1. Az akroleinsav áttekintése Az akroleinsav (AA) egy fontos telítetlen szerves sav és alapvető kémiai monomer. Molekuláris szerkezetében egy karboxilcsoport és egy szén-szén kettős kötés is jelen van, amelyek magas kémiai reaktivitást biztosítanak. ...
Megosztás
Az akroleinsav (AA) egy fontos telítetlen szerves sav és alapvető kémiai monomer. Molekuláris szerkezete egy karboxilcsoportot és egy szén-szén kettős kötést is tartalmaz, amely nagy kémiai reaktivitást biztosít számára.
Széles körben használják szuperabszorbens polimerek, akril-észterek, ragasztók, festékek, emulziók és különféle funkcionális polimer anyagok előállítására.
Az ipari akroleinsavat főként propilén vagy akrolein katalitikus oxidációjával állítják elő. A nyers akroleinsav általában vizet, ecetsavat, hangsavat, acetaldehidet, akroleint és egyéb alacsony forráspontú szennyeződéseket, valamint fumarilsavat/fumarsav-anhidridet, benzaldehidet, akroleinsav-dimereket és egyéb magas forráspontú melléktermékeket tartalmaz. A gyártási folyamattól függően nyomokban előforduló szennyeződések – például propionsav és furfurál – szintén ellenőrzés alá eshetnek.
Az akroleinsav légköri nyomáson kb. 141 °C-on forr, és erősen polimerizálódó monomer. A magas hőmérséklet, a megfelelő inhibitor-kezelés hiánya, a helyi túlmelegedés vagy a szennyeződések jelenléte mind növelhetik a nem kívánt polimerizáció kockázatát.
Ezért az akroleinsav tisztítása nem csupán a termék tisztaságának növeléséről szól. Egy megbízható folyamatnak egyszerre kell kezelnie a alacsony forráspontú szennyeződések eltávolítását, az akroleinsav visszanyerését a nehéz maradékokból, valamint a polimerizáció elleni védelmet az egész tisztítási rendszerben.
A magas tisztaságú jégkristály-akroleinsav (GAA) esetében a termék tisztasága általában 99,5 % feletti értékre van beállítva, szigorú követelményekkel a nedvességtartalomra, a színre és az inhibitor tartalomra.
A nyers akroleinsav víz, ecetsav, hangsav és különféle, eltérő illékonyságú aldehid-szennyeződéseket is tartalmazhat. Az egyszerű elpárologtatás eltávolíthatja a könnyű komponensek egy részét, de nehéz konzisztensen szabályozni a végtermékben maradó savakat, aldehideket és nedvességet.
Ez különösen fontossá válik, amikor az akroleinsavat a polimerizáció során használják fel. Már nyomokban előforduló szennyeződések is befolyásolhatják a termék tisztaságát, színét, a polimerizáció viselkedését és a végső polimer minőségét.
A YHCHEM fokozatos vákuumdesztillációt alkalmaz a víz és az alacsony forráspontú szennyeződések elválasztására a gyúlékony tulajdonságok különbsége alapján. Az alacsony nyomásesésű töltetek, az optimalizált visszatáplálás-szabályozás és az alacsony folyadéktartalom kombinációjával a rendszer javítja az elválasztási hatékonyságot, miközben csökkenti az akroleinsav tartózkodási idejét a magas hőmérsékletű zónákban.
Az összetettebb szennyeződésprofilú vagy relatíve magas nedvességtartalmú nyersanyagok esetén további vízelvonó vagy előkezelő egységek is beépíthetők a folyamatba.
A hagyományos tömeges desztillációs folyamatok során az akril-sav hosszabb ideig maradhat a újratüzelő edényben és az oszlop alján. Ha a helyi hőmérséklet túl magasra emelkedik, vagy az inhibitorok körülményei instabillá válnak, az akril-sav dimerizálódhat vagy polimerizálódhat. Az így keletkező polimerek lerakódhatnak a hőcserélőkön, a tölteteken és a csővezetékeken, ami csökkenti a hőátvitel hatékonyságát, növeli a nyomásesést, lerakódást okoz, sőt akár eldugulást is.
