Zusammenfassung Im Produktionsbereich petrochemischer Feinchemikalien ist die Destillations-Trennung von nicht-ölhaltigen Materialien (wie organischen Lösungsmitteln, Spezialchemikalien, feinen Zwischenprodukten usw.) ein entscheidender Prozessschritt. In Kombination mit den Eigenschaften der Ausrü...
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Abstrakt
Im Produktionsbereich petrochemischer Feinchemikalien ist die Destillationstrennung von nicht-öligem Material (wie organischen Lösungsmitteln, Spezialchemikalien, feinen Zwischenprodukten usw.) eine Schlüsselprozessstufe. Unter Berücksichtigung der Eigenschaften von Geräten wie Bodenkolonnen, Füllkörperkolonnen und Dünnfilmverdampfern analysiert der vorliegende Artikel systematisch die Anwendungsszenarien, Auswahlprinzipien für Ausrüstung und ingenieurtechnische Praxis unterschiedlicher Destillationstechnologien bei der Behandlung von nicht-öligem Material und liefert petrochemischen Unternehmen technische Referenzen.
Nicht-öliges petrochemisches Material weist üblicherweise folgende Eigenschaften auf:
- Thermosensitivität: Feinchemikalien wie Epoxide und organosiliciumhaltige Monomere neigen bei hohen Temperaturen zur Zersetzung, Polymerisation oder Verfärbung, weshalb niedrige Destillationstemperaturen und kurze Verweilzeiten erforderlich sind.
- Weites Viskositätspektrum: Die Viskosität kann sich um Hunderte Male unterscheiden, von niedrigviskosen Lösungsmitteln (wie Methanol und Ethylacetat) bis hin zu hochviskosen Polymerzwischenprodukten (wie Polyetherpolyole).
- Enge Siedepunktsdifferenzen: Die Trennung von Isomeren (z. B. p-Xylol/o-Xylol) und azeotropen Gemischen erfordert hochwirksame Stoffübertragungsausrüstung mit hohen Anforderungen an die Zahl der theoretischen Trennstufen.
- Starke Korrosivität: Organische Säuren, halogenierte Kohlenwasserstoffe und andere Materialien stellen strenge Anforderungen an die Werkstoffe der Ausrüstung, weshalb korrosionsbeständige Materialien oder spezielle Beschichtungen verwendet werden müssen.
- Hohe Produktreinheit: Elektronikgrad-Chemikalien und pharmazeutische Zwischenprodukte erfordern in der Regel eine Reinheit von ≥99,5 %, teilweise sogar über 99,9 %.
- Empfindlichkeit der Ausbeute: Produkte mit hohem Mehrwert sind äußerst empfindlich gegenüber Materialverlusten, wobei jede 1 % Steigerung der Ausbeute erhebliche wirtschaftliche Vorteile mit sich bringt.
- Energieverbrauchskontrolle: Die Destillation ist ein energieintensiver Prozessschritt, bei dem der Energieverbrauch 30–50 % der gesamten Produktionskosten ausmachen kann. Energieeinsparung und Verbrauchsreduzierung sind zentrale Anforderungen.
- Umweltkonformität: Die Anforderungen an die Kontrolle von VOC-Emissionen und die Reduzierung von Abflüssigkeiten werden immer strenger.
2.1.1 Kernelemente Vorteile
- Hohe Betriebsflexibilität: Tray-Kolonnen sind durch Überflutung und Versickern begrenzt, doch gut ausgelegte Kolonnen weisen einen Lastregelbereich von 30 %–110 % auf und können somit Produktionschwankungen ausgleichen.
- Hohe Anpassungsfähigkeit bei niedrigen Flüssigkeits-Gas-Verhältnissen: Bei einem Flüssigkeits-Gas-Verhältnis < 0,5 sinkt die Effizienz von Füllkörperkolonnen stark aufgrund schlechter Benetzung, während Bodenkolonnen weiterhin stabile Stoffübergangseffekte aufrechterhalten können.
- Bequeme Wartung: Böden können zur Inspektion und Reparatur demontiert werden, was bei Systemen mit regelmäßiger Entfernung von Ablagerungen und Polymeren zu geringen Wartungskosten führt.
