Çin'den Damıtma Prosesi Tasarım Paketi

Damıtma Prosesi Tasarım Paketi: Wangdu (Hebei) Chemical Engineering Co., LTD'den Metodik Bir Yaklaşım

giriiş

Kimyasal proses endüstrilerinde sıvı karışımların kendi bileşenlerine ayrılması temel ve çoğunlukla enerji yoğun bir işlemdir. Damıtma, bu tür görevler için en yaygın olarak kullanılan ayırma tekniği olmaya devam etmektedir. Bir damıtma sisteminin etkinliği, güvenliği ve ekonomik uygulanabilirliği temel olarak tasarım aşamasında belirlenir. Wangdu (Hebei) Chemical Engineering Co., LTD'de kapsamlı bir Damıtma Prosesi Tasarım Paketinin (DPDP) geliştirilmesi, kavramsal proses seçimi ile ayrıntılı mühendislik arasında köprü kuran kritik bir çıktıdır. Bu belge, bir damıtma ünitesinin başarılı mühendislik, tedarik, inşaat ve işletimi için gerekli tüm süreç bilgilerini sağlayan temel bir plan görevi görmektedir. Bu makale, DPDP'mize entegre edilen temel bileşenleri ve metodolojik yaklaşımı özetlemektedir.

Tasarım Paketinin Temel Bileşenleri

Wangdu DPDP, süreci tam olarak tanımlayan yapılandırılmış bir belge ve veri sayfası koleksiyonudur. Başlıca unsurları şunları içerir:

1. Proses Akış Diyagramları (PFD'ler): PFD, prosesin makroskobik bir görünümünü sağlar. Tüm önemli ekipmanları, birincil proses akışlarını ve bunların akış yönlerini gösterir. Akış hızları, bileşimler, sıcaklıklar ve basınçlar gibi temel operasyonel veriler, ana akışlara ilişkin doğrudan diyagram üzerinde açıklanır. Bir damıtma sütunu için bu, besleme, damıtma ürünü ve alt akışların yanı sıra yeniden kazan ve yoğunlaştırıcıya giden yardımcı akışları da içerir.

2. Boru ve Enstrümantasyon Diyagramları (P&ID'ler): PFD'yi temel alan P&ID, daha ayrıntılı bir şema sunar. Borulama, enstrümantasyon ve kontrol sistemlerini belirtir. Bu, kolon, yeniden kazan, kondansatör ve ilgili pompalar ve tanklarla ilgili tüm valflerin, sensörlerin (sıcaklık, basınç ve seviye için), kontrol döngülerinin ve güvenlik cihazlarının boyutlandırılmasını ve özelliklerini içerir.

3. Isı ve Malzeme Dengesi (HMB): HMB, tüm tasarımın niceliksel temelini oluşturur. Sisteme giren ve çıkan tüm kütle ve enerjinin kapalı bir muhasebesidir. Tipik bir damıtma kolonu için HMB, beslemenin toplam kütlesinin, damıtma ürünü ve dip ürünlerinin birleşik kütlesine eşit olduğunu doğrulayacaktır. Benzer şekilde, yeniden kazan ve besleme akışından gelen enerji girişinin, kondenser ve ürün akışları tarafından uzaklaştırılan enerji ile dengelenmesini sağlar. Benzen-toluen ayrımı için bir HMB'den alınan örnek ekstrakt, ilgili enerji vergileriyle birlikte 5.500 kg/saat (%99 benzen) ve 4.500 kg/saat taban (%98 toluen) veren 10.000 kg/saatlik bir besleme hızı gösterebilir.

4. Ekipman Veri Sayfaları: Ekipmanın her önemli parçası ayrıntılı bir veri sayfasıyla tanımlanır. Damıtma kolonunun kendisi için buna şunlar dahildir:

   Reboiler (termosifon veya kazan tipi, ısı transfer alanı, görev), kondenser (ısı transfer alanı, görev) ve pompalar (akış hızı, kafa, yapı malzemeleri) için benzer veri sayfaları oluşturulmuştur.

• Tasarım Esası: Dahili tasarım basıncı (örn. 5 barg) ve sıcaklık (örn. 200°C).

• Boyutlar: Kule yüksekliği ve çapı.

• İç Parçalar: Tip, malzeme, geçiş sayısı, savak yüksekliği ve tepsiler için delik boyutu/düzenlemesi veya ambalajın türü ve boyutu dahil olmak üzere tepsiler veya paketleme için ayrıntılı özellikler.

• Performans Verileri: Tepsi başına veya ambalajın metresi başına beklenen basınç düşüşü ve kısma oranı.

Tasarım Metodolojisi ve Veri Entegrasyonu

Wangdu'da sağlam bir DPDP'nin geliştirilmesi, hem teorik modellemeye hem de ampirik verilere dayanan sistematik bir metodoloji tarafından yönlendirilmektedir.

