Selectarea și aplicarea inginerească a tehnologiei de separare prin distilare în domeniul petrochimic

Abstract

În domeniul producției de produse chimice fine petrochimice, distilarea separată a materialelor neolioase (cum ar fi solvenți organici, produse chimice speciale, intermediari fini etc.) reprezintă un proces cheie. Prin combinarea caracteristicilor echipamentelor precum coloanele cu talere, coloanele umplute și evaporatoarele cu film subțire, acest articol analizează sistematic scenariile de aplicare, principiile de selecție a echipamentelor și practicile inginerești ale diferitelor tehnologii de distilare în tratarea materialelor neolioase, oferind referințe tehnice pentru întreprinderile petrochimice.

1. Provocări tehnice în separarea prin distilare a materialelor neolioase

1.1 Proprietăți complexe ale materialelor

Materialele petrochimice neolioase au de obicei următoarele caracteristici:

- Termosensibilitate: Chimicale fine precum epoxizii și monomerii organosiliconici sunt predispuși la descompunere, polimerizare sau decolorare la temperaturi ridicate, necesitând temperaturi scăzute de distilare și timpi de retenție reduși.

- Gamă largă de vâscozitate: Vâscozitatea poate varia de sute de ori, de la solvenți cu vâscozitate scăzută (cum ar fi metanolul și acetatul de etil) la intermediari polimerici cu vâscozitate ridicată (cum ar fi polieterii polihidroxilici).

- Puncte de fierbere apropiate: Separarea izomerilor (de exemplu, p-xilen/o-xilen) și separarea azeotropilor necesită echipamente eficiente de transfer de masă, cu cerințe înalte privind numărul de talere teoretice.

- Corozivitate semnificativă: Acizii organici, hidrocarburile halogenate și alte materiale impun cerințe stricte privind materialele echipamentelor, necesitând selecția unor materiale rezistente la coroziune sau aplicarea unor acoperiri speciale.

1.2 Cerințe stricte privind procesul

- Înaltă puritate a produsului: Chimicalele de calitate electronică și intermediarii farmaceutici necesită de obicei o puritate de ≥99,5%, sau chiar peste 99,9%.

- Sensibilitatea randamentului: Produsele cu valoare adăugată ridicată sunt extrem de sensibile la pierderile de material, iar fiecare creștere cu 1% a randamentului poate aduce beneficii economice semnificative.

- Controlul consumului de energie: Distilarea este o operațiune unitară cu un consum ridicat de energie, iar consumul energetic poate reprezenta 30-50% din costul total de producție. Economia de energie și reducerea consumului sunt cerințe cheie.

- Conformitatea cu reglementările de mediu: Cerințele privind controlul emisiilor de COV și reducerea deșeurilor lichide sunt din ce în ce mai stricte.

2. Compararea și selecția principalelor tehnologii de echipamente de distilare

2.1 Tehnologia coloanei cu talere

2.1.1 Avantaje cheie

- Mare flexibilitate operațională: Coloanele cu talere sunt limitate de fenomenele de îmbinare și picurare, dar coloanele bine proiectate au un domeniu de reglare a sarcinii între 30%-110%, adaptându-se la fluctuațiile de producție.

- Adaptabilitate puternică la rapoarte reduse lichid-gaz: Atunci când raportul lichid-gaz < 0,5, coloanele umplute înregistrează o scădere accentuată a eficienței din cauza umezelii insuficiente, în timp ce coloanele cu talere pot menține încă efecte stabile de transfer de masă.

- Întreținere convenabilă: Talerele pot fi demontate pentru inspecție și reparație, ceea ce duce la costuri reduse de întreținere pentru sistemele care necesită curățare regulată de depuneri și polimeri.

- Economie pentru diametre mari: Atunci când diametrul coloanei > 800 mm, costul coloanelor cu talere este de obicei cu 15-25% mai mic decât cel al coloanelor umplute.

2.1.2 Aplicații tipice

- Separarea compușilor aromatici: rectificarea benzen-toluen-xilen folosind talere cu supapă plutitoare sau talere perforate, cu un diametru al coloanei de 1,5-3,5 metri și 40-80 de talere teoretice.

- Recuperarea hidrocarburilor clorate din subprodusele clor-sodă: tratarea sistemelor organice care conțin HCl folosind talere din Hastelloy sau căptușite cu PTFE, la o presiune de funcționare de 0,2-0,5 MPa.

