Επιλογή και Μηχανική Εφαρμογή της Τεχνολογίας Διαχωρισμού με Απόσταξη στον Πετροχημικό Τομέα

Περίληψη

Στον τομέα παραγωγής πετροχημικών ειδών ακριβείας, η απόσταξη διαχωρισμού μη-πετρελαϊκών υλικών (όπως οργανικοί διαλύτες, ειδικά χημικά, ενδιάμεσα λεπτής χημείας, κ.λπ.) αποτελεί ένα βασικό στάδιο διεργασίας. Συνδυάζοντας τα χαρακτηριστικά εξοπλισμού όπως στήλες δίσκων, συμπαγείς στήλες και λεπτές μεμβράνες εξάτμισης, το παρόν άρθρο αναλύει συστηματικά τις εφαρμοστέες περιπτώσεις, τις αρχές επιλογής εξοπλισμού και τις μηχανικές πρακτικές διαφόρων τεχνολογιών απόσταξης στην επεξεργασία μη-πετρελαϊκών υλικών, παρέχοντας τεχνικές αναφορές για πετροχημικές επιχειρήσεις.

1. Τεχνικές Προκλήσεις στο Διαχωρισμό Απόσταξης Μη-Πετρελαϊκών Υλικών

1.1 Πολύπλοκες Ιδιότητες Υλικών

Τα μη-πετρελαϊκά πετροχημικά υλικά συνήθως έχουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

- Θερμοευαισθησία: Τα λεπτά χημικά, όπως οι εποξείδια και οι οργανοπυριτιούχοι μονομερή, είναι ευάλωτα σε διάσπαση, πολυμερισμό ή απόχρωση σε υψηλές θερμοκρασίες, γεγονός που απαιτεί χαμηλές θερμοκρασίες απόσταξης και μικρούς χρόνους παραμονής.

- Ευρύ εύρος ιξώδους: Το ιξώδες μπορεί να διαφέρει κατά εκατοντάδες φορές, από χαμηλού ιξώδους διαλύτες (όπως το μεθανόλη και το αιθυλικό ακετάτη) σε υψηλού ιξώδους ενδιάμεσα πολυμερή (όπως τα πολυαιθέρα πολυολες).

- Στενές σημεία βρασμού: Η διαχωριστική ισομερών (π.χ. π-ξυλόλη/ο-ξυλόλη) και η διαχωριστική αζεοτροπικών μείκτων απαιτεί εξοπλισμό με υψηλή απόδοση μεταφοράς μάζας και υψηλές απαιτήσεις σε θεωρητικές καρέκλες.

- Σημαντική διαβρωτικότητα: Οργανικά οξέα, υδρογονάνθρακα που περιέχουν αλογόνο και άλλα υλικά έχουν αυστηρές απαιτήσεις στα υλικά του εξοπλισμού, απαιτώντας την επιλογή διαβρωχόμενων υλικών ή ειδικών επικαλύψεων.

1.2 Αυστηρείς Απαιτήσεις Διεργασίας

- Υψηλή καθαρότητα προϊόνου: Τα ηλεκτρονικά βαθμού χημικά και τα φαρμακευτικά ενδιάμεσα συνήθως απαιτούν καθαρότητα ≥99,5%, ή ακόμη και πάνω από 99,9%.

- Ευαισθησία σε απόδοση: Τα προϊόντα υψηλής προστιθέμενης αξίας είναι εξαιρετικά ευαίσθητα σε απώλεια υλικού, και κάθε 1% αύξηση στην απόδοση μπορεί να φέρει σημαντικά οικονομικά οφέλη.

- Έλεγχος κατανάλωσης ενέργειας: Η απόσταξη είναι μια μονάδα λειτουργίας υψηλής κατανάλωσης ενέργειας, και η κατανάλωση ενέργειας μπορεί να αποτελέσει το 30-50% του συνολικού κόστους παραγωγής. Η εξοικονόμηση ενέργειας και η μείωση της κατανάλωσης είναι βασικές απαιτήσεις.

- Συμμόρφωση με περιβαλλοντικούς κανονισμούς: Οι απαιτήσεις για τον έλεγχο εκπομπών VOCs και τη μείωση υγρών αποβλήτων γίνονται ολοένα πιο αυστηρές.

2. Σύγκριση και επιλογή κυρίαρχων τεχνολογιών εξοπλισμού απόσταξης

2.1 Τεχνολογία στήλης με δίσκους

2.1.1 Βασικά πλεονεκτήματα

- Μεγάλη λειτουργική ευελιξία: Οι στήλες με δίσκους περιορίζονται από την επισφαλή λειτουργία (φλούδα) και τη στάγδα, αλλά στήλες καλά σχεδιασμένες έχουν εύρος ρύθμισης φορτίου 30%-110%, προσαρμοζόμενες στις διακυμάνσεις της παραγωγής.

- Ισχυρή προσαρμοστικότητα σε χαμηλούς λόγους υγρού-αερίου: Όταν ο λόγος υγρού-αερίου < 0,5, οι συσκευασμένες στήλες υφίστανται μια απότομη πτώση στην απόδοση λόγω κακής βρεχτότητας, ενώ οι στήλες με δίσκους μπορούν ακόμη να διατηρήσουν σταθερά αποτελέσματα μεταφοράς μάζας.

- Βολική συντήρηση: Οι δίσκοι μπορούν να αποσυναρμολογηθούν για έλεγχο και επισκευή, με αποτέλεσμα χαμηλό κόστος συντήρησης σε συστήματα που απαιτούν τακτικό καθαρισμό από αλάτα και πολυμερή.