- Wirtschaftlichkeit bei großen Durchmessern: Bei Kolonnendurchmessern > 800 mm liegen die Kosten von Bodenkolonnen gewöhnlich um 15–25 % unter denen von Füllkörperkolonnen.
2.1.2 Typische Anwendungen
- Trennung von Aromaten: Rektifikation von Benzol-Toluol-Xylol mittels Schwimmventilböden oder Siebböden, Kolonnendurchmesser von 1,5–3,5 Metern und 40–80 theoretischen Böden.
- Rückgewinnung von chlorierten Kohlenwasserstoffen aus Nebenprodukten der Chloralkali-Elektrolyse: Behandlung organischer Systeme mit HCl mithilfe von Böden aus Hastelloy oder mit PTFE-Auskleidung, Betriebsdruck von 0,2–0,5 MPa.
- Lösungsmitteldehydratisierung: Dehydratisierung und Rektifikation von Isopropanol und Ethanol mittels azeotroper Destillation, Säulendurchmesser von 0,8–2,0 Metern.
2.1.3 Konstruktionshauptpunkte
- Bogenauswahl:
- Siebböden: Einfacher Aufbau, geringe Kosten, geeignet für saubere Systeme.
- Schwimmventilböden: Maximale Betriebsflexibilität und gute Verstopfungsresistenz.
- Blasenkappenböden: Geringe Durchsatzleistung, aber hohe Effizienz, geeignet für niedrige Flüssigkeits-Gas-Verhältnisse.
- Bogenabstand: Üblicherweise 450–600 mm; reduziert auf 350 mm bei Hochlastsäulen und erhöht auf 600–800 mm bei Vakuumsäulen.
- Überlauf- und Fallboden-System: Verwendung von bow-shaped (bögenförmigen) Fallböden, wobei der Fallbodenquerschnitt 12–15 % der Kolonnenquerschnittsfläche ausmacht und eine Verweilzeit der Flüssigkeit von 3–7 Sekunden sicherstellt.
2.2.1 Kernelemente der Vorteile
- Extrem geringer Druckverlust: Der Druckverlust pro theoretischer Trennstufe beträgt nur 0,01–0,3 kPa, was einem Fünftel des Werts bei Bodenkolonnen entspricht und sie besonders geeignet für Vakuumdestillation und thermisch empfindliche Stoffe macht.
- Hohe Trennleistung: Geordnete Füllkörper (wie gewellte Füllkörper und Gitterfüllkörper) weisen eine HETP von 0,15–0,5 Meter auf, was deutlich besser ist als die 0,5–1,0 Meter bei Bodenkolonnen.
- Große Durchsatzleistung: Die Porosität der Füllschicht beträgt > 90 %, und die Gasgeschwindigkeit kann das 1,5- bis 2-fache der bei Bodenkolonnen erreichen, wodurch die Verarbeitungskapazität pro Querschnittsfläche um 30–50 % erhöht wird.
- Starke Korrosionsbeständigkeit: Nichtmetallische Füllkörper wie Keramik, Graphit und PTFE können ausgewählt werden und eignen sich für stark korrosive Systeme.
2.2.2 Typische Anwendungen
- Vakuumdestillation:
- Thermisch empfindliche organische Verbindungen (z. B. Vitamin-Zwischenprodukte) mit einem Vakuum von 1–10 kPa, unter Verwendung von metallischen geordneten Füllkörpern.
- Hochsiedende Verbindungen (z. B. Weichmacher DOP) bei einem Vakuumgrad < 1 kPa, Auswahl von Drahtgitter-Walzenpackungen.
- Korrosive Systeme:
- Reinhaltung von organischen Chlorsilanen: Verwendung von keramischen Raschig-Ringen oder keramischen Sattelpackungen.
- Schwefelhaltige Substanzen (Mercaptane): Auswahl von Graphitpackungen oder PTFE-beschichteten Metallpackungen.
- Feinrektifikation:
- Isomerentrennung (p/o/m-Xylol): Metallloch-Walzenpackungen mit einer HETP von 0,2–0,3 Metern.
