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工程案例

時間：2023/4/10 10:36:09 點擊次數(shù)：

案例一：某公司硝化項目，2500噸/a通量。

案例分析價值：關(guān)鍵詞有，硝化反應(yīng)、快速反應(yīng)、常溫進(jìn)料、低溫反應(yīng)和強放熱；項目難點是，物料有高濃混酸，不能做預(yù)冷，只能常溫進(jìn)料，且為強放熱反應(yīng)，反應(yīng)前段需要壓低溫度，反應(yīng)后段要保持-11℃到-5℃低溫，分區(qū)控溫是難點之一；物料流量、線速度、阻力、混合能力和反應(yīng)時間，相互影響，要找到合適的平衡點，要求設(shè)備的設(shè)計考慮到工藝調(diào)節(jié)的能力；客戶對系統(tǒng)的自動控制能力亦提出了要求。

釜式化工過程描述：開啟冷凍鹽水降溫，放入硫酸X公斤，再開啟攪拌放入發(fā)煙酸Y公斤，攪拌10分鐘取樣；當(dāng)溫度低于30℃以下時，緩慢加入硝酸Z公斤；當(dāng)溫度低于-7℃時，即可慢慢加入原料，整個加料過程溫度不能超過-5℃，以溫度為準(zhǔn)，約2小時左右；投料完畢反應(yīng)30分鐘打料稀釋；稀釋鍋內(nèi)提前放入適量清水，開啟冷凍鹽水，降溫至10℃以下，把反應(yīng)好的硝化料緩慢打入稀釋鍋內(nèi)，溫度控制在10℃左右；打料完畢保溫30分鐘左右打進(jìn)壓濾機(jī)，水洗至PH5-7；吹干卸料進(jìn)烘房。

微化工工藝過程設(shè)計：

硝化項目微化工工藝過程設(shè)計.jpg

圖1：硝化項目微化工工藝過程設(shè)計

微化工核心參數(shù)匹配：

不論是釜式化工還是微化工都遵循化工的本質(zhì)，也即“三傳一反”：傳質(zhì)傳動傳熱和反應(yīng)動力學(xué)，我們基于“三傳一反”這一理論依據(jù)和“微化工三段式工藝邏輯”，來設(shè)計和匹配微化工裝備的核心參數(shù)。

圖片1.png

案例二：某公司自由基均聚反應(yīng)，3000噸/a通量。

案例分析價值：關(guān)鍵詞有，自由基引發(fā)、開環(huán)聚合、快速反應(yīng)、高溫、高壓和強放熱；項目難點是，工藝條件是反應(yīng)溫度170℃到200℃，壓力2Mpa，反應(yīng)時間1-10min，溫度控制不好的話，原料會瞬間分解，劇烈放熱，進(jìn)而引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，產(chǎn)生大量氣體和引起高壓，增加系統(tǒng)危險性。

釜式化工過程描述：一共三股物料，將兩股互溶物料混合好后置于2噸反應(yīng)釜中，滴加另一物料，控制反應(yīng)溫度180℃，微負(fù)壓排出反應(yīng)產(chǎn)生的小分子氣體，整個反應(yīng)過程持續(xù)3天。

微化工工藝過程設(shè)計：

不同于傳統(tǒng)釜式化工，微化工更強調(diào)化工裝備和工藝的匹配度，那央微化采用微化工連續(xù)流工藝設(shè)計該項目，也即“微化工三段式工藝邏輯”，微分散預(yù)混過程、微反應(yīng)強化過程和延時熟化三個階段，同時針對不同階段的放熱強度，設(shè)計不同溫區(qū)的控制策略；針對產(chǎn)物中的低沸點小分子氣體，采用閃蒸粗分方法初步分離，粗分液和母液交給用戶現(xiàn)有分離系統(tǒng)處理。

自由基均聚項目微化工工藝過程設(shè)計.jpg

圖2：自由基均聚項目微化工工藝過程設(shè)計

微化工核心參數(shù)匹配：

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案例三：某公司高溫鹽酸參與的反應(yīng)，500噸/a通量。

案例分析價值：關(guān)鍵詞有，濃鹽酸、高溫、高壓、耐腐蝕、強放熱；項目難點一，原料之一為鹽酸，客戶zhi定微通道反應(yīng)器采用碳化硅材質(zhì)來實現(xiàn)，高壓2Mpa，要求工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性；難點二是，反應(yīng)溫度高達(dá)160℃，放熱強度大，前段要求加大降溫力度，后段要求保溫，維持反應(yīng)溫度160℃，需要多段控溫；難點三是，反應(yīng)過程產(chǎn)生氣體，需要在連續(xù)反應(yīng)的過程實現(xiàn)氣體的連續(xù)排放。

釜式化工過程描述：一股物料置于釜內(nèi)，預(yù)冷到10℃，滴加另一股物料，控制反應(yīng)溫度不超過160℃，滴加完成，保溫160℃直至最終完成反應(yīng)。