- Οικονομία για μεγάλες διατομές: Όταν η διάμετρος της στήλης > 800 mm, το κόστος των στηλών με δίσκους είναι συνήθως 15-25% χαμηλότερο από αυτό των συσκευασμένων στηλών.

2.1.2 Τυπικές Εφαρμογές

- Διαχωρισμός αρωματικών: Ευθύγραμμη απόχωριση βενζολίου-τολολίου-ξυλολίου με χρήση δίσκων με πλωτή βαλβίδα ή σίτα, με διάμετρο στήλης 1,5-3,5 μέτρα και 40-80 θεωρητικές πλάκες.

- Ανάκτηση χλωριωμένων υδρογονανθράκων από υποπροϊόντα χλωρίου-αλκαλίων: Επεξεργασία οργανικών συστημάτων που περιέχουν HCl με δίσκους από Hastelloy ή επενδυτά με PTFE, σε πίεση λειτουργίας 0,2-0,5 MPa.

- Αφυδάτωση διαλύτη: Αφύδρανση και απόσταξη ισοπροπανόλης και αιθανόλης με χρήση διεργασίας αζεοτροπικής απόσταξης, διάμετρος στήλης 0,8-2,0 μέτρα.

2.1.3 Βασικά Σημεία Σχεδιασμού

- Επιλογή κοσκινωτών:

- Κοσκινωτοί δίσκοι: Απλή κατασκευή, χαμηλό κόστος, κατάλληλοι για καθαρά συστήματα.

- Δίσκοι με πλωτές βαλβίδες: Μέγιστη ευελιξία λειτουργίας και καλή αντίσταση σε φράξιμο.

- Δίσκοι με καπάκια βρασμού: Μικρή παροχή αλλά υψηλή απόδοση, κατάλληλοι για χαμηλούς λόγους υγρού-αερίου.

- Απόσταση δίσκων: Συνηθισμένη 450-600 mm· μειώνεται σε 350 mm για στήλες υψηλής φόρτισης και αυξάνεται σε 600-800 mm για στήλες κενού.

- Σύστημα υπερχειλιστή και αγωγού εκροής: Χρήση τόξου εκροής, με την περιοχή εκροής να αποτελεί 12-15% της εγκάρσιας διατομής της στήλης, εξασφαλίζοντας χρόνο παραμονής του υγρού 3-7 δευτερόλεπτα.

2.2 Τεχνολογία Πληρωτικής Στήλης

2.2.1 Βασικά Πλεονεκτήματα

- Εξαιρετικά χαμηλή πτώση πίεσης: Η πτώση πίεσης ανά θεωρητικό βάθρο είναι μόνο 0,01-0,3 kPa, δηλαδή το 1/5 της αντίστοιχης τιμής σε πλακωτές στήλες, γεγονός που την καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλη για απόσταξη υπό κενό και θερμοευαίσθητα υλικά.

- Υψηλή απόδοση διαχωρισμού: Οι διαρθρωμένες γεμίσεις (όπως οι ρυθμισμένες γεμίσεις και οι πλέγματα) έχουν HETP 0,15-0,5 μέτρα, τιμή πολύ καλύτερη από τα 0,5-1,0 μέτρα των πλακωτών στηλών.

- Μεγάλη παραγωγικότητα: Η πορώδης φύση του στρώματος γέμισης είναι > 90%, και η ταχύτητα αερίου μπορεί να φτάσει το 1,5-2 πλάσιο αυτής των πλακωτών στηλών, αυξάνοντας την χωρητικότητα επεξεργασίας ανά μονάδα διατομής κατά 30-50%.

- Ισχυρή αντίσταση στη διάβρωση: Μπορούν να επιλεγούν μη μεταλλικές γεμίσεις όπως από κεραμικά, γραφίτη και PTFE, κατάλληλες για έντονα διαβρωτικά συστήματα.

2.2.2 Τυπικές Εφαρμογές

- Απόσταξη υπό κενό:

- Θερμοευαίσθητες οργανικές ενώσεις (π.χ. ενδιάμεσα παράγωγα βιταμινών) με βαθμό κενού 1-10 kPa, χρησιμοποιώντας διαρθρωμένες μεταλλικές γεμίσεις.

- Υψηλού σημείου βρασμού ενώσεις (π.χ. πλαστικοποιητικό DOP) με βαθμό κενού < 1 kPa, επιλογή πλέγματος αναδιπλωμένων συσσωρευμένων υλικών.

- Συστήματα προσβεβλημένα από διάβρωση:

- Καθαρισμός οργανοχλωροσιλανίων: Χρήση κεραμικών δακτυλίων Raschig ή κεραμικών συσσωρευμένων υλικών σε σχήμα σέλας.

- Υλικά περιέχοντα μερκαπτάνια: Επιλογή γραφιτικών συσσωρευμένων υλικών ή μεταλλικών συσσωρευμένων υλικών επικαλυμμένων με PTFE.

- Λεπτή διαχωριστική:

- Διαχωρισμός ισομερών (p/o/m-ξυλόλιο): Μεταλλικά αναδιπλωμένα συσσωρευμένα υλικά με ένα HETP των 0,2-0,3 μέτρων.

- Παρασκευή υψηλής καθαρότητας διαλυτών (IPA ηλεκτρονικής βαθμίδας): Στήλες με δομημένα συσσωρευμένα υλικά με περισσότερες από 100 θεωρητικές πλάκες.