- Herstellung hochreiner Lösungsmittel (elektroniktaugliches IPA): Gepackte Kolonnen mit mehr als 100 theoretischen Böden.
2.2.3 Konstruktions-Hauptpunkte
Auswahlmatrix für Packungen:
|
Verpackungstyp |
HETP (m) |
Druckverlust (Pa/m) |
Kapazitätsfaktor |
Anwendungsszenarien |
|
Metall-Zufallsfüllung (Pall-Ring) |
0.4-0.6 |
150-250 |
Mittel |
Konventionelle Rektifikation |
|
Keramischer Raschig-Ring |
0.5-0.8 |
200-300 |
Niedrig |
Hochkorrosive Systeme |
|
Metall-Strukturfüllung (250Y) |
0.25-0.35 |
80-150 |
Hoch |
Vakuum/Hochleistungs-Trennung |
|
Wellpappe aus Drahtgeflecht |
0.15-0.25 |
50-100 |
Höchste |
Ultra-Vakuum/thermosempfindliche Materialien |
Flüssigkeitsverteilern:
- Sprühtyp: Geeignet für niedrige Viskosität (<5 mPa·s) mit einer Verteilungspunktdichte > 100 Punkte/m².
- Wannentyp: Mittlere Viskosität (5–50 mPa·s) mit einer Verteilungsgleichmäßigkeit von ±5 %.
- Rohrtyp: Hohe Viskosität (>50 mPa·s) oder materialien mit Feststoffanteil.
Abstand der Umverteilereinheiten:
- Schüttung: Eine Schicht alle 5–8 Meter installieren.
- Geordelte Schüttung: Alle 10–15 Meter oder alle 3–4 Schüttungsschichten installieren.
2.3.1 Kerneigenschaften
- Sehr geringe Verweilzeit: Material verweilt nur 2–10 Sekunden auf der Heizfläche, wodurch die Zersetzung von thermisch empfindlichen Materialien vermieden wird.
- Ultravakuum-Betrieb: Kann bei einem absoluten Druck von 0,1–100 Pa betrieben werden, wodurch die Verdampfungstemperatur um 50–100 °C gesenkt wird.
- Hohe Viskositätsanpassungsfähigkeit: Kann Materialien mit einer Viskosität von bis zu 10⁴ mPa·s verarbeiten.
- Hohe einstufige Trenneffizienz: Die einstufige Verdampfung entspricht 2–5 theoretischen Böden.
2.3.2 Typische Anwendungsszenarien
- Reinigung von Epoxidharz-Monomeren:
- Material: Bisphenol-A-Epoxidharz (E-51)
- Betriebsbedingungen: 0,1–1,0 Pa, 160–180 °C
- Wirkung: Die Standardabweichung des Epoxidwerts verringerte sich von 15 % auf 5 %, und die Farbe (APHA) sank von 150 auf 50.
- Trennung von organischen Siliciummonomeren:
- Material: Rückgewinnung von Dimethylsiloxan (M₂) aus hochsiedenden Rückständen
- Betriebsbedingungen: 1–10 Pa, 120–150 °C
- Ertragssteigerung: Der Gesamtertrag von M₂ stieg um 2-3 %, was einen jährlichen Zusatznutzen von 9 Millionen Yuan bringt (für eine Anlage mit 50.000 Tonnen/Jahr).
- Weichmacherreinigung:
- Material: Dioctylphthalat (DOP), Dioctylterephthalat (DOTP)
- Betriebsbedingungen: 0,5–5 Pa, 260–280 °C
- Reinheitssteigerung: Von 99,0 % auf 99,6 %+, erfüllt lebensmitteltaugliche Anforderungen.
- Thermosensible pharmazeutische Zwischenprodukte:
- Material: Seitenkettenzwischenprodukt eines Antibiotikums
- Betriebsbedingungen: 0,5 Pa, 80–100 °C (atmosphärischer Siedepunkt 220 °C)
- Zersetzungsrate: Von 8 % auf <1 %.
