11- 羽葉分離器の蒸留システム用真空ポンプの排気またはガス回収材料としての活用に関する検討
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この投稿は、2023年10月3日17時47分にluoli519によって最終的に編集されました。多くの石油化学企業は、より厳しくなった環境排出基準や不況という二重の圧力に直面し、排出源そのものに取り組み、技術のアップグレードや改革を進めています。その中でも、蒸留システムの真空ポンプによる排気の吸引、排出ガスの回収、原料および完成品の回収方法は、特に注目に値する。企業の目的は、少なくとも一石二鳥、あるいは一石多鳥であるべきだ。一部の企業は、真空管ラインに深層凝縮器を追加し、気流中の原料や完成品をより多く凝縮させることを目指している；一部の企業では、真空配管に凝縮装置を設置するだけでなく、末端の凝縮器と真空ポンプの間に高性能な羽根式分離器も追加している；また、他の企業では、気液除去スカーマーを真空ポンプの後ろにある排気管ラインに設置することを検討している。企業によって工程は異なり、技術改革の重点や目的も様々です。皆様には、ご自身の企業の工程の実情を踏まえて、設備の追加方法について一緒に検討していただき、より多くの気づきと向上を得られることを願っています。
現在私が採用している方法は、前方に2段の凝縮器を直列に接続し、冷媒で残渣の一部を冷却するというものです。真空ポンプユニットの排気は、そのまま廃ガス処理に送られて中和される。しかし、真空ポンプユニットの近くには依然として溶剤の匂いが残っている。私も現在、真空ポンプの交換を含む、より良い対処法を探しています。経験豊富な専門家の方々にご意見をいただきたいです。
真空は分別処理が必要であり、一般的に経済的な方法はポンプ前の凝縮である。その利点は、冷却後の残渣を直接回収でき、真空ポンプの動力消費を削減できることだが、既存の冷却システムを利用する必要がある；真空凝縮の条件が整っていない状況では、ポンプの後段で回収する方法を選択できるが、ポンプへの投資額が増加し、かつ回収された物質は必ずしもそのまま再利用できるわけではなく、汚染や品質劣化のリスクがある。 真空排気ガスに関しては、確実にごく微量の回収されなかった物質が残留するため、品質を維持しながら回収することには経済的価値がない。そのため、化学的処理やスプレー吸収などの方法で直接処分することを推奨する。
二段直列凝縮を採用することは、確かに工場が材料を回収するための深冷真空排気手段としてまず検討するものです。私は真空システムにおけるプロセス媒体の凝縮に関する資料を多数調べました。その結果、排気が凝縮されることで温度が下がり、気流から回収される物質の量が相対的に増加することがわかりました；しかし、気流の凝縮メカニズムによって気流内に形成される一次液滴は、サイズがより小さく、数も多いため、凝縮されていない吸引気流と比べて回収される物質量は確かに多くなる。同時に、凝縮後の気流内の懸濁液滴の数も増え、サイズもより小さくなる。これが、多くの企業が凝縮器を追加しても、真空ポンプの前後で依然として液滴が混入し、材料の臭いが強く残ってしまう理由です。皆さんもご存知の通り、物質を含んだ蒸気が凝縮器を通過して凝縮し、液滴を形成するこの凝縮機構によって、より多くの、より微細な小さな液滴が生じることはありますか？
それはポンプ前の凝縮器の設計がうまくできていないからです。最適な設計方法としては、段階的な凝縮方式を採用するべきです。例えば、凝縮器の面積を30平方メートルにして-10度で冷却すればよいのですが、実際の工学設計では、20平方メートルで0度で凝縮する凝縮器と、20平方メートルで-10度で凝縮する凝縮器の2つを組み合わせるのが一般的です。 単一の凝縮器では、急激な冷却という設計上の問題が生じやすく、その結果多くの液滴が発生し、油包水や水包油のような現象に似てしまいます。
