पेट्रोकेमिकल क्षेत्र में आसवन अलगाव तकनीक के चयन और इंजीनियरिंग अनुप्रयोग

सारांश

पेट्रोरसायन फाइन रसायनों के उत्पादन क्षेत्र में, गैर-तेल सामग्री (जैसे कार्बनिक विलायक, विशेष रसायन, फाइन इंटरमीडिएट्स आदि) का distillation पृथक्करण एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया चरण है। ट्रे कॉलम, पैक्ड कॉलम और पतली फिल्म वाष्पीकर्ता जैसे उपकरणों की विशेषताओं को जोड़ते हुए, इस लेख में गैर-तेल सामग्री के उपचार में विभिन्न distillation तकनीकों के अनुप्रयोग परिदृश्यों, उपकरण चयन सिद्धांतों और इंजीनियरिंग प्रथाओं का व्यवस्थित विश्लेषण किया गया है, जो पेट्रोरसायन उद्यमों के लिए तकनीकी संदर्भ प्रदान करता है।

1. गैर-तेल सामग्री में distillation पृथक्करण में तकनीकी चुनौतियाँ

1.1 जटिल सामग्री गुण

गैर-तेल पेट्रोरसायन सामग्री में आमतौर पर निम्नलिखित गुण होते हैं:

- उष्मा-संवेदनशीलता: एपॉक्सी और ऑर्गेनोसिलिकॉन मोनोमर जैसे फाइन केमिकल्स उच्च तापमान पर विकृति, बहुलीकरण या विरंजन के प्रति संवेदनशील होते हैं, जिसकी आवश्यकता कम आसवन तापमान और लघु धारण समय में होती है।

- विस्कोसता की विस्तृत सीमा: विस्कोसता सैकड़ों गुना तक भिन्न हो सकती है, कम विस्कोसता वाले विलायकों (जैसे मेथनॉल और एथाइल एसीटेट) से लेकर उच्च विस्कोसता वाले बहुलक इंटरमीडिएट्स (जैसे पॉलीइथर पॉलिओल्स) तक।

- निकट उबलते बिंदु: समावयवी अलगाव (जैसे पी-ज़ाइलीन/ओ-ज़ाइलीन) और एज़ोट्रॉप अलगाव उच्च दक्षता द्रव्यमान स्थानांतरण उपकरण की आवश्यकता रखते हैं, जिनमें सैद्धांतिक प्लेट्स के लिए उच्च आवश्यकताएँ होती हैं।

- उल्लेखनीय संक्षारण: कार्बनिक अम्ल, हैलोजनीकृत हाइड्रोकार्बन और अन्य पदार्थ उपकरण सामग्री पर कठोर आवश्यकताएँ रखते हैं, जिसकी आवश्यकता संक्षारण-प्रतिरोधी सामग्री या विशिष्ट लेपन के चयन में होती है।

1.2 कठोर प्रक्रिया आवश्यकताएँ

- उच्च उत्पाद शुद्धता: इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड रसायन और फार्मास्यूटिकल इंटरमीडिएट्स को आमतौर पर शुद्धता ≥99.5%, या यहां तक कि 99.9% से अधिक की आवश्यकता होती है।

- उपज संवेदनशीलता: उच्च मूल्य वर्धित उत्पाद सामग्री हानि के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं, और उपज में प्रत्येक 1% की वृद्धि महत्वपूर्ण आर्थिक लाभ ला सकती है।

- ऊर्जा खपत नियंत्रण: आसवन एक ऊर्जा-गहन इकाई संचालन है, और ऊर्जा खपत कुल उत्पादन लागत का 30-50% तक बन सकती है। ऊर्जा बचत और खपत में कमी मुख्य आवश्यकताएं हैं।

- पर्यावरण अनुपालन: VOCs उत्सर्जन नियंत्रण और अपशिष्ट द्रव कमी के लिए आवश्यकताएं लगातार कठोर हो रही हैं।

2. प्रमुख आसवन उपकरण प्रौद्योगिकियों की तुलना और चयन

2.1 ट्रे कॉलम प्रौद्योगिकी

2.1.1 मुख्य लाभ

- बड़ी संचालन लचीलापन: ट्रे कॉलम बाढ़ और रिसाव से सीमित होते हैं, लेकिन अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए कॉलम में 30%-110% तक लोड समायोजन सीमा होती है, जो उत्पादन में उतार-चढ़ाव के अनुकूल होती है।

- कम तरल-गैस अनुपात के प्रति मजबूत अनुकूलन क्षमता: जब तरल-गैस अनुपात < 0.5 होता है, तो खराब गीला होने के कारण पैक्ड कॉलम में दक्षता में तेजी से गिरावट आती है, जबकि ट्रे कॉलम अभी भी स्थिर द्रव्यमान स्थानांतरण प्रभाव बनाए रख सकते हैं।

- सुविधाजनक रखरखाव: ट्रे को निरीक्षण और मरम्मत के लिए अलग किया जा सकता है, जिससे नियमित रूप से स्केलिंग और बहुलकों की सफाई की आवश्यकता वाली प्रणालियों के लिए रखरखाव लागत कम रहती है।