2.3.3 Geräteauswahl
Vergleich von Dünnfilmverdampfertypen:
|
TYP |
Durchsatz (kg/h) |
Viskositätsbereich (mPa·s) |
Vakuumsgrad (pa) |
Geeignete Materialien |
|
Fallfilm |
50-500 |
<50 |
10-1000 |
Niedrigviskose Lösungsmittel |
|
Schlickerfilm |
20-200 |
10-10⁴ |
0.1-100 |
Hochviskose/verkrustende Materialien |
|
Kurzwegdestillation |
5-100 |
5-10³ |
0.1-10 |
Ultrathermempfindliche/Hochwertmaterialien |
Typische Spezifikationsparameter (am Beispiel eines Rührfilmverdampfers):
- Verdampfungsfläche: 0,5–5,0 m²
- Heizmanteltemperatur: Bis zu 350 °C (Thermölf), 400 °C (Schmelzsalz)
- Wischerdrehzahl: 50–300 min⁻¹ (einstellbar)
- Material: 316L (Standard), Hastelloy C-276 (hohe Korrosionsbeständigkeit), Titan (chlorhaltige Systeme)
Vortrennsäule + Rektifikationssäule-Kombination:
Beispiel: Rückgewinnung leichter Komponenten aus Nebenprodukten der Phenol-Aceton-Koproduktionsanlage
- Vortrennsäule: Füllkörpersäule, D = 1,2 m, H = 8 m, zur Trennung von C3-C5-leichten Kohlenwasserstoffen.
- Rektifikationssäule: Bogenbodensäule, D = 1,8 m, 45 theoretische Böden, zur Trennung von Benzol/Toluol/Schwerkomponenten.
- Wirkung: Gesamter Energieverbrauch um 18 % reduziert, Produktreinheit jeweils >99,5 %.
Kombination aus Dünnfilmverdampfer und Packungssäule:
Fallbeispiel: Produktion von Polyetherpolyol
- Stufe 1: Dünnfilmverdampfer (Kratzfilmtyp, 2,5 m²) zur Entfernung von Oligomeren und Lösungsmitteln.
- Betriebsbedingungen: 50–200 Pa, 130–150 °C
- Entfernungsrate: Oligomere >95 %, Restlösungsmittel <0,03 %
- Stufe 2: Packungsrektifikationssäule (metallische strukturierte Füllung) zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln für das Recycling.
- Betriebsbedingungen: Atmosphärischer Druck, Rückflußverhältnis 3:1
- Lösungsmittelreinheit: >99,8 %, Rückgewinnungsrate >98 %
- Wirtschaftlicher Nutzen: Lösungsmittelverlust von 5 % auf 0,8 % reduziert, jährliche Einsparung von 4,2 Millionen Yuan.
3.3.1 Wärmepumpendestillation
Anwendbare Szenarien: Systeme mit einer relativen Flüchtigkeit von 1,2–2,0 und einer Temperaturdifferenz zwischen Kopf und Sumpf von 20–50 °C.
Beispiel: Rektifikation von Ethanol-Wasser
- Einsatz einer mechanischen Dampfkompression (MVR) mit Wärmepumpe.
- Der oberste Dampf (78 °C, 50 kPa) wird auf 110 °C und 120 kPa komprimiert und anschließend zum Wiederverdampfer geleitet.
energieeinsparungseffekt: Dampfverbrauch um 65 % reduziert, jährliche Einsparung von 1,8 Millionen Yuan (für eine Anlage mit 10.000 Tonnen/Jahr).
3.3.2 Wärmeintegrierte Destillation
Trennwandkolonnen-(DWC-)Technologie:
Beispiel: Trennung der ternären Komponenten Benzol-Toluol-Xylol
- Traditionelles Schema: Zwei Rektifikationssäulen in Reihe.
- Trennwandsäulenschema: Eine Trennwand wird in einer Säule eingebaut, um eine Vorabtrennung und Haupttrennung zu erreichen.
- Wirkung: Anlageninvestitionen um 30 % reduziert, Energieverbrauch um 25 % gesenkt und benötigte Grundstücksfläche um 40 % verringert.