- Dehidratare cu solvenți: Dehidratarea și rectificarea izopropanolului și etanolului utilizând procesul de distilare azeotropică, diametru coloană de 0,8-2,0 metri.

2.1.3 Puncte Cheie de Proiectare

- Selectarea talerelor:

- Taler perforat (sieve trays): Structură simplă, cost redus, potrivit pentru sisteme curate.

- Taler cu supapă plutitoare (float valve trays): Flexibilitate maximă în funcționare și performanță bună anti-blocare.

- Taler cu cap de bubuit (bubble cap trays): Debit mic, dar eficiență ridicată, potrivit pentru rapoarte lichid-gaz scăzute.

- Spațierea talerelor: Obișnuită de 450-600 mm; redusă la 350 mm pentru coloanele cu sarcină mare și mărită la 600-800 mm pentru coloanele sub vid.

- Sistem de preaplin și coloană de coborâre: Utilizarea coloanelor de coborâre în formă de arc, cu o suprafață a coloanei de coborâre care reprezintă 12-15% din aria secțiunii transversale a coloanei, asigurând un timp de retenție al lichidului de 3-7 secunde.

2.2 Tehnologia Coloanelor Umplute

2.2.1 Avantaje Cheie

- Cădere de presiune extrem de redusă: Căderea de presiune pe taler teoretic este doar de 0,01-0,3 kPa, ceea ce reprezintă 1/5 din valoarea căderii de presiune a coloanelor cu talere, făcându-l particular potrivit pentru distilarea în vid și pentru materiale termosensibile.

- Eficiență ridicată de separare: Umpluturile structurate (cum ar fi umpluturile corrugate și cele în formă de grilă) au o HETP de 0,15-0,5 metri, mult mai bună decât 0,5-1,0 metri ai coloanelor cu talere.

- Debit mare: Porozitatea stratului de umplut este > 90%, iar viteza gazului poate atinge 1,5-2 ori valoarea de la coloanele cu talere, ceea ce crește capacitatea de procesare pe unitatea de suprafață transversală cu 30-50%.

- Rezistență puternică la coroziune: Se pot selecta umpluturi nemetalice, cum ar fi ceramica, grafitul și PTFE, potrivite pentru sistemele cu înaltă coroziune.

2.2.2 Aplicații tipice

- Distilare în vid:

- Compuși organici termosensibili (de exemplu, intermediari vitaminici) cu un grad de vid de 1-10 kPa, utilizând umpluturi structurate metalice.

- Compuși cu punct de fierbere ridicat (de exemplu, plastifiant DOP) cu un grad de viduu < 1kPa, utilizând umpluturi ondulate din plasă metalică.

- Sisteme corozive:

- Purificarea organoclorosilanicilor: Utilizarea inelelor Raschig ceramice sau umpluturi ceramice în formă de şa.

- Materiale care conțin mercaptani: Selectarea umpluturilor din grafit sau umpluturi metalice acoperite cu PTFE.

- Separare fină:

- Separarea izomerilor (xilen p/o/m): Umpluturi ondulate metalice cu orificii, având o HETP de 0,2-0,3 metri.

- Obținerea solvenților înalt puri (IPA de grad electronic): Coloane umplute structurat cu peste 100 de talere teoretice.

2.2.3 Puncte cheie ale proiectării

Matricea selecției umpluturii:

Tip de ambalare	HETP (m)	Cădere de presiune (Pa/m)	Factor de capacitate	Scenarii de aplicare
Umplutură aleatoare din metal (inel Pall)	0.4-0.6	150-250	Mediu	Rectificare convențională
Inel Raschig ceramic	0.5-0.8	200-300	Scăzut	Sisteme foarte corozive
Umplutură structurată din metal (250Y)	0.25-0.35	80-150	Înaltelor	Separare în vid/înaltă eficiență
Umplutură ondulată din plasă de sârmă	0.15-0.25	50-100	Cel mai mare	Ultra-vacuum/materiale termosensibile

Distribuitoare de lichid:

- Tip pulverizare: Potrivit pentru materiale cu vâscozitate scăzută (<5mPa·s), cu o densitate a punctelor de distribuire > 100 puncte/m².

- Tip jgăheab: Vâscozitate medie (5-50mPa·s), cu o uniformitate a distribuirii de ±5%.