- बड़े व्यास के लिए लागत प्रभावीपन: जब कॉलम का व्यास > 800 मिमी होता है, तो ट्रे कॉलम की लागत आमतौर पर पैक्ड कॉलम की तुलना में 15-25% कम होती है।

2.1.2 विशिष्ट अनुप्रयोग

- एरोमेटिक्स अलगाव: फ्लोट वाल्व ट्रे या छलनी ट्रे का उपयोग करके बेंजीन-टॉल्यूइन-जाइलीन का पुनर्विघटन, कॉलम का व्यास 1.5-3.5 मीटर और 40-80 सैद्धांतिक प्लेटें।

- क्लोर-एल्कली उप-उत्पादों से क्लोरीनीकृत हाइड्रोकार्बन की रिकवरी: HCl युक्त कार्बनिक तंत्र के लिए हेस्टेलॉय या PTFE-लाइन्ड ट्रे का उपयोग, संचालन दबाव 0.2-0.5MPa।

- विलायक निर्जलीकरण: एजोट्रॉपिक आसवन प्रक्रिया का उपयोग करके आइसोप्रोपेनॉल और एथनॉल का निर्जलीकरण और संतृप्ति, कॉलम का व्यास 0.8-2.0 मीटर।

2.1.3 डिजाइन मुख्य बिंदु

- ट्रे चयन:

- सीव ट्रे: सरल संरचना, कम लागत, स्वच्छ प्रणालियों के लिए उपयुक्त।

- फ्लोट वाल्व ट्रे: अधिकतम संचालन लचीलापन और अच्छा रोकथाम-रहित प्रदर्शन।

- बबल कैप ट्रे: कम उत्पादन क्षमता परंतु उच्च दक्षता, कम तरल-गैस अनुपात के लिए उपयुक्त।

- ट्रे स्पेसिंग: पारंपरिक 450-600 मिमी; उच्च भार वाले कॉलम के लिए घटकर 350 मिमी तथा निर्वात कॉलम के लिए बढ़ाकर 600-800 मिमी।

- वीर और डाउनकॉमर प्रणाली: धनुषाकार डाउनकॉमर को अपनाया जाता है, जहाँ डाउनकॉमर क्षेत्र कॉलम के अनुप्रस्थ काट के क्षेत्र का 12-15% होता है, जो 3-7 सेकंड की तरल धारण समय सुनिश्चित करता है।

2.2 पैक्ड कॉलम प्रौद्योगिकी

2.2.1 मूल लाभ

- अत्यंत कम दबाव में गिरावट: प्रति सैद्धांतिक प्लेट दबाव में गिरावट केवल 0.01-0.3kPa है, जो ट्रे कॉलम की तुलना में 1/5 है, जिससे इसे निर्वात आ distillation और उष्मा-संवेदनशील सामग्री के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है।

- उच्च पृथक्करण दक्षता: संरचित पैकिंग (जैसे कि लहरदार पैकिंग और ग्रिड पैकिंग) का HETP 0.15-0.5 मीटर होता है, जो ट्रे कॉलम के 0.5-1.0 मीटर की तुलना में बहुत बेहतर है।

- बड़ी क्षमता: पैकिंग परत की छिद्रता > 90% है, और गैस का वेग ट्रे कॉलम की तुलना में 1.5-2 गुना तक पहुँच सकता है, जिससे इकाई अनुप्रस्थ काट क्षेत्र में प्रसंस्करण क्षमता में 30-50% की वृद्धि होती है।

- मजबूत संक्षारण प्रतिरोध: सिरेमिक, ग्रेफाइट और PTFE जैसे गैर-धातु पैकिंग का चयन किया जा सकता है, जो अत्यधिक संक्षारक प्रणालियों के लिए उपयुक्त है।

2.2.2 विशिष्ट अनुप्रयोग

- निर्वात आसवन:

- उष्मा-संवेदनशील कार्बनिक यौगिक (उदाहरण के लिए, विटामिन इंटरमीडिएट) जिनकी निर्वात डिग्री 1-10kPa है, धातु संरचित पैकिंग का उपयोग करके।

- उच्च क्वथनांक वाले यौगिक (उदाहरण: प्लास्टिसाइज़र DOP) जिनका निर्वात डिग्री < 1kPa हो, तार मेष वाले कुंडलाकार पैकिंग का चयन करें।

- क्षरणकारी तंत्र:

- ऑर्गेनोक्लोरोसिलेन्स का शोधन: सिरेमिक रैशिग रिंग या सिरेमिक सैडल पैकिंग का उपयोग करें।

- मर्केप्टन युक्त पदार्थ: ग्रेफाइट पैकिंग या PTFE-लेपित धातु पैकिंग का चयन करें।

- सूक्ष्म पृथक्करण:

- समावयवी पृथक्करण (p/o/m-ज़ाइलीन): धातु छिद्रित कुंडलाकार पैकिंग जिसका HETP 0.2-0.3 मीटर हो।

- उच्च शुद्धता वाले विलायक की तैयारी (इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड IPA): संरचनित पैक्ड कॉलम जिनमें 100 से अधिक सैद्धांतिक प्लेट हों।