2.2.3 Σημεία Σχεδιασμού-Κλειδί

Πίνακας επιλογής συσσωρευμένων υλικών:

Τύπος πακέτων	HETP (m)	Πτώση Πίεσης (Pa/m)	Παράγοντας Ικανότητας	Σενάρια Εφαρμογής
Μεταλλική τυχαία συσκευασία (δακτύλιο Pall)	0.4-0.6	150-250	Μεσαίο	Συμβατική ευθύνση
Κεραμικός δακτύλιος Raschig	0.5-0.8	200-300	Χαμηλά	Εξαιρετικά διαβρωτικά συστήματα
Μεταλλική δομημένη συσκευασία (250Y)	0.25-0.35	80-150	Υψηλές	Κενό/υψηλή απόδοση διαχωρισμού
Συσκευασία από πλέγμα ανοχή	0.15-0.25	50-100	Ποιότητας	Υπερ-κενό/θερμοεύαισθητα υλικά

Διανομείς υγρού:

- Τύπος ψεκασμού: Κατάλληλος για υλικά χαμηλού ιξώδους (<5mPa·s), με πυκνότητα σημείων κατανομής > 100 σημεία/m².

- Τύπος λεκάνης: Μέσο ιξώδες (5-50mPa·s), με ομοιόμορφη κατανομή ±5%.

- Τύπος σωλήνα: Υψηλό ιξώδες (>50mPa·s) ή υλικά που περιέχουν στερεά.

Απόσταση ανακατανομής:

- Τυχαία γέμιση: Εγκαταστήστε ένα επίπεδο κάθε 5-8 μέτρα.

- Δομημένη γέμιση: Εγκαταστήστε κάθε 10-15 μέτρα ή κάθε 3-4 επίπεδα γέμισης.

2.3 Τεχνολογία Λεπτής Μεμβράνης Εξάτμισης

2.3.1 Βασικά Πλεονεκτήματα

- Εξαιρετικά μικρός χρόνος παραμονής: Τα υλικά παραμένουν στη θερμαινόμενη επιφάνεια μόνο για 2-10 δευτερόλεπτα, αποφεύγοντας τη διάσπαση θερμοευαίσθητων υλικών.

- Λειτουργία υπό εξαιρετικά χαμηλή πίεση: Δυνατότητα λειτουργίας σε απόλυτη πίεση 0,1-100Pa, με μείωση της θερμοκρασίας εξάτμισης κατά 50-100℃.

- Υψηλή προσαρμοστικότητα σε ιξώδες: Δύναται να επεξεργαστεί υλικά με ιξώδες έως 10⁴ mPa·s.

- Υψηλή απόδοση μονοβάθμιας διαχωρισμού: Η μονοβάθμια εξάτμιση αντιστοιχεί σε 2-5 θεωρητικές βαθμίδες.

2.3.2 Τυπικά Σενάρια Εφαρμογής

- Καθαρισμός μονομερών εποξειδικής ρητίνης:

- Υλικό: Εποξειδική ρητίνη δισφαινόλης-Α (E-51)

- Συνθήκες λειτουργίας: 0,1-1,0 Pa, 160-180 ℃

- Αποτέλεσμα: Η τυπική απόκλιση της εποξειδικής τιμής μειώθηκε από 15% σε 5%, και η χρωματική τιμή APHA μειώθηκε από 150 σε 50.

- Διαχωρισμός οργανοπυριτικών μονομερών:

- Υλικό: Ανάκτηση διμεθυλοσιλοξάνης (M₂) από κατάλοιπα υψηλού σημείου βρασμού

- Συνθήκες λειτουργίας: 1-10 Pa, 120-150 ℃

- Βελτίωση απόδοσης: Η συνολική απόδοση του M₂ αυξήθηκε κατά 2-3%, με επιπλέον ετήσιο όφελος 9 εκατομμύρια юан (για εγκατάσταση 50.000 τόνων/έτος).

- Καθαρισμός πλαστικοποιητών:

- Υλικό: Διοκτυλοφθαλικός εστέρας (DOP), διοκτυλο-τερεφθαλικός εστέρας (DOTP)

- Συνθήκες λειτουργίας: 0,5-5 Pa, 260-280 °C

- Βελτίωση καθαρότητας: Από 99,0% σε 99,6%+, πληροί τις απαιτήσεις για χρήση σε τρόφιμα.

- Θερμοευαίσθητα φαρμακευτικά ενδιάμεσα:

- Υλικό: Ενδιάμεσο παράγωγο πλευρικής αλυσίδας αντιβιοτικού

- Συνθήκες λειτουργίας: 0,5 Pa, 80-100 °C (κανονικό σημείο βρασμού 220 °C)

- Ποσοστό διάσπασης: Από 8% σε <1%.

2.3.3 Επιλογή εξοπλισμού

Σύγκριση τύπων εξατμιστήρων λεπτού φιλμ:

Τύπος	Παραγωγικότητα (kg/h)	Εύρος ιξώδους (mPa·s)	Βαθμός κενού (pa)	Κατάλληλα Υλικά
Σταγονιδιακής Μορφής	50-500	<50	10-1000	Λιπαντικά χαμηλού ιξώδους
Wiped film	20-200	10-10⁴	0.1-100	Υλικά υψηλού ιξώδους/εύκολα επιφανειακά
Διαστίληση με σύντομη απόσταση	5-100	5-10³	0.1-10	Υλικά εξαιρετικά ευαίσθητα στη θερμότητα/υψηλής προστιθέμενης αξίας

Τυπικές παράμετροι προδιαγραφών (με παράδειγμα τον εξατμιστήρα καθαριζόμενου φιλμ):

