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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分鐘左右打進壓濾機,水洗至PH5-7;吹干卸料進烘房。
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。
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)。
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。
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:
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)。
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:
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。
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:
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)。
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。
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:
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)。
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。
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:
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)。
案例六:某公司加氫反應(yīng)(簡略)。
案例分析價值:固定床負載固體催化劑,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。
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。
圖7:強腐蝕項目微化工工藝過程設(shè)計
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