2.2.3 डिज़ाइन मुख्य बिंदु

पैकिंग चयन आव्यूह:

पैकिंग प्रकार	HETP (m)	दाब गिरावट (Pa/m)	क्षमता गुणक	अनुप्रयोग परिदृश्य
धातु यादृच्छिक पैकिंग (पॉल रिंग)	0.4-0.6	150-250	माध्यम	पारंपरिक आसवन
सिरेमिक रशिग रिंग	0.5-0.8	200-300	कम	अत्यधिक संक्षारक प्रणालियाँ
धातु संरचित पैकिंग (250Y)	0.25-0.35	80-150	उच्च	निर्वात/उच्च दक्षता पृथक्करण
तार जाल सज्जित पैकिंग	0.15-0.25	50-100	उच्चतम	अति निर्वात/ताप संवेदनशील सामग्री

तरल वितरक:

- स्प्रे प्रकार: कम श्यानता वाली सामग्री (<5mPa·s) के लिए उपयुक्त, जिसमें वितरण बिंदुओं की घनत्व > 100 बिंदु/m² हो।

- ट्रॉफ प्रकार: मध्यम श्यानता (5-50mPa·s), जिसकी वितरण एकसमानता ±5% हो।

- पाइप प्रकार: उच्च श्यानता (>50mPa·s) या ठोस युक्त सामग्री के लिए।

पुनःवितरक की दूरी:

- यादृच्छिक पैकिंग: प्रत्येक 5-8 मीटर पर एक परत लगाएं।

- संरचित पैकिंग: प्रत्येक 10-15 मीटर या प्रत्येक 3-4 पैकिंग परतों पर।

2.3 पतली-फिल्म वाष्पीकरण तकनीक

2.3.1 मुख्य लाभ

- अत्यंत कम निवास समय: सामग्री ऊष्मा पृष्ठ पर केवल 2-10 सेकंड के लिए रहती है, जिससे ऊष्मा-संवेदनशील सामग्री का विघटन नहीं होता।

- अति-निर्वात ऑपरेशन: 0.1-100Pa के निरपेक्ष दबाव पर संचालित कर सकता है, जिससे वाष्पीकरण तापमान में 50-100℃ तक कमी आती है।

- उच्च श्यानता अनुकूलता: तक 10⁴mPa·s श्यानता वाली सामग्री को संभाल सकता है।

- उच्च एकल-चरण पृथक्करण दक्षता: एकल-चरण वाष्पीकरण 2-5 सैद्धांतिक प्लेट्स के बराबर है।

2.3.2 विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

- एपॉक्सी राल एकलक का शुद्धिकरण:

- सामग्री: बाइसफेनॉल ए एपॉक्सी राल (E-51)

- संचालन शर्तें: 0.1-1.0Pa, 160-180℃

- प्रभाव: एपॉक्सी मान का मानक विचलन 15% से घटकर 5% रह गया, और रंग APHA 150 से घटकर 50 रह गया।

- ऑर्गेनोसिलिकॉन एकलक का पृथक्करण:

- सामग्री: उच्च-उबलते अवशेष से डाइमेथाइलसिलॉक्सेन (M₂) की पुनः प्राप्ति

- संचालन की स्थिति: 1-10Pa, 120-150℃

- उपज में सुधार: M₂ की कुल उपज 2-3% तक बढ़ गई, जिससे 90 लाख युआन का वार्षिक अतिरिक्त लाभ होता है (50,000 टन/वर्ष की सुविधा के लिए)

- प्लास्टिसाइज़र शुद्धिकरण:

- सामग्री: डायऑक्टिल फ्थेलेट (DOP), डायऑक्टिल टेरफ्थेलेट (DOTP)

- संचालन की स्थिति: 0.5-5Pa, 260-280℃

- शुद्धता में सुधार: 99.0% से बढ़कर 99.6%+, खाद्य-ग्रेड आवश्यकताओं को पूरा करता है।

- ऊष्मा-संवेदनशील फार्मास्यूटिकल इंटरमीडिएट्स:

- सामग्री: एक एंटीबायोटिक साइड-चेन इंटरमीडिएट

- संचालन की स्थिति: 0.5Pa, 80-100℃ (वायुमंडलीय क्वथनांक 220℃)

- विघटन दर: 8% से घटकर <1%।

2.3.3 उपकरण चयन

पतली फिल्म वाष्पीकरण यंत्र के प्रकारों की तुलना:

प्रकार	उत्पादन क्षमता (किग्रा/घंटा)	श्यानता सीमा (mPa·s)	वाकुम डिग्री (pa)	उपयुक्त सामग्री
फॉलिंग फिल्म	50-500	<50	10-1000	कम श्यानता वाले विलायक
वाइप्ड फिल्म	20-200	10-10⁴	0.1-100	उच्च श्यानता/जमाव वाली सामग्री
Short-path distillation	5-100	5-10³	0.1-10	अति ताप संवेदनशील/उच्च मूल्य वर्धित सामग्री