A vákuumüzemmel csökkentik az akril-sav párolgási hőmérsékletét, miközben a folyamatos betáplálás és kiürítés, valamint az alacsony tartási térfogatú rendszertervezés segít rövidíteni az akril-sav tartózkodási idejét a magas hőmérsékletű területeken.
A rendszer integrálhatja az inhibitor adagolást, a hőmérséklet-ellenőrzést, a vákuumszabályozást és a rendellenes hőmérsékletre reagáló biztonsági kapcsolókat. A hőmérséklet, a vákuumszint, a tartózkodási idő és az inhibitorok körülményeinek összehangolásával a folyamat csökkenti a polimerizáció kockázatát mind a folyamat-, mind a berendezéstervezés szempontjából.
A lepárlás folyamán a maleinsav-vegyületek, az akroleinsav-dimerek, oligomerek és egyéb magas forráspontú szennyeződések fokozatosan felhalmozódnak az oszlop alján. Ennek a nehéz maradéknak a folyamatos fűtése nemcsak növeli az energiafelhasználást, hanem gyorsíthatja a dimerizációt és polimerizációt is. Azonban a maradék közvetlen elvezetése jelentős visszanyerhető akroleinsav-veszteséghez vezethet.
Az akroleinsav mélyreható visszanyerésére a lepárlórendszer után kaparófilmes elpárologtatót telepítenek a nehéz maradék kezelésére. A forgó kaparó a anyagot vékony, egyenletes filmrétegként osztja el a fűtött felületen. Így a maradék akroleinsav rövid tartózkodási idő alatt gyorsan elpárologhat, miközben a dimerek, oligomerek és egyéb magas forráspontú maradékok folyamatosan távoznak a nehézfázis-kimeneten keresztül.
Fő tisztítási lepárlás + Maradék visszanyerésére szolgáló kaparófilmes elpárologtatás
Ahelyett, hogy a lepárlóoszlopot kényszerítenék arra, hogy folyamatosan elpárologtassa a egyre koncentráltabb maradékot a lepárlóedény alján, a kaparófilmű elpárologtató biztosít egy alkalmasabb módszert az értékes akroleinsav visszanyerésére, miközben minimálisra csökkenti a hosszú ideig tartó hőterhelést.
Az akroleinsav jellemzői – beleértve a könnyű polimerizációt, az összetett szennyeződés-összetételt és a magas forráspontú maradékok kezelésének nehézségét – figyelembe véve a YHCHEM egy integrált, folyamatos tisztítási folyamatot javasol:
Nyersanyag-előkezelés → Vákuumos könnyű frakciók eltávolítása / vízmentesítés → Akroleinsav-lepárlás → Kaparófilmű maradék-visszanyerés → Termék kondenzálása és stabilizálása
A vákuumos lepárlás és a kaparófilmű elpárologtatás kombinációja lehetővé teszi, hogy különböző szennyeződések külön, specializált folyamatlépcsőkben legyenek kezelve.
A tisztítás előtt elemezzük az alapanyag összetételét, nedvességtartalmát, az alacsony forráspontú szennyeződéseket, a magas forráspontú komponenseket és az inhibitorok állapotát. Az aktuális anyag jellemzői szerint szűrésre, előmelegítésre és inhibitor-adagoló rendszerekre lehet szükség, hogy stabil alapanyag-bemenetet biztosítsanak a lefelé irányuló desztillációnak.
A vákuumos működtetés csökkenti a rendszer elválasztási hőmérsékletét. A desztillációs oszlop belső többfokozatú gáz-folyadék tömegátadásán keresztül hatékonyan eltávolíthatók a víz, az ecetsav és egyéb alacsony forráspontú komponensek.
A visszafolyási arányt, a befecskendezési helyet és az oszlop belső terhelését optimalizálják, hogy hatékonyan elválasszák a könnyű komponenseket, miközben minimalizálják az akroleinsav magas hőmérsékleten való tartózkodási idejét.
A könnyű komponensek eltávolítása után az anyag a fő tisztító oszlopba jut. Az akril-sav tisztasága tovább javul a vákuumszint, a visszatöltési arány, a folyadékfogadó képesség és a újrafűtő berendezés hőterhelésének összehangolt szabályozásával.
