Petrokimya Alanında Damıtma Ayrıştırma Teknolojisinin Seçimi ve Mühendislik Uygulaması

Özetle

Petrokimya özel kimyasallarının üretim alanında, yağ olmayan malzemelerin (organik çözücüler, özel kimyasallar, ince ara ürünler vb.) damıtma ile ayrılması temel bir süreçtir. Tablalı kolonlar, dolgulu kolonlar ve ince film buharlaştırıcılar gibi ekipmanların özelliklerini birleştirerek bu makale, yağ olmayan malzemelerin işlenmesinde farklı damıtma teknolojilerinin uygulama alanları, ekipman seçimi ilkeleri ve mühendislik uygulamalarını sistematik olarak analiz ederek petrokimya işletmelerine teknik referans sağlamaktadır.

1. Yağ Olmayan Malzemelerin Damıtma Ayrıştırmasında Teknik Zorluklar

1.1 Karmaşık Malzeme Özellikleri

Yağ olmayan petrokimya malzemeleri genellikle aşağıdaki karakteristiklere sahiptir:

- Isı duyarlılığı: Epoksitler ve organosilikon monomerler gibi ince kimyasallar yüksek sıcaklıklarda bozunmaya, polimerleşmeye veya renk değiştirmeye eğilimlidir ve bu nedenle düşük damıtma sıcaklıkları ile kısa kalıcılık süreleri gerektirir.

- Geniş viskozite aralığı: Viskozite, düşük viskoziteli çözücülerden (metanol ve etil asetat gibi) yüksek viskoziteli polimer ara ürünlerine (polieter polioller gibi) kadar yüzlerce kat değişebilir.

- Yakın kaynama noktaları: İzoemer ayırımı (örneğin p-ksilen/o-ksilen) ve azeotrop ayırımı, teorik sahalar açısından yüksek verimli kütle aktarım ekipmanları gerektirir.

- Önemli korozyon etkisi: Organik asitler, halojenli hidrokarbonlar ve diğer malzemeler, ekipman malzemelerine karşı katı gerekliliklere sahiptir ve korozyona dayanıklı malzemelerin veya özel kaplamaların seçilmesi gerekir.

1.2 Katı Proses Gereklilikleri

- Yüksek ürün saflığı: Elektronik sınıfı kimyasallar ve ilaç ara ürünlerinin saflığı genellikle %99,5 veya hatta %99,9'un üzerinde olmalıdır.

- Verim duyarlılığı: Yüksek katma değerli ürünler, malzeme kaybına karşı son derece duyarlıdır ve verimdeki her %1 artış önemli ekonomik faydalar sağlayabilir.

- Enerji tüketimi kontrolü: Damıtma, yüksek enerji tüketimli bir birim operasyondur ve enerji tüketimi toplam üretim maliyetinin %30-50'sini oluşturabilir. Enerji tasarrufu ve tüketim azaltımı temel gereksinimlerdir.

- Çevresel uyum: VOC emisyon kontrolü ve atık sıvı azaltımı için gereklilikler giderek daha katı hale gelmektedir.

2. Yaygın Damıtma Ekipmanı Teknolojilerinin Karşılaştırılması ve Seçimi

2.1 Tablalı Kolon Teknolojisi

2.1.1 Temel Avantajlar

- Büyük işletme esnekliği: Tablalı kolonlar taşma ve sızıntı ile sınırlıdır ancak iyi tasarlanmış kolonlar %30-110 arası yük ayarlama aralığına sahip olup üretim dalgalanmalarına uyum sağlayabilir.

- Düşük sıvı-gaz oranlarına karşı güçlü uyum: Sıvı-gaz oranı < 0,5 olduğunda, paketli kolonlar yetersiz ıslanma nedeniyle verimde keskin bir düşüş yaşar, ancak tablalı kolonlar hâlâ kararlı kütle geçişi etkisini koruyabilir.

- Kolay bakım: Sistemlerdeki tortu ve polimer temizliği gibi düzenli bakımlar için fayanslar sökülerek kontrol edilebilir ve onarılabilir, bu da bakım maliyetlerini düşürür.

- Büyük çaplar için ekonomiklik: Kolon çapı 800 mm'den büyük olduğunda, fayanslı kolonların maliyeti genellikle dolgulu kolonlara göre %15-25 daha düşüktür.