विशिष्ट विनिर्देश पैरामीटर (वाइप्ड फिल्म वाष्पीकरण यंत्र के उदाहरण के रूप में):

- वाष्पीकरण क्षेत्र: 0.5-5.0 मी²

- हीटिंग जैकेट का तापमान: 350℃ तक (थर्मल ऑयल), 400℃ (पिघले हुए लवण)

- वाइपर गति: 50-300 आरपीएम (समायोज्य)

- सामग्री: 316L (मानक), हेस्टेलॉय C-276 (उच्च संक्षारण प्रतिरोधी), टाइटेनियम (क्लोरीन युक्त तंत्र)

3. प्रक्रिया संयोजन और अनुकूलन रणनीतियाँ

3.1 बहु-स्तंभ श्रृंखला प्रक्रिया

पूर्व-पृथक्करण स्तंभ + संतृप्ति स्तंभ संयोजन:

उदाहरण: फ़ीनॉल-एसीटोन सह-उत्पादन संयंत्र के उप-उत्पादों से हल्के घटकों की वसूली

- पूर्व-पृथक्करण स्तंभ: पैक्ड स्तंभ, D=1.2मी, H=8मी, C3-C5 हल्के हाइड्रोकार्बन को अलग करना।

- संतृप्ति स्तंभ: ट्रे स्तंभ, D=1.8मी, 45 सैद्धांतिक प्लेटें, बेंजीन/टॉल्यूईन/भारी घटकों को अलग करना।

- प्रभाव: कुल ऊर्जा खपत में 18% की कमी और उत्पाद शुद्धता सभी >99.5%।

3.2 वाष्पीकरण-संतृप्तिकरण संयुक्त प्रक्रिया

पतली फिल्म वाष्पीकरण यंत्र + स्तंभ भराव संयोजन:

उदाहरण: पॉलिएथर पॉलिओल उत्पादन

- चरण 1: ओलिगोमर और विलायक हटाने के लिए पतली फिल्म वाष्पीकरण यंत्र (पोछे गए फिल्म प्रकार, 2.5m²)।

- संचालन स्थितियाँ: 50-200Pa, 130-150℃

- हटाने की दर: ओलिगोमर >95%, अवशिष्ट विलायक <0.03%

- चरण 2: पुनः चक्रण के लिए विलायक की संतृप्ति के लिए स्तंभ भराव (धातु संरचित भराव)।

- संचालन स्थितियाँ: वायुमंडलीय दबाव, पुनः प्रवाह अनुपात 3:1

- विलायक शुद्धता: >99.8%, पुनः प्राप्ति दर >98%

- आर्थिक लाभ: विलायक हानि 5% से घटकर 0.8% रह गई, जिससे प्रति वर्ष 4.2 मिलियन युआन की बचत हुई।

3.3 ऊर्जा बचत एवं उपभोग में कमी की तकनीकें

3.3.1 हीट पंप डिस्टिलेशन

उपयुक्त परिदृश्य: ऐसी प्रणालियाँ जिनमें आपेक्षिक वाष्पशीलता 1.2-2.0 और शीर्ष-तल तापमान अंतर 20-50℃ हो।

उदाहरण: एथेनॉल-जल पुनःशुद्धिकरण

- यांत्रिक वाष्प पुनः संपीड़न (MVR) हीट पंप को अपनाया गया।

- शीर्ष वाष्प (78℃, 50kPa) को 110℃ और 120kPa तक संपीड़ित किया गया, फिर रीबॉइलर में भेजा गया।

- ऊर्जा बचत प्रभाव: भाप उपभोग 65% तक कम हो गया, जिससे प्रति वर्ष 1.8 मिलियन युआन की बचत हुई (10,000 टन/वर्ष संयंत्र के लिए)।

3.3.2 ऊष्मा-एकीकृत आसवन

डिवाइडिंग वॉल कॉलम (DWC) तकनीक:

मामला: बेंजीन-टॉल्यूइन-ज़ाइलीन त्रिपदीय घटकों का पृथक्करण

- पारंपरिक योजना: दो आसवन स्तंभ श्रृंखला में।

- विभाजन दीवार स्तंभ योजना: एक स्तंभ में एक विभाजन डाला जाता है जिससे पूर्व-पृथक्करण और मुख्य पृथक्करण प्राप्त किया जा सके।

- प्रभाव: उपकरण निवेश 30% तक कम, ऊर्जा खपत 25% तक कम, और फर्श का क्षेत्र 40% तक कम।

4. इंजीनियरिंग केस एनालिसिस

केस1: एक रासायनिक पार्क में डीएमएफ रिकवरी और शोधन परियोजना

परियोजना पृष्ठभूमि:

- सामग्री स्रोत: फार्मास्यूटिकल और सिंथेटिक चमड़ा उद्यमों से जलीय डीएमएफ अपशिष्ट तरल (डीएमएफ सामग्री 15-30%)

- उपचार पैमाना: अपशिष्ट तरल के 8,000 टन/वर्ष, 2,000 टन/वर्ष डीएमएफ की रिकवरी

- उत्पाद आवश्यकताएं: औद्योगिक-श्रेणी डीएमएफ (शुद्धता≥99.9%, नमी <0.05%)