- Tip conductă: Materiale cu vâscozitate ridicată (>50mPa·s) sau materiale care conțin solide.

Distanțarea redistribuitorului:

- Umplere aleatoare: Se montează un strat la fiecare 5-8 metri.

- Umplere structurată: Se montează la fiecare 10-15 metri sau la fiecare 3-4 straturi de umplere.

2.3 Tehnologia de evaporare în film subțire

2.3.1 Avantaje cheie

- Timp de retenție foarte scăzut: Materialele rămân pe suprafața de încălzire doar 2-10 secunde, evitând descompunerea materialelor termosensibile.

- Funcționare în ultra-vacuum: Poate funcționa la o presiune absolută de 0,1-100 Pa, reducând temperatura de evaporare cu 50-100℃.

- Adaptabilitate la vâscozitate ridicată: Poate prelucra materiale cu o vâscozitate de până la 10⁴ mPa·s.

- Eficiență mare de separare monoetapă: Evaporarea monoetapă este echivalentă cu 2-5 talere teoretice.

2.3.2 Scenarii tipice de aplicare

- Purificarea monomerilor de rășină epoxidică:

- Material: Rășină epoxidică din bisfenol A (E-51)

- Condiții de funcționare: 0,1-1,0 Pa, 160-180℃

- Efect: Abaterea standard a valorii epoxidice a scăzut de la 15% la 5%, iar culoarea APHA a scăzut de la 150 la 50.

- Separarea monomerilor organosiliconici:

- Material: Recuperarea dimetilsiloxanului (M₂) din reziduurile cu punct de fierbere ridicat

- Condiții de funcționare: 1-10Pa, 120-150℃

- Îmbunătățire randament: Randamentul total al M₂ a crescut cu 2-3%, aducând un beneficiu anual suplimentar de 9 milioane yuan (pentru o instalație de 50.000 de tone/an).

- Purificare plastifianți:

- Material: Ftalat de dioctil (DOP), tereftalat de dioctil (DOTP)

- Condiții de funcționare: 0,5-5Pa, 260-280℃

- Îmbunătățire puritate: De la 99,0% la peste 99,6%, corespunzând cerințelor pentru utilizare în contact cu alimente.

- Intermediari farmaceutici termosensibili:

- Material: Un intermediar pentru catena laterală a unui antibiotic

- Condiții de funcționare: 0,5Pa, 80-100℃ (punct de fierbere atmosferic 220℃)

- Rata de descompunere: De la 8% la <1%.

2.3.3 Selecția echipamentului

Comparație între tipurile de evaporatoare cu film subțire:

TIP	Productivitate (kg/h)	Gamă de vâscozitate (mPa·s)	Gradul de vid (Pa)	Materiale potrivite
Falling Film	50-500	<50	10-1000	Solvenți cu vâscozitate scăzută
Distilarea în film subțire	20-200	10-10⁴	0.1-100	Materiale cu vâscozitate ridicată/tendință de depunere
Distilare pe drum scurt	5-100	5-10³	0.1-10	Materiale ultra-termosensibile/valoare adăugată ridicată

Parametri tipici de specificație (luând ca exemplu evaporatorul cu film șters):

- Suprafața de evaporare: 0,5-5,0 m²

- Temperatura manta de încălzire: Până la 350℃ (ulei termic), 400℃ (sare topită)

- Viteza tergătorului: 50-300 rpm (reglabilă)

- Material: 316L (standard), Hastelloy C-276 (rezistență ridicată la coroziune), titan (sisteme care conțin clor)

3. Combinarea proceselor și strategii de optimizare

3.1 Proces în serie cu coloane multiple

Combinație coloană de pre-separare + coloană de rectificare:

Caz: Recuperarea componentelor ușoare din subprodusele instalației de coproducere fenol-acetonă

- Coloană de pre-separare: Coloană umplută, D=1,2m, H=8m, separând hidrocarburile ușoare C3-C5.

- Coloană de rectificare: Coloană cu talere, D=1,8 m, 45 de talere teoretice, pentru separarea benzenului/toluenului/componentelor grele.

- Efect: Consumul total de energie redus cu 18% și puritatea produselor toate >99,5%.

3.2 Proces combinat de evaporare-rectificare

Combinație între evaporator cu film subțire și coloană umplută:

Caz: Producția de polioli polieterici

- Treapta 1: Evaporator cu film subțire (tip film șters, 2,5 m²) pentru eliminarea oligomerilor și solvenților.

