Дистилляция: New Морщины на древняя технология

Учитывая, что дистилляция и укоренившиеся технологии и неотъемлемый инструмент в химической промышленности сегодняшнего процесса, он выглядит несколько удивительно, что пути для существенного улучшения работы по-прежнему на свободе. Текущие предложения от поставщиков технологии дистилляции включать нововведения в добывающей дистилляции (ED), химически активных или каталитических дистилляции, разделительных стен (DW) колонок, а процесс расширения, таких как включение мембран для улучшения эффективности разделения. Хотя некоторые из этих основных методов были вокруг в течение многих десятилетий, коммерческое признание зачастую занимает много времени, так как многие компании не хотят рисковать установки технологии, пока не будет хорошо зарекомендовавшие себя на местах.

Возьмем, к примеру колонны DW, которые используются для разделения смесей threecomponent, избегая тем самым за счет второго столбца. BASF AG (Людвигсхафен, Германия; <a target="_blank" href="http://www.basf.com" rel="nofollow"> www.basf.com </ A>), мировой лидер в этой области , разработал свою собственную технологию плен, и установить ее первый столбец DW в 1985 году для восстановления тонкого органического синтеза. По состоянию на 5 лет назад, были меньше, чем 20 коммерческих колонны в мире, практически все, которые были построены и эксплуатируются BASF.

Сегодня Есть около 60 DW колонны в эксплуатацию, 42 из которых принадлежат BASF, говорит Герд Kaibel, научный сотрудник с BASF. Остальные были построены других компаний, некоторые при технической поддержке со BASF, которые предлагают свои технологии для лицензии в последние годы. Linde AG из Hollriegelskreuth, Германия (<a target="_blank" href="http://www.linde.de" rel="nofollow"> www.linde.de </ A>), например, постучал BASF ноу-хау для создания трех колонок, в том числе в мире высоких. Постоянный 107 м в высоту, аппарат используется Sasol ООО (Секунда, Южная Африка; <a target="_blank" href="http://www.sasol" rel="nofollow"> www.sasol </ A> . сот), чтобы восстановить один-гексан.

DW столбцы названы в честь вертикальной стеной, которая разделяет средней части колонны. В типичной операции, 3-компонентной смеси подается в средней части, в одну сторону перегородки. Легкие и тяжелые компоненты восстановить, соответственно, на верхней и нижней части колонки (как и в обычной дистилляции) и промежуточных компонентов удаляется через боковую рисовать, расположенный на противоположной стороне колонки из канала порта.

Учитывая высокую стоимость сегодняшних топлива, экономия энергии достигается при колонке ДГ 20-45%, говорит Kaibel. Инвестирования сбережений населения около 30%. Еще одно преимущество, он добавляет, что "мы получим более высокие урожаи и более качеств продукта перегонки термочувствительных продуктов, потому что тепловой стресс на горячей поверхности reboiler снижается, когда две колонны интегрированы в один".

С момента своего происхождения в тонкой химической увольнений, DW технология распространилась на обработку большинства органических химических веществ, и варьируется от простых рекуперации растворителя для увольнения с высокой степенью чистоты требований, таких, как электронно-класс химических веществ, в котором примеси, указанные в диапазоне частей на миллиард . Большинство приложений, являются окончательными дистилляты, говорит Kaibel.

В течение последних трех лет, BASF направил DW технологии 4-разделения компонент (рис. 1). Три таких колонн в операции по восстановлению тонкой промежуточных химических веществ. Ключ к 4-компонентный увольнений, говорит Kaibel, является то, что химические вещества, должны быть достаточно близко кипения, с тем чтобы ограничить разницу температур между reboiler и конденсатором.