प्रक्रिया मार्ग:

1. प्री-सांद्रण: पैकिंग स्तंभ (सिरेमिक सैडल पैकिंग)

- स्तंभ व्यास: DN600, पैकिंग परत की ऊंचाई 6 मीटर

- संचालन दशम: वायुमंडलीय दबाव, शीर्ष तापमान 65℃, निचला तापमान 105℃

- निकास एकाग्रता: DMF 70-80%

2. संतृप्ति शुद्धिकरण: ट्रे कॉलोनी (छलनी ट्रे)

- स्तंभ व्यास: DN800, 30 सैद्धांतिक प्लेट्स

- संचालन दशम: सूक्ष्म-नकारात्मक दबाव (-5kPa), शीर्ष तापमान 48℃

- उत्पाद शुद्धता: DMF 99.92%, नमी 0.03%

3. गहन निर्जलीकरण: पतली फिल्म वाष्पीकरण

- विरूपण: वाइप्ड फिल्म प्रकार, वाष्पीकरण क्षेत्र 1.5m²

- संचालन दशम: 10-50Pa, तापमान 80-100℃

- अंतिम उत्पाद: DMF 99.95%, नमी <0.01%

तकनीकी नवाचार बिंदु:

- "पैक्ड कॉलम प्री-कंसंट्रेशन + ट्रे कॉलम रेक्टिफिकेशन + पतली फिल्म वाष्पीकरण गहरा निर्जलीकरण" के तीन-चरणीय अलगाव को अपनाना।

- प्री-कंसंट्रेशन कॉलम सिरेमिक सैडल पैकिंग का उपयोग करता है, जो DMF के क्षरण के प्रति प्रतिरोधी है और चूना जमाव रोकथाम के लिए अच्छा प्रदर्शन प्रदान करता है।

- पतली फिल्म वाष्पीकरण की निवास अवधि कम (3-5 सेकंड) होती है, जो DMF के उच्च तापमान विघटन से बचाती है।

आर्थिक एवं तकनीकी संकेतक:

- कुल निवेश: 68 लाख युआन

- DMF पुनःप्राप्ति दर: 92%

- संचालन लागत: DMF के प्रति टन 2,800 युआन (भाप, बिजली और श्रम सहित)

- बाजार मूल्य: प्रति टन 6,500 युआन

- वापसी अवधि: 2.1 वर्ष

- आंतरिक प्रतिफल दर (IRR): 38%

केस2: एक सूक्ष्म रासायनिक उद्यम में इपॉक्सी राल मोनोमर का शोधन

परियोजना पृष्ठभूमि:

- सामग्री: कच्चा बिसफेनॉल ए इपॉक्सी राल (इपॉक्सी मान 0.50-0.53, रंग APHA 150-200)

- उत्पाद आवश्यकताएँ: इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड इपॉक्सी राल (इपॉक्सी मान 0.51±0.01, रंग <30, धातु आयन <5ppm)

- उपचार क्षमता: 3,000 टन/वर्ष

तकनीकी कठिनाइयाँ:

- इपॉक्सी राल उच्च ऊष्मा-संवेदनशील होता है और 180℃ से अधिक तापमान पर बहुलकीकरण और रंगहीन होने की प्रवृत्ति रखता है।

- उच्च श्यानता (150℃ पर लगभग 500mPa·s)

- इसमें ओलिगोमर और अप्रतिक्रियाशील बिसफेनॉल ए जैसी अशुद्धियाँ शामिल होती हैं।

प्रक्रम योजना: लघु-पथ आण्विक आसवन

उपकरण पैरामीटर:

- प्रकार: वाइप्ड फिल्म लघु-पथ डिस्टिलर

- वाष्पीकरण क्षेत्र: 0.8m²

- तापन तापमान: 160-180℃

- निर्वात डिग्री: 0.1-1.0Pa (तेल डिफ्यूजन पंप सिस्टम)

- वाइपर गति: 150-200rpm

- संघनित्र तापमान: -10℃ (एथिलीन ग्लाइकॉल रेफ्रिजरेंट)

- सामग्री: 316L स्टेनलेस स्टील, पॉलिश किया गया Ra≤0.4μm

प्रक्रिया प्रवाह:

1. पूर्व तापन: कच्चे उत्पाद को 120℃ तक गर्म करके चिपचिपाहट कम करें।

2. फीडिंग: मीटरिंग पंप के साथ निरंतर फीडिंग, प्रवाह दर 8-12kg/h।

3. वाष्पीकरण: हल्के घटक (जल, ओलिगोमर) संघनित्र में वाष्पित हो जाते हैं।

4. संग्रह: भारी घटक (उत्पाद) स्तंभ के निचले सिरे से निकाले जाते हैं, और हल्के घटक कचरे के रूप में एकत्रित किए जाते हैं।

उत्पाद गुणवत्ता तुलन:

संकेतक	कच्चा माल	उत्पाद	सुधार सीमा
एपॉक्सी मान	0.50-0.53	0.51±0.005	सीवी 6% से घटकर 1% रह गया
रंग APHA	150-200	<30	83% कमी
श्यानता सीवी	15%	5%	67% कमी
धातु आयन	15-25पीपीएम	<5ppm	75% कमी
बिस्फेनॉल ए अवशेष	500-800पीपीएम	<50ppm	93% तक कम

आर्थिक लाभ:

- उपकरण निवेश: 1.8 मिलियन युआन

- उत्पाद की इकाई कीमत वृद्धि: 18,000 युआन/टन से 32,000 युआन/टन तक

- वार्षिक अतिरिक्त बिक्री राजस्व: 42 मिलियन युआन

- वार्षिक संचालन लागत: 1.8 मिलियन युआन (बिजली, शीतकारक, श्रम)

- वार्षिक अतिरिक्त शुद्ध लाभ: 36 मिलियन युआन

- वापसी अवधि: 0.5 वर्ष

केस3: एक पेट्रोरासायनिक उद्यम में सुगंधित निष्कर्षण सॉल्वेंट रिकवरी पुनर्निर्माण

परियोजना पृष्ठभूमि:

- मूल उपकरण: ट्रे कॉलम, व्यास DN2000, 40 सीव ट्रे, उत्पादन क्षमता 50 टन/घंटा

- विद्यमान समस्याएँ:

- उच्च दबाव हानि (प्रति ट्रे 0.8kPa, कुल दबाव हानि 32kPa), उच्च ऊर्जा खपत।

- अलगाव दक्षता कम है, विलायक पुनर्प्राप्ति शुद्धता केवल 98.5%, हानि दर 3%।

- ट्रे में बाधा आने की संभावना अधिक होती है, जिसके कारण वर्ष में 2-3 बार सफाई की आवश्यकता होती है।

नवीकरण योजना: धातु संरचित पैक्ड कॉलम के साथ प्रतिस्थापन

तकनीकी योजना:

- पैकिंग प्रकार: धातु छिद्रित लहरदार संरचित पैकिंग (250Y प्रकार)

- पैकिंग परत की ऊँचाई: 12 मीटर (4 परतों में विभाजित, प्रति परत 3 मीटर)

- तरल वितरक: छिद्रित पाइप वितरक, वितरण बिंदु घनत्व 120 बिंदु/m²

- रीडिस्ट्रीब्यूटर: प्रत्येक पैकिंग परत के शीर्ष पर स्थापित, ट्रॉफ-ट्रे प्रकार को अपनाया गया।

नवीकरण प्रभाव तुलना:

संकेतक	नवीकरण से पहले (छलनी ट्रे कॉलम)	नवीकरण के बाद (पैक्ड कॉलम)	सुधार
कुल दबाव में गिरावट (kPa)	32	6.5	80% तक कम हुआ
HETP (m)	0.8	0.3	62% कम हो गई
विलायक शुद्धता (%)	98.5	99.7	1.2% बढ़ गया
विलायक हानि दर (%)	3.0	0.8	73% तक कम हुआ
भाप उपभोग (टन/घंटा)	6.5	4.2	35% तक कम
वार्षिक रखरखाव समय	2-3	<1	67% कमी

आर्थिक विश्लेषण:

- नवीनीकरण निवेश: 42 लाख युआन

- वार्षिक भाप बचत: 20,000 टन (भाप की कीमत 200 युआन/टन)

- विलायक नुकसान में वार्षिक कमी: 960 टन (विलायक कीमत 6,000 युआन/टन)

- वार्षिक रखरखाव लागत बचत: 8 लाख युआन

- वार्षिक आर्थिक लाभ: 98 लाख युआन

- वापसी अवधि: 5.1 महीने

5. उपकरण चयन निर्णय वृक्ष

उपर्युक्त विश्लेषण के आधार पर, निम्नलिखित चयन निर्णय प्रक्रिया प्रस्तावित की जाती है:

चरण 1: सामग्री गुणों को स्पष्ट करें

- उष्मा-संवेदनशीलता: अपघटन तापमान <150℃ → पतली-फिल्म वाष्पीकर्ता या निर्वात पैक्ड कॉलम पर प्राथमिकता दें।

- श्यानता: >100mPa·s → पतली-फिल्म वाष्पीकर्ता या ट्रे कॉलम, पारंपरिक पैक्ड कॉलम से बचें।

- संक्षारकता: उच्च संक्षारण → पैक्ड कॉलम (अधात्विक पैकिंग) या विशेष सामग्री वाले ट्रे कॉलम।

चरण 2: पृथक्करण आवश्यकताओं को निर्धारित करें

- सैद्धांतिक प्लेटें <20 → ट्रे कॉलम या यादृच्छिक पैक्ड कॉलम।

- सैद्धांतिक प्लेटें 20-50 → ट्रे कॉलम या संरचित पैक्ड कॉलम।

- सैद्धांतिक प्लेटें >50 → संरचित पैक्ड कॉलम।

चरण 3: संचालन स्थितियों का मूल्यांकन करें

- निर्वात घनत्व <10kPa→पैकेड कॉलॉन्स (उल्लेखनीय दबाव ड्रॉप लाभ)।

- वायुमंडलीय दबाव या दबाव डालना→दोनों ट्रे कॉलॉन्स और पैकेड कॉलॉन्स लागू होते हैं।