2.1.2 Tipik Uygulamalar

- Aromatik bileşiklerin ayrılması: Benzen-toluen-ksilen saflaştırılması, yüzer vana fayansları veya delikli fayanslar kullanılarak yapılır; kolon çapı 1,5-3,5 metre, teorik saflaştırma basamağı sayısı 40-80 arasındadır.

- Klorlu hidrokarbonların klor-alkali yan ürünlerinden geri kazanımı: HCl içeren organik sistemlerin Hastelloy veya PTFE kaplı fayanslarla işlenmesi, çalışma basıncı 0,2-0,5 MPa arasıdır.

- Çözücünün kurutulması: İzo-propanol ve etanolün azeotropik damıtma yöntemiyle kurutulması ve saflaştırılması, kolon çapı 0,8-2,0 metredir.

2.1.3 Tasarımın Temel Noktaları

- Fayans seçimi:

- Delikli fayanslar: Basit yapıda, düşük maliyetli, temiz sistemler için uygundur.

- Şamandıra valfli tepeler: Maksimum işletme esnekliği ve iyi tıkanma önleme performansı.

- Kabarcık başlıklı tepeler: Küçük verim ancak yüksek verimlilik, düşük sıvı-gaz oranları için uygundur.

- Tepeler arası mesafe: Geleneksel olarak 450-600 mm; yüksek yük altındaki kolonlarda 350 mm'ye düşürülür, vakum kolonlarında ise 600-800 mm'ye çıkarılır.

- Savak ve taşıyıcı sistem: Yay şeklinde taşıyıcılar kullanılır, taşıyıcı alan kolon kesit alanının %12-15'ini kaplar ve sıvının kalma süresinin 3-7 saniye olmasını sağlar.

2.2 Dolgulu Kolon Teknolojisi

2.2.1 Temel Avantajlar

- Aşırı düşük basınç düşüşü: Teorik her plaka başına basınç düşüşü yalnızca 0,01-0,3 kPa olup, tepeli kolonlarınkinden beşte bir kadardır ve bu da onu özellikle vakum damıtması ile ısıya duyarlı maddeler için uygun hale getirir.

- Yüksek ayırma verimliliği: Yapılı dolgular (örneğin kıvrımlı dolgular ve ızgara dolgular) 0,15-0,5 metrelik bir HETP'ye sahiptir ve bu değer, tepeli kolonların 0,5-1,0 metrelik HETP değerinden çok daha iyidir.

- Büyük verim: Dolgu katmanının gözenekliliği > %90'dır ve gaz hızı tepelik kolonlara göre 1,5-2 katına çıkabilir, birim kesit alan başına işlem kapasitesini %30-50 artırır.

- Güçlü korozyon direnci: Seramik, grafit ve PTFE gibi metal olmayan dolgular seçilebilir ve yüksek korozyonlu sistemler için uygundur.

2.2.2 Tipik Uygulamalar

- Vakum damıtma:

- 1-10 kPa vakum derecesinde vitamin ara ürünler gibi termosensitif organik bileşiklerde metal yapısal dolgular kullanılır.

- 1 kPa'nın altındaki vakum derecesinde plastikleştirici DOP gibi yüksek kaynama noktalı bileşiklerde tel örgü oluklu dolgular tercih edilir.

- Korozyonlu sistemler:

- Organoklorosilanların saflaştırılması: Seramik Raschig halkaları veya seramik eyer dolgular kullanılır.

- Tiyol (merkapton) içeren malzemeler: Grafit dolgular veya PTFE kaplı metal dolgular seçilir.

- İnce ayırma:

- İzoemer ayırma (p/o/m-ksilen): 0,2-0,3 metrelik TEYD'ye sahip metal orifisli oluklu dolgular.

- Yüksek saflıkta çözücü hazırlama (elektronik sınıf IPA): 100'den fazla teorik saha sayısına sahip yapılandırılmış dolgulu kolonlar.