- Condiții de funcționare: 50-200 Pa, 130-150 ℃

- Rata de eliminare: Oligomeri >95%, solvent rezidual <0,03%

- Treapta 2: Coloană de rectificare umplută (umplutură metalică structurată) pentru recuperarea solvenților în vederea reciclării.

- Condiții de funcționare: Presiune atmosferică, raport de refluare 3:1

- Puritatea solventului: >99,8%, rată de recuperare >98%

- Beneficiu economic: Pierderea solventului redusă de la 5% la 0,8%, economisind 4,2 milioane yuan anual.

3.3 Tehnologii pentru economisirea energiei și reducerea consumului

3.3.1 Distilare cu pompă de căldură

Scenarii aplicabile: Sisteme cu volatilitate relativă între 1,2-2,0 și o diferență de temperatură între vârf și bază de 20-50℃.

Caz: Rectificarea etanol-apă

- Adoptarea pompei de căldură cu recomprimare mecanică a vaporilor (MVR).

- Vaporii de la vârf (78℃, 50kPa) comprimați la 110℃ și 120kPa, apoi trimiși la reîncălzitor.

- Efect de economisire a energiei: Consumul de abur redus cu 65%, economisind 1,8 milioane yuan anual (pentru o instalație de 10.000 de tone/an).

3.3.2 Distilare cu integrare termică

Tehnologia coloanei cu perete de separare (DWC):

Caz: Separarea componentelor ternare benzen-toluen-xilen

- Schema tradițională: Două coloane de rectificare în serie.

- Schema coloanei cu perete de separare: O partiție este instalată într-o singură coloană pentru a realiza o pre-separare și o separare principală.

- Efect: Investiția în echipamente redusă cu 30%, consumul de energie redus cu 25% și suprața ocupată redusă cu 40%.

4. Analiza Cazului de Inginerie

Cazul 1: Proiectul de recuperare și purificare DMF într-un parc chimic

Contextul Proiectului:

- Sursa materialului: Lichid rezidual apoasă cu DMF provenit din întreprinderile farmaceutice și de piele sintetice (conținutul de DMF 15-30%)

- Scara de tratare: 8.000 tone/an de lichid rezidual, recuperând 2.000 tone/an de DMF

- Cerințe produs: DMF de calitate industrială (puritatea ≥99,9%, umiditatea <0,05%)

Traseu de proces:

1. Pre-concentrare: Coloană umplută (umplutură din şa ceramică)

- Diametru coloană: DN600, înălțime strat umplutură 6 metri

- Condiții de funcționare: Presiune atmosferică, temperatură superioară 65℃, temperatură inferioară 105℃

- Concentrație la ieșire: DMF 70-80%

2. Purificare prin rectificare: Coloană cu talere (talere perforate)

- Diametru coloană: DN800, 30 de talere teoretice

- Condiții de funcționare: Presiune ușor subatmosferică (-5kPa), temperatură superioară 48℃

- Purity produs: DMF 99,92%, umiditate 0,03%

3. Dehidratare profundă: Evaporator cu film subțire

- Specificație: Tip film șters, arie de evaporare 1,5m²

- Condiții de funcionare: 10-50Pa, temperatură 80-100℃

- Produs final: DMF 99,95%, umiditate <0,01%

Puncte de inovare tehnică:

- Adoptarea unei separări în trei trepte: „coloană umplută pentru pre-concentrare + coloană cu talere pentru rectificare + evaporator cu film subțire pentru dehidratare profundă”.

- Coloana de pre-concentrare utilizează umpluturi din ceramică tip şa, rezistente la coroziunea DMF și cu performanță bună de prevenire a încălcării.

- Evaporatorul cu film subțire are un timp de retenție scurt (3-5 secunde), evitând descompunerea la temperaturi înalte a DMF.

Indicatori economici și tehnici:

- Investiție totală: 6,8 milioane yuani

- Rata de recuperare a DMF: 92%

- Cost de operare: 2.800 yuani/tonă de DMF (inclusiv abur, electricitate și manoperă)

- Prețul pieței: 6.500 yuan/ton

- Perioada de recuperare: 2,1 ani

- IRR: 38%

Cazul 2: Purificarea monomerilor de rășină epoxidică într-o întreprindere chimică fină

Contextul Proiectului:

- Material: Rășină epoxidică brută de tip bisfenol A (valoare epoxidică 0,50-0,53, culoare APHA 150-200)

- Cerințe produs: Rășină epoxidică de grad electronic (valoare epoxidică 0,51±0,01, culoare <30, ioni metalici <5 ppm)

- Scara de tratare: 3.000 tone/an

Dificultăți tehnice:

- Rășina epoxidică este foarte termosenzitivă și predispusă la polimerizare și decolorare la temperaturi peste 180℃.