UOP LLC (Де-Плейнс, Иллинойс; <a target="_blank" href="http://www.uop.com" rel="nofollow"> www.uop.com </ A>) имеет коммерческого дизайна для DW Повышение ее Pacol процесса (PEP), комплекс разделения, который является частью процесса Pacol UOP для дегидрирования длинноцепочечных парафинов с длинной цепью олефинов (рис. 2). Олефинов в дальнейшем алкилированные с бензолом, чтобы линейных алкил-бензол (LAB).

ПКП занимает промежуточное положение между Pacol и алкилирования шаги. Его функция заключается в удалении тяжелых побочных продуктов из ароматического Pacol стоков. Два потока создаются в ПКП, и они разделены в колонке DW, производства олефинов и парафиновых продукта наряду с бензолом (который используется в низовьях шаг алкилирования).

Первая промышленная установка ПКП был прооперирован в США нераскрытой клиента в течение 3-4 лет, а три другие подразделения находятся в стадии строительства в различных частях мира, согласно Майкл Шульц, специалист процесс исследования с UOP. "По сравнению с предыдущей системой фракционирования twocolumn, дизайн DW экономит около 14% капитальных затрат и продемонстрировал экономии энергии в 50%", говорит он. UOP также работает над дизайн DW несколько других процессов, в том числе один для разделения высокооктановых бензинов смешивания компонентов из реагентов.

Экстрактивная перегонка

Процесс, который сочетает в себе дизайн DW с добывающими дистилляции (ED) была коммерческому Uhde GmbH (Bad Soden, Германия, <A HREF = "http://www.uhde.de" целевых = "_blank" относительной = "NOFOLLOW" > www.uhde.de </ A>). В ЭД, энергонезависимой, полярный растворитель представил в верхней части башни дистилляции и избирательно растворяет более полярных компонента. Растворитель затем отделяются от продукта и используется повторно. развития Uhde улучшает основе хорошо установленных Morphylane компании процесс, в котором работают «-formylmorpholine (NFM) для извлечения высокой чистоты бензол, толуол и / или ксилол из различных сырья.

В процессе Uhde в, канал вводится чуть выше разделительной стены и растворитель нагнетается в верхней части колонки. Легкие накладные nonaromatics выхода продукта и насыщенный растворитель стекает колонны, на противоположной стороне стены из канала. По дороге продукт отделится от растворителя и возмещаются за счет стороны ничья, в то время как растворитель переработку.

Первая промышленная установка использовать процесс DW-версия Morphylane был мобилизован прошлой осенью Аральского Ароматические AG (Бохум, Германия; <A HREF = "http://www.aral.com" целевых = "_blank" относительной = "NOFOLLOW" > <www.aral.com />) в Гельзенкирхене, Германия. Он производит 30 000 т / год (т / год), высокой чистоты толуола с использованием различных коксового светлых нефтепродуктов в качестве корма. "Экономия капитальных затрат около 25%, а экономия энергии около 20% по сравнению с двумя колонками конфигурации", говорит Томас Дил, глава группы aromalics Uhde в.

Новой ED процесса (без разделительной стенки) для восстановления ароматических соединений, разработаны технологии GTC корпорации (г. Хьюстон, штат Техас; <A HREF = "http://www.gtchouston.com" целевых = "_blank" относительной = "NOFOLLOW" > <www.gtchouston.com />), переживает стремительный рост популярности. "У нас есть лицензии 13 подразделений GTBTX (бензол, толуол и ксилол) процесса, и в течение последних 18 месяцев", говорит Джозеф Джентри, нефтехимической технологии компании режиссера. Единиц включают как массовые и реконструкции конструкций.

ED исторически был ограничен к разделению крупных кипения или azeotropicforming компонентов в узком диапазоне кипения, говорит Джентри. Процесс GTC, в отличие от этого, используется фирменная смесь растворителей для восстановления широкого диапазона температур кипения ароматических продуктов - через три номера углерода - от различных сырья (рис. 3). "Это расширяет технологию к широкому спектру рынка", говорит он.