2.2.3 Tasarımın Önemli Noktaları

Dolgu seçimi matrisi:

Paketleme türü	TEYD (m)	Basınç Kaybı (Pa/m)	Kapasite Faktörü	Uygulama Szenaryoları
Metal rastgele dolgu (Pall halkası)	0.4-0.6	150-250	Orta	Geleneksel rektifikasyon
Seramik Raschig halkası	0.5-0.8	200-300	Düşük	Aşırı korozif sistemler
Metal yapısal dolgu (250Y)	0.25-0.35	80-150	Yüksek	Vakum/yüksek verimli ayırma
Tel kafes oluklu dolgu	0.15-0.25	50-100	En yüksek	Aşırı vakum/termosensitif malzemeler

Sıvı dağıtıcılar:

- Püskürtmeli tip: Düşük viskoziteli (<5 mPa·s) malzemeler için uygundur ve dağıtım noktası yoğunluğu > 100 nokta/m²'dir.

- Kanallı tip: Orta viskoziteli (5-50 mPa·s), dağıtım homojenliği ±%5.

- Borulu tip: Yüksek viskoziteli (>50 mPa·s) veya katı içeren malzemeler için.

Dağıtıcı aralığı:

- Rastgele dolgu: Her 5-8 metrede bir kat yerleştirin.

- Düzenli dolgu: Her 10-15 metrede veya her 3-4 dolgu katmanında bir kez yerleştirin.

2.3 İnce Film Buharlaşma Teknolojisi

2.3.1 Temel Avantajlar

- Aşırı düşük kalma süresi: Malzemeler ısıtma yüzeyinde yalnızca 2-10 saniye kalır, termal olarak duyarlı malzemelerin bozunmasını önler.

- Aşırı vakumlu çalışma: Mutlak basınçta 0,1-100 Pa'da çalışabilir, buharlaşma sıcaklığını 50-100℃ düşürür.

- Yüksek viskozite uyumluluğu: Viskozitesi en fazla 10⁴ mPa·s olan malzemeler işlenebilir.

- Yüksek tek kademeli ayırma verimliliği: Tek kademeli buharlaşma, 2-5 teorik tablaya eşdeğerdir.

2.3.2 Tipik Uygulama Senaryoları

- Epoksi reçine monomerlerinin saflaştırılması:

- Malzeme: Bisfenol A epoksi reçine (E-51)

- Çalışma koşulları: 0,1-1,0 Pa, 160-180 ℃

- Etki: Epoksi değerinin standart sapması %15'ten %5'e düştü ve renk APHA değeri 150'den 50'ye indi.

- Organosilikon monomerlerinin ayrıştırılması:

- Malzeme: Yüksek kaynama kalıntılarından dimetilsiloksan (M₂) geri kazanımı

- Çalışma koşulları: 1-10 Pa, 120-150 ℃

- Verim artışı: M₂ toplam verimi %2-3 oranında arttı ve bu da yılda 9 milyon yuan ek fayda sağladı (50.000 ton/yıl kapasiteli bir tesiste).

- Plastikleştirici saflaştırması:

- Malzeme: Dioctyl ftalat (DOP), dioctyl tereftalat (DOTP)

- Çalışma koşulları: 0,5-5 Pa, 260-280 ℃

- Saflık artışı: %99,0'dan %99,6+'ya çıktı ve gıda sınıfı gereksinimleri karşılandı.

- Isıya duyarlı farmasötik ara ürünler:

- Malzeme: Bir antibiyotik yan zincir ara ürünü

- Çalışma koşulları: 0,5 Pa, 80-100 ℃ (atmosferik kaynama noktası 220 ℃)

- Ayrışma oranı: %8'den %1'in altına düşürüldü.

2.3.3 Ekipman Seçimi

İnce film buharlaştırıcı tiplerinin karşılaştırılması:

TUR	Üretim kapasitesi (kg/sa)	Viskozite Aralığı (mPa·s)	Işıl derecesi (pa)	Uygun Malzemeler
Düşen Film	50-500	<50	10-1000	Düşük viskoziteli solventler
Silindirik Film	20-200	10-10⁴	0.1-100	Yüksek viskoziteli/basamaklanma malzemeleri
Kısa-yol destilasyonu	5-100	5-10³	0.1-10	Aşırı termohassas/yüksek katma değerli malzemeler

Tipik özellik parametreleri (filimli film buharlaştırıcı örneğine göre):