- Vâscoasă înaltă (aproximativ 500 mPa·s la 150℃)

- Conține impurități precum oligomeri și bisfenol A netransformat.

Schema procesului: Distilare moleculară în scurtă cale

Parametri echipament:

- Tip: Distilator cu film șters, în scurtă cale

- Suprafață de evaporare: 0,8 m²

- Temperatura de încălzire: 160-180 ℃

- Gradul de vid: 0,1-1,0 Pa (sistem cu pompă de difuzie a uleiului)

- Viteza tergusorului: 150-200 rpm

- Temperatura condensatorului: -10 ℃ (refrigerent din etilenglicol)

- Material: Oțel inoxidabil 316L, lustruit Ra≤0,4 μm

Proces de flux:

1. Preîncălzire: Încălzi produsul brut la 120 ℃ pentru a reduce vâscozitatea.

2. Alimentare: Alimentare continuă cu o pompă dozatoare, debit 8-12 kg/h.

3. Evaporare: Componentele ușoare (apă, oligomeri) se evaporă în condensator.

4. Colectare: Componentele grele (produsele) sunt evacuate de la baza coloanei, iar componentele ușoare sunt colectate ca deșeuri.

Compararea calității produsului:

Indicator	Materie Primă	Produs	Interval de îmbunătățire
Valoare epoxidică	0.50-0.53	0.51±0.005	CV redus de la 6% la 1%
Culoare APHA	150-200	<30	Redus cu 83%
CV vâscozitate	15%	5%	Redus cu 67%
Ioni metalici	15-25 ppm	<5 ppm	Redus cu 75%
Reziduu de bisfenol A	500-800 ppm	<50ppm	Redus cu 93%

Avantaje economice:

- Investiție în echipamente: 1,8 milioane yuan

- Preț unitar al produsului: De la 18.000 yuan/tonă la 32.000 yuan/tonă

- Venit anual suplimentar din vânzări: 42 milioane yuan

- Cost anual de funcționare: 1,8 milioane yuan (electricitate, refrigerent, forță de muncă)

- Profit net anual suplimentar: 36 milioane yuan

- Perioada de recuperare: 0,5 ani

Cazul 3: Renovare recuperare solvent extracție aromatică într-o întreprindere petrochimică

Contextul Proiectului:

- Echipament inițial: Coloană cu talere, diametru DN2000, 40 talere cu orificii, debit 50 tone/oră

- Probleme existente:

- Cădere de presiune ridicată (0,8 kPa pe taler, cădere de presiune totală 32 kPa), consum energetic ridicat.

- Randament redus de separare, puritatea solventului recuperat doar 98,5%, rată de pierdere 3%.

- Talerele sunt predispuse la colmatare, necesitând curățare de 2-3 ori pe an.

Schemă de renovare: Înlocuirea cu o coloană umplută structurată metalică

Schemă tehnică:

- Tip umplută: Umplută metalică structurată corrugată cu orificii (tip 250Y)

- Înălțime strat ambalare: 12 metri (împărțiți în 4 straturi, câte 3 metri pe strat)

- Distribuitor lichid: Distribuitor cu țevi poroase, densitate puncte distribuție 120 puncte/m²

- Redistribuitor: Instalat în partea superioară a fiecărui strat de ambalare, de tip tavă cu canale

Comparație efect renovare:

Indicator	Înainte de renovare (Coloană cu talere sită)	După renovare (Coloană cu umplutură)	Îmbunătățire
Cădere totală de presiune (kPa)	32	6.5	Redusă cu 80%
HETP (m)	0.8	0.3	Redusă cu 62%
Puritate solvent (%)	98.5	99.7	Majorată cu 1,2%
Rata pierderii solventului (%)	3.0	0.8	Redusă cu 73%
Consumul de abur (tone/oră)	6.5	4.2	Redus cu 35%
Numărul anual de întrețineri	2-3	<1	Redus cu 67%

Analiză economică:

- Investiție în renovare: 4,2 milioane yuani

- Economie anuală de abur: 20.000 tone (preț abur 200 yuani/tonă)

- Reducerea anuală a pierderilor de solvent: 960 tone (preț solvent 6.000 yuani/tonă)

- Economie anuală la costurile de întreținere: 800.000 yuani

- Beneficiu economic anual: 9,8 milioane yuani

- Perioada de recuperare: 5,1 luni

5. Arborele decizional pentru selecția echipamentelor

Pe baza analizei de mai sus, se propune următorul proces decizional de selecție:

Pasul 1: Clarificarea proprietăților materialului

- Termosensibilitate: Temperatura de descompunere <150℃ → Se recomandă evaporatoare cu film subțire sau coloane umplute în vid.

- Vâscozitate: >100 mPa·s → Evaporatoare cu film subțire sau coloane cu talere, evitând coloanele umplute clasice.

- Corozivitate: Coroziune ridicată → Coloane umplute (umpluturi nemetalice) sau coloane cu talere din materiale speciale.

Pasul 2: Stabilirea cerințelor de separare

- Număr de talere teoretice <20 → Coloane cu talere sau coloane umplute aleatoriu.

- Număr de talere teoretice 20-50 → Coloane cu talere sau coloane umplute structurat.

- Tăvi teoretice >50→Coloane umplute structurate.

Pasul 3: Evaluarea Condițiilor de Funcionare

- Gradul de vid <10kPa→Coloane umplute (avantaj semnificativ privind căderea de presiune).

- Presiune atmosferică sau presiune ridicată→Atât coloane cu talere, cât și coloane umplute sunt aplicabile.

- Raport lichid-gaz <0,5→Coloane cu talere.

- Raport lichid-gaz >2→Coloane umplute.

Pasul 4: Considerarea Factorilor Economici

- Diametrul coloanei <800 mm→Coloanele umplute au costuri mai reduse.

- Diametrul coloanei >800 mm→Coloanele cu talere au costuri mai reduse.

- Frecvență ridicată de întreținere→Coloane cu talere (ușor de demontat).

- Sensibilitatea consumului de energie → Coloane umplute sau evaporatoare cu film subțire.

Pasul 5: Selecția prioritară pentru scenarii speciale

- Sisteme polimerizabile → Evitați coloanele umplute, selectați coloane cu talere sau evaporatoare cu film subțire.

- Sisteme spumoase → Coloane umplute (efect bun de rupere a spumei).

- Suspensii care conțin solide → Coloane cu talere sau evaporatoare cu film șters.

- Produse de înaltă puritate extremă → Evaporatoare cu film subțire sau coloane umplute structurate înalt eficiente.

6. Tendințe viitoare de dezvoltare

6.1EchipamentulInteligență

Tehnologia de monitorizare în timp real:

- Monitorizarea în timp real a distribuției temperaturii în talerele/straturile de umplere (măsurarea temperaturii cu fibră optică).

- Analiza în timp real a căderii de presiune pentru a avertiza asupra inundării și a scurgerii.

- Analiză componentă în timp real (cromatografie în timp real, spectroscopie NIR).

Sistem de control inteligent:

- Optimizarea parametrilor de funcționare pe baza învățării automate.

- Sistem expert pentru diagnosticarea defecțiunilor.

- Tehnologia gemenilor digitali pentru simularea și optimizarea proceselor.

6.2 Noi tipuri de umpluturi și tăvi

Umpluturi cu mare capacitate:

- Umpluturi structurate de generația a patra (HETP 0,1-0,2 metri, capacitate crescută cu 50%).

- Umpluturi personalizate imprimate 3D (design complex al canalelor de curgere).

Noi tipuri de tăvi:

- Tăvi cu orificii dirijate (timp de contact gaze-lichid prelungit, eficiență crescută cu 15%).

- Supape plutitoare compozite (flexibilitatea de funcționare extinsă la 20-120%).

6.3 Aplicarea în profunzime a Tehnologiilor cu Economie de Energie

- Popularizarea tehnologiei pompei de căldură MVR: Răspândită în sistemele de rectificare cu diferențe de temperatură reduse (<30℃), cu o economie de energie estimată de 50-70%.

- Încălzire asistată de energie solară: Utilizarea colectorilor solari pentru a furniza căldură parțială pentru distilare, potrivită pentru regiunile nord-vestice și nordul Chinei.

