Многофункциональное устройство - все за одного и один за всех?

Обновление

Оборудование, которое сочетает в себе несколько устройств операций на 1 имеет потенциал для снижения капитальных затрат, а также начисление многие другие преимущества процесса.

Основные теории и практики химической технологии единичные операции. Основные этапы процесса привлечения материалов, а также, в результате чего им реагировать, а затем отделить продукты реагентов объединены этой серии четко определенных физических операций, которые являются общими для многих процессов.

Традиционно, каждый блок операции - будь то смешение или объединение, поглощение, перегонка, испарение, кристаллизация, сушка, фильтрация, по сути, любой из тепло-, масс-и передачи импульса операций хорошо знакомые инженеры-химики - как правило, осуществляется в отдельных единиц оборудования, которые расположены вместе, когда в последовательности, составляют полное завод процесса. Однако, это исторический взгляд на проектирование завода в настоящее время оспаривается новых пород оборудование, которые стремятся объединить две или более единицы операций в 1 энергоблока. Потенциал для экономии капитальных затрат очевидна, но Есть часто многие другие преимущества процесса, которые вытекают из таких комбинаций.

Например, рассматривая современное состояние в реактивной дистилляции (RD) процессов на последних 2-й Международный симпозиум по многофункциональные реакторов (ISMR2; Нюрнберг, Германия), Аксель Tuchlenski из технического отдела Degussa (мергель, Германия) сказал: "Есть два основных преимущества реактивной дистилляции во-первых, увеличить количество переходов за счет смещения равновесия в сторону продукта, во-вторых, повышение селективности за счет удаления продуктов из зоны реакции. Хотя RD включает более риски процесса на практике, чем последовательная обработка , это может быть ключом к конкурентоспособности в химической промышленности ".

Концепция RD - реакции и разделения всех в один столбец - это не ново. Как Хью Ститт из Synetix (Billingham, Великобритания) напомнил делегатам ISMR2, технология уже более 20 лет, но "до сих пор было коммерчески успешным лишь в ограниченном количестве приложений." Первым из них был для очистки изобутилена через его обратимым этерификации - тот же процесс позже используются специально для получения эфиров для использования в качестве бензина кислородом. "К 1994 году", говорит Ститт ", более 40 единиц работающих по всему миру, что составляет примерно 30% мирового производства МТБЭ. Операционных выгод был доставлен через энергосбережения оценивается в более чем 3000 ГВт."

Хотя МТБЭ рынке теперь можно значительно уменьшилась, чего нельзя сказать о НИР в RD. Оба Ститт и Tuchlenski увидеть пробелы в базе знаний, что дальнейшие исследования могли бы заполнить. "Одна из больших проблем для этой технологии," говорит Tuchlenski ", заключается в разработке эффективной и надежной возможности и методы проектирования. С текущего современное состояние, невозможно себе представить, что любая компания будет строить новый процесс без RD летчик-испытатель ".

Ститт представил исследование по моделированию случае диспропорционирования толуола в бензола и ксилола. Классически, этот процесс осуществляется в паровой фазе над цеолит катализатора при температурах от 400 ° С до 450 ° С и давлении 20-30 бар. Равновесия реакции ограничены, и при типичных условиях эксплуатации, преобразования составляет около 45% -50%. Выход газа из реактора, охлаждается и передается фазоразделитель. Остальной газ перерабатывается, с жидкостями, прошло на перегонки поезд продуктов разделения.

При такой сложности, Synetix (ранее ICI химических веществ

По мнению Ститт в, успешное применение RD призывает к тесному совпадение реакции и разделение условий (температура и давление), вместе с "случайным" относительной летучести. Почти неизбежно, по его мнению, такое совпадение произойдет лишь в ограниченном числе ситуаций. "RD действительно является решением ищет новые проблемы", заключает он, "но это грозное решение только тогда, когда интуиция добрый."

Как RD, Morphylane добывающей дистилляции (ЭД) процесса у Круппа Uhde (Дортмунд, Германия), также были вокруг в течение некоторого времени. Разработанный в 1960-е годы в качестве альтернативы жидкостной экстракции высокой чистоты BTX (бензол, толуол, ксилолы) из нефтеперегонных и нефтехимических технологических потоков, процесс находится в эксплуатации в более чем 40 заводов по всему миру - самый большой, вместимостью 700000 т / год ароматических веществ, начавшаяся в прошлом году в Саудовской Аравии "Шеврон нефтехимического в Эль-Джубайль, Саудовская Аравия.

