Unklarheiten zur Modernisierung der Methanol-Rektifikationsanlage des Unternehmens
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Ich wende mich an die erfahrenen Kollegen und Freunde von Haichuan: Unser Unternehmen möchte das derzeit verwendete intermittierende Methanol-Destillationsverfahren bei Normaldruck in ein kontinuierliches Destillationsverfahren unter Vakuum umwandeln. Unser zur Destillation vorgesehener Stoff ist eine wässrige Lösung mit 40 % Methanol- und 5 % Formaldehyd-Konzentration. Die Wärmequelle für die Destillation ist Dampf in gesättigtem Zustand, wobei der Dampfdruck bei 3 bis 4 Kilogramm liegt. Es wird gefordert, dass die Ausflusslösung aus der Spitze des Turms eine Methanol-Wasser-Lösung mit einer Konzentration von 93 % ist, während die Ausflusslösung aus dem Boden des Turms eine Formaldehyd-Wasser-Lösung mit einer Konzentration von 10 % ist. Das gewonnene Fluid muss immer recycelt und wiederverwendet werden. Die Temperatur an der Spitze des Turms liegt zwischen 65 und 70 Grad, die Temperatur im unteren Teil des Turms beträgt etwa 80 bis 90 Grad. Unsere Kondensatoren werden mit zirkulierendem Wasser gekühlt, die Wärmeaustauschoberfläche der Kondensatoren beträgt etwa 100 Quadratmeter. Unsere Kolonne ist eine 3-t-Kolonne, d.h. sie ermöglicht die intermittente Destillation von 3 t Prozessmenge in einer einzigen Destillationsstufe. Derzeit dauert es 3–4 Stunden, um eine Charge zu destillieren. Die Höhe der Kolonne beträgt etwa 14 Meter; als Füllmaterial werden Wellenförmige Füllstoffe verwendet. Heute hat der Chef einen Techniker mitgebracht, um Anleitung zu geben. Seiner Ansicht nach ist die Destillation von Methan unter Normaldruck langsam und verbraucht viel Energie – es gibt daher keinerlei Notwendigkeit dafür. Insbesondere bei der Destillation von Methan handelt es sich um eine grobe Destillation; es werden keine hohen Trennungsgrade erforderlich, es reicht aus, wenn die Konzentration des gewonnenen Produkts gewährleistet ist. Durch die Verwendung der Vakuumdestillation wird die Effizienz gesteigert, die Produktionsmenge erhöht und der Dampfverbrauch verringert – es ist einfach perfekt. Ich habe gelesen, dass die Produktionskapazität der Vakuumdestillation geringer ist als bei der Destillation unter Normaldruck und unter Überdruck. Aber nach dem Verständnis dieser Techniker scheint das auch richtig zu sein. Schließlich ist der Siedepunkt von Methanol nicht so niedrig – durch Kühlmittel kann seine Temperatur auf unter 60 Grad gesenkt werden, dann wird es flüssig. Außerdem ist unser Turm aus mehreren Teilen zusammengesetzt, die mit Schrauben miteinander verbunden sind. Die Verbindungsstellen funktionieren wie Flansche, wobei dazwischen Dichtungen vorhanden sind. Könnte es Probleme geben, wenn man diesen Turm direkt in einen Unterdruckturm umwandelt? Methanol ist entzündlich und explosiv. Ich glaube, dass die derzeitige Abdichtung des Turms keineswegs eine ausreichende Sicherheit gegen Lecks bietet. Sollte es zu einem Leck kommen, stellt das eine ernsthafte Gefahr dar. Ist diese Umgestaltung vernünftig? Ich bitte Sie um Hilfe – können Sie mir vielleicht dabei helfen, eine Entscheidung zu treffen? Ich traue mich kaum, etwas zu ändern.
Wenn der Druck von Normaldruck auf Unterdruck geändert wird, verringert sich die Durchflussrate des Turms. Was er meint, ist wohl, dass nach dem Wechsel von intermittierender zu kontinuierlicher Betriebsweise die Rückflussrate sinkt. Zudem entfallen die Zeiten für das Befüllen sowie das Entleeren des Restflüssigkeitsanteils. Insgesamt steigt somit die Produktionsmenge, während der Energieverbrauch sinkt. Ob man den Druck senken sollte oder nicht, ist fraglich. Wenn der Druck zu stark gesenkt wird, nützt das nichts. Wenn er hingegen zu hoch ist, muss trotzdem das Kühlmittel am Turmwechseln werden
Der kontinuierliche Destillationsprozess unter Vakuum ist sehr gut – er ermöglicht Energieeinsparungen und erhöht die Effizienz. Allerdings sind die Turbinenanlagen in diesem Fall durch Verbindungsflansche miteinander verbunden, was zu Leckagen führen kann. Das Vakuumieren gestaltet sich außerdem etwas schwierig. Aber das ist kein Problem – man kann die Turbinenanlagen umrüsten. An den Flanschen der Turbinenanlagen können Schließringe angebracht werden. Solange beim Vakuumieren keine Lecks entstehen, wird es auch keine Probleme geben. Eine weitere Möglichkeit ist der Austausch der Turbinenanlagen. Dies dient nur als Hinweis.