Hintergrund des Projekts:
- Materialquelle: Wässrige DMF-Abfallflüssigkeit aus pharmazeutischen Unternehmen und der Kunstlederproduktion (DMF-Gehalt 15–30 %)
- Behandlungskapazität: 8.000 Tonnen/Jahr Abfallflüssigkeit, Rückgewinnung von 2.000 Tonnen/Jahr DMF
- Produktanforderungen: Industriequalität DMF (Reinheit ≥99,9 %, Feuchtigkeit <0,05 %)
Prozessroute:
1. Vor-Konzentration: Packungssäule (keramische Sattelpackung)
- Säulendurchmesser: DN600, Höhe der Packungsschicht 6 Meter
- Betriebsbedingungen: Atmosphärischer Druck, obere Temperatur 65 °C, untere Temperatur 105 °C
- Austrittskonzentration: DMF 70–80 %
2. Rektifikationsreinigung: Bogenkolonne (Siebboden)
- Kolonnendurchmesser: DN800, 30 theoretische Böden
- Betriebsbedingungen: Mikro-Negativedruck (-5 kPa), obere Temperatur 48 °C
- Produktreinheit: DMF 99,92 %, Feuchtigkeit 0,03 %
3. Tiefe Entwässerung: Dünnfilmverdampfer
- Spezifikation: Schabenfolientyp, Verdampfungsfläche 1,5 m²
- Betriebsbedingungen: 10–50 Pa, Temperatur 80–100 °C
- Endprodukt: DMF 99,95 %, Feuchtigkeit < 0,01 %
Technische Innovationspunkte:
- Anwendung einer dreistufigen Trennung mit „Gefüllte Säule zur Voranreicherung + Bodensäule zur Rektifikation + Dünnfilmverdampfer zur tieferen Dehydrierung“.
- Die Voranreicherungssäule verwendet keramische Sattelpackung, die resistent gegen DMF-Korrosion ist und eine gute Anti-Verkrustungsleistung aufweist.
- Der Dünnfilmverdampfer weist eine kurze Verweilzeit (3–5 Sekunden) auf und vermeidet die Hochtemperatur-Zersetzung von DMF.
Wirtschaftliche und technische Kennzahlen:
- Gesamtinvestition: 6,8 Millionen Yuan
- DMF-Rückgewinnungsrate: 92 %
- Betriebskosten: 2.800 Yuan/Tonne DMF (inklusive Dampf, Strom und Arbeitskräfte)
- Marktpreis: 6.500 Yuan/Tonne
- Amortisationsdauer: 2,1 Jahre
- IRR: 38 %
Hintergrund des Projekts:
- Material: Rohes Bisphenol-A-Epoxidharz (Epoxydwert 0,50–0,53, Farbe APHA 150–200)
- Produktanforderungen: Elektronikgrad-Epoxidharz (Epoxydwert 0,51 ± 0,01, Farbe < 30, Metallionen < 5 ppm)
- Behandlungskapazität: 3.000 Tonnen/Jahr
Technische Schwierigkeiten:
- Epoxidharz ist stark wärmeempfindlich und neigt bei Temperaturen über 180 °C zur Polymerisation und Verfärbung.
- Hohe Viskosität (ca. 500 mPa·s bei 150 °C)
- Enthält Verunreinigungen wie Oligomere und unumgesetztes Bisphenol A.
Verfahrenskonzept: Molekulare Kurzwegdestillation
Anlagenparameter:
- Typ: Dünnfilm-Kurzwegverdampfer
- Verdampfungsfläche: 0,8 m²
- Heiztemperatur: 160–180 °C
- Vakuumgrad: 0,1–1,0 Pa (Öldiffusionspumpensystem)
- Schrabbgeschwindigkeit: 150–200 min⁻¹
- Kondensatortemperatur: −10 °C (Ethylen-Glykol-Kältemittel)
- Material: Edelstahl 316L, poliert Ra ≤ 0,4 μm
Prozessablauf:
1. Vorheizen: Rohprodukt auf 120 °C erwärmen, um Viskosität zu reduzieren.
2. Beschickung: Kontinuierliche Beschickung mittels Dosierpumpe, Durchfluss 8–12 kg/h.
3. Verdampfung: Leichte Bestandteile (Wasser, Oligomere) verdampfen in den Kondensator.
4. Sammlung: Schwere Komponenten (Produkte) werden am Boden der Säule abgeleitet, und leichte Komponenten werden als Abfall gesammelt.