- Buharlaşma alanı: 0.5-5.0 m²

- Isıtma ceket sıcaklığı: 350℃'ye kadar (termal yağ), 400℃'ye kadar (erimiş tuz)

- Sıyırıcı hızı: 50-300 dev/dak (ayarlanabilir)

- Malzeme: 316L (standart), Hastelloy C-276 (yüksek korozyon direnci), titanyum (klor içeren sistemler)

3. İşlem Birleştirme ve Optimizasyon Stratejileri

3.1 Çok Kolonlu Seri İşlem

Ön ayırma sütunu + rektifikasyon sütunu kombinasyonu:

Vaka: Fenol-aseton kopolimer üretim tesisi yan ürünlerinden hafif bileşenlerin geri kazanımı

- Ön ayırma sütunu: Dolgulu sütun, D=1,2 m, H=8 m, C3-C5 hafif hidrokarbonları ayırır.

- Rektifikasyon sütunu: Tepelik sütun, D=1,8 m, 45 teorik tepesi, benzen/toluen/ağır bileşenleri ayırır.

- Etki: Toplam enerji tüketimi %18 azaltıldı ve ürün saflığı %99,5'in üzerinde.

3.2 Buharlaştırma-Rektifikasyon Kombine Süreci

İnce film buharlaştırıcı + dolgulu sütun kombinasyonu:

Vaka: Polieter poliol üretimi

- 1. Aşama: Oligomerlerin ve solventlerin uzaklaştırılması için ince film buharlaştırıcı (süpürgeli film tipi, 2,5 m²)

- Çalışma koşulları: 50-200 Pa, 130-150°C

- Uzaklaştırma oranı: Oligomerler >%95, artık çözücü <%0.03

- 2. Aşama: Çözücüyü geri kazanmak için metal yapısal dolgu içeren dolu damıtma kolonu (geri dönüşüm için).

- Çalışma koşulları: Atmosferik basınç, geri dönüş oranı 3:1

- Çözücü saflığı: >%99.8, geri kazanım oranı >%98

- Ekonomik fayda: Çözücü kaybı %5'ten %0.8'e düşürüldü, yılda 4.2 milyon yuan tasarruf sağlandı.

3.3 Enerji Tasarrufu ve Tüketimin Azaltılması Teknolojileri

3.3.1 Isı Pompası ile Damıtma

Uygulanabilir senaryolar: 1.2-2.0 arası göreli uçuculuk ve üst-alt sıcaklık farkı 20-50℃ olan sistemler.

Örnek: Etanol-su ayırımı

- Mekanik buhar yeniden sıkıştırma (MVR) ısı pompası kullanıldı.

- Üst buhar (78℃, 50 kPa), 110℃ ve 120 kPa'ya sıkıştırıldıktan sonra reboilere gönderilir.

- Enerji tasarrufu etkisi: Buhar tüketimi %65 oranında azaltılmış, yılda 1,8 milyon yuan tasarruf sağlanmıştır (yıllık 10.000 ton kapasiteli tesiste).

3.3.2 Isı Entegreli Damıtma

Bölünmüş Duvar Kolonu (DWC) teknolojisi:

Örnek: Benzen-toluen-ksilen üçlü karışımının ayrılması

- Geleneksel yöntem: İki adet ardışık damıtma kolonu.

- Bölünmüş duvar kolonu yöntemi: Bir kolona bir bölme yerleştirilerek ön ayırma ve ana ayırma aynı kolonda gerçekleştirilir.

- Etki: Ekipman yatırımı %30, enerji tüketimi %25 ve kapladığı alan %40 oranında azalmıştır.

4. Mühendislik Vaka Analizi

Vaka 1: Kimyasal Endüstri Bölgesinde DMF Geri Kazanım ve Saflaştırma Projesi

Proje geçmişi:

- Malzeme kaynağı: İlaç ve sentetik deri işletmelerinden gelen su bazlı DMF atık sıvısı (DMF içeriği %15-30)

- İşleme ölçeği: Yılda 8.000 ton atık sıvı, yılda 2.000 ton DMF geri kazanımı

- Ürün gereksinimleri: Endüstriyel sınıf DMF (safiyet≥%99,9, nem <%0,05)

İşlem yolu:

1. Ön-konsantre etme: Dolgulu kolon (seramik eyer dolgu)

- Kolon çapı: DN600, dolgu katman yüksekliği 6 metre

- Çalışma koşulları: Atmosferik basınç, üst sıcaklık 65℃, alt sıcaklık 105℃

- Çıkış konsantrasyonu: DMF %70-80

2. Rektifikasyon saflaştırma: Filtreli kolon (delikli tepsi)

- Kolon çapı: DN800, 30 teorik plaka

- Çalışma koşulları: Hafif negatif basınç (-5kPa), üst sıcaklık 48℃

- Ürün saflığı: DMF %99,92, nem %0,03

3. Derin dehidrasyon: İnce film buharlaştırıcı

- Özellik: Silindirik film tipi, buharlaşma alanı 1,5 m²

- Çalışma koşulları: 10-50 Pa, sıcaklık 80-100 °C

- Son ürün: DMF %99,95, nem %0,01'den düşük

Teknik yenilik noktaları:

- "Dolgulu kolon ön konsantre etme + tepelikli kolon saflaştırma + ince film buharlaştırıcı derin dehidrasyon" olmak üzere üç aşamalı ayırma sisteminin benimsenmesi.

- Ön konsantrasyon kolonu, DMF korozyonuna dayanıklı ve iyi bir tortu önleme özelliğine sahip seramik eyer dolgusu kullanır.

- İnce film buharlaştırıcının kısa konaklama süresi (3-5 saniye) DMF'nin yüksek sıcaklıkta bozunmasını önler.

Ekonomik ve teknik göstergeler:

- Toplam yatırım: 6,8 milyon yuan

- DMF geri kazanım oranı: 192%

- İşletim maliyeti: DMF başına 2.800 yuan (buhar, elektrik ve işçilik dahil)

- Piyasa fiyatı: 6.500 yuan/ton

- Geri ödeme süresi: 2,1 yıl

- IRR: 38%

Durum 2: İnce Kimya İşletmesinde Epoksi Reçine Monomerlerinin Saflaştırılması

Proje geçmişi:

- Malzeme: Ham bisfenol A epoksi reçine (epoksi değeri 0,50-0,53, renk APHA 150-200)

- Ürün gereksinimleri: Elektronik sınıfı epoksi reçine (epoksi değeri 0,51±0,01, renk <30, metal iyonları <5 ppm)

- İşleme kapasitesi: 3.000 ton/yıl

Teknik zorluklar:

- Epoksi reçine yüksek derecede termohassastır ve 180℃'nin üzerinde polimerleşme ve renk değişimine eğilimlidir.

- Yüksek viskozite (150℃'de yaklaşık 500mPa·s)

- Oligomerler ve tepkimeye girmemiş bisfenol A gibi safsızlıkları içerir.

İşlem şeması: Kısa yol moleküler damıtma

Ekipman Parametreleri:

- Tip: Silintili filmli kısa yol damıtıcı

- Buharlaşma alanı: 0.8m²

- Isıtma sıcaklığı: 160-180℃

- Vakum derecesi: 0.1-1.0Pa (yağ difüzyon pompası sistemi)

- Silinti hızı: 150-200rpm

- Kondenser sıcaklığı: -10℃ (etilen glikol soğutucu akışkan)

- Malzeme: 316L paslanmaz çelik, parlatılmış Ra≤0,4μm

İşlem akışı:

1. Ön ısıtma: Viskoziteyi azaltmak için ham ürünü 120℃'ye kadar ısıtın.

2. Besleme: Dozaj pompası ile sürekli besleme, akış hızı 8-12kg/saat

3. Buharlaşma: Hafif bileşenler (su, oligomerler) buharlaşarak kondensere geçer.

4. Toplama: Ağır bileşenler (ürünler) kolonun altından boşaltılır, hafif bileşenler atık olarak toplanır.

Ürün kalitesi karşılaştırması:

Gösterge	Hammadde	Ürün	İyileşme Aralığı
Epoksi Değeri	0.50-0.53	0.51±0.005	CV %6'dan %1'e düştü
Renk APHA	150-200	<30	%83 oranında azaldı
Viskozite CV	15%	5%	%67 oranında azaltıldı
Metal iyonları	15-25 ppm	<5ppm	%75 oranında azaltıldı
Bisfenol A kalıntısı	500-800 ppm	<50ppm	%93 oranında azaltıldı

