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1. Ottimizzazione dei parametri del processo core
2. Aggiornamento dell'attrezzatura e miglioramento dell'efficienza energetica
3. Gestione intelligente e digitale
4. Processo verde e controllo dei costi
5. Ottimizzazione del funzionamento e della gestione
1. Ottimizzazione dei parametri del processo core
1.1. Controllo preciso delle condizioni di reazione
Ottimizzazione del rapporto gas-liquid: determinare il rapporto di volume del gas-liquido ottimale tra materie prime SO₃ e organiche (di solito 1: 5 ~ 1: 8) attraverso la simulazione di fluidodinamica computazionale (CFD). Ad esempio, nella solfonazione alchilbenzene, regolare il rapporto gas-liquid da 1: 6 a 1: 7 può aumentare il grado di solfonazione dal 96%al 98,5%, riducendo al contempo il contenuto di acido libero dell'1,2%.
Tecnologia di controllo della temperatura segmentata: impostare 3 zone di controllo della temperatura nel reattore del film in caduta multi-tubo:
Sezione frontale (ingresso): 60 ~ 80 gradi, accelera la velocità di reazione iniziale;
Sezione centrale (zona di reazione principale): 45 ~ 55 gradi, bilanciare la velocità di reazione e la generazione dei sottoprodotti;
Sezione posteriore (outlet): 35 ~ 40 gradi, inibire la sovra-solfonazione e la generazione di solfone.
Dopo che una fabbrica ha adottato questa tecnologia, il contenuto di solfone sottoprodotto è sceso dall'1,1%a 0. 5%e il consumo di unità di materia prima è stato ridotto del 3%.
1.2. Catalizzatore e gestione dei materiali
So₃ Ottimizzazione del sistema di generazione: aria arricchita di ossigeno (contenuto di ossigeno maggiore o uguale al 25%) viene introdotta nel forno a combustione dello zolfo per aumentare il tasso di conversione SO₂ a oltre il 99,5%, riducendo al contempo la quantità di gas di scarico a combustione; Il catalizzatore V₂O₅ viene regolarmente rigenerato online (come l'azoto contenente il 2% SO₂ a 450 gradi per l'attivazione), estendendo la durata di servizio a più di 18 mesi.
Pretrattamento delle materie prime: l'emulsificazione ad ultrasuoni o la preriscaldamento a microonde viene utilizzata per le materie prime ad alta viscosità (come i derivati dell'olio) per ridurre la resistenza ai fluidi, ridurre il consumo di energia della pompa di alimentazione del 15%e migliorare l'uniformità della miscelazione.
2. Aggiornamento dell'attrezzatura e miglioramento dell'efficienza energetica
2.1 Reattore al microcanale: rivoluzione del trasferimento di massa da millimetro al micrometro
Il reattore al microcanale costruisce uno spazio di reazione microscopico ad alto rendimento miniaturizzando il canale di flusso su scala millimetro (diametro 5 ~ 10 mm) del tradizionale tubo di pellicola che cade su un canale rettangolare o circolare di 50 ~ 100 μm. Il suo vantaggio fondamentale è che l'area di superficie specifica è alta come 10, 000 ~ 50, 000 m²/m³, che è 10 ~ 20 volte superiore a quella del reattore tradizionale, in modo che le fasi del gas-liquido (così come materie prime organiche liquide) possano essere miscelati a livello di microsconda. Prendendo come esempio la solfonazione di intermedi farmaceutici, il processo tradizionale provoca un improvviso aumento della temperatura locale (oltre 100 gradi) a causa della reazione esotermica, che è facile causare decomposizione del materiale. Il reattore al microcanale stabilizza la temperatura di reazione a 60 ~ 70 gradi attraverso il controllo del gradiente di temperatura assiale (errore<±1℃), avoiding the destruction of heat-sensitive groups (such as benzyl and phenolic hydroxyl groups), increasing the yield from 85% to 92%, and reducing the impurity content by 60%. In addition, the liquid holding capacity of the microchannel is only 1/100~1/50 of that of the traditional reactor, which greatly reduces the risk of reaction runaway. It is especially suitable for highly exothermic systems involving highly active SO₃, and has become the preferred equipment for the sulfonation of high-end fine chemicals.