Produktqualitätsvergleich:
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Anzeige |
Rohmaterial |
Produkt |
Verbesserungsbereich |
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Epoxidwert |
0.50-0.53 |
0.51±0.005 |
CV von 6 % auf 1 % reduziert |
|
Farbe APHA |
150-200 |
<30 |
Um 83 % reduziert |
|
Viskositäts-CV |
15% |
5% |
Um 67 % reduziert |
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Metallionen |
15-25 ppm |
<5 ppm |
Um 75 % reduziert |
|
Bisphenol-A-Reststoffe |
500-800 ppm |
<50ppm |
Um 93 % reduziert |
Wirtschaftliche Vorteile:
- Ausrüstungsinvestition: 1,8 Millionen Yuan
- Erhöhung des Produktpreises pro Einheit: Von 18.000 Yuan/Tonne auf 32.000 Yuan/Tonne
- Jährlicher zusätzlicher Umsatz: 42 Millionen Yuan
- Jährliche Betriebskosten: 1,8 Millionen Yuan (Strom, Kältemittel, Arbeitskräfte)
- Jährlicher zusätzlicher Nettogewinn: 36 Millionen Yuan
- Amortisationszeitraum: 0,5 Jahre
Hintergrund des Projekts:
- Erstausrüstung: Säulensystem, Durchmesser DN2000, 40 Siebböden, Durchsatz 50 Tonnen/Stunde
- Bestehende Probleme:
- Hoher Druckverlust (0,8 kPa pro Boden, gesamter Druckverlust 32 kPa), hoher Energieverbrauch.
- Geringe Trenneffizienz, Reinheit der Lösungsmittelrückgewinnung beträgt nur 98,5 %, Verlustrate 3 %.
- Böden neigen zur Verstopfung, erfordern 2-3 Reinigungen pro Jahr.
Modernisierungskonzept: Ersetzung durch eine strukturierte Metallpackungssäule
Technisches Konzept:
- Packungstyp: Metalllochwellpappe, strukturierte Packung (Typ 250Y)
- Packungshöhe: 12 Meter (in 4 Schichten unterteilt, je 3 Meter)
- Flüssigkeitsverteiler: Rohrverteiler mit Bohrungen, Verteilpunktdichte 120 Punkte/m²
- Verteiler: Am oberen Ende jeder Packungsschicht installiert, vom Rinnenbodentyp.
Vergleich der Sanierungswirkung:
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Anzeige |
Vor der Sanierung (Siebbodenkolonne) |
Nach der Sanierung (Gefüllte Kolonne) |
Verbesserung |
|
Gesamter Druckverlust (kPa) |
32 |
6.5 |
Um 80 % reduziert |
|
HETP (m) |
0.8 |
0.3 |
Um 62 % reduziert |
|
Lösungsmittelreinheit (%) |
98.5 |
99.7 |
Um 1,2 % erhöht |
|
Lösungsmittelverlustquote (%) |
3.0 |
0.8 |
Um 73 % reduziert |
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Dampfverbrauch (Tonnen/Stunde) |
6.5 |
4.2 |
Um 35 % reduziert |
|
Jährliche Wartungszeiten |
2-3 |
<1 |
Um 67 % reduziert |
Wirtschaftlichkeitsanalyse:
- Sanierungsinvestition: 4,2 Millionen Yuan
- Jährliche Dampfeinsparung: 20.000 Tonnen (Dampfpreis 200 Yuan/Tonne)
- Jährige Verringerung des Lösungsmittelverlusts: 960 Tonnen (Lösungsmittelpreis 6.000 Yuan/Tonne)
- Jährliche Einsparung bei Wartungskosten: 800.000 Yuan
- Jährlicher wirtschaftlicher Nutzen: 9,8 Millionen Yuan
- Amortisationszeitraum: 5,1 Monate
Basierend auf der obigen Analyse wird der folgende Auswahlentscheidungsprozess vorgeschlagen:
- Thermosensitivität: Zersetzungstemperatur <150 °C → Bevorzugung von Dünnfilmverdampfern oder Vakuumgefüllten Kolonnen.