Ekonomik Faydalar:

- Ekipman yatırımı: 1,8 milyon yuan

- Ürün birim fiyat artışı: Ton başına 18.000 yuan'dan 32.000 yuan'a

- Yıllık ek satış geliri: 42 milyon yuan

- Yıllık işletme maliyeti: 1,8 milyon yuan (elektrik, soğutucu akışkan, işçilik)

- Yıllık ek net kâr: 36 milyon yuan

- Geri ödeme süresi: 0,5 yıl

Durum 3: Bir Petrokimya İşletmesinde Aromatik Ekstraksiyon Çözücü Geri Kazanım Revizyonu

Proje geçmişi:

- Orijinal ekipman: Filtre kolonu, çap DN2000, 40 adet delikli tepsi, kapasite 50 ton/saat

- Mevcut sorunlar:

- Yüksek basınç düşüşü (her tepside 0,8 kPa, toplam basınç düşüşü 32 kPa), yüksek enerji tüketimi.

- Düşük ayırma verimliliği, çözücünün geri kazanım saflığı yalnızca %98,5, kayıp oranı %3.

- Tepsiler tıkanmaya yatkın, yılda 2-3 kez temizlik gerektiriyor.

Yenileme şeması: Metal yapıya sahip dolgulu kolonla değiştirme

Teknik şema:

- Paketleme türü: Metal orifisli oluklu yapısal paketleme (250Y tipi)

- Paketleme katman yüksekliği: 12 metre (4 kata bölünmüş, her kat 3 metre)

- Sıvı dağıtıcı: Delikli boru dağıtıcı, dağıtım noktası yoğunluğu 120 nokta/m²

- Yeniden dağıtıcı: Her paketleme katının üst kısmına yerleştirilmiş oluklu tepsi tipi.

Revizyon etkisi karşılaştırması:

Gösterge	Revizyondan Önce (Delikli Tepsi Kolonu)	Revizyondan Sonra (Dolgulu Kolon)	Geliştirme
Toplam basınç düşüşü (kPa)	32	6.5	%80 azaldı
TEYD (m)	0.8	0.3	%62 azaltıldı
Çözücü saflığı (%)	98.5	99.7	%1,2 oranında artırıldı
Çözücü kaybı oranı (%)	3.0	0.8	%73 oranında azaltıldı
Buhar tüketimi (ton/saat)	6.5	4.2	%35 oranında azaltıldı
Yıllık bakım sayısı	2-3	<1	%67 oranında azaltıldı

Ekonomik Analiz:

- Yenileme yatırımı: 4,2 milyon yuan

- Yıllık buhar tasarrufu: 20.000 ton (buhar fiyatı 200 yuan/ton)

- Yıllık çözücü kaybı azalması: 960 ton (çözücünün fiyatı 6.000 yuan/ton)

- Yıllık bakım maliyeti tasarrufu: 800.000 yuan

- Yıllık ekonomik fayda: 9,8 milyon yuan

- Geri ödeme süresi: 5,1 ay

5. Ekipman Seçimi Karar Ağacı

Yukarıdaki analize dayanarak aşağıdaki seçim karar süreci önerilmektedir:

Adım 1: Malzeme Özelliklerini Belirleme

- Isı duyarlılığı: Ayrışma sıcaklığı <150℃ → İnce film buharlaştırıcılar veya vakumlu dolgulu kolonlar öncelikli düşünülmelidir.

- Viskozite: >100mPa·s → İnce film buharlaştırıcılar veya tepeliler, geleneksel dolgulu kolonlardan kaçınılmalıdır.

- Aşındırıcılık: Yüksek korozyon → Dolgulu kolonlar (metal olmayan dolgular) veya özel malzemeli tepeliler.

Adım 2: Ayrıştırma Gereksinimlerini Belirleme

- Teorik plakalar <20→Filtre kolonları veya rasgele doldurulmuş kolonlar.

- Teorik plakalar 20-50→Filtre kolonları veya yapısal doldurulmuş kolonlar.

- Teorik plakalar >50→Yapısal doldurulmuş kolonlar.