Különleges nyersanyagok esetében – például relatíve magas propionsav-tartalommal rendelkezők esetében – a tisztítási útvonalat a nyersanyag gázkromatográfiás (GC) összetétele és a céltermék specifikációi alapján kell külön megtervezni, nem pedig egyszerűen a hőmérséklet vagy a visszatöltési arány növelésével.
A desztillációs oszlop aljából folyamatosan kilépő nehezen illó maradék a felszíni elpárologtatóba jut. A keféző szerkezet egyenletes vékony fóliát képez az anyagból, ami jelentősen javítja a hő- és anyagcsere-folyamatokat.
A maradékban visszanyerhető akril-sav gyorsan elpárolog és lecsapódik, míg a dimer, oligomer, polimer és egyéb nehezen illó szennyeződések a sűrű fázis kimenetén távoznak.
Ennek a szakasznak a fő célja az értékes akroleinsav visszanyerése az oszlop alján keletkező maradékból, a nyersanyag-veszteségek csökkentése és a újraforralóban hosszabb ideig tartó fűtéshez kapcsolódó polimerizációs kockázatok minimalizálása.
A tisztított akroleinsav lecsapódik, majd a terméktároló tartályba kerül. A gátlóanyag-koncentráció és a tárolási körülmények a megkövetelt termékspecifikációknak megfelelően szabályozhatók.
A teljes rendszer felszerelhető hőmérséklet-, nyomás-, vákuum-, hűtés- és gátlóanyagellátás-figyelő és biztonsági kapcsoló funkciókkal. Abnormális hőmérséklet-emelkedés, vákuum-ingadozás vagy hűtőrendszer-hibák esetén megfelelő védőintézkedések aktiválhatók a folyamatos üzem biztonságának és megbízhatóságának javítása érdekében.
Előkezelés → vákuumos könnyű frakciók eltávolítása / vízmentesítés → desztilláció
A fő cél a nedvesség, az ecetsav és egyéb alacsony forráspontú szennyeződések szabályozása, hogy az akroleinsav megfeleljen a lefelé irányuló észterezési vagy a hagyományos polimerizációs folyamatok követelményeinek.
Finom könnyű frakciók eltávolítása → vákuumos tisztító desztilláció → kaparófilm-eljárással visszanyert maradék → termék stabilizálása
A folyamat úgy tervezhető, hogy az akroleinsav tisztasága 99,5 % vagy annál magasabb legyen, miközben pontosabban szabályozható a nedvesség, az alacsony forráspontú szennyeződések és a termék színe.
Olyan alkalmazásokhoz, amelyek szigorúbb követelményeket támasztanak nyomokban előforduló szennyeződések – például propionsav, aldehidek és maleinsavvegyületek – tekintetében, a tisztítási folyamat testreszabható a befecskendezett gázkromatográfiás összetétel, a céltisztaság és a szükséges feldolgozási kapacitás alapján.
Alacsonyabb hőmérséklet és rövidebb tartózkodási idő. A vákuumdesztilláció csökkenti az üzemelési hőmérsékletet, míg a lepárlófóliás elpárologtatás minimálisra csökkenti a nehéz maradékok hőterhelését. Ez segít csökkenteni a dimerizációt, a polimerizációt és a berendezések lerakódását.
A könnyű és nehéz szennyeződések fokozatos szétválasztása. Az előtérben lévő desztillációs szakasz eltávolítja a vizet és az alacsony forráspontú szennyeződéseket, míg a lefolyó irányban elhelyezett lepárlófóliás elpárologtató az acrylicsavat nyeri vissza a magas forráspontú maradékokból. Mindegyik szétválasztó egység azt a feladatot végzi, amelyre leginkább alkalmas.
Magasabb acrylicsav-kinyerés. Az oszlop alján keletkező maradékban maradó értékes acrylicsav további kinyerésére van lehetőség, így csökkennek a nyersanyag-veszteségek, amelyek a nehéz komponensek elvezetésével járnak.
Külön, a polimerizáció gátlására és a biztonsági vezérlésre szolgáló rendszer. A gátlószer adagolása, a hőmérséklet, a vákuum és a tartózkodási idő integrált rendszerként kezelhető, amelyet kifejezetten az acrylicsav polimerizációs jellemzői alapján terveztek.