- Viskosität: >100 mPa·s → Dünnfilmverdampfer oder Bogenkolonnen, konventionelle Füllkörperkolonnen vermeiden.
- Korrosivität: Hohe Korrosivität → Füllkörperkolonnen (nichtmetallische Füllkörper) oder Bogenkolonnen mit Sonderwerkstoffen.
- Theoretische Böden <20 → Bogenkolonnen oder Schüttkörperkolonnen.
- Theoretische Böden 20–50 → Bogenkolonnen oder strukturierte Füllkörperkolonnen.
- Theoretische Böden >50 → Strukturierte Füllkörperkolonnen.
- Vakuumgrad <10kPa → Packungssäulen (deutlicher Druckverlustvorteil).
- Atmosphärischer Druck oder Überdruck → Beide, Sieb- und Packungssäulen, sind anwendbar.
- Flüssig-Gas-Verhältnis <0,5 → Siebsäulen.
- Flüssig-Gas-Verhältnis >2 → Packungssäulen.
- Säulendurchmesser <800 mm → Packungssäulen haben geringere Kosten.
- Säulendurchmesser >800 mm → Siebsäulen haben geringere Kosten.
- Hohe Wartungshäufigkeit → Siebsäulen (leicht zu demontieren).
- Empfindlichkeit gegenüber Energieverbrauch → Packungssäulen oder Dünnfilmverdampfer.
Schritt 5: Prioritätsauswahl für Spezialfälle
- Polymerisierbare Systeme → Packungssäulen vermeiden, Bogenböden oder Dünnfilmverdampfer wählen.
- Schäumende Systeme → Packungssäulen (gute Entschäumwirkung).
- Suspensionen mit Feststoffanteil → Bogenböden oder Rührfilmverdampfer.
- Produkte mit ultrahohem Reinheitsgrad → Dünnfilmverdampfer oder hochwirksame strukturierte Packungssäulen.
Online-Überwachungstechnologie:
- Echtzeitüberwachung der Temperaturverteilung in Böden/Packungsschichten (optische Fasermessung).
- Online-Druckverlustanalyse zur Warnung vor Überschwemmung und Versickern.
- Online-Komponentenanalyse (Online-Chromatographie, NIR-Spektroskopie).
Intelligentes Steuersystem:
- Optimierung von Betriebsparametern basierend auf maschinellem Lernen.
- Fehldiagnose-Expertensystem.
- Digitale-Zwilling-Technologie für Prozesssimulation und -optimierung.
Hochleistungspackungen:
- Strukturierte Packungen der vierten Generation (HETP 0,1–0,2 Meter, Kapazität um 50 % gesteigert).
- 3D-gedruckte kundenspezifische Packungen (komplexe Strömungskanalgestaltung).
Neue Arten von Böden:
- Gerichtete Siebböden (verlängerte Gas-Flüssig-Kontaktzeit, Effizienz um 15 % gesteigert).
- Verbund-Schwimmventile (Betriebsflexibilität erweitert auf 20–120 %).
- Verbreitung der MVR-Wärmepumpentechnologie: Verbreitung in Rektifikationssystemen mit geringer Temperatdifferenz (<30 °C), Energieeinsparung von 50–70 % erwartet.
- Solarunterstützte Beheizung: Nutzung von Solarkollektoren zur teilweisen Wärmeversorgung der Destillation, geeignet für Nordwest- und Nordchina.
- Kaskadennutzung von Abwärme: Optimierung von Dampfnetzen mit mehreren Druckstufen, um die Wärmerückgewinnung zu maximieren.
Null-Emissions-Technologie:
- Kondensationsrückgewinnung von VOCs + Adsorptionskonzentration, um die geregelten Emissionen des Abgases einzuhalten.
- Verdampfung und Kristallisation von hochsalzhaltigem Abwasser, um die vollständige Vermeidung von Abwasserabgabe zu erreichen.
Containermodulbauweise (Skid-Montage):
- Miniaturisierte und modulare Destillationsanlagen (Durchsatz <10 Tonnen/Tag).
- Schnelle Inbetriebnahme (Lieferzeit <3 Monate), geeignet für die Produktion vieler verschiedener Sorten in kleinen Chargen in der Feinchemie.