- तरल-गैस अनुपात <0.5→ट्रे कॉलॉन्स।

- तरल-गैस अनुपात >2→पैकेड कॉलॉन्स।

चरण 4: आर्थिक कारकों पर विचार करें

- कॉलॉन व्यास <800mm→पैकेड कॉलॉन्स की लागत कम होती है।

- कॉलॉन व्यास >800mm→ट्रे कॉलॉन्स की लागत कम होती है।

- उच्च रखरखाव आवृत्ति→ट्रे कॉलॉन्स (सरल अस्तरण)।

- ऊर्जा खपत संवेदनशीलता→पैकेड कॉलॉन्स या पतली फिल्म वाष्पीकरण।

चरण 5: विशिष्ट परिदृश्यों के लिए प्राथमिकता चयन

- पॉलिमरीकरण योग्य तंत्र→संपीड़ित कॉलम से बचें, ट्रे कॉलम या पतली-फिल्म वाष्पीकर्त्रों का चयन करें।

- झाग उत्पादन वाले तंत्र→संपीड़ित कॉलम (अच्छा झाग-विघटन प्रभाव)।

- ठोस युक्त निलंबन→ट्रे कॉलम या वाइप्ड फिल्म वाष्पीकर्त्र।

- अत्यधिक शुद्ध उत्पाद→पतली-फिल्म वाष्पीकर्त्र या उच्च-दक्षता संरचित संपीड़ित कॉलम।

6. भविष्य के विकास झुकाव

6.1 उपकरण बुद्धिमत्ता

ऑन-लाइन निगरानी तकनीक:

- ट्रे/संपीड़ित परतों में तापमान वितरण की वास्तविक समय निगरानी (ऑप्टिकल फाइबर तापमान माप)।

- बाढ़ और रिसाव की चेतावनी के लिए ऑन-लाइन दबाव हानि विश्लेषण।

- ऑन-लाइन घटक विश्लेषण (ऑन-लाइन क्रोमैटोग्राफी, एनआईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी)।

बुद्धिमान नियंत्रण प्रणाली:

- मशीन लर्निंग के आधार पर संचालन पैरामीटर अनुकूलन।

- दोष निदान विशेषज्ञ प्रणाली।

- प्रक्रिया अनुकरण और अनुकूलन के लिए डिजिटल ट्विन प्रौद्योगिकी।

6.2 नए प्रकार के पैकिंग और ट्रे

उच्च-क्षमता वाले पैकिंग:

- चौथी पीढ़ी के संरचित पैकिंग (HETP 0.1-0.2 मीटर, क्षमता में 50% की वृद्धि)।

- 3D-मुद्रित अनुकूलित पैकिंग (जटिल प्रवाह चैनल डिज़ाइन)।

नए प्रकार के ट्रे:

- निर्देशित छलनी ट्रे (गैस-तरल संपर्क समय बढ़ाया गया, दक्षता में 15% की वृद्धि)।

- संयोजक तैरने वाले वाल्व (संचालन लचीलापन 20-120% तक विस्तारित)।

6.3 ऊर्जा-बचत प्रौद्योगिकी का गहन अनुप्रयोग

- एमवीआर हीट पंप तकनीक का लोकप्रियकरण: कम तापमान अंतर वाली सुधार प्रणालियों में लोकप्रिय (<30℃), ऊर्जा बचत के लिए 50-70% तक की उम्मीद।

- सौर-सहायता तापन: आसवन के लिए आंशिक ऊष्मा प्रदान करने के लिए सौर कलेक्टरों का उपयोग, उत्तर-पश्चिम और उत्तरी चीन के लिए उपयुक्त।

- अपशिष्ट ऊष्मा का कैस्केड उपयोग: ऊष्मा रिकवरी को अधिकतम करने के लिए बहु-दबाव स्तर वाले भाप नेटवर्क का अनुकूलन।

6.4 ग्रीनीकरण और मॉड्यूलरीकरण

शून्य उत्सर्जन तकनीक:

- वीओसी संघनन रिकवरी + अधिशोषण सांद्रता के माध्यम से अपशिष्ट गैस का मानकों के अनुरूप उत्सर्जन प्राप्त करना।

- उच्च लवण वाले अपशिष्ट जल का वाष्पीकरण और क्रिस्टलीकरण ताकि अपशिष्ट जल का शून्य निर्वहन प्राप्त किया जा सके।

स्किड-माउंटेड मॉड्यूलरीकरण:

- छोटे आकार और मॉड्यूलर आसवन उपकरण (दैनिक क्षमता <10 टन/दिन)।

- त्वरित तैनाती (वितरण चक्र <3 महीने), फाइन केमिकल्स में बहु-उत्पाद और छोटे बैच उत्पादन के लिए उपयुक्त।