Основной процесс состоит из двух колонок - ED Сама колонна, после зачистки колонки, откуда высокой температурой кипения растворителя, N-formylmorpholine, является возвращается в первый столбец, где избирательного извлечения состоится. Но в этом году, "Крупп" Uhde представила новый дизайн Morphylane, что покончит с второго столбца и выступает в один столбец все операции по устранению, зачистки и рекуперации растворителя. Правда, это не обычные колонки. Одного, термически связью, разделить стену колонки была опробована на Эннигерло компании, Германии, в центре с 1999 года. По словам старшего продукта фирмы менеджер Герд Emmrich, результаты испытаний подтвердили моделирования прогнозов от 16% до 20% экономии энергии, а еще 20% экономии в инвестиционных расходов, по сравнению с обычными ED завода. Планы на промышленном предприятии, как считается, хорошо развита, по крайней мере два потенциальных клиентов.

Кроме того, участие в ЭД GTC технологий (г. Хьюстон, штат Техас). В прошлом году фирма начала до единицы ароматических восстановления на заводе LG-Кэлтекс в Yosu Кореи. Блок, который имеет мощность 900 000 тонн / год бензола и толуола, использует GTC в GT-BTX, ED технологии ароматических очистки и восстановления с помощью патентованных растворителя смесь сформулированы фирмой. В настоящее время, чистота исполнения устройства> 99,995% для бензола,> 99,995% для толуола и> 99,9% для ароматических восстановления.

Будущее 2-в-1 процессов

Еще очень многое поставлено на стадии исследований является реакцией / кристаллизации процесс, описанный в ISMR2 Жан-Леон Houzelot из Родиа Recherches (г. Санкт-Фонс, Франция). Во многих процессов кристаллизации, из-за их низкой растворимости, продукты выпадают из маточного раствора, как только они будут сформированы. Это не случай, однако, для синтеза многих продуктов высокой растворимости реакция которых температура слишком высока для кристаллизации иметь место. Цель команды Родиа было создание цельного устройства, содержащие две секции работающих при разных температурах, с тем чтобы восстановить продукта в точке кристаллизации при охлаждении.

Использование синтеза р-acetamidophenol от п-амино-фенол и уксусной кислоты в качестве шаблона, команда подошла с настольный дизайн, который работает при температуре реакции 100 ° С и температуры кристаллизации 300 ° С, при постоянном утилизации между из двух разделов. Проблема, которую необходимо преодолеть, один знакомый в промышленной кристаллизации, что обрастания или инкрустация поверхностей, как горячие пересыщенного поток продукта реакции разделе соприкасается с холодным разделе кристаллизации. Установка обычного теплообменника между разделами, не может дать достаточно охлаждения горячего потока без загрязнения, поэтому что-то еще было необходимо. Houzelot говорит, что горячих и холодных потоков смешаны в многоступенчатых взволнованный Kiihni столбец с перфорированными пластинами. Циркуляции жидкости между реакцией и кристаллизации разделов создается мягкий влияние backmixing в столбце. "Это ключевой момент этого процесса, говорит он. "Это обеспечивает переносе массы и тепла между верхней и нижней секций, благодаря backmixing эффект, создавая мягкий температурный профиль для сведения к минимуму загрязнения в разделе кристаллизации".

Хотя реакция Родиа в / процесса кристаллизации все еще находится на экспериментальной стадии, псевдоожиженный обработки представляет собой хорошо отработанную пример преимущества смешанной операции. В этом случае, фармацевтической промышленности, которое собрали больше всех выигрывают от универсальность технологии. По Dilip Parikh производителя оборудования ГПЗ Ниро (Columbia, MD, и Бохум, Германия), "За последние 30 лет, псевдоожиженный технология прогрессировала от процесса сухой продукт быстро, более сложной технологии, которые могут быть используется для гранулирования, сушки, покрытие частиц и гранулирования ".

Ниро изобрел и запатентовал FSD кипящем сушки распылением почти 20 лет назад, и утверждает, что она является одним из самых успешных распылительной сушки конструкций, когда-либо (КЭП, август 2001, с. 54-58). FSDs объединить спрей с жидкостью - кровать сушки для производства агломерированных продукции. В верхней части оборудования распылительной сушки, где продукт жидкость распыляется и связался с подогревом воздуха и газа. Дополнительные нагретого газа представил в нижней части камеры создает псевдоожиженный часть оборудования, где находился бывший пороховой груженого атмосферу преодолевает проблемы продукта липкости.

