141. Применение технологий и оборудования для разделения листьев и многокомпонентного циклонального разделения в производстве и очистке ацетилина в проектах по производству ПВХ

В проектах по производству ПВХ, винилацетата, ПММА, БДО, а также в производстве всех видов витаминов и фармацевтических промежуточных продуктов на основе алкинов, без исключения возникают сложные проблемы, связанные с технологиями производства и очистки ацетилена. В противном случае первой проблемой будет риск надежной работы персонала и оборудования ； В то же время возникают проблемы, связанные с стабильной, эффективной и бесперебойной работой производственной линии в течение длительного времени, а также с затратами на её эксплуатацию и обслуживание; это влияет на общую эффективность проекта. Именно поэтому коллеги обращаются за советом и помощью к нашей компании NOVEL в связи с проблемами с разделением компонентов, с которыми они сталкиваются в процессе производства и очистки ацетилина. Я здесь вместе с вами обсуждаю общие для этой отрасли технические проблемы.

Как известно, в настоящее время в отечественной химической промышленности производство ацетилина в промышленных масштабах осуществляется по двум основным методам: влажному и сухому способам. Мокрый способ получения ацетилина представляет собой традиционную, устаревшую технологию, однако она занимает немалую долю в промышленности; тепло передается в основном за счёт реакции в среде жидкой воды. Светодиодный способ получения ацетилина представляет собой инновационный подход, разработанный в последние годы. Хотя он и не составляет значительной доли среди существующих установок в отрасли, его преимущества в плане безопасности и экологичности за счет использования системы охлаждения с водяным туманом делают его перспективным направлением для дальнейшего развития.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 12.03.2020 в 12:11. Независимо от того, используется ли процесс производства ацетилина сухим или влажным способом, технологический процесс его производства и очистки включает такие этапы, как генерация ацетилина, удаление пыли и осадка, охлаждение, предварительное хранение, сжатие, дальнейшая очистка, нейтрализация и хранение. Здесь в основном рассматриваются технологии разделения, по которым клиенты обращаются к нам за технической поддержкой — это сильная сторона нашей компании NOVEL. На этапе генерации ацетилина ацетилен вместе с каплями водяного пара, грязью и пылью передается по трубопроводам ниже через выходные отверстия для потока воздуха, расположенные в верхней части генератора. На этом этапе необходимо впервые отделить и очистить тяжелые фазы, находящиеся в потоке воздуха. Это делается для того, чтобы такие вещества, как капли жидкости, грязь, пыль и т. д., не накапливались в последующих трубопроводах и оборудовании, что могло бы привести к сбоям в работе производственных линий, а также увеличить затраты на техническое обслуживание оборудования. В традиционном оборудовании для разделения часто используются простые сетчатые элементы. Однако ил, пыль и кальциевые вещества, переносимые потоком воздуха, легко накапливаются на этих сетках, что приводит к засорению элементов оборудования. Это вызывает проблемы с вытягиванием воздуха и повышенное давление; поэтому требуется частая замена и техническое обслуживание оборудования. У некоторых сотрудников предприятий из-за большой нагрузки, связанной с заменой и техническим обслуживанием сетки, просто удаляют внутренние элементы сетки. В результате капли жидкости, грязь, пыль и другие тяжелые частицы, переносимые потоком воздуха, могут свободно попадать в последующие трубопроводные устройства. Это приводит к накоплению жидкости в этих устройствах, их засорению и сбоям в их работе.

На этапе процесса удаления пыли часто необходимо избавляться от пыли, которая находится в потоке воздуха. В случае сухого способа производства ацетилина карбид кальция необходимо измельчать с помощью специального оборудования до размера частиц около 3 мм. В связи с этим процессы измельчения, сортировки, транспортировки и реакции приводят к образованию большего количества пыли, чем при влажном способе производства ацетилина, и требуют дополнительных мер по её утилизации. Как известно, пыль, особенно сухая, легко накапливает заряд и может взорваться, что представляет особую опасность для пыли карбида кальция. Что касается сверхмелкой пыли, то для ее улавливания используются обычные сетки, фильтрующие элементы и мешки-фильтры. В результате это приводит к постоянному повышению давления при подаче воздуха, сокращается срок службы фильтрующих элементов, а затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание оборудования остаются высокими. На этом этапе рекомендуется использовать колонну для промывки, применяемую в процессе производства ацетилина методом влажной обработки; сначала с помощью водного занавеса увлажняются частицы различных размеров и грязь, находящиеся в потоке воздуха, что позволяет удалить большую их часть. Затем осуществляется дальнейшее разделение капель жидкости и растворенных в них кальциевых солей, находящихся в газовой фазе наверху колонны. Такой подход обеспечивает более высокий уровень безопасности, стабильности работы, эффективности разделения, а также снижает затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание. Для эффективной удаления из газа, получаемого в процессе газификации, микрочастиц размером в микрометры и меньше, также часто используются колонны для очистки газа, обеспечивающие эффективную работу, плавный процесс очистки и низкие затраты на техническое обслуживание. Такой подход имеет преимущества по сравнению с сухим способом удаления пыли в реальных условиях эксплуатации.

