Aplicación de tecnología de ahorro energético en destilación alcohólica de doble efecto

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La última edición de este mensaje fue realizada por “Pez errante en el desierto” el 21-3-2016 a las 12:48. **Plan preliminar para proyectos de mejora tecnológica en ****** Technologies Co., Ltd.: Aplicación de tecnologías de ahorro energético en la destilación de alcohol de doble efecto** 1. **Resumen**: 1. Situación actual del proceso de recuperación del alcohol sucio en los talleres de producción de CMC en ****** Technologies Co., Ltd.: La empresa cuenta con tres talleres de producción de CMC; en el extremo oriental de cada taller hay 3 torres de recuperación, utilizadas para recuperar el alcohol sucio producido en ese taller. En total, la empresa cuenta con 9 torres de recuperación； Cada torre está equipada con un reactor de destilación; el vapor sirve para calentar dicho reactor, lo que a su vez permite que la torre de recuperación realice la destilación del alcohol impuro ； La parte superior de la torre utiliza agua en circulación para condensar los vapores del alcohol. Las características de la tecnología utilizada son bastante simples, pero existen problemas significativos como un alto consumo de energía para generar vapor, una gran cantidad de agua necesaria para el ciclo de refrigeración y costos de producción elevados. 2. Características principales de la tecnología de destilación por diferencia de presión de doble efecto: se añade una torre de alta presión que funciona en conjunto con las 3 torres de recuperación existentes. El vapor producido en la parte superior de la torre de alta presión se utiliza para calentar las 3 torres de recuperación, lo que permite ahorrar el vapor necesario para el proceso de destilación en esas torres. Al mismo tiempo, esto permite que el vapor producido por la torre de alta presión se condense eficazmente, lo que a su vez reduce el consumo de agua de circulación necesaria para la condensación del vapor. Este sistema no solo recupera todo el calor latente y la mayor parte del calor sensible del sistema, lo que permite precalentar adecuadamente la materia prima, sino que también mejora significativamente la eficiencia de destilación. De este modo, se logra ahorrar energía, aumentar la producción y reducir los costos de producción. El sistema cuenta con solo 1 torre (torre de alta presión) para eliminar los residuos, lo que reduce el riesgo de que el alcohol se escape. La tasa de recuperación del alcohol es del 99,95%, lo que disminuye las pérdidas de este producto. 3. Efectos de la mejora técnica: Tras la renovación para mejorar el ahorro energético, la capacidad de este sistema para tratar alcohol contaminado alcanza las 20 t/h. La capacidad total es de 480 toneladas al día, lo que permite satisfacer las necesidades de tratamiento del alcohol contaminado en las tres plantas actuales. Se estima que se podrán ahorrar 50,000 toneladas de vapor al año. El sistema de procesos, tras su remodelación, cuenta con un sistema de control automatizado por computadora que permite la regulación informática del proceso de producción. Esto no solo reduce significativamente la carga de trabajo de los operarios, sino que también mejora en gran medida las capacidades técnicas de ajuste preciso del sistema. De este modo, se garantiza la estabilidad y fiabilidad del funcionamiento del sistema, además de elevar el nivel tecnológico de la empresa. 4. Plan preliminar de mejoras técnicas: Según los principios de flujo eficiente y gestión operativa sencilla, así como la necesidad de aprovechar al máximo las condiciones existentes, se seleccionará una ubicación adecuada entre las tres plantas existentes. Se instalará una torre de alta presión, además de equipos como reboilers, condensadores, precalentadores, tanques de retroflujo y bombas. En total, se añadirán 23 unidades de equipo, junto con las tuberías, válvulas e instalaciones eléctricas correspondientes. Las tres torres de recuperación existentes se utilizarán para formar un sistema de destilación de doble efecto que permita ahorrar energía. Se ha añadido un sistema operativo de control DCS, junto con los instrumentos y válvulas automáticas correspondientes, para mejorar el funcionamiento estable y la regulación del sistema de destilación. 5. Desmontar los equipos originales de las otras dos plantas, para utilizarlos como reserva en futuras ampliaciones. 6. Tras realizar un censo de los intercambiadores de calor y otros equipos del dispositivo original, al diseñar este sistema se tuvieron en cuenta plenamente sus parámetros con el fin de buscar la posibilidad de reutilizarlos. 2. Fundamentos técnicos y criterios para los proyectos de mejora técnica