微化工工藝過程設(shè)計：

鹽酸項目微化工工藝過程設(shè)計.jpg

圖3：鹽酸項目微化工工藝過程設(shè)計

微化工核心參數(shù)匹配：

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案例四：某公司氧化反應(yīng)，500噸/a通量。

案例分析價值：關(guān)鍵詞有，高溫、高壓、耐腐蝕、氣液反應(yīng)；項目難點一，原料之一為有腐蝕性，以及鑒于高溫（180℃）和高壓（2Mpa）的要求，采用鈦材TA1來制造該項目微化工裝備；難點二是，要精確控制反應(yīng)時間，過反應(yīng)會導(dǎo)致原料過氧化，產(chǎn)生副產(chǎn)雜質(zhì)。本項目微化工裝備的設(shè)計難點在于氣液混合反應(yīng)過程不能采用常規(guī)的微通道混合結(jié)構(gòu)，因為常規(guī)的微通道混合結(jié)構(gòu)中，液體相對氣液粘度更大、流速更慢、且有拖尾現(xiàn)象，會導(dǎo)致管道中反應(yīng)的不均一。

釜式化工過程描述：傳統(tǒng)釜式工藝通過鼓氣到攪拌釜底部的方式完成反應(yīng)，通過控制反應(yīng)時間來抑制副產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率，其缺點是難以實現(xiàn)更高的溫度和壓力，增加母液分離步驟，增加工序和成本。

微化工工藝過程設(shè)計：

不同于傳統(tǒng)釜式化工，微化工更強調(diào)化工裝備和工藝的匹配度，那央微化采用微化工連續(xù)流工藝設(shè)計該項目，也即“微化工三段式工藝邏輯”，微分散預(yù)混過程、微反應(yīng)強化過程和延時熟化三個階段，同時針對不同階段的放熱強度，設(shè)計不同溫區(qū)的控制策略，同時針對氣液平推流的要求優(yōu)化了微通道結(jié)構(gòu)，增加氣液分離模塊實現(xiàn)氣液分離和連續(xù)流反應(yīng)的耦合。

氧化項目微化工工藝過程設(shè)計.jpg

圖4：氧化項目微化工工藝過程設(shè)計

微化工核心參數(shù)匹配：

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案例五：某公司產(chǎn)固反應(yīng)，1000噸/a通量。

案例分析價值：關(guān)鍵詞有，無機(jī)反應(yīng)、快速反應(yīng)、固體產(chǎn)物、確保連續(xù)流反應(yīng)時間；項目難點一，反應(yīng)產(chǎn)物為固體，固含量達(dá)到40%，極易造成通道堵塞；難點二是，需要確保連續(xù)流反應(yīng)時間不低于30s，時間太短產(chǎn)物晶體未成形，時間太長，反應(yīng)通道堵塞風(fēng)險增加。

釜式化工過程描述：兩股物料同時加入反應(yīng)釜中，攪拌并控制反應(yīng)時間，缺點在于兩股物料混合不均一，導(dǎo)致產(chǎn)物晶體粒徑不均一，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。

產(chǎn)固項目微化工工藝過程設(shè)計.jpg

圖5：產(chǎn)固項目微化工工藝過程設(shè)計

微化工工藝過程設(shè)計：

不同于傳統(tǒng)釜式化工，微化工更強調(diào)化工裝備和工藝的匹配度，那央微化采用微化工連續(xù)流工藝設(shè)計該項目，也即“微化工三段式工藝邏輯”，微分散預(yù)混過程、微反應(yīng)強化過程和延時熟化三個階段，同時針對不同階段的放熱強度，設(shè)計不同溫區(qū)的控制策略。本項目首先要利用微分散模塊，實現(xiàn)兩股物料按照設(shè)定比例均勻混合，其次是利用連續(xù)流微通道平推流的特點實現(xiàn)反應(yīng)時間的精確控制。

微化工核心參數(shù)匹配：

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案例六：某公司加氫反應(yīng)（簡略）。

案例分析價值：固定床負(fù)載固體催化劑，高溫高壓反應(yīng)，產(chǎn)生反應(yīng)氣體，該項目是連續(xù)流加氫反應(yīng)的典型代表。

加氫項目微化工工藝過程設(shè)計.jpg

圖6：加氫項目微化工工藝過程設(shè)計

案例七：某公司強腐蝕反應(yīng)（簡略）。

案例分析價值：該項目采用四氟管式反應(yīng)器加擾流內(nèi)構(gòu)件制造，滿足項目耐腐蝕、高溫（180℃）、高壓（1.5Mpa）的要求，雖然四氟管式反應(yīng)器換熱能力較差，但本項目并非強放熱反應(yīng)。該項目是連續(xù)流微化工工藝、微化工設(shè)備和成本控制匹配性非常好的一個典型代表。

強腐蝕項目微化工工藝過程設(shè)計.jpg

圖7：強腐蝕項目微化工工藝過程設(shè)計