Последнее изменение в этом посте было сделано luoli519 12.03.2020 в 14:54. На этапе сжатия часто необходимо устанавливать специальный сепаратор на входном трубопроводе компрессора. Кто-то может задать вопрос: раз у производителей компрессорного оборудования при поставке уже имеется фильтрующий бак на входе, не можно ли его использовать совместно? Да, некоторые владельцы при заключении контракта с производителем компрессорного оборудования особо требуют от него установки фильтрующего бака на входе. Однако производители компрессорного оборудования часто устанавливают фильтрующие емкости на входе, определяя их размеры исключительно на основе опыта; при этом совершенно не учитывают такие технические аспекты, как материал фильтрующих элементов, степень их эффективности в фильтрации и распределение потока воздуха. В результате возникают проблемы в виде высокого давления при работе оборудования, короткого срока службы фильтрующих элементов и высоких затрат на их замену и техническое обслуживание. В конце концов, речь идет о производителях компрессоров, а не о специализированных компаниях, занимающихся технологиями разделения и фильтрации, поэтому это можно понять.

Кроме того, фильтрующие элементы эффективны для задержки твердых частиц с постоянным эквивалентным размером, которые переносятся потоком воздуха. Однако они плохо справляются с каплями жидкости, пеной и илом, у которых эквивалентный размер уменьшается при прохождении через внутренние компоненты фильтра. Как известно, выходной трубопровод баллона с ацетиленом должен иметь водяной уплотнитель. Из-за колебаний давления в системе в трубопроводе могут появляться капли воды. Чтобы предотвратить возникновение ударных нагрузок при прохождении газа через компрессор, необходимо использовать специальный разделитель газа и жидкости, расположенный на входе в компрессор, для эффективной удаления капель и пены из газового потока. Фильтры же не способны эффективно очищать газ от капель и пены, к тому же они легко забиваются осадками кальция и щелочей.

На этапе процесса очистки существуют различия в зависимости от используемого способа обработки ацетилена. Для процесса получения ацетилина методом влажного восстановления в качестве этапа очистки часто используется конфигурация из двух рядом расположенных колонн; при этом для двойной промывки с использованием раствора хлорита натрия осуществляется удаление примесей, таких как сульфиды и фосфиды, содержащихся в газе ацетилин. Поскольку раствор хлорнатра и ацетилен встречаются друг с другом в обратном направлении в турбине для очистки, при условии обеспечения достаточной интенсивности распыления для преобразования примесных газов, множество капель и пены из раствора хлорнатра под действием поднимающегося потока воздуха попадает к выходу газа на вершине турбины. Поэтому необходимо использовать эффективные устройства для разделения газа и жидкости, способные предотвращать засорение кристаллами солей натрия, чтобы удалить капли и пену, содержащие хлор и натрий, которые попадают в поток воздуха. Сетчатые деаэраторы, используемые в традиционных технологиях, обладают низкой эффективностью разделения; капли и пенная субстанция, переносимые потоком воздуха, легко ускользают, что приводит к накоплению жидкости в последующих трубопроводах и ускоренной коррозии ； Кроме того, соли натрия легко кристаллизуются на внутренних элементах сетки, перекрывая каналы для потока газа. Это приводит к быстрому повышению давления при работе устройства, что требует частой замены и технического обслуживания. Это увеличивает объем работы и снижает экономическую эффективность использования устройства.