1. Buhar-Sıvı Dengesi (VLE) Verileri: Herhangi bir damıtma tasarımının temel taşı doğru VLE verileridir. Bu, belirli bir sıcaklık ve basınç için dengedeki sıvı ve buhar fazlarının bileşimleri arasındaki ilişkiyi açıklar. DECHEMA Veri Serisi gibi yerleşik veritabanlarından yararlanıyoruz ve bileşen davranışını tahmin etmek için süreç simülasyon yazılımı içerisinde termodinamik modeller (örn. NRTL, UNIQUAC) kullanıyoruz. Güvenilirliği sağlamak için uygun modelin seçimi mevcut deneysel verilere göre doğrulanır.

2. Süreç Simülasyonu: Aspen Plus veya ChemCAD gibi kararlı durum simülasyon yazılımı vazgeçilmez bir araçtır. Reaksiyonlar söz konusuysa VLE modellerini, HMB'yi ve kinetik verileri birleştirerek damıtma kolonunun titiz bir modelini oluşturuyoruz. Model, geri akış oranı, teorik aşamaların sayısı ve besleme aşaması konumu dahil olmak üzere temel operasyonel parametreleri belirlemek için kullanılır. Örneğin bir simülasyon, spesifik bir ayırmanın optimum geri akış oranı 2,5 olan 25 teorik aşama gerektirdiğini ve beslemenin 14. aşamada eklenmesi gerektiğini gösterebilir.

3. Hidrolik Analiz: Teorik aşamaların sayısı belirlendikten sonra, bunu gerçek kolon boyutlarına dönüştürmek için bir hidrolik analiz gerçekleştirilir. Bu, temas cihazı tipinin (elek tepsisi, valf tepsisi veya yapılandırılmış/rastgele paketleme) seçilmesini ve taşma hızı hususlarına göre sütun çapının hesaplanmasını içerir. Kolonun taşma noktasının %70-85'i dahilinde verimli bir şekilde çalışmasını sağlamak için Amerikan Kimya Mühendisleri Enstitüsü'nün (AIChE) standart korelasyonlarını kullanıyoruz.

Güvenlik ve Kontrol Hususları

İyi tasarlanmış bir kontrol sistemi, istikrarlı ve güvenli çalışmanın ayrılmaz bir parçasıdır. DPDP'miz genellikle aşağıdakileri içeren ayrıntılı bir kontrol stratejisi içerir:

• Basınç Kontrolü: Kondenserdeki basıncın yönetilmesi.

• Seviye Kontrolü: Geri akış tamburu ve sütun tabanındaki seviyelerin korunması.

• Sıcaklık/Kompozisyon Kontrolü: Geri akış oranını veya yeniden kaynatıcı buhar akışını değiştirmek için sıcaklığı hassas bir tepside (veya çevrimiçi bir analizörde) kullanmak, böylece ürün özelliklerini korumak.

Ayrıca P&ID, kolon ve kaplardaki basınç emniyet valfleri (PSV'ler) gibi gerekli güvenlik özelliklerini ve sıvı taşınmasını önlemek için yüksek seviyeli alarmları içerir.

Ekonomik ve Çevresel Hususlar

DPDP ayrıca ekonomik değerlendirmenin temelini de sağlar. Esas olarak yeniden kazan görevi tarafından belirlenen enerji tüketimi önemli bir işletme maliyetidir. Tasarımlarımız genellikle, beslemenin ön ısıtılması için sıcak altlık ürününün kullanılması gibi ısı entegrasyonu potansiyelini değerlendirir; bu, kullanım maliyetlerini ölçülebilir bir marjla azaltabilir. Veri sayfalarından ekipman boyutlandırması, doğru sermaye maliyeti tahminine olanak tanır.

Çözüm

Damıtma Prosesi Tasarım Paketi, proses tasarımının amacının tamamını kapsayan kapsamlı ve veriye dayalı bir belgedir. Wangdu (Hebei) Chemical Engineering Co., LTD'de DPDP'yi geliştirmeye yönelik doğru termodinamik verilere, titiz simülasyona ve standart mühendislik uygulamalarına dayanan metodik yaklaşımımız, sağlanan paketin proje yürütmenin sonraki aşamaları için sağlam ve pratik bir temel oluşturmasını sağlar. Süreç mühendislerini ayrıntılı tasarım, satın alma ve operasyon ekipleriyle uyumlu hale getiren kritik bir iletişim aracı olarak hizmet eder.

Referans

1. Kister, HZ (1992). Damıtma Tasarımı . McGraw-Hill.

2. Seader, JD, Henley, EJ ve Roper, DK (2010). Ayırma Süreci Prensipleri (3. baskı). John Wiley ve Oğulları.

3. Green, DW ve Perry, RH (Ed.). (2007). Perry'nin Kimya Mühendisleri El Kitabı (8. baskı). McGraw-Hill.

4. Amerikan Kimya Mühendisleri Enstitüsü (AIChE). (1958). Kabarcık Tepsisi Tasarım Kılavuzu.

5. DECHEMA. (1977-günümüz). DECHEMA Kimya Veri Serisi . Frankfurt am Main: DECHEMA.