会社のメタノール精留装置改修に関する疑問
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海川の先輩方や海友の皆様にお伺いしたいのですが、当社では現在ある間欠式の常圧メタノール単効精留装置を改良し、連続式の負圧精留装置に変更したいと考えております。私たちが精留する対象物質は、濃度40％のメタノールと濃度5％のホルムアルデヒドからなる水溶液です。精留の熱源は飽和蒸気で、蒸気圧は3～4キログラムです。塔頂の抽出液は93％濃度のメタノール水溶液、塔底の抽出液は10％濃度のホルムアルデヒド水溶液とすること。採出液はすべて回収して再利用しなければならない。塔頂の採出温度は65～70度で、塔釜の温度は80～90度前後です。当社の凝縮器は循環水冷却方式を採用しており、凝縮器の熱交換面積は約100平方メートルです。私たちの塔釜は3tタワー釜で、間欠精留により一度に3t分を精留します。現在、1回の精留に3～4時間かかっており、塔の高さは約14メートルで、波形パッキングが使用されています。 今日、上司が技術者を連れて指導に来ました。彼の見解によれば、メタノールの常圧蒸留は速度が遅くコストもかかるため、全く必要ない。特に我々のメタノール蒸留は粗蒸留であり、高い分離度は求められず、抽出される濃度を確保するだけでよいのだ。負圧蒸留を採用すると、**効率が向上し、生産量も増え、蒸気の消費量も減るため、まさに完璧です。本によると、負圧蒸留の生産能力は常圧および加圧蒸留よりも低いそうですが、技術者の考え方からすれば、それも間違っていないように思えます。結局のところ、メタノールの沸点はそれほど低くないので、冷却水でその温度を60度以下に下げれば液体になります。 また、私たちのタワーは複数のボルトで締め付けられており、接続方法はフランジのようで、中央にはシールパッキンがあります。このタワーをそのまま負圧タワーに改造しても問題は起きないのかな？メタノールは可燃性・爆発性が高く、現在の塔のシールでは漏れを防ぐことは到底不可能だと思います。もし漏れが起きたら、それは重大な危険要因でしょう。 このような改造は妥当ですか？皆さん、お力を貸してください。判断していただけないでしょうか。私としては、手を付けるのが少し怖いのです。
常圧から負圧に変えると塔の流量は減少するが、彼が言っているのは、間欠式から連続式に変更した後、リフラックス比が小さくなり、原料の投入や残液の排出にかかる時間などが省けるため、全体として生産量は増加し、エネルギー消費も低下する、ということだろう。圧力を下げるかどうかは検討の余地があり、下げすぎても意味がなく、上げすぎるとタワーの頂部で再び冷却媒体を交換する必要がある
連続型負圧蒸留プロセスは非常に優れており、省エネ・排出削減に寄与し、利益を向上させます。ただし、塔装置がセクションごとのフランジで接続されているため、漏れの発生しやすい点があります。真空引きシステムも少し難しいですが、問題ありません。塔装置の改造を検討することができます。塔装置のフランジにはカフ式のシールリングを追加することができ、真空引き時に漏れがなければ、漏れは発生しません。もう一つの方法は塔装置を交換することです。参考までに。
生産量が必ずしも増えるとは限らない。ふと気づいたんだ、私たちの蒸留量はかなり増やさなければならないと。真空ポンプで抽出されたガスは完全に凝縮することはなく、元々の全凝縮器は分凝縮器になってしまった。抽出されたガスはポンプの後ろで水によって吸収され、その吸収された液体はさらに蒸留される必要がある。具体的な生産量とエネルギー消費量は、精密に算出する必要がある。何かソフトウェアを使ってシミュレーションしてみることはできないか考えているんですが…
減圧蒸留がエネルギー消費を削減するかどうかは、蒸気消費量や循環水だけでなく、材料の損失も考慮すべきだと思います。大量の材料が失われると、それは無駄遣いとなります。一方、真空ポンプで吸い出された材料を再利用すれば、精留量が増加することになります。直感的に見ると、2tの材料を処理する時間は短くなったかもしれませんが、得られる量は元々1tを処理していた時とほぼ変わらないかもしれず、もちろんそこまで大きな違いはないかもしれません。迷ってしまうな。排出削減はできるけど、他社の装置を見に行って、自社の古い装置に改造するのは、ちょっと難しいことがたくさんあるよね。
1、現在の塔の蒸発量が設計値に達しているかどうかを検討する必要がありますか？設計値を大幅に下回る場合は、蒸発量を向上させるために負圧蒸留を検討できる；2、蒸発量が増加した場合、塔頂凝縮器が供給する冷却量で要求を満たせるか；3、蒸発量が多くなると、塔頂の凝縮器の冷却能力も十分になるが、塔の高さが要件を満たしているかどうか。もし塔の高さが低すぎると、リフラックス比が大きくなり、塔の利用効率は依然として低くなる；4、よく考えて、運用コストを計算してみることをお勧めします。
6階の意見に賛成です。改修費用と運用コストを算出する必要があります。
先輩のアドバイス、ありがとうございます。私は異分野から転職してきて、化学工学を始めてまだ1年も経っていません。こうした計算を行うためには、どのような本を読んで知識を補う必要があるでしょうか？いくつかおすすめを教えてください！
ええ、私も全ては具体的なデータで判断するのが正確だと思います。問題は、私が化学工学を専攻していないことで、大学で化学すら学んだことがありません。これらのものを計算したいのですが、それには適切な知識が必要でしょう。その知識はどの本から得ればいいのでしょうか？百度文庫なんて言わないで…
この投稿は最後に、2016年1月24日10時22分に「砂漠の中の魚」によって編集されました。変更が可能かどうかは、まず機器自体を確認し、その上で製造工程も見てみる必要があります。必要であれば、私に連絡してください！
負圧蒸留は常圧蒸留よりも省エネか？それは誤った主張だ。蒸発潜熱の変化は大きくなく、エネルギー消費量もほぼ同じだ。さらに厄介なのは、凝縮後にも複数段階の冷却を行って揮発性ガスを削減しなければならないことで、そうしないと真空ポンプが大量の揮発性ガスを吸い込んでしまう。負圧給料により給料ポンプを削減でき、真空ポンプの動力と比べれば、その給料ポンプの出力はわずかなものです。もちろん、どのような圧力を用いて操作するかは、相対蒸発度や沸点の高低が鍵となります。沸点が高くて気化できない場合は負圧を使うしかなく、それについては特に言うことはありません。