- Επιφάνεια εξάτμισης: 0,5-5,0 m²

- Θερμοκρασία θερμαινόμενου κελύφους: Μέχρι 350℃ (θερμικό έλαιο), 400℃ (τήγμα άλατος)

- Ταχύτητα υγραντήρα: 50-300 rpm (ρυθμιζόμενη)

- Υλικό: 316L (τυπικό), Hastelloy C-276 (υψηλής αντοχής σε διάβρωση), τιτάνιο (συστήματα περιέχοντα χλώριο)

3. Συνδυασμός Διεργασιών και Στρατηγικές Βελτιστοποίησης

3.1 Διαδικασία Πολλαπλών Στηλών σε Σειρά

Συνδυασμός προ-διαχωριστικής στήλης + στήλης απόσταξης:

Περίπτωση: Ανάκτηση ελαφρών συστατικών από υποπροϊόντα εγκατάστασης συμπαραγωγής φαινόλης-ακετόνης

- Προ-διαχωριστική στήλη: Στήλη με πλήρωση, D=1,2m, H=8m, για διαχωρισμό ελαφρών υδρογονανθράκων C3-C5.

- Στήλη απόσταξης: Στήλη με δίσκους, D=1,8m, 45 θεωρητικοί δίσκοι, για διαχωρισμό βενζολίου/τολουολίου/βαρέων συστατικών.

- Αποτέλεσμα: Η συνολική κατανάλωση ενέργειας μειώθηκε κατά 18%, με καθαρότητα προϊόντων >99,5%.

3.2 Διεργασία Συνδυασμού Εξάτμισης-Απόσταξης

Συνδυασμός λεπτόφιλμης εξατμιστικής στήλης και πακεταρισμένης στήλης:

Περίπτωση: Παραγωγή πολυαιθέρα πολυολ

- Στάδιο 1: Λεπτόφιλμη εξατμιστική στήλη (τύπου σμηνόμενης μεμβράνης, 2,5m²) για την απομάκρυνση ολιγομερών και διαλυτών.

- Συνθήκες λειτουργίας: 50-200Pa, 130-150℃

- Ποσοστό απομάκρυνσης: Ολιγομερή >95%, υπολειπόμενος διαλύτης <0,03%

- Στάδιο 2: Πακεταρισμένη αποστακτική στήλη (μεταλλική δομημένη πλήρωση) για την ανάκτηση διαλυτών προς ανακύκλωση.

- Συνθήκες λειτουργίας: Ατμοσφαιρική πίεση, λόγος επιστροφής 3:1

- Καθαρότητα διαλύτη: >99,8%, ποσοστό ανάκτησης >98%

- Οικονομικό όφελος: Μείωση απωλειών διαλύτη από 5% σε 0,8%, εξοικονόμηση 4,2 εκατομμυρίων юάν ετησίως.

3.3 Τεχνολογίες Εξοικονόμησης Ενέργειας και Μείωσης Κατανάλωσης

3.3.1 Απόσταξη με Αντλία Θερμότητας

Εφαρμόσιμα σενάρια: Συστήματα με σχετική πτητικότητα 1,2-2,0 και διαφορά θερμοκρασίας κορυφής-πυθμένα 20-50℃.

Περίπτωση: Απόσταξη αιθανόλης-νερού

- Χρήση αναβάθμισης μηχανικής συμπίεσης ατμών (MVR) με αντλία θερμότητας.

- Ο ατμός από την κορυφή (78℃, 50kPa) συμπιέζεται στους 110℃ και 120kPa, και στη συνέχεια οδηγείται στον επαναθερμαντήρα.

- Αποτέλεσμα εξοικονόμησης ενέργειας: Η κατανάλωση ατμού μειώνεται κατά 65%, με ετήσια εξοικονόμηση 1,8 εκατομμύρια γιουάν (για εγκατάσταση 10.000 τόνων/έτος).

3.3.2 Ολοκληρωμένη Θερμικά Απόσταξη

Τεχνολογία Στήλης με Διαχωριστικό Τοίχωμα (DWC):

Περίπτωση: Διαχωρισμός τριαδικών συστατικών βενζολίου-τολουολίου-ξυλολίου

- Παραδοτικό σχήμα: Δύο στήλες διόρθωσης σε σειρά.

- Σχήμα στήλης με διαχωριστικό τοίχωμα: Τοποθέτηση διαφράγματος σε μία στήλη για επίτευξη προ-διαχωρισμού και κύριου διαχωρισμού.

- Αποτέλεσμα: Μείωση επένδυσης σε εξοπλισμό κατά 30%, μείωση κατανάλωσης ενέργειας κατά 25% και μείωση απαιτούμενης επιφάνειας κατά 40%.