Обычным способом для извлечения ароматических каталитического риформинга и пиролиза бензина liquidliquid добычи (ЛПЭ). GTC метод использует около 20% меньше энергии, чем ЛПЭ и 3CMK)% ниже стоимости капитала, в зависимости от исходного сырья, говорит Джентри. В процессе GTC в, BTX, взяты из пасти в ED столбце, а затем ароматических удаляются из растворителя в колонке продуктов восстановления. Растворитель для вторичного ED колонки и BTX, возмещаются путем фракционирования.

Первый главный коммерческий начал 5 лет назад в Йосу, Южная Корея, НПЗ LGCaltex нефти корпорации (в настоящее время GSCaltex; Сеуле <A HREF = "http://www.caltex.com" целевых = "_blank" относительной = " NOFOLLOW "> <www.caltex.com />). С мощностью более 1,2 млн. тонн / год, это является "крупнейшей добывающей мире электростанцию на дистилляции для очистки ароматических соединений, говорит Джентри. Завод производит BTX из нескольких типов сырья. Оба выхода и чистоты продуктов превышает 99,9%. Джентри добавляет, что GTC работает над новой смеси растворителей для других применений продукта.

Реактивной дистилляции

Кампании для удаления серы из бензина была благом для дистилляции Catalyic технологий (CDTech; Хьюстоне <a target="_blank" href="http://www.cdtech.com" rel="nofollow"> www.cdtech. ком </ A>), лидер в области каталитических и реактивной дистилляции, в которых происходят химические реакции и дистилляции производится одновременно в том же столбце. "У нас есть лицензии 25 подразделений и 19 заводов находятся в эксплуатации, для общей мощностью около 1 млн баррелей бензина FCC", говорит Керри Рок, директор компании технологии.

В целом, преимущество реактивной дистилляции, что продукты постоянно отделяется от реакционной смеси, что позволяет реакции идти быстрее. Однако, это не касается процесса десульфурации, который похож на обычные гидроочистки в том, что он использует водород и стандартных катализаторов для извлечения серы из бензина FCC. Основные отличия заключаются в том, что реакция осуществляется в ректификационной колонны, а давление 250 фунтов на квадратный дюйм только, по сравнению с 300-400 фунтов на квадратный дюйм для традиционных гидроочистки. "Парциальное давление водорода меньше, потому что мы используем менее onetenth количество водорода обращения", говорит Rock. Он отмечает, что обычные процесс требует распространения большого объема H ^ 2 югу ^ чтобы предотвратить олигомеров из строя на катализатора и его загрязнение.

CDTech процесса позволяет избежать этой проблемы путем отделения легких olefmic фракции тяжелая, с высоким содержанием серы фракции в ректификационной колонны. Олигомеров, которые составляют от олефинов в условиях реакции, имеют высокую температуру кипения и удаляются из нижней части колонки. Легкие собирать в верхней части колонны, где условия являются менее жесткими и меньше H ^ 2 ^ к югу насыщение олефинов, что позволяет избежать потери октановым. Что касается удаления серы, "в один блок, мы свели с содержанием серы 1800 стр. / мин до 10 стр / мин, говорит Rock.

"Капитальные и эксплуатационные затраты, по крайней мере конкурировать с регулярной гидроочистки", говорит Рок ", но убедительные выгоды этого процесса является катализатором больше жизни". первый коммерческий блок в CDTech работает уже 5 лет, без потери активности катализатора. В отличие от рок указывает на то, катализатором с неподвижным слоем катализатора процесса теряет активность, и его необходимо заменить после трех или четырех лет. Это прерывает нормальный 5-летнего цикла FCC в период между основными обороты.

Между тем, первая промышленная установка использовать процесс CDTech для получения нормальной 2-бутен от смешанной к югу C ^ 4 ^ поток для производства пропилена была запущена в начале этого года Секко недалеко от Шанхая. Продукт в дальнейшем реагирует с этиленом, чтобы пропилена. Процесс CDTech использует стандартные катализатором гидрогенизировать бутадиена в бутен, то hydroisomerizes 1-бутен к более тяжелым 2-бутена в том же столбце. Последний шаг имеет важное значение для разделения 1-бутен от изобутилена, который имеет сходную точку кипения. Бутен-2 выделяется из нижней части колонки.

