0086- 18632192156
Просмотры: 0 Автор: Редактор сайта Время публикации: 30.10.2025 Происхождение: Сайт
Введение
В химической промышленности разделение жидких смесей на отдельные компоненты является фундаментальной и зачастую энергозатратной операцией. Дистилляция остается наиболее широко используемым методом разделения для таких задач. Эффективность, безопасность и экономическая целесообразность системы дистилляции в основном определяются на этапе проектирования. В компании Wangdu (Hebei) Chemical Engineering Co., LTD разработка комплексного пакета проектирования процесса дистилляции (DPDP) является критически важным результатом, который объединяет концептуальный выбор процесса и детальное проектирование. Этот документ служит основополагающим планом, предоставляющим всю необходимую информацию о процессе для успешного проектирования, закупок, строительства и эксплуатации перегонной установки. В этой статье описываются ключевые компоненты и методологический подход, интегрированные в наш DPDP.
Wangdu DPDP — это структурированный набор документов и таблиц данных, который точно определяет процесс. К его основным элементам относятся:
Диаграммы технологических процессов (PFD): PFD обеспечивает макроскопическое представление процесса. На нем показано все основное оборудование, основные технологические потоки и направления их потоков. Ключевые эксплуатационные данные, такие как скорость потока, состав, температура и давление, аннотируются непосредственно на диаграмме основных потоков. Для дистилляционной колонны сюда входят потоки сырья, дистиллята и кубовых остатков, а также потоки полезных ископаемых, идущие в ребойлер и конденсатор.
Схемы трубопроводов и приборов (P&ID): Основываясь на PFD, P&ID предлагает более подробную схему. В нем указаны трубопроводы, контрольно-измерительные приборы и системы управления. Это включает в себя определение размеров и спецификацию всех клапанов, датчиков (температуры, давления и уровня), контуров управления и устройств безопасности, относящихся к колонне, ее ребойлеру, конденсатору и связанным с ними насосам и резервуарам.
Тепловой и материальный баланс (HMB): HMB является количественной основой всей конструкции. Это закрытый учет всей массы и энергии, поступающих и выходящих из системы. Для типичной дистилляционной колонны HMB должен убедиться, что общая масса сырья равна общей массе дистиллята и кубовых продуктов. Аналогичным образом, это гарантирует, что подача энергии из ребойлера и исходного потока сбалансирована энергией, отводимой конденсатором и потоками продуктов. Экстракт образца из HMB для разделения бензола и толуола может показывать скорость подачи 10 000 кг/ч, что дает дистиллят 5 500 кг/ч (99% бензола) и кубовый остаток 4 500 кг/ч (98% толуола), с соответствующими энергетическими затратами.
Таблицы данных оборудования. Каждая основная часть оборудования описана в подробной таблице данных. Для самой ректификационной колонны сюда входят:
Аналогичные паспорта создаются для ребойлера (тип термосифона или котла, площадь теплопередачи, режим работы), конденсатора (площадь теплопередачи, режим работы) и насосов (расход, напор, материалы конструкции).
Основа расчета: внутреннее расчетное давление (например, 5 бар) и температура (например, 200°C).
Размеры: Высота и диаметр башни.
Внутренние части: подробные спецификации лотков или насадки, включая тип, материал, количество проходов, высоту перегородки и размер/расположение отверстий для лотков, а также тип и размер насадки.
Данные о производительности: ожидаемое падение давления на лоток или на метр упаковки, а также диапазон регулирования.
Разработка надежного DPDP в Вангду осуществляется на основе систематической методологии, основанной как на теоретическом моделировании, так и на эмпирических данных.
Данные о парожидкостном равновесии (VLE): Краеугольным камнем любой конструкции дистилляции являются точные данные VLE. Это описывает взаимосвязь между составами жидкой и паровой фаз, находящихся в равновесии при заданных температуре и давлении. Мы используем существующие базы данных, такие как серия данных DECHEMA, и применяем термодинамические модели (например, NRTL, UNIQUAC) в программном обеспечении для моделирования процессов для прогнозирования поведения компонентов. Выбор подходящей модели проверяется на основе имеющихся экспериментальных данных для обеспечения надежности.
Моделирование процесса. Программное обеспечение для стационарного моделирования, такое как Aspen Plus или ChemCAD, является незаменимым инструментом. Мы строим строгую модель дистилляционной колонны, включая модели VLE, HMB и кинетические данные, если участвуют реакции. Модель используется для определения ключевых эксплуатационных параметров, включая флегмовое число, количество теоретических ступеней и расположение ступени подачи. Например, моделирование может показать, что для конкретного разделения требуется 25 теоретических стадий с оптимальным флегмовым числом 2,5, а сырье следует вводить на стадии 14.
Гидравлический анализ: после определения количества теоретических ступеней выполняется гидравлический анализ, чтобы перевести его в реальные размеры колонны. Это включает в себя выбор типа контактного устройства (сетчатая тарелка, тарелка с клапаном или структурированная/случайная насадка) и расчет диаметра колонны на основе соображений скорости заполнения. Мы используем стандартные корреляции, например, корреляции Американского института инженеров-химиков (AIChE), чтобы гарантировать эффективную работу колонки в пределах 70–85 % от точки затопления.
Хорошо спроектированная система управления является неотъемлемой частью стабильной и безопасной работы. Наш DPDP включает детальную стратегию контроля, обычно включающую:
Контроль давления: Управление давлением в конденсаторе.
Контроль уровня: поддержание уровней в рефлюксном барабане и основании колонны.
Контроль температуры/состава: использование температуры на чувствительной тарелке (или онлайн-анализаторе) для управления флегмовым числом или потоком пара в ребойлере, тем самым поддерживая технические характеристики продукта.
Кроме того, система P&ID включает в себя необходимые функции безопасности, такие как предохранительные клапаны давления (PSV) на колонне и резервуарах, а также сигнализацию высокого уровня для предотвращения уноса жидкости.
Экономические и экологические соображения
DPDP также обеспечивает основу для экономической оценки. Потребление энергии, в первую очередь определяемое режимом работы ребойлера, является основной статьей эксплуатационных расходов. В наших проектах часто оценивается потенциал интеграции тепла, например, использование продукта с горячим днищем для предварительного нагрева корма, что может снизить затраты на коммунальные услуги в количественном выражении. Размеры оборудования, указанные в технических характеристиках, позволяют точно оценить капитальные затраты.
Пакет проектирования процесса дистилляции представляет собой всеобъемлющий документ, основанный на данных, который отражает все намерения проектирования процесса. В компании Wangdu (Hebei) Chemical Engineering Co., LTD наш методический подход к разработке DPDP, основанный на точных термодинамических данных, строгом моделировании и стандартных инженерных практиках, гарантирует, что предоставленный пакет формирует прочную и практическую основу для последующих этапов реализации проекта. Он служит важнейшим инструментом коммуникации, объединяющим инженеров-технологов с группами детального проектирования, закупок и эксплуатации.
Ссылка
Кистер, Х.З. (1992). Проект дистилляции . МакГроу-Хилл.
Сидер, Дж. Д., Хенли, Э. Дж., и Ропер, Д. К. (2010). Принципы процесса разделения (3-е изд.). Джон Уайли и сыновья.
Грин, Д.В., и Перри, Р.Х. (ред.). (2007). Справочник инженеров-химиков Перри (8-е изд.). МакГроу-Хилл.
Американский институт инженеров-химиков (AIChE). (1958). Руководство по проектированию пузырькового лотка.
ДЕЧЕМА. (1977-настоящее время). Серия химических данных DECHEMA . Франкфурт-на-Майне: DECHEMA.