2.1 Criterios y normas para la elaboración de los documentos de diseño técnico
· Normas para el diseño de sistemas de suministro e instalaciones de drenaje en edificios: GBJ15-88
· Normas para el diseño estructural de sistemas de suministro e instalaciones de drenaje: GB50069-2002
· Normas para el diseño de estructuras de concreto: GB50010-2002
· Normas para el diseño de cimientos en edificios: GB50007-2002
· Normas para la prevención de incendios en edificios: GBJ16-87
· Normas para el diseño de sistemas de distribución de energía a baja tensión: GB50054-95
· Normas para el diseño de dispositivos de protección y control automático en instalaciones eléctricas: GB50062-92
· Estándares para el diseño de iluminación en edificios residenciales: GBJ133-90
· Normas para el diseño de sistemas de puesta a tierra en instalaciones industriales y residenciales: GBJ65-83
· Estándares para el diseño de iluminación en industrias: GB50034-92
· Estándares de ruido en las instalaciones industriales: GB12348-90
· Normas generales para el diseño de plantas químicas: SH3011-2000
· Normas para la prevención de incendios en empresas petroquímicas: GB50160-1992
· Reglamentos de inspección técnica para tanques a presión: Calidad y Tecnología (2009)
· Normas para intercambiadores de calor de tipo tubo-shell: GB151-1999
· Requisitos técnicos para la fabricación de tanques químicos de acero: HG20584-1998
· Normas para el diseño estructural de tanques de acero: JB/T4710-2005
· Normas para el diseño de estructuras de tanques químicos de acero: HG20583-1998

2.2 Principios de diseño e implementación de proyectos
En el proceso de diseño y ejecución de los proyectos, se deben seguir estrictamente los siguientes principios:
· La tecnología utilizada debe ser avanzada y fiable; además, es necesario combinarla de manera científica con las condiciones técnicas existentes, a fin de garantizar que, una vez completadas las mejoras técnicas, se cumplan todos los índices de diseño establecidos. Durante el proceso de reforma, se debe aprovechar al máximo los equipos y dispositivos existentes, con el fin de reducir al mínimo la inversión en construcción. Además, sobre la base de una inversión razonable, es necesario garantizar que el sistema de destilación dual logre una reducción significativa en el consumo de energía y en los costos operativos, permitiendo así una disminución constante de estos últimos. En cuanto al diseño de procesos y a los equipos nuevos, se busca lograr una alta calidad con un bajo costo de inversión, buscando así la mejor relación calidad-precio. El objetivo es obtener mayores beneficios con menos inversiones, asegurando que el proyecto cuente con indicadores tecnológicos y económicos avanzados. El proceso de producción permite una gestión operativa sencilla, reduce la cantidad de trabajo necesario para su funcionamiento y mantenimiento, y disminuye los costos de mantenimiento. Mediante el uso de tecnologías avanzadas y maduras de control automático, se garantiza que, una vez finalizados los trabajos de mejora del sistema, su rendimiento y la estabilidad y fiabilidad de su funcionamiento alcancen los estándares más altos del sector. 3 Alcance de las obras de mejora técnica
3.1 Escala de diseño
La escala de producción diseñada para esta planta es una capacidad de tratamiento diario de 480 toneladas de alcohol sucio, lo que equivale a una tasa promedio de 20.000 kg/h. Parámetros del alcohol sucio: concentración promedio: 60–65% (v/v); densidad del alcohol sucio: 0.897 kg/L. Composición del alcohol sucio: EtOH 65% (v/v), NaCl 4.1%; HOCH2COONa 1.5%; agua 29.4% (v/v), además de pequeñas cantidades de impurezas como fibras CMC. pH: 8–9. Temperatura del alcohol sucio: 20°C. Después de la destilación, las especificaciones de calidad del alcohol obtenido son: concentración promedio: 80% (v/v); temperatura: 30 °C. La eficiencia de recuperación del alcohol destilado (EtOH) es superior al 99.95%. Consumo de vapor: 5400 + 5% kg/h. Margen de operación diseñado: 50%–120%.