Для процесса очистки на маршруте сухого ацетиленового производства часто используется концентрированный серная кислота для преобразования и удаления примесей из потока ацетиленового газа. В процессе очистки ацетилина с помощью концентрированной серной кислоты она постепенно превращается в темно-красную жидкость с высокой вязкостью, содержащую такие примеси, как углеводороды с высоким содержанием углерода и фосфорная кислота. Подобно процессу очистки ацетилена с использованием влажного метода, поток ацетилена также способен размывать капли и пену серной кислоты, перенося их к выходу газа ацетилена на верхней части оборудования. Для отделения серной кислоты и примесей, содержащихся в потоке ацетилена, необходимо использовать эффективные устройства для разделения газа и жидкости, чтобы предотвратить попадание этих тяжелых веществ в последующие элементы оборудования, что могло бы привести к коррозии и значительным дополнительным затратам на обработку. Традиционные сетчатые деаэраторы обладают низкой эффективностью разделения. Кроме того, высоковязкий серная кислота и примеси в виде углеводородов быстро накапливаются во внутренних элементах сетки, занимая проходы для потока газа. Это приводит к резкому повышению давления при работе устройства, что ещё больше ухудшает процесс разделения. Поэтому необходимо часто заменять и обслуживать внутренние элементы устройства. Это создает большую нагрузку на операторов и усложняет работу устройства.

На этапе нейтрализации поток ацетилена, прошедший процедуру очистки, поступает в башню нейтрализации, где под действием щелочного раствора, распыляемого с достаточной интенсивностью, происходит реакция нейтрализации. Кислотные компоненты, содержащиеся в ацетиленовом газе, нейтрализуются с щелочным раствором, используемым для орошения; только тот ацетиленовый газ, который соответствует стандартам качества, может быть направлен на хранение или сразу использоваться в устройствах, требующих его применения. Внутри башни нейтрализации, по мере подъема потока ацетилена снизу вверх, щелочной раствор, распыляемый сверху, и соли, образующиеся в результате процесса нейтрализации, попадают вместе с потоком ацетилена к выходу потока в верхней части башни. В этот момент необходимо использовать эффективный газо-жидкостной сепаратор, устойчивый к кристаллизационному засорению, для удаления капель и пены, содержащих соли и щелочи, из потока ацетилена. Это необходимо для того, чтобы в последующих трубопроводах и оборудовании не возникало накопления соленой жидкости, что может привести к образованию «жидкостного сопротивления» и коррозии.

На всех этапах процессов разделения, связанных с производством и очисткой ацетилена, необходимо использовать эффективное оборудование для предотвращения засорения, чтобы удалить тяжелые вещества, присутствующие в потоке ацетилена. Это позволит обеспечить стабильную и долгосрочную работу производственных линий при минимальных затратах, что, в свою очередь, способствует достижению желаемых технико-экономических и экологических результатов. Традиционные в технологиях ремесленного производства сетчатые деэмульгаторы или фильтры используют для отделения тяжелых частиц, переносимых потоком воздуха, благодаря физическим «ячейкам», образующимся в результате взаимного соединения волокон сетки. Из-за того, что размеры физических «клеток», образующихся в результате перекрытия волокнами сетки, различаются, некоторые мелкие «клетки» задерживают тяжелые частицы, в то время как более крупные «клетки» позволяют частицам такого же размера, как и у вышеупомянутых мелких частиц, пройти через них и уйти. Поэтому на международном уровне эффективность разделения таких внутренних компонентов, как сетки, оценивается как «качественное» разделение, а не «количественное». Когда в потоке воздуха присутствуют капли жидкости с высокой вязкостью, пена, а также твердые частицы, эти тяжелые вещества оседают на поверхности сетки. Со временем они накапливаются, забивая каналы для потока воздуха внутри сетки. Это приводит к увеличению давления при работе сетки и снижению ее производительности. Поэтому необходимо своевременно заменять или ремонтировать эти элементы сетки, что увеличивает объем работ по техническому обслуживанию и сопутствующие расходы. Когда поток воздуха несет с собой капли и пену, при прохождении через «ячейки» сетчатого элемента их форма принимает спиральную форму, а их эквивалентный размер меняется. Когда капли и пузырьки, изменившись в форме, проходят через ячейки сетки, под действием поверхностного натяжения они снова принимают форму эллиптических капель. Следовательно, в случае капель и пузырьков, в которых размер эквивалентной частицы тяжелой фазы изменяется при прохождении через среду разделения, невозможно применять методы, связанные с фильтрацией твердых частиц, где размер эквивалентной частицы не меняется, а также соответствующее оборудование; в противном случае это не будет эффективно.