7. निष्कर्ष और अनुशंसाएँ

7.1 मूल निष्कर्ष

1. ट्रे कॉलम उन परिदृश्यों के लिए उपयुक्त हैं जहाँ द्रव-गैस अनुपात बड़ा हो, संचालन लचीलापन उच्च हो, और बार-बार रखरखाव की आवश्यकता हो, और जब कॉलम व्यास >800mm हो तो इसके स्पष्ट आर्थिक लाभ होते हैं।

2. पैकेड कॉलम निर्वात आसवन, ताप संवेदनशील पदार्थों और उच्च दक्षता पृथक्करण क्षेत्रों में उत्कृष्ट प्रदर्शन करते हैं, और ट्रे कॉलम की तुलना में पृथक्करण दक्षता और ऊर्जा खपत नियंत्रण में काफी बेहतर हैं।

3. पतली फिल्म वाष्पीकरण उच्च-श्यानता, ताप संवेदनशील और उच्च मूल्य वर्धित पदार्थों को संभालने के लिए सर्वोत्तम विकल्प हैं। यद्यपि निवेश अधिक है, किंतु उत्पाद की गुणवत्ता में महत्वपूर्ण सुधार होता है।

4. संयुक्त प्रक्रियाएँ (जैसे वाष्पीकरण + संतृप्तिकरण, पूर्व-पृथक्करण + संतृप्तिकरण) पृथक्करण प्रभाव और आर्थिकता के बीच संतुलन बना सकती हैं, और इंजीनियरिंग अभ्यास में मुख्यधारा दिशा हैं।

7.2 इंजीनियरिंग अनुशंसाएँ

डिज़ाइन चरण:

- पूर्णतः पदार्थ गुणों के परीक्षण करें (श्यानता, तापीय स्थिरता, चरण संतुलन आँकड़े)।

- प्रक्रिया अनुकूलन के लिए पेशेवर प्रक्रिया सिमुलेशन सॉफ्टवेयर (Aspen Plus, HYSYS) का उपयोग करें।

- सामग्री में उतार-चढ़ाव से निपटने के लिए 10-15% डिजाइन मार्जिन आरक्षित रखें।

उपकरण खरीद:

- परिपक्व आपूर्तिकर्ताओं को प्राथमिकता दें और उनके प्रदर्शन तथा बिक्री के बाद की सेवा क्षमताओं की जांच करें।

- महत्वपूर्ण घटकों (जैसे वितरक और पैकिंग) के लिए आयातित या घरेलू प्रथम-पंक्ति ब्रांड चुनें।

- पृथक्करण दक्षता और ऊर्जा खपत जैसे संकेतकों को स्पष्ट करने के लिए प्रदर्शन गारंटी धाराओं पर हस्ताक्षर करें।

निर्माण और स्थापना:

- पैक्ड कॉलम के तरल वितरक की समतलता को ±2मिमी/मी के भीतर नियंत्रित करें।

- ट्रे कॉलम की स्थापना के बाद प्रत्येक ट्रे की समतलता और स्पेसिंग का निरीक्षण करें।

- वैक्यूम प्रणाली के लिए सख्त लीक डिटेक्शन करें, जिसमें वैक्यूम डिग्री विचलन <10% हो।

स्थापना एवं संचालन:

- विस्तृत स्टार्ट-अप योजना तैयार करें और चरणबद्ध तरीके से आगे बढ़ें (प्रणाली निरीक्षण → निष्कासन एवं प्रतिस्थापन → जल परीक्षण → आपूर्ति)।

- संचालन पैरामीटर डेटाबेस स्थापित करें और इष्टतम संचालन सीमा को दर्ज करें।

- नियमित उपकरण निरीक्षण करें और रखरखाव प्रणाली स्थापित करें।

7.3 तकनीकी अनुसंधान एवं विकास दिशा

उद्यम स्तर:

- नए प्रकार के पैकिंग और ट्रे विकसित करने के लिए विश्वविद्यालयों और अनुसंधान संस्थानों के साथ सहयोग करें।

- कॉलम में प्रवाह क्षेत्र वितरण को अनुकूलित करने के लिए सीएफडी (CFD) अनुकरण तकनीक लागू करें।

- नई प्रक्रियाओं और तकनीकों को सत्यापित करने के लिए एक पायलट प्लेटफॉर्म स्थापित करें।

उद्योग स्तर:

- गैर-तेल सामग्री के आसवन के लिए तकनीकी मानक और विरचन तैयार करें।

- अनुभव साझा को बढ़ावा देने के लिए एक तकनीकी आदान-प्रदान मंच बनाएं।

- आसवन क्षेत्र में बुद्धिमान विनिर्माण और हरित विनिर्माण के गहन अनुप्रयोग को बढ़ावा दें।

वैज्ञानिक चयन, सूक्ष्म डिज़ाइन, कठोर निर्माण और अनुकूलित संचालन के माध्यम से, गैर-तेल पेट्रोरासायनिक सामग्री के लिए आसवन पृथक्करण प्रणाली दक्ष, ऊर्जा-बचत, पर्यावरण-अनुकूल और आर्थिक उत्पादन लक्ष्यों को प्राप्त कर सकती है, जिससे उद्यमों के लिए महत्वपूर्ण आर्थिक और सामाजिक लाभ उत्पन्न होते हैं।