4. EngineeringCaseAnalysis

Περίπτωση 1: Έργο Ανάκτησης και Εκκαθάρισης DMF σε Χημικό Πάρκο

Πίσωθιμα του έργου:

- Πηγή υλικού: Απόβλητο υγρό DMF με βάση νερό από επιχειρήσεις φαρμακευτικών και τεχνητού δέρματος (περιεκτικότητα DMF 15-30%)

- Κλίμακα επεξεργασίας: 8.000 τόνοι/έτος απόβλητου υγρού, με ανάκτηση 2.000 τόνοι/έτος DMF

- Απαιτήσεις προϊόντος: Βιομηχανικής βαθμίδας DMF (καθαρότητα ≥99,9%, υγρασία <0,05%)

Διαδικασία διαδρομής:

1. Προ-συγκέντρωση: Στήλη με πλήρωση (πλήρωση από κεραμικό σελλά)

- Διάμετρο στήλης: DN600, ύψος στρώματος πλήρωσης 6 μέτρα

- Λειτουργικές συνθήκες: Ατμοσφαιρική πίεση, θερμοκρασία κορυφής 65℃, θερμοκρασία πυθμένα 105℃

- Συγκέντρωση εξόδου: DMF 70-80%

2. Αποκαθαρισμός διαζευχισμού: Πλακοστοιβάδα (πλάκα συγκρατητή)

- Διάμετρο πλακοστοιβάδας: DN800, 30 θεωρητικές πλάκες

- Λειτουργικές συνθήκες: Μικρο-αρνητική πίεση (-5kPa), θερμοκρασία κορυφής 48℃

- Καθαρότητα προϊόντος: DMF 99,92%, υγρασία 0,03%

3. Βαθιά αφύδρανση: Λεπτόμενο εξατμιστήριο

- Προδιαγραφή: Τύπος σμηγμένης μενίσκου, εμβαδόν εξάτμισης 1,5m²

- Λειτουργικές συνθήκες: 10-50Pa, θερμοκρασία 80-100℃

- Τελικό προϊόν: DMF 99,95%, υγρασία <0,01%

Σημεία τεχνικής καινοτομίας:

- Υιοθέτηση τριών σταδίων διαχωρισμού: «προ-συγκέντρωση με πληρωμένη στήλη + απόσταξη με δίσκους + βαθιά αφυδάτωση με λεπτό-φιλμ εξατμιστή».

- Η στήλη προ-συγκέντρωσης χρησιμοποιεί γεμίστρα από κεραμικό σέλλα, ανθεκτικό στη διάβρωση από DMF και με καλή απόδοση αντίστασης στην απόθεση αλάτων.

- Ο λεπτό-φιλμ εξατμιστής έχει μικρό χρόνο παραμονής (3-5 δευτερόλεπτα), αποφεύγοντας την αποσύνθεση του DMF λόγω υψηλής θερμοκρασίας.

Οικονομικοί και τεχνικοί δείκτες:

- Συνολική επένδυση: 6,8 εκατ. γιουάν

- Ποσοστό ανάκτησης DMF: 92%

- Λειτουργικό κόστος: 2.800 γιουάν/τόνο DMF (συμπεριλαμβανομένου ατμού, ηλεκτρικού ρεύματος και εργασίας)

- Τιμή αγοράς: 6.500 γιουάν/τόνο

- Περίοδος απόσβεσης: 2,1 έτη

- IRR: 38%

Περίπτωση 2: Καθαρισμός Μονομερών Εποξειδικής Ρητίνης σε Επιχείρηση Φαρμακευτικών Χημικών

Πίσωθιμα του έργου:

- Υλικό: Ακατέργαστη εποξειδική ρητίνη διφαινόλης Α (τιμή εποξειδίου 0,50-0,53, χρώμα APHA 150-200)

- Απαιτήσεις προϊόντος: Εποξειδική ρητίνη ηλεκτρονικής βαθμίδας (τιμή εποξειδίου 0,51±0,01, χρώμα <30, μεταλλικά ιόντα <5ppm)

- Κλίμακα επεξεργασίας: 3.000 τόνοι/έτος

Τεχνικές δυσκολίες:

- Η εποξειδική ρητίνη είναι εξαιρετικά ευαίσθητη στη θερμότητα και τείνει να πολυμερίζεται και να αλλοιώνεται χρωματικά σε θερμοκρασίες >180℃.

- Υψηλό ιξώδες (περίπου 500 mPa·s στους 150℃)

- Περιέχει ακαθαρσίες όπως ολιγομερή και μη αντιδρώσαντα διφαινόλη Α.

Σχήμα διεργασίας: Απόσταξη μοριακής διαδρομής μικρής διαδρομής

Παράμετροι εξοπλισμού:

- Τύπος: Αποστάτης σύντομης διαδρομής με επίπεδο φιλμ

- Εμβαδόν εξάτμισης: 0,8m²

- Θερμοκρασία θέρμανσης: 160-180℃

- Βαθμός κενού: 0,1-1,0Pa (σύστημα αντλίας διάχυσης λαδιού)

- Ταχύτητα υγραντήρα: 150-200rpm

- Θερμοκρασία συμπυκνωτή: -10℃ (ψυκτικό αιθυλενογλυκόλη)

- Υλικό: Ανοξείδωτος χάλυβας 316L, λείανση Ra≤0,4μm

Διαδικασία ροής:

1. Προθέρμανση: Θερμάνετε το αργό προϊόν στους 120℃ για μείωση του ιξώδους.

2. Τροφοδοσία: Συνεχής τροφοδοσία με αντλία μέτρησης, παροχή 8-12kg/h.

3. Εξάτμιση: Τα ελαφριά συστατικά (νερό, ολιγομερή) εξατμίζονται προς το συμπυκνωτή.

4. Συλλογή: Τα βαρέα συστατικά (προϊόντα) απομακρύνονται από το κάτω μέρος της στήλης, ενώ τα ελαφριά συστατικά συλλέγονται ως απόβλητα.