Die Produktion wird nicht unbedingt zunehmen. Mir wurde plötzlich klar, dass unsere Destillationsmenge erheblich erhöht werden muss. Das aus der Vakuumpumpe entnommene Gas kann nicht vollständig kondensiert werden; dadurch wird der ursprüngliche Kondenser zu einem Teilkondenser. Das herausgepumpte Gas muss hinter der Pumpe noch von Wasser aufgenommen werden, und die entstandene Flüssigkeit muss anschließend weiter destilliert werden. Die genauen Produktionsmengen und Energieverbräuche müssen genau ermittelt werden. Ich überlege, ob ich herausfinden kann, mit welcher Software man das simulieren kann...
Ob die Druckentlastungsdestillation den Energieverbrauch verringert, hängt nicht nur vom Dampfverbrauch und dem Zirkulationswasser ab – meiner Meinung nach muss auch der Verlust an Material berücksichtigt werden. Wenn es zu erheblichen Verlusten an Material kommt, handelt es sich um Verschwendung. Wenn das durch die Vakuumpumpe abgesaugte Material wieder genutzt wird, erhöht sich dadurch die Menge des Destillats. Auf den ersten Blick scheint die Zeit zur Verarbeitung von 2 t Material gekürzt worden zu sein, doch die Menge des gewonnenen Produkts könnte etwa der gleiche sein wie bei der ursprünglichen Verarbeitung von 1 t – natürlich kann es auch nicht so extrem sein. Es ist wirklich schwierig zu entscheiden. Man könnte zwar Emissionen reduzieren, aber man muss sich erst die Ausrüstung bei anderen Herstellern ansehen und diese anschließend an der eigenen alten Ausrüstung anpassen. Dabei gibt es viele Details, die berücksichtigt werden müssen.
1. Sie müssen prüfen, ob die derzeitige Verdunstungsmenge des Turms den geplanten Wert erreicht hat Wenn der Wert erheblich unter dem gewünschten Wert liegt, kann man negative Druckdestillation in Betracht ziehen, um die Verdampfungsmenge zu erhöhen ； 2. Steigt die Verdunstungsmenge – reicht dann die Kühlenergie, die der Kondenser auf der Spitze des Turms bereitstellt, aus? ； 3. Wenn die Verdunstungsmenge groß ist, reicht auch die Kühlleistung des Kondensators an der Spitze des Turms aus. Ob die Höhe des Turms den Anforderungen entspricht, muss überprüft werden. Falls die Höhe des Turms zu gering ist, wird das Rückflussverhältnis hoch – dadurch bleibt die Effizienz des Turms weiterhin gering ； 4. Es wird empfohlen, es sich gründlich zu überlegen und die Betriebskosten zu kalkulieren.
Ich stimme der Meinung vom sechsten Stock zu. Sie müssen die Kosten für die Umgestaltung sowie die Betriebskosten berechnen.
Danke für den Rat der erfahrenen Kollegen. Ich wechsele gerade den Fachbereich – ich arbeite erst seit knapp einem Jahr in der Chemieindustrie. Wenn ich diese Dinge berechnen möchte, welche Bücher sollte ich lesen, um mein Wissen zu erweitern? Geben Sie mir bitte ein paar Empfehlungen!
Nun, ich denke auch, dass nur konkrete Zahlen für Genauigkeit sorgen können. Das Problem ist jedoch, dass ich kein Chemieingenieur bin – ich habe nicht einmal Chemie an der Universität studiert. Ich möchte diese Dinge berechnen, dafür brauche ich wohl einige entsprechende Kenntnisse. Aus welchen Büchern kann man diese Kenntnisse erlangen? Sagen Sie mir nicht Baidu Wenku...
Dieser Beitrag wurde zuletzt von Sandfisch im Wüstensand am 24.1.2016 um 10:22 bearbeitet. Ob eine Änderung möglich ist, hängt zunächst vom Gerät selbst ab – danach kommt die Verarbeitung ins Spiel. Bei Bedarf können Sie sich gerne an mich wenden!
Ist die Vakuumdestillation energieeffizienter als die Destillation bei Normaldruck? Das ist eine falsche Behauptung. Die Verdampfungswärme bleibt nahezu unverändert, auch der Energieverbrauch ist ähnlich. Noch ärgerlicher ist, dass nach der Kondensation eine mehrstufige Kühlung erforderlich ist, um die flüchtigen Gase zu reduzieren – andernfalls saugt die Vakuumpumpe große Mengen an flüchtigen Gasen an. Die negative Druckzufuhr ermöglicht es, die Menge an Pumpen zu verringern. Im Vergleich zur Leistung einer Vakuumpumpe ist die Leistung der Zufuhrpumpen dabei vernachlässigbar. Natürlich hängt es davon ab, welcher Druck zum Betrieb verwendet wird – entscheidend sind dabei die relative Verdampfungsfähigkeit sowie der Siedepunkt. Bei Stoffen mit hohem Siedepunkt ist eine Verdampfung nicht möglich; in solchen Fällen muss ein Unterdruck eingesetzt werden. Dazu gibt es dann nichts mehr zu sagen.