1. Tropfenkolonnen eignen sich für Szenarien mit großen Flüssigkeits-Gas-Verhältnissen, hoher Betriebsflexibilität und häufiger Wartung und weisen deutliche wirtschaftliche Vorteile auf, wenn der Kolonndurchmesser >800 mm beträgt.
2. Gefüllte Kolonnen zeichnen sich in der Vakuumdestillation, bei thermisch empfindlichen Materialien und in Hochleistungstrennverfahren aus und weisen eine deutlich bessere Trenneffizienz und Energieverbrauchskontrolle auf als Tropfenkolonnen.
3. Dünnfilmverdampfer sind die beste Wahl zur Verarbeitung hochviskoser, thermisch empfindlicher und hochwertiger Materialien. Obwohl die Investitionskosten hoch sind, wird die Produktqualität signifikant verbessert.
4. Kombinierte Verfahren (wie Verdampfung + Rektifikation, Vortrennung + Rektifikation) können den Trenneffekt und die Wirtschaftlichkeit ausgleichen und stellen die vorherrschende Richtung der ingenieurtechnischen Praxis dar.
Designphase:
- Durchführen umfassender Materialtests (Viskosität, thermische Stabilität, Phasengleichgewichtsdaten).
- Verwenden Sie professionelle Prozess-Simulationssoftware (Aspen Plus, HYSYS) zur Prozessoptimierung.
- Halten Sie einen Auslegungspuffer von 10–15 % ein, um Materialschwankungen auszugleichen.
Beschaffung von Ausrüstung:
- Bevorzugen Sie etablierte Lieferanten und prüfen Sie deren Leistungsfähigkeit sowie After-Sales-Service-Kapazitäten.
- Wählen Sie für Schlüsselkomponenten (wie Verteiler und Füllkörper) importierte oder inländische Premiummarken.
- Vereinbaren Sie Leistungsgarantiebedingungen, um klare Kenngrößen wie Trenneffizienz und Energieverbrauch festzulegen.
Bau und Installation:
- Die Horizontale des Flüssigkeitsverteilers der Füllkörperkolonne muss innerhalb von ±2 mm/m gehalten werden.
- Prüfen Sie nach der Montage der Bodenkolonne die Waagerechtigkeit und den Abstand jedes einzelnen Bodens.
- Führen Sie eine strenge Dichtheitsprüfung des Vakuumsystems durch, wobei die Abweichung des Vakuumgrads <10 % betragen darf.
Inbetriebnahme und Betrieb:
- Detaillierter Start-up-Plan erstellen und schrittweise vorgehen (Systeminspektion → Spülen und Austausch → Wasserdurchlauf → Inbetriebnahme).
- Ein Betriebsparameter-Datenbank aufbauen und das optimale Betriebsfenster dokumentieren.
- Regelmäßige Ausrüstungsinspektionen durchführen und ein Wartungssystem etablieren.
Unternehmensebene:
- Zusammenarbeit mit Universitäten und Forschungsinstituten zur Entwicklung neuer Packungs- und Trennmaterialien.
- Einführung der CFD-Simulationstechnologie zur Optimierung der Strömungsfelddistribution in der Kolonne.
- Einrichtung einer Pilotplattform zur Validierung neuer Verfahren und Technologien.
Branchebene:
- Formulieren technischer Standards und Spezifikationen für die Destillation von nicht-öligem Material.
- Aufbau einer technischen Austauschplattform zur Förderung des Erfahrungsaustauschs.
- Förderung der tiefgreifenden Anwendung von intelligenten und grünen Fertigungsmethoden im Bereich der Destillation.
Durch wissenschaftliche Auswahl, präzise Konstruktion, strenge Bauausführung und optimierte Betriebsführung kann das Destillations-Trennsystem für petrochemische Nicht-Öl-Materialien effiziente, energieeffiziente, umweltfreundliche und wirtschaftliche Produktionsziele erreichen und erhebliche wirtschaftliche und gesellschaftliche Vorteile für Unternehmen schaffen.
EN
AR
BG
HR
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
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PT
RO
RU
ES
SV
TL
ID
SR
UK
HU
TH
TR
GA
BE
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