Σύγκριση ποιότητας προϊόντος:

Δείκτης	Πρώτη ύλη	Προϊόν	Εύρος βελτίωσης
Τιμή Εποξειδίου	0.50-0.53	0.51±0.005	CV μειώθηκε από 6% σε 1%
Χρώμα APHA	150-200	<30	Μείωση κατά 83%
CV ιξώδους	15%	5%	Μείωση κατά 67%
Μεταλλικά ιόντα	15-25ppm	<5ppm	Μείωση κατά 75%
Υπολείμμα Bisphenol A	500-800ppm	<50ppm	Μειωμένο κατά 93%

Οικονομικά οφέλη:

- Επένδυση εξοπλισμού: 1,8 εκατομμύρια γιουάν

- Αύξηση τιμής μονάδας προϊόνου: Από 18.000 γιουάν/τόνο σε 32.000 γιουάν/τόνο

- Επιπλέον ετήσια έσοδα από πωλήσεις: 42 εκατομμύρια γιουάν

- Ετήσιο λειτουργικό κόστος: 1,8 εκατομμύρια γιουάν (ηλεκτρική ενέργεια, ψυκτικά, εργασία)

- Ετήσιο επιπλέον καθαρό κέρδος: 36 εκατομμύρια γιουάν

- Περίοδος απόσβεσης: 0,5 έτη

Περίπτωση 3: Αναβάθμιση Ανάκτησης Διαλυτή Αρωματικών σε Επιχείρηση Πετροχημικών

Πίσωθιμα του έργου:

- Αρχικός εξοπλισμός: Στήλη με δίσκους, διάμετρος DN2000, 40 δίσκοι κοσκίνου, παραγωγικότητα 50 τόνοι/ώρα

- Υφιστάμενα προβλήματα:

- Μεγάλη πτώση πίεσης (0,8 kPa ανά δίσκο, συνολική πτώση πίεσης 32 kPa), υψηλή κατανάλωση ενέργειας.

- Χαμηλή απόδοση διαχωρισμού, καθαρότητα ανάκτησης διαλύτη μόνο 98,5%, ποσοστό απωλειών 3%.

- Οι δίσκοι τείνουν να φράσσονται, απαιτώντας καθαρισμό 2-3 φορές τον χρόνο.

Σχήμα αναβάθμισης: Αντικατάσταση με συμπαγή στήλη με μεταλλική δομή

Τεχνικό σχήμα:

- Τύπος πλήρωσης: Μεταλλική διάτρητη πλεγμένη δομημένη πλήρωση (τύπος 250Y)

- Ύψος στρώσης πλήρωσης: 12 μέτρα (διαιρούμενα σε 4 στρώσεις, 3 μέτρα ανά στρώση)

- Διανομέας υγρού: Σωληνωτός διανομέας, πυκνότητα σημείων διανομής 120 σημεία/m²

- Διανομέας: Εγκαθίσταται στην κορυφή κάθε στρώματος συσκευασίας, με τύπο δίσκου με αυλούς.

Σύγκριση αποτελέσματος ανακαίνισης:

Δείκτης	Πριν την Ανακαίνιση (Στήλη με Κόσκινο)	Μετά την Ανακαίνιση (Στήλη με Συσκευασία)	Βελτίωση
Συνολική πτώση πίεσης (kPa)	32	6.5	Μειωμένη κατά 80%
HETP (m)	0.8	0.3	Μειώθηκε κατά 62%
Καθαρότητα διαλύτη (%)	98.5	99.7	Αυξημένη κατά 1,2%
Ποσοστό απώλειας διαλύτη (%)	3.0	0.8	Μειωμένη κατά 73%
Κατανάλωση ατμού (τόνοι/ώρα)	6.5	4.2	Μειώθηκε κατά 35%
Ετήσιοι χρόνοι συντήρησης	2-3	<1	Μείωση κατά 67%

Οικονομική Ανάλυση:

- Επένδυση επένδυσης: 4,2 εκατομμύρια γιουάν

- Ετήσια εξοικονόμηση ατμού: 20.000 τόνοι (τιμή ατμού 200 γιουάν/τόνο)

- Ετήσια μείωση απωλειών διαλύτη: 960 τόνοι (τιμή διαλύτη 6.000 γιουάν/τόνο)

- Ετήσια εξοικονόμηση κόστους συντήρησης: 800.000 γιουάν

- Ετήσιο οικονομικό όφελος: 9,8 εκατομμύρια γιουάν

- Περίοδος απόσβεσης: 5,1 μήνες

5. Δέντρο Λήψης Αποφάσεων για Επιλογή Εξοπλισμού

Βάσει της παραπάνω ανάλυσης, προτείνεται η ακόλουθη διαδικασία λήψης αποφάσεων επιλογής:

Βήμα 1: Διευκρίνιση Ιδιοτήτων Υλικού

- Θερμοευαισθησία: Θερμοκρασία διάσπασης <150℃ → Προτεραιότητα σε εξατμιστές λεπτού φιλμ ή κενού με γεμίσεις.

- Ιξώδες: >100 mPa·s → Εξατμιστές λεπτού φιλμ ή πλακοειδείς στήλες, αποφεύγοντας συμβατικές στήλες με γεμίσεις.

- Διαβρωτικότητα: Υψηλή διάβρωση → Στήλες με γεμίσεις (μη μεταλλικά υλικά) ή πλακοειδείς στήλες με ειδικά υλικά.

Βήμα 2: Καθορισμός Απαιτήσεων Διαχωρισμού

- Θεωρητικές βαθμίδες <20 → Πλακοειδείς στήλες ή στήλες με τυχαίες γεμίσεις.

- Θεωρητικές βαθμίδες 20-50 → Πλακοειδείς στήλες ή στήλες με δομημένες γεμίσεις.

- Θεωρητικές βαθμίδες >50 → Στήλες με δομημένες γεμίσεις.