Turbo Therm сушки кипящим слоем из Draiswerke (Mahwah, NJ) работает на совершенно другой принцип, хотя и это тоже преподносится как идеальное технологическое оборудование для сушки, закалки и охлаждения "весьма проблематичным продукты, такие как зернистость, рассыпчатый, кристаллические, порошкообразных и волокнистых веществ ". На основании Дрейс турбулентного смесителя технологии в сочетании с системой пара того и топ-фильтров, установленных, Turbo Therm функции механическим способом кипящим слоем, который, как говорят предлагают значительно улучшенную энергетическую эффективность и повысить качество продукции.

Благодаря Все в одном реакторе, Draiswerke имеет приняты, возможно, сочетание / гибридный концепции оборудования, насколько это может пойти, по крайней мере для твердых основе процессов. Предназначен для давления и вакуума, приложения, реактор герметичной системе, в которой различные этапы процесса может осуществляться последовательно в одной машине. Интенсивное перемешивание сырья и реагентов могут последовать реакция, сушка, disagglomerating, и так далее. Типичные области применения контролируемых гомогенных и гетерогенных химических реакций, а также безопасной эксплуатации эндотермической, экзотермические и биологических реакций под давлением или в вакууме.

В том же духе, с Processall Инк (Cincinnati, OH) Tilt-A-Mix, КЭП Лучший в шоу лауреат в ChemShow не только смеси, но также может быть преобразован в реактор / сушилка для одного Судно-обработки (КЭП, октябрь 2001, стр. 24). Ниро Pharma системы (Columbia, MD) также предлагает целый ряд "1-пот процессоров". Последний является Коллетт Ultima для смешивания, сушки и гранулирования в диапазоне размеров от R

Добавление микроволны, чтобы смесь

Производитель оборудования Чарльз Томсон (Мексборо, Йоркшир, Великобритания) также использование микроволновой сушки, хотя здесь как часть блок сушки фильтра. Разработанные с помощью правительства Великобритании SMART награду за инновационные технологии, СВЧ помощь сушки фильтр может "безопасно и существенно сократить время сушки до 80%", говорит Чарльз Томпсон директор Gary Lightowlers. Отопление продукта в полной мере, содержащихся судно через СВЧ-генератора, стенок сосудов, фильтр с подогревом плиты и агитатора. СВЧ-генератора, однако, отдельно от судна - микроволны внутрь судна с помощью СВЧ воздуховодов.

Для тех процессоров уверены в технологии, Чарльз Томсон сдает микроволновой сушки испытательного оборудования. Они варьируются от настольных блок MicroLab, требуя всего лишь 150 г продукта, чтобы пилот размера единицы 0,3 и 0,6 м ^ 2 ^ SUP площадью фильтрации.

Микроволновая печь сушки возможно, еще не вступил в основное русло развития химической промышленности, процесс (ИПЦ), но мельницы сушилки - также известен как сушка - распылители - были вокруг в течение более 80 лет. И тем не менее, по словам Джорджа Милберн, директор по продажам Atritor (Ковентри, Warwickshire, Великобритания), "при сканировании списках категорий продуктов в экспозиции каталоги или другие списки оборудования, но вскоре становится ясно, что этот тип технологического оборудования, просто не признала ". Ну, может, не организаторов экспозиции и каталог издательства, но, конечно, клиенты Atritor в ИПЦ.

В компании работает более 2000 растений установленных по всему миру и Милберн объясняет привлекательность: "Всякий раз, когда продукт производится в мокром состоянии, такие, как осадок, или из сверхтонкого шаг фрезерные и требуется, как установленных размеров частиц порошка, а затем мельница - фен-это сильный соперник, чтобы выполнить два процесса шаги для помола и сушки одновременно ". Atritor клиентов в химической, минеральных и пищевой промышленности четко договориться, но Милберн говорит, что даже самый опытный инженер-технолог может быть удивлен возможностями мельницы для сушки в. "Даже термочувствительных продуктов, таких как крахмал, может быть бурно смешивается с большим объемом входящих горячим воздухом. Это происходит потому, турбулентности и deagglomeration внутри блока обеспечить, что температура сразу снижается, как вспышки от влаги. Условия внутри блока также идеально подходит для одновременной покрытия таких материалов, как стеаратов минеральных наполнителей, с очень последовательной отношения достижимыми ".

Сочетание блок операций в один блок в этих путей, конечно, отход от традиционных принципов химической православия техники. Но пока дизайнеры оборудование может быть нестандартное мышление, они также открытие новых путей сжатия гораздо больше в нее, чтобы улучшить этот процесс.