2.2 Reattore a film di caduta della circolazione esterna: una svolta per i sistemi ad alta viscosità
For high-viscosity materials such as paraffin and polyether polyols (viscosity > 500 mPa・s), the traditional falling film reactor is prone to blockage of the flow channel and decreased mass transfer efficiency due to the low liquid flow rate (0.3~0.5m/s), while the external circulation falling film reactor increases the liquid portata nel tubo a 1,0 ~ 1,5 m/s aggiungendo una pompa di circolazione forzata (testa 50 ~ 100 m), formando uno stato di flusso turbolento e aumentando il coefficiente di trasferimento di massa da 5 × 10⁻⁵ m/s a 1,2 × 10⁻⁴ m/s. Prendendo la solfonazione di paraffina come esempio, questa tecnologia riduce il tempo di reazione da 90 minuti a 50 minuti e, allo stesso tempo, il mixer statico nel ciclo di circolazione rafforza il contatto gas-liquid, che aumenta il tasso di conversione della paraffina dall'88% al 94%. The equipment design uses a variable diameter pipe section (the inlet section diameter is enlarged by 20% to reduce the pressure drop, and the outlet section is contracted to increase the flow rate), and the spiral guide plate is used to reduce the uneven thickness of the liquid film, which effectively inhibits the retention and scaling of high-viscosity materials on the pipe wall, and extends the equipment cleaning cycle from once a week to once a month, significantly improving the operation stabilità del dispositivo.
2.3 Esplorazione dell'efficienza energetica a catena piena del sistema di recupero del calore dei rifiuti
Utilizzo classificato del calore dei rifiuti: conversione a valore aggiunto passo-passo dell'energia
L'alto calore rilasciato dalla reazione di solfonazione (circa 18 0 kJ/mol) viene massimizzato attraverso una rete di recupero del calore di rifiuti a tre stadi: nella sezione ad alta temperatura (＞ 200 gradi), il gas della coda di reazione prima entra nella caldaie di calore dei rifiuti aderenti e genera vapore saturo di 4 MPA attraverso lo scambio di calore con shell e tubo. Per ogni tonnellata di alchilbenzene elaborato, è possibile produrre 1,2 tonnellate di vapore, di cui il 70% viene utilizzato per guidare il compressore d'aria (sostituendo il consumo di energia del motore, risparmiando il 40% di elettricità) e il 30% è collegato alla griglia dell'impianto per la generazione di energia (1 tonnellata di vapore genera 0,9 kWh e il generazione di energia annuale può raggiungere 500, {16}}. Il calore dei rifiuti dal raffreddamento del materiale nella sezione a temperatura media (80 ~ 120 gradi) viene utilizzato per preriscaldare le materie prime attraverso uno scambiatore di calore a piastra. Ad esempio, il preriscaldamento di alchilbenzene da 25 a 60 gradi può ridurre il consumo di energia dei riscaldatori elettrici del 35%; Allo stesso tempo, il calore in eccesso viene utilizzato per riscaldare la zona giorno, sostituendo le caldaie a carbone. Un'unità di solfonazione con una produzione annuale di 100 tonnellate, 000 risparmia 2,1 milioni di yuan nei costi del vapore. Il calore dei rifiuti dall'acqua di raffreddamento nella sezione a bassa temperatura (30 ~ 50 gradi) è stato precedentemente scaricato direttamente, ma ora viene recuperato nel sistema di riscaldamento del serbatoio attraverso uno scambiatore di calore a tubo di calore per mantenere la temperatura di fusione dello zolfo (130 ~ 140 gradi), riducendo il consumo di energia del riscaldamento elettrico del 25%.
2.4 Tecnologia della pompa di calore: attivazione profonda del calore a bassa temperatura
Per una grande quantità di calore di rifiuti a bassa temperatura (3 0 ~ 50 gradi) durante il processo di raffreddamento dei prodotti di solfonazione, una soluzione di combinazione di combinazione di assorbimento di bromuro di bromuro di litio della fonte di acqua, viene utilizzata per aumentare il grado di calore dei rifiuti a 70 gradi per il riscaldamento dell'acqua di processo. Il sistema della pompa di calore utilizza la soluzione di glicole etilenico come mezzo e aumenta la temperatura di evaporazione (35 gradi) alla temperatura di condensazione (75 gradi) attraverso un compressore. Il rapporto di efficienza energetica (COP) può raggiungere 4,5, ovvero 1kWh di elettricità può essere utilizzato per trasportare 4,5 kWh di calore, che è il 78% di risparmio energetico rispetto al tradizionale riscaldamento elettrico. Dopo essere stato applicato in una fabbrica di tensioattivi, il consumo energetico di riscaldamento dell'acqua di processo 200m³/d da 20 a 60 gradi è stato ridotto da 12, 000 KWH a 2.600kWh, risparmiando 380, 000 yuan in bolle di elettricità ogni anno. Inoltre, il sistema della pompa di calore è dotato di un modulo di regolazione del carico intelligente, che regola dinamicamente la frequenza del compressore in base al carico di produzione. A carichi bassi, il COP rimane superiore a 4.0, evitando il problema della ridotta efficienza dei tradizionali dispositivi di recupero del calore dei rifiuti in condizioni operative fluttuanti. Questa tecnologia non solo riduce il consumo di energia fossile, ma allevia anche la pressione delle risorse idriche riducendo l'uso dell'acqua circolante di raffreddamento (tasso di risparmio idrico del 15%) ed è diventata lo standard principale del processo di solfonazione verde.