Βήμα 3: Αξιολόγηση Λειτουργικών Συνθηκών

- Βαθμός κενού <10kPa→Συσκευασμένες στήλες (σημαντικό πλεονέκτημα σε πτώση πίεσης).

- Ατμοσφαιρική πίεση ή πίεσωση→Και οι δύο τύποι στηλών, με δίσκους και συσκευασμένες, είναι εφαρμόσιμοι.

- Λόγος υγρού-αερίου <0,5→Στήλες με δίσκους.

- Λόγος υγρού-αερίου >2→Συσκευασμένες στήλες.

Βήμα 4: Εξετάστε Οικονομικούς Παράγοντες

- Διάμετρο στήλης <800 mm→Οι συσκευασμένες στήλες έχουν χαμηλότερο κόστος.

- Διάμετρο στήλης >800 mm→Οι στήλες με δίσκους έχουν χαμηλότερο κόστος.

- Υψηλή συχνότητα συντήρησης→Στήλες με δίσκους (εύκολη αποσυναρμολόγηση).

- Ευαισθησία σε κατανάλωση ενέργειας→Συσκευασμένες στήλες ή λεπτές μεμβράνες εξατμιστήρες.

Βήμα 5: Προτεραιότητα Επιλογής για Ειδικά Σενάρια

- Συστήματα πολυμερισμού → Αποφύγετε στήλες με γέμιση, επιλέξτε στήλες με κοχύλια ή εξατμιστές λεπτής μεμβράνης.

- Αφρώδη συστήματα → Στήλες με γέμιση (καλό αποτέλεσμα διάσπασης αφρού).

- Διασπάσεις που περιέχουν στερεά → Στήλες με κοχύλια ή εξατμιστές με σμηνόμενη μεμβράνη.

- Προϊόντα υψίστης καθαρότητας → Εξατμιστές λεπτής μεμβράνης ή στήλες με δομημένη γέμιση υψηλής απόδοσης.

6. Μέλλοντας Τάσεις Ανάπτυξης

6.1 Εξυπνά Εξοπλισμοί

Τεχνολογία διαδικτυακής παρακολούθησης:

- Παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο της κατανομής θερμοκρασίας στα κοχύλια/στρώσεις γέμισης (μέτρηση θερμοκρασίας με οπτική ίνα).

- Ανάλυση πτώσης πίεσης σε πραγματικό χρόνο για προειδοποίηση σε περίπτωση πλημμύρας ή διαρροής.

- Ανάλυση συστατικών σε πραγματικό χρόνο (χρωματογραφία σε πραγματικό χρόνο, φασματοσκοπία NIR).

Ελλειπτικό σύστημα ελέγχου:

- Βελτιστοποίηση παραμέτρων λειτουργίας με βάση τη μάθηση μηχανών.

- Σύστημα ειδικών διάγνωσης βλαβών.

- Τεχνολογία ψηφιακού διπλότυπου για προσομοίωση και βελτιστοποίηση διεργασιών.

6.2 Νέοι Τύποι Πληρωτών και Δίσκων

Πληρωτές υψηλής χωρητικότητας:

- Δομημένοι πληρωτές τέταρτης γενιάς (HETP 0,1-0,2 μέτρα, αύξηση χωρητικότητας κατά 50%).

- Πληρωτές με εξατομίκευση μέσω τεχνολογίας 3D εκτύπωσης (σχεδιασμός πολύπλοκων καναλιών ροής).

Νέοι τύποι δίσκων:

- Δίσκοι με οπές κατευθυνόμενης ροής (επέκταση χρόνου επαφής αερίου-υγρού, αύξηση απόδοσης κατά 15%).

- Σύνθετες βαλβίδες επίπλευσης (ευελιξία λειτουργίας εκτείνεται σε 20-120%).

6.3 Εκτεταμένη Εφαρμογή Τεχνολογιών Εξοικονόμησης Ενέργειας

- Δημοσιοποίηση της τεχνολογίας αντλίας θερμότητας MVR: Δημοφιλής σε συστήματα απόσταξης με χαμηλή διαφορά θερμοκρασίας (<30℃), αναμένεται να εξοικονομήσει ενέργεια κατά 50-70%.

- Θέρμανση με βοήθεια ηλιακής ενέργειας: Χρήση ηλιακών συλλεκτών για παροχή μερικής θερμότητας για απόσταξη, κατάλληλη για τη βορειοδυτική και βόρεια Κίνα.

- Αξιοποίηση αποβλήτων θερμότητας σε σειρά: Βελτιστοποίηση δικτύων ατμού πολλαπλών επιπέδων πίεσης για μεγιστοποίηση της ανάκτησης θερμότητας.

6.4 Πρασίνισμα και Μοντουλαροποίηση

Τεχνολογία μηδενικών εκπομπών:

- Συμπύκνωση και ανάκτηση VOCS + συγκέντρωση με προσρόφηση για επίτευξη εκπομπών αερίων σύμφωνα με τα πρότυπα.

- Εξάτμιση και κρυστάλλωση υδάτων υψηλής αλατότητας για επίτευξη μηδενικής απόρριψης υδάτων.

Μοντουλαροποίηση σε skid:

- Συσκευές απόσταξης σε μικρού μεγέθους και μοντουλαροποιημένες μορφές (παραγωγικότητα <10 τόνοι/ημέρα).

- Γρήγορη εγκατάσταση (κύκλος παράδοσης <3 μήνες), κατάλληλη για πολλαπλά είδη και παραγωγή μικρών παρτίδων σε ειδικά χημικά.