Adım 3: Çalışma Koşullarını Değerlendirin

- Vakum derecesi <10kPa→Doldurulmuş kolonlar (önemli basınç düşüşü avantajı).

- Atmosferik basınç veya basınçlandırma→Hem filtre kolonları hem de doldurulmuş kolonlar uygundur.

- Sıvı-gaz oranı <0,5→Filtre kolonları.

- Sıvı-gaz oranı >2→Doldurulmuş kolonlar.

Adım 4: Ekonomik Faktörleri Dikkate Alın

- Kolon çapı <800mm→Doldurulmuş kolonlar daha düşük maliyete sahiptir.

- Kolon çapı >800 mm → Tabakalı kolonlar daha düşük maliyete sahiptir.

- Yüksek bakım sıklığı → Tabakalı kolonlar (kolay sökülür).

- Enerji tüketimi duyarlılığı → Dolgulu kolonlar veya ince film buharlaştırıcılar.

Adım 5: Özel Senaryolar için Öncelikli Seçim

- Polimerleşebilen sistemler → Dolgulu kolonlardan kaçının, tabakalı kolonlar veya ince film buharlaştırıcılar tercih edilmelidir.

- Köpüren sistemler → Dolgulu kolonlar (iyi köpük kırma etkisi).

- Katı içeren süspansiyonlar → Tabakalı kolonlar veya sıyırarak filmli buharlaştırıcılar.

- Aşırı yüksek saflık ürünleri → İnce film buharlaştırıcılar veya yüksek verimli yapılandırılmış dolgulu kolonlar.

6. Gelecek Gelişme Eğilimleri

6.1EquipmentIntelligence

Çevrimiçi izleme teknolojisi:

- Tepsi/paketleme katmanlarında sıcaklık dağılımının gerçek zamanlı izlenmesi (optik fiber sıcaklık ölçümü).

- Taşma ve sızma uyarıları için çevrimiçi basınç düşüşü analizi.

- Bileşenlerin çevrimiçi analizi (çevrimiçi kromatografi, NIR spektroskopi).

Akıllı kontrol sistemi:

- Makine öğrenmesine dayalı işlem parametrelerinin optimizasyonu.

- Arıza teşhisi uzman sistemi.

- Süreç simülasyonu ve optimizasyonu için dijital ikiz teknolojisi.

6.2 Yeni Tip Paketlemeler ve Tepsiler

Yüksek kapasiteli paketlemeler:

- Dördüncü nesil düzenli paketlemeler (HETP 0,1-0,2 metre, kapasite %50 artırılmış).

- 3D baskılı özelleştirilmiş paketlemeler (karmaşık akış kanalı tasarımı).

Yeni tip tepeler:

- Yönlendirilmiş elek tepeleri (genişletilmiş gaz-sıvı temas süresi, verim %15 artmıştır).

- Kompozit yüzer vana (işletim esnekliği %20-120'ye kadar genişletildi).

6.3 Enerji Tasarrufu Teknolojilerinin Derinlemesine Uygulanması

- MVR ısı pompası teknolojisinin yaygınlaştırılması: Düşük sıcaklık farklı (<30℃) saflaştırma sistemlerinde yaygınlaştırılmış olup, enerji tasarrufunun %50-70 kadar olması beklenmektedir.

- Güneş enerjisi destekli ısıtma: Damıtma için kısmi ısıyı sağlamak üzere güneş kollektörlerinin kullanılması, Çin'in kuzeybatı ve kuzey bölgeleri için uygundur.

- Atık ısının kademeli kullanım: Isı geri kazanımını en üst düzeye çıkarmak için çoklu basınç seviyeli buhar şebekelerinin optimizasyonu.

6.4 Yeşillendirme ve Modülerleştirme

Sıfır emisyon teknolojisi:

- Uçucu organik bileşiklerin (UOB) kondensasyonla geri kazanımı + adsorpsiyonla konsantrasyon yapılarak atık gazın standartlara uygun emisyonu sağlanır.

- Yüksek tuzlu atık suyun buharlaştırılması ve kristallenmesi ile atık suyun sıfır deşarjını sağlama.

Sehpaya monte edilmiş modülerleştirme:

- Küçük boyutlu ve modülerleştirilmiş damıtma cihazları (kapasite <10 ton/gün).