- Utilizarea în cascadă a căldurii recuperate: Optimizarea rețelelor de abur cu mai multe niveluri de presiune pentru a maximiza recuperarea căldurii.

6.4 Verde și Modularizare

Tehnologie cu emisii zero:

- Recuperarea prin condensare a COV + concentrarea prin adsorbție pentru a realiza emisii de gaz de evacuare conforme cu standardele.

- Evaporarea și cristalizarea apelor uzate cu înaltă conținut de sare pentru a realiza zero evacuare a apelor uzate.

Modularizare pe platformă:

- Dispozitive de distilare miniaturizate și modularizate (debit <10 tone/zi).

- Implementare rapidă (ciclu de livrare <3 luni), potrivită pentru producția multivariată și în loturi mici în industria chimicalelor fine.

7. Concluzii și Recomandări

7.1 Concluzii Cheie

1. Coloanele cu talere sunt potrivite pentru scenarii cu raport mare lichid-gaz, flexibilitate ridicată în funcționare și întreținere frecventă, având avantaje economice evidente atunci când diametrul coloanei >800 mm.

2. Coloanele împăcate au o performanță excelentă în distilarea în vid, pentru materiale termosensibile și în domeniile de separare înalt eficientă, oferind o eficiență superioară a separării și un control mai bun al consumului energetic față de coloanele cu talere.

3. Evaporatoarele cu film subțire sunt cea mai bună opțiune pentru prelucrarea materialelor cu vâscozitate ridicată, termosensibile și cu valoare adăugată mare. Deși investiția este mare, calitatea produsului este semnificativ îmbunătățită.

4. Procesele combinate (cum ar fi evaporare + rectificare, pre-separare + rectificare) pot echilibra eficiența separării și economia, reprezentând direcția principală în practica inginerească.

7.2 Recomandări ingineresti

Etapa de proiectare:

- Efectuați pe deplin teste privind proprietățile materialelor (vâscozitate, stabilitate termică, date privind echilibrul de fază).

- Utilizați software profesional de simulare a proceselor (Aspen Plus, HYSYS) pentru optimizarea procesului.

- Păstrați o marjă de proiectare de 10-15% pentru a face față fluctuațiilor materialelor.

Achiziția echipamentelor:

- Preferați furnizorii experimentați și evaluați performanța acestora și capacitatea de service post-vânzare.

- Selectați mărci de prim rang, importate sau interne, pentru componentele cheie (cum ar fi distribuitorii și umpluturile).

- Semnați clauze de garanție a performanței pentru a clarifica indicatori precum eficiența separării și consumul de energie.

Execuția și instalarea:

- Controlați nivelul distribuitorului de lichid al coloanei umplute cu ±2 mm/m.

- Verificați nivelul și distanțarea fiecărei talere după instalarea coloanei cu talere.

- Efectuați o detecție riguroasă a scurgerilor pentru sistemul sub vid, cu o abatere a gradului de vid <10%.

Punere în funcțiune și operare:

- Elaborați un plan detaliat de pornire și procedați pas cu pas (inspecția sistemului → purjarea și înlocuirea → testul cu apă → alimentarea).

- Stabiliți o bază de date cu parametrii de operare și înregistrați fereastra optimă de operare.

- Efectuați inspecții regulate ale echipamentelor și stabiliți un sistem de întreținere.

7.3 Direcții tehnice de CERCETARE-DEZVOLTARE

Nivel de întreprindere:

- Colaborați cu universități și institute de cercetare pentru a dezvolta noi tipuri de umpluturi și talere.

- Introduceți tehnologia de simulare CFD pentru a optimiza distribuția câmpului de curgere în coloană.

- Înființați o platformă pilot pentru a verifica noile procese și tehnologii.

Nivelul industriei:

- Elaborați standarde tehnice și specificații pentru distilarea materialelor neoleoase.

- Creați o platformă de schimb tehnologic pentru a promova partajarea experienței.

- Promovați aplicarea aprofundată a fabricației inteligente și a fabricației ecologice în domeniul distilării.

Prin selecție științifică, proiectare detaliată, construcție riguroasă și operare optimizată, sistemul de separare prin distilare pentru materiale petrochimice neoleoase poate atinge obiective de producție eficiente, economisitoare de energie, prietenoase cu mediul și rentabile, generând beneficii economice și sociale semnificative pentru întreprinderi.