Реактивной дистилляции процесса гидролиза метилацетат, разработанный Sulzer Chemtech ООО (Винтертур, Швейцария; <a target="_blank" href="http://www.sulzer.com" rel="nofollow"> WWW . sulzer.com </ A>) в сотрудничестве с Wacker-Chemie GmbH (Бургхаузен, Германия; <a target="_blank" href="http://www.wacker" <rel="nofollow"> www.wacker / >. сот), была внедрена в промышленность на 2 заводах. Wacker построили 7000-м / год завод пять лет назад, когда неизвестный клиент запущен 40000 т / год модифицированной объекта два года назад. "Модифицированной имеет повышенную пропускную способность примерно на 25% за тот же использования энергии, окупается в чуть более года," говорит Клаудиа фон Scala, приложения Sulzer менеджер по реактивной дистилляции.

Sulzer также разработала реактивный процесс дистилляции для непрерывной этерификации жирных кислот в сотрудничестве с нераскрытой малазийских производителей, которое началось до 4000 т / год завод в 2003 году. "Завод заменить обычные завод полу-партии такой же мощности, однако использует лишь половину энергии старого завода, и продукт высокого качества выполнения работ", говорит фон Scala.

Значительная часть инвестиционных затрат был сохранен за счет установки мембранный модуль для извлечения воды из смеси изопропанол-вода, которая выходит из верхней части колонны. Кроме того, говорит фон Scala, еще две колонны дистилляции были бы необходимы для лечения дистиллята и восстановить поток алкоголя.

Sulzer установил 20-30 мембранных систем для лечения накладные ректификационные колонны. Большинство из них были установлены в течение последних двух лет, говорит Марио Роза, глава Sulzer в мембранной технологии. Большинство из этих единиц для удаления воды из изопропиловый спирт (IPA) и этанола, хотя компания производит различные композитные полимерные мембраны для лечения спирты, эфиры, эфиры и другие летучие вещества, которые образуют азеотропов с водой и / или метанола. Разделение достигается первапорация (для жидких кормов) и паропроницаемости, в котором вакуум применяется к задней части мембраны.

Типичным применением является ликвидацией узких мест дистилляции башни, говорит Роза. "Если у вас МПА, и вы, работая рядом азеотропа много энергии не требуется. Но если вы используете первапорация и работать на несколько процентов в соответствии с азеотропа, вы можете экономить энергию, а при увеличении скорости подачи," Роза продолжается. "В приложениях IPA, мы можем увеличить производительность до 30%, а в тетрагидрофуране операций, мы можем увеличить его еще больше."

Полунепрерывности реактивный процесс дистилляции был разработан на факультете химической и биомолекулярных инженерии в Univ. Пенсильвания (Филадельфия; <a target="_blank" href="http://www.upenn.edu" rel="nofollow"> www.upenn.edu </ A>). "Этот процесс предназначен для систем, которые должны производства более высокими темпами, чем партия система будет поддерживать экономически, но и достаточно низким, что непрерывная система была бы слишком дорого", говорит исследователь Томас Адамс.

Система состоит из постоянно перемешивают танк реактора (смешения), ректификационной колонны, и накопление резервуар для продуктов. Он работает в цикле, который имеет два основных режима. В 1 режиме реагентов из смешения поступают к колонне и результирующий продукт поступает в емкость. В следующем режиме столбец используется для очистки продуктов от накопления танка. Эта концепция была моделируется на компьютере, и исследователи ищут поддержки для проверки.

GERALD ПАРКИНСОН является пишущим редактором с более чем 25-летним опытом писать о химической промышленности процесса.