1）真空システムの前に深冷凝縮器を設置することは、やや高分子量の有機物を回収する優れた方法であり、後段の真空システムを小型化すると同時に、**凝縮可能な有機物の排出と汚染も削減する。しかし、低分子量の有機物は、一般的な凝縮だけでは確実に冷却できず、後段処理が必要になる。 2）一般的な冷却システムでは、-5～5度の冷却水を用いることで、分子量がやや大きい物質を大量に凝縮させることができる。これは、石油化学分野における10数mbarから数十mbarの圧力を持つ真空システムにも適している； 3）温度がさらに低く、-30～-15度の冷却システムでは、水を含む多くの物質を霜として凝縮させることができ、維持できる圧力は一般的に数mbar程度です； 4）しかし、これらの冷却システムの動力と通常のシステムのエネルギー消費状況を常に計算する必要がある。一般的な真空システムにおける蒸気噴射器や液体環ポンプのエネルギー消費の削減と、冷却システムの増加した動力消費である； 5）同時に、プリコンデンサーの設計も十分に行う必要がある。常圧用の5mbar～10mbarのコンデンサーの圧力損失は大した問題ではないが、真空システムのプリコンデンサーでは5～10mbarという圧力損失は非常に大きな問題となるのだ！
この投稿は、2023年10月3日17時48分にluoli519によって最終的に編集されました。真空排気システムについて言えば、深度冷凝によってより多くの凝縮液を回収できることは間違いありません；また、末端の凝縮器出口に高性能な気液分離消泡器を設置することも、近年では必須の仕様となっており、十分に凝縮された後でも気流中に浮遊している、量が多くかつサイズが小さい液滴や霧状の液体を捕捉・回収することで、真空ポンプの排気口が微細な液滴や霧状の液体によって汚染されるのを防ぐことができる。 深層凝縮器の設定において、前述の皆様の提案の通り、段階式凝縮を採用する方が単段式凝縮よりも有利であり、その利点は操作の柔軟性、信頼性、凝縮の深さなどの面に表れます。 高性能な気液分離消泡器においては、羽根式消泡器技術を採用して従来のメッシュ式やフィルター式消泡器に代えることで、メッシュ式やフィルター式消泡器で分離された液滴が沈降する過程で再び上昇する気流と混合してしまい、分離効率が低下するのを防ぐだけでなく、高効率かつ定量的な分離も実現できます。さらに、圧力損失が少ない、目詰まりしにくい、部品交換が不要といった明確な利点もあります。 羽葉式分離消泡器の技術仕様については、本海川化工フォーラム内のhttp://bbs.hcbbs.com/thread-1354813-1-1.htmlを直接リンクして、詳細な情報をご確認ください。
排気ガスの成分をどのように回収するかは、すべて排気ガスの媒体組成およびその物理化学的性質次第です！
どのリサイクル方法が良いかと単純に論じることはできない――それは当たり前の考え方だ
この投稿は、2023年10月3日17時49分にluoli519によって最終的に編集されました。排気ガス中の液相成分を回収するために、国際的に採用されているのが効率的な回収技術です。この技術を用いるには、排気ガスの成分や物理化学的性質も考慮する必要があります；実際の運用条件下における流体力学的な分離に関わる流体の流速、圧縮効果、およびそれに伴う流体の流動状態も考慮し、適切な分離技術を正しく選定する必要がある。そうでなければ、効果的かつ定量的な高効率分離は実現できない。気液分離プロセスは必ず動力学的な分離プロセスであり、静的な媒体の組成や物性だけでなく、対応する運転条件における流動パラメータも考慮する必要がある。 海外では約100年にわたり、さまざまな気液分離技術が体系的に研究・検証されてきました。そして、排ガス中の成分回収には、羽根式分離技術や複数の要因を活用した旋回流式の気液/固体分離技術が推奨され続けています。前者は中圧以下の圧力条件に適しており、後者は主に高圧および超高圧の条件に適用される。
この投稿は、2023年9月26日15時23分にluoli519によって最終的に編集されました。また、ここにはNOVELノ衛エネルギー技術社が海川化工フォーラムで掲載した、皆さんがリンクを通じて議論に参加できる専門的な投稿も記載しています：14. ボイラーの煙ガスの湿式脱硫処理において旋回流管／旋回板型除泡器を使用する際に生じる問題については、http://bbs.hcbbs.com/thread-1599605-1-1.htmlをご覧ください。 15、天然ガスプロジェクトの集配気ユニットにおける気液分離器の分離内部部品の選定に関する議論については、http://bbs.hcbbs.com/thread-1598340-1-1.htmllをご覧になり、議論に参加してください。 16、天然ガス脱水装置の低温セパレーター出口における液混入および露点超過の問題については、http://bbs.hcbbs.com/thread-1596842-1-1.htmlをご覧になり、議論にご参加ください。