4 Elección del proceso de destilación
4.1 Elección del método de alimentación: Según las características reales de concentración del alcohol sucio y contenido de sales, se determinó que el método óptimo es el de alimentación en serie, tras realizar comparaciones técnicas. Sus principales ventajas son: a) permite reducir de manera efectiva la concentración de la materia prima en la torre de alta presión, lo que facilita el control y ajuste del grado alcohólico en la parte superior de la torre, garantizando así un proceso de producción más estable y fiable ； b. Reducir de manera efectiva el contenido de alcohol en los residuos que se eliminan del sistema. 4.2 Selección del proceso de destilación: Esta tecnología utiliza un proceso de destilación por diferencia de presión con cuatro torres y doble efectividad. En la torre a alta presión se introduce vapor para hacerla funcionar; los gases alcohólicos generados en esta torre son dirigidos a los reboilers de las tres torres a presión normal, lo que permite que estas últimas también funcionen. Al mismo tiempo, los gases alcohólicos se enfrían y fluyen hacia el tanque de retorno ； El método de alimentación es en serie: los materiales primarios son precalentados varias veces antes de entrar por separado en las tres torres a presión atmosférica. Después de que se destila parte del alcohol en estas tres torres, la mezcla de alcohol de baja concentración que queda en el fondo de las torres se dirige a un tanque intermedio. A continuación, esta mezcla es transportada mediante bombas y precalentada una segunda vez para ser enviada a las torres a alta presión, donde continúa el proceso de destilación. El líquido residual sale del fondo de las torres a alta presión. Los productos se obtienen simultáneamente de ambas torres. Las ventajas de este plan son las siguientes: 1. La ruta del proceso es fluida y sencilla, el consumo de energía por parte de los equipos es bajo, y la cantidad de trabajo necesario para su mantenimiento es reducida ； 2. Se ahorra el consumo de vapor en tres columnas a presión atmosférica, lo que reduce de manera efectiva el consumo energético de vapor en todo el sistema ； 3. El calor latente liberado por la condensación del alcohol es absorbido y se utiliza para el funcionamiento de la torre a presión atmosférica y para precalentar la materia prima; esto también permite ahorrar en el consumo de agua de circulación. 4. Los gases no condensables que se generan durante el proceso de destilación son recolectados en el tanque de recolección de gases de escape, lo que mejora la calidad del vino final. 5 Sistema de producción y número de empleados: Una vez completadas las mejoras técnicas en este proyecto, el sistema de producción seguirá funcionando según los procedimientos establecidos por la empresa. El sistema de control DCS de los nuevos equipos requiere 1 operador por turno, además de 1 supervisor general. Véase la tabla a continuación. Las empresas pueden realizar ajustes según la plantilla laboral existente; a través de la consolidación y la optimización, es posible evitar el aumento de nuevos indicadores de empleo. División del trabajo y turnos de producción (turnos/día): Número de personas por turno (personas/turno). Número total de personas en el equipo: 314. Personal administrativo y técnico: 111. Indicadores técnicos principales (criterios para la aceptación final): 6.1 Requisitos relacionados con los documentos de proceso: Deben cumplir con los requisitos establecidos en 2.1, es decir, las normas y estándares aplicables. 6.2 Requisitos relacionados con los datos de proceso: Alcohol de partida, consumo de vapor de alcohol en kg/h, cantidad de producto procesado en kg/h, concentración (v/v). Producción: 20000, 65%, 1624; 180%, 5400 ± 5%. Notas: 6.3 Requisitos relacionados con la fabricación de los equipos: Deben cumplir con las normas y estándares aplicables, y se debe proporcionar un certificado de calidad emitido por las autoridades competentes. 6.4 Requisitos de instalación: Se deben proporcionar los planos de instalación correspondientes, cumpliendo con las normas de instalación aplicables, y el equipo debe pasar la inspección de instalación realizada por las autoridades competentes. 6.5 Pruebas y capacitación: Una vez que la instalación esté completada y se cumplan las condiciones para las pruebas, se deben entregar al cliente las instrucciones de operación y los procedimientos necesarios. Además, se debe realizar capacitación técnica al personal relacionado con la empresa. 6.6 Objetivos de gestión de proyectos: Asegurar las fechas de inicio y finalización establecidas en el contrato, y fortalecer las medidas de seguridad durante la ejecución del proyecto, con el fin de evitar cualquier accidente. 7 Lista de los principales equipos de proceso (tabla de equipos de proceso)