7. Συμπεράσματα και Προτάσεις

7.1 Βασικά Συμπεράσματα

1. Οι πλακωτές στήλες είναι κατάλληλες για σενάρια με μεγάλους λόγους υγρού-αερίου, υψηλή λειτουργική ευελιξία και συχνή συντήρηση, και παρουσιάζουν σαφείς οικονομικά πλεονεκτήματα όταν η διάμετρος της στήλης >800 mm.

2. Οι συσκευασμένες στήλες παρουσιάζουν εξαιρετική απόδοση σε βαθύ κενό, σε θερμοευαίσθητα υλικά και σε εφαρμογές υψηλής απόδοσης διαχωρισμού, με σημαντικά καλύτερη απόδοση διαχωρισμού και έλεγχο κατανάλωσης ενέργειας σε σύγκριση με τις πλακωτές στήλες.

3. Οι λεπτόμενες εξατμιστικές συσκευές είναι η καλύτερη επιλογή για την επεξεργασία υλικών υψηλού ιξώδους, θερμοευαίσθητων και υψηλής προστιθέμενης αξίας. Αν και η επένδυση είναι υψηλή, η ποιότητα του προϊόντος βελτιώνεται σημαντικά.

4. Οι συνδυασμένες διεργασίες (όπως εξάτμιση + απόσταξη, προ-διαχωρισμός + απόσταξη) μπορούν να επιτύχουν ισορροπία μεταξύ αποτελέσματος διαχωρισμού και οικονομικότητας, και αποτελούν την κύρια κατεύθυνση της μηχανικής πρακτικής.

7.2 Προτάσεις για Μηχανικές Εφαρμογές

Στάδιο Σχεδιασμού:

- Να πραγματοποιηθούν πλήρως δοκιμές ιδιοτήτων υλικών (ιξώδες, θερμική σταθερότητα, δεδομένα ισορροπίας φάσης).

- Χρησιμοποιήστε επαγγελματικό λογισμικό προσομοίωσης διεργασιών (Aspen Plus, HYSYS) για βελτιστοποίηση διεργασιών.

- Διατηρήστε περιθώριο σχεδιασμού 10-15% για να αντιμετωπίσετε τις διακυμάνσεις των υλικών.

Προμήθεια εξοπλισμού:

- Προτιμήστε ώριμους προμηθευτές και ερευνήστε την απόδοσή τους και τις δυνατότητες υπηρεσιών μεταπωλήσεως.

- Επιλέξτε εισηγμένα ή εγχώρια brands πρώτης γραμμής για κρίσιμα εξαρτήματα (όπως διανομείς και συμπληρώματα).

- Υπογράψτε ρήτρες εγγύησης απόδοσης για να διευκρινιστούν δείκτες όπως η αποδοτικότητα διαχωρισμού και η κατανάλωση ενέργειας.

Κατασκευή και εγκατάσταση:

- Ελέγξτε την οριζοντίωση του διανομέα υγρού της πληρωμένης στήλης εντός ±2 mm/m.

- Ελέγξτε την οριζοντίωση και την απόσταση κάθε δίσκου μετά την εγκατάσταση της στήλης με δίσκους.

- Πραγματοποιήστε αυστηρό έλεγχο διαρροών για το σύστημα κενού, με απόκλιση βαθμού κενού <10%.

Παραλαβή και λειτουργία:

- Διατυπώστε ένα λεπτομερές σχέδιο εκκίνησης και προχωρήστε βήμα προς βήμα (έλεγχο συστήματος→απομάκρυνση και αντικατάσταση→δοκιμαστική λειτουργία με νερό→τροφοδοσία).

- Δημιουργήστε μια βάση δεδομένων παραμέτρων λειτουργίας και καταγράψτε το βέλτιστο παράθυρο λειτουργίας.

- Πραγματοποιήστε τακτικούς ελέγχους εξοπλισμού και δημιουργήστε ένα σύστημα συντήρησης.

7.3 Τεχνικές Κατευθύνσεις Έρευνας και Ανάπτυξης

Επιπεδο επιχείρησης:

- Συνεργασία με πανεπιστήμια και ερευνητικά ιδρύματα για την ανάπτυξη νέων τύπων συσσωρεύσεων και δίσκων.

- Εισαγωγή τεχνολογίας προσομοίωσης CFD για τη βελτιστοποίηση της κατανομής του πεδίου ροής στη στήλη.

- Δημιουργία πιλοτικής πλατφόρμας για την επαλήθευση νέων διεργασιών και τεχνολογιών.

Επιπεδο βιομηχανίας:

- Διαμόρφωση τεχνικών προτύπων και προδιαγραφών για την απόσταξη μη πετρελαϊκών υλικών.

- Δημιουργία πλατφόρμας τεχνικής ανταλλαγής για την προώθηση της ανταλλαγής εμπειριών.

- Προώθηση της εντατικής εφαρμογής της έξυπνης και της πράσινης παραγωγής στον τομέα της απόσταξης.

Μέσω επιστημονικής επιλογής, λεπτομερούς σχεδιασμού, αυστηρής κατασκευής και βελτιστοποιημένης λειτουργίας, το σύστημα διαχωρισμού απόσταξης για μη πετρελαϊκά πετροχημικά υλικά μπορεί να επιτύχει στόχους αποδοτικής, εξοικονόμησης ενέργειας, φιλικής προς το περιβάλλον και οικονομικής παραγωγής, δημιουργώντας σημαντικά οικονομικά και κοινωνικά οφέλη για τις επιχειρήσεις.