Integrált folyamatos feldolgozás. A lepárlás, a leképezett fólia elpárologtatása, a kondenzáció, a vákuum, a hőmérséklet-szabályozás és az automatizálás integrálható egy teljes rendszerbe, amely alkalmas folyamatfejlesztésre, pilot méretű ellenőrzésre, léptékhatásosításra és folyamatos ipari gyártásra.
Egy új anyagokat gyártó cég Dzsiangszu tartományban nehézségekbe ütközött a nyers akkrilsav tisztítása során, amely maleinsav-vegyületeket, akkrilsav-dimereket, oligomereket és egyéb magas forráspontú szennyeződéseket tartalmazott.
Az eredeti folyamat sorozatos vákuumlepárlást használt. Az akkrilsav-hozam javítása érdekében a lepárlóoszlop alján keletkező maradékot hosszabb ideig folyamatosan melegíteni kellett.
Ahogy a nehéz komponensek koncentrációja növekedett, az akril-sav hosszabb ideig maradt magas hőmérsékleten. Ez fokozatosan polimer lerakódáshoz, a hőátadás hatékonyságának csökkenéséhez, a berendezések beszennyeződéséhez és a csővezetékek eldugulásához vezetett. Ugyanakkor jelentős mennyiségű újrahasznosítható akril-sav is kiválasztódott a nehéz maradékkal együtt, miközben a berendezések tisztítása miatt gyakori leállásokra volt szükség.
Az akril-sav hosszú ideig tartó magas hőmérsékleten való tartózkodásának és a nehéz maradékokból történő alacsony visszanyerési hatékonyságnak a problémáinak kezelése érdekében a YHCHEM a folyamatot a következőképpen fejlesztette tovább:
Vákuumdesztillációs oszlop + Törlőfilmes elpárologtató
A vákuumdesztillációs oszlop elsősorban az akril-sav víztől, ecetsavtól és egyéb alacsony forráspontú szennyező anyagoktól történő elválasztását végzi. Az oszlop aljából származó magas forráspontú maradék folyamatosan átkerül a törlőfilmes elpárologtatóba, ahol a maradék akril-sav gyorsan elpárolog egy vékony filmről, majd kondenzáció útján visszanyerhető.
A dimerek, oligomerek és polimer maradékok a sűrű fázisú kimeneten távoznak. A rendszer továbbá gátlószert, hőmérséklet-szabályozást és vákuumvezérlést is tartalmaz a polimerizációs kockázatok további csökkentésére.
A folyamatoptimalizálás után a nyersanyag polimerizációjának és a berendezések lerakódásának kockázata jelentősen csökkent. Az akroleinsav tisztasága 99,5 % vagy annál magasabb értékben tartható fenn a céltartományban. Az értékes összetevők a sűrű maradékban továbbiaként visszanyerhetők, a berendezések tisztítási gyakorisága csökkent, és a folyamatos üzem stabilitása javult.
Az akroleinsav tisztításának kulcsa nem csupán a magasabb terméktisztaság elérése. Fontosabb még, hogy a folyamat biztosítsa a alacsony forráspontú szennyeződések, a magas forráspontú maradékok és az értékes akroleinsav stabil elválasztását, miközben minimálisra csökkenti a polimerizációs kockázatokat.
A vákuumdesztilláció, a lepárlófóliás elpárologtatás és a különleges polimerizációt gátló biztonsági vezérlés kombinálásával a YHCHEM a különböző szennyezőcsoportokat külön feldolgozási szakaszokban választja el.
Ez a megközelítés segít csökkenteni a magas hőmérsékleten való tartózkodási időt, csökkenteni az akroleinsav-veszteséget a lepárlóoszlop alján keletkező maradékokból, javítani a termék minőségét és növelni az egész rendszer folyamatos üzemképességét.
A YHCHEM integrált folyamat- és berendezésmegoldásokat nyújt az akroleinsav tisztítására, a magas forráspontú maradékok visszanyerésére, a nagy tisztaságú akroleinsav előállítására, kisüzemi tesztelésre és folyamatos folyamatnagyléptékűre bővítésre.
EN
AR
BG
HR
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
ID
SR
UK
HU
TH
TR
GA
BE
BN