3. Gestione intelligente e digitale
3.1. Monitoraggio online e controllo automatico
Monitoraggio in tempo reale di più parametri: installare le sonde della spettroscopia a infrarossi vicini (NIRS) per misurare il valore dell'acido, il colore (APHA) e il contenuto di olio libero di acido solfonico online, aggiornare i dati ogni 5 minuti e regolare automaticamente la quantità di iniezione alcali (collegamento di neutralizzazione) attraverso il controller PID, in modo che la velocità di riferimento è aumentata dal 92% al 98%.
Modello di previsione dell'IA: basato sui dati di produzione storica, il modello di rete neurale è addestrato per prevedere i parametri di processo ottimali (come la concentrazione di SO₃ e la temperatura di reazione) in diverse materie prime e stagioni. Dopo l'applicazione di una determinata impresa, la frequenza di regolazione del processo viene ridotta del 60%e il consumo di energia per unità di prodotto viene ridotto dell'8%.
3.2. Sistema di manutenzione predittiva
I sensori di vibrazione e i monitor di corrosione sono installati in parti chiave come i tubi e le valvole di caduta. I dati vengono analizzati attraverso algoritmi di apprendimento automatico per avvertire i rischi di ridimensionamento o corrosione con 7 giorni di anticipo. Ad esempio, una fabbrica ha ridotto i tempi di inattività non pianificati da 45 ore all'anno a 12 ore attraverso questo sistema e un aumento dell'utilizzo della capacità del 5%.
4. Processo verde e controllo dei costi
4.1. Circolazione dell'acido dei rifiuti e recupero delle risorse
Trattamento dell'acido dei rifiuti di membrana: la filtrazione della membrana ceramica (dimensione dei pori 50 Nm) + la membrana di nanofiltrazione (cutoff di peso molecolare 200DA) viene utilizzato per separare e recuperare più del 90% di acido solforico (la concentrazione è ridotta al 70% del 70%) e per il numero di neuci di assistenza solforico e il numero di cure tradizionali di assistenza per i rifiuti e il numero di assunzione di cure tradizionali di assunzione per i rifiuti tradizionali e non sono ridotti al 70% del 70%) Metodo, riducendo le emissioni di rifiuti pericolosi.
Utilizzo delle risorse del gas di coda: il gas di coda solforato (contenente SO₂, So₃) viene passato nel doppio metodo alcalino (NaOH+Caco₃) per generare gesso (Caso₄・ 2H₂O) come materia prima di materiale da costruzione. Ogni tonnellata di gas di coda trattata può produrre 0. 8 tonnellate di gesso come sottoprodotto, creando un reddito aggiuntivo di circa 200 yuan.
4.2. Trasformazione di materie prime a base biologica e a basso contenuto di carbonio
Usa il metil estere di olio di palma (PME) per sostituire l'alchilbenzene a base di petrolio e produrre tensioattivi a base biologica (MES) dopo la solfonazione, riducendo i costi delle materie prime del 12% (perché le materie prime a base biologica godono di sussidi politici), aumentando la degradabilità del prodotto a oltre il 95%, soddisfacendo i requisiti di certificazione dell'EU ECOLABEL e espandendo il mercato di alto livello.
5. Ottimizzazione del funzionamento e della gestione
5.1. Formazione dei dipendenti e operazioni standardizzate
Stabilire un sistema di allenamento di simulazione virtuale per simulare il processo di gestione delle condizioni anormali (come la perdita di SO₃ e la sovrapressione del reattore), migliorare la velocità di risposta alle emergenze dell'operatore e ridurre il tempo di gestione degli incidenti da 30 minuti a meno di 10 minuti.
Implementare la gestione della "finestra di processo", includere i parametri chiave (come la fluttuazione della concentrazione di So₃ ± 0. 5%, temperatura di reazione ± 2 gradi) nella valutazione delle prestazioni e migliorare la stabilità del processo del 15% attraverso il sistema di incentivi.
5.2. Ottimizzazione collaborativa della catena di approvvigionamento
Firma un accordo a lungo termine con i fornitori di zolfo per utilizzare il trasporto del gasdotto anziché le barili per ridurre i costi di trasporto del 20%; Allo stesso tempo, costruire serbatoi di stoccaggio dello zolfo (capacità maggiore o uguale a 10 giorni) vicino al dispositivo per evitare i rischi di fluttuazione dei prezzi di mercato.
Promuovere il modello "Zero Inventory", connettersi con le esigenze dei clienti a valle attraverso l'Internet of Things, regolare dinamicamente i piani di produzione, ridurre gli arretrati di inventario dei prodotti finiti e aumentare il fatturato del capitale del 18%.