- Hızlı kurulum (teslimat döngüsü <3 ay), ince kimyasallarda çok çeşitli ve küçük parti üretim için uygundur.

7. Sonuçlar ve Öneriler

7.1 Temel Sonuçlar

1. Filtreli kolonlar, büyük sıvı-gaz oranlarına, yüksek işletme esnekliğine ve sıklıkla bakım gerektiren durumlara uygun olup, kolon çapı >800 mm olduğunda ekonomik avantajları belirgindir.

2. Dolgulu kolonlar, vakum damıtmasında, termosensitif malzemelerde ve yüksek verimli ayırma alanlarında üstün performans göstermekte olup, ayırma verimliliği ve enerji tüketimi kontrolü açısından filtreli kolonlara göre önemli ölçüde daha iyidir.

3. İnce film buharlaştırıcılar, yüksek viskoziteli, termosensitif ve yüksek katma değerli malzemelerin işlenmesi için en iyi seçenektir. Yatırım maliyeti yüksek olsa da ürün kalitesi önemli ölçüde artmaktadır.

4. Kombine süreçler (örneğin buharlaştırma + rektifikasyon, ön ayırma + rektifikasyon) ayırma etkisi ile ekonomiyi dengeleyebilir ve mühendislik uygulamalarının ana yönünü oluşturur.

7.2 Mühendislik Önerileri

Tasarım Aşaması:

- Malzeme özelliklerinin (viskozite, termal stabilite, faz dengesi verileri) kapsamlı şekilde test edilmesi yapılmalıdır.

- Süreç optimizasyonu için profesyonel süreç simülasyon yazılımı (Aspen Plus, HYSYS) kullanın.

- Malzeme dalgalanmalarına karşı başa çıkmak için %10-15 tasarım payı ayırın.

Ekipman temini:

- Olgun tedarikçileri tercih edin ve performansları ile satış sonrası hizmet kapasitelerini araştırın.

- Anahtar bileşenler için (dağıtıcılar ve dolgular gibi) ithal veya yerli birinci sınıf markaları tercih edin.

- Ayrıştırma verimliliği ve enerji tüketimi gibi göstergeleri belirtecek performans garanti maddeleri imzalayın.

İnşaat ve montaj:

- Dolgulu kolonun sıvı dağıtıcısının yataylığını ±2 mm/m içinde kontrol edin.

- Taba kolonun montajından sonra her bir tabanın yataylığını ve aralığını kontrol edin.

- Vakum sistemi için sıkı sızdırmazlık testi yapın, vakum derecesindeki sapma %10'dan az olmalıdır.

Devreye alma ve işletme:

- Detaylı bir devreye alma planı oluşturun ve adım adım ilerleyin (sistem kontrolü → purj ve değişim → su deneyi → besleme).

- İşletme parametreleri veritabanı oluşturun ve en uygun işletme aralığını kaydedin.

- Düzenli ekipman muayeneleri yapın ve bakım sistemi oluşturun.

7.3 Teknik Ar-Ge Yönelimleri

İşletme düzeyi:

- Üniversitelerle ve araştırma enstitüleriyle iş birliği yaparak yeni tip dolgular ve tablalar geliştirin.

- Kolon içindeki akış alanı dağılımını optimize etmek için CFD simülasyon teknolojisini tanıtmak.

- Yeni süreçlerin ve teknolojilerin doğrulanması için bir pilot platform kurmak.

Sektör düzeyi:

- Petrol olmayan malzemelerin damıtılması için teknik standartlar ve spesifikasyonlar oluşturmak.

- Deneyim paylaşımını teşvik etmek için teknik bir değişim platformu oluşturmak.

- Akıllı üretim ve yeşil üretim teknolojilerinin damıtma alanına kapsamlı uygulanmasını teşvik etmek.

Bilimsel malzeme seçimi, özgün tasarım, katı inşaat ve optimize edilmiş işletme ile petrol olmayan petrokimyasal malzemeler için damıtma ayırma sistemi verimli, enerji tasarruflu, çevre dostu ve ekonomik üretim hedeflerine ulaşabilir ve işletmelere önemli ekonomik ve sosyal faydalar sağlayabilir.