В связи с вышеупомянутыми недостатками сетчатых структур на международном уровне было признано целесообразным использовать технологии динамического разделения для совершенствования традиционных методов фильтрации на основе блокировки пор. Для процессов разделения газа и твердых частиц рекомендуется использовать технологию динамического разделения с применением «многокоэффициентного циклонального разделения» и соответствующее оборудование; такой подход позволяет заменить традиционные фильтрующие элементы на основе сетчатых структур. Для процессов разделения газа и жидкости рекомендуется использовать технологию динамического разделения с применением элементов в форме перьев, а также соответствующее оборудование; это позволяет заменить традиционные фильтрующие элементы на основе сетчатых материалов.

Такие технологии динамического разделения, как разделение по листовидным структурам и многофакторное центрифугирование для разделения материалов, используют кинетическую энергию и импульс самой жидкости. Благодаря этому в специальных динамических устройствах происходит эффективная замена импульса; жидкость вращается с большой скоростью по малым радиусам. Это способствует эффективному сближению и объединению частиц жидкости, а также их росту в размерах. В сильном векторном поле происходит принудительное разделение жидкости на составляющие； Под действием поверхностного натяжения жидких частиц, находящихся в растворе, происходит более эффективное объединение мелких дисперсных частиц. В результате этого они могут собираться в более крупные частицы, после чего под действием сильных векторных сил происходит их принудительное разделение. Как правило, в ситуациях, когда требуются высокие стандарты разделения, применяются несколько этапов и различные динамические методы разделения, которые работают совместно для обеспечения высокой гибкости процесса и эффективного разделения на каждом этапе. Кроме того, компоненты оборудования для динамической сепарации отличаются от компонентов традиционного оборудования для сепарации, основанного на методе блокировки и задержки. Расстояние между этими компонентами составляет десятки миллиметров, что обеспечивает преимущества в плане устойчивости к засорению и коррозии.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 12.03.2020 в 18:07. Ниже приведен пример, иллюстрирующий основные отличия технологии разделения листьев с помощью специальных устройств от традиционного метода разделения с использованием сетки; это может быть полезно для всех

В качестве примера рассматриваются фактические условия работы специального сепаратора, предназначенного для выходных газов генератора ацетилина на одном из предприятий по производству винилона. 1. Температура рабочей среды: 89,7℃ ； 2. Давление в рабочем режиме: 3,6 кПа ； 3. Поток газа по объему: 1445,5 м3/ч ； 4. Состав газовой фазы (моль%): ацетилен = 0,63–0,65 ； Пар воды = 0,32~0,33 ； Твердый порошок = 0,02~0,05 ； 5. Вещества, переносимые тяжелой фазой в потоке воздуха: (0,093~0,243) кг/м3 ； 6. Показатель удельной плотности тяжелой фазы: 700 кг/м3 ； Технические требования: 1. Эффективность разделения: 99,5% для удаления тяжелых частиц размером 8 микрометров и более, находящихся в тяжелой фазе ； 2. Падение давления при работе: менее 1 кПа.

Последнее изменение в этом посте было сделано luoli519 19.03.2020 в 17:50. Для процесса получения ацетилена сухим способом рекомендуется использовать многофакторный циклонный сепаратор. Ниже приведены таблицы с результатами технических решений, разработанных с использованием платформы NOVEL для анализа условий работы владельцев объектов, благодаря точным расчетам динамики и системе проектирования

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 19.03.2020 в 17:49. Что касается процесса получения ацетилида методом влажного разложения, при котором необходимо отделять капли жидкости, пену и другие влажные вещества, находящиеся в потоке газа, то рекомендуется использовать разделитель на основе лопастей. На следующем рисунке представлена таблица с данными, получаемыми от системы разделения лопастей, предоставляемой компанией NOVEL своим клиентам; её можно использовать в качестве примера

Для получения дополнительной информации о технологиях разделения перьевидных листьев, а также о оборудовании для многокомпонентного разделения с использованием циклонных устройств, пожалуйста, заходите на специализированный сайт компании Noval Energy Technologies, посвященный технологиям разделения.