丁成荣-化工行业先进装备工艺基本情况介绍.ppt

报告人：浙江工业大学 丁成荣教授,化工行业先进装备，工艺基本情况介绍,背景,化工行业采用先进装备、工艺具有如下优点： 可从源头上控制污染 具有改善操作环境 提高劳动生产效率 下面我和大家一起来探讨一下医药化工行业先进装备、工艺的一些基本情况：,一、连续化化学反应的工艺与装 备,（一）一般化学反应的介绍： 通常化学反应可以用如下通式表示： A + B C + D +Q 原料A和B通过不断接触碰撞，生成产物和，同时放出或者吸收热量（一般医药化工行业以放热反应居多，有的甚至是强放热，如硝化反应等）。,反应器设计要求,化学反应是在反应器中进行，我们需要考虑的问题： 1、满足A和B尽可能多地发生有效碰撞关注传质 2、满足反应（如放热反应）过程中的热量及时移走 -关注传热,传质方面的问题 传热反应的问题,(二）间歇釜式反应工艺与装备,优点：设备简单，投资省 缺点： 各原料之间传质效果差，影响反应速度，反应时间长 传热效果差，反应热移走慢，影响反应 产物在高温下停留时间长，导致副反应增加，影响产品 质量 原料、产品间歇进出料，不能实现自动化控制，污染物排放的源头控制相对困难,间歇釜式反应器的改进,目前，有些企业对间歇釜式反应进行了一些改进，表述如下： 通过改进反应釜搅拌形式，如将普通的锚式桨、桨式桨改进成涡轮搅拌桨或者螺旋式搅拌桨，或者反应釜内加工挡板等手段，可以加强传质，提高反应速度。 通过外循环换热，强化传热，提高反应速度。,（三）连续化的化学反应工艺与 装备,连续化反应从化学反应动力学角度出发，原则上只适合于快速或者较快速的反应。其优点如下： 缺点：不适合有大量固体生成的化学反应,常用连续反应工艺及装备,1、釜式连续化反应工艺与装备 2、管道连续化反应工艺与装备 3、微通道连续化反应工艺与装备,釜式连续化反应工艺与装备,定义：将两只或三只反应釜串联，通过高位槽或质量流量计连续进料，再通过最后一只反应釜连续出料。 特点 可以是常压反应，也可以是加压反应。,管道连续化反应工艺与装备,定义：将反应原料和用两台物料泵分别连续输送到管道（或静态混合器）内，化学反应在管道内连续进行，管道外配置夹套冷却，管道的长度取决于化学反应速度和停留时间，反应结束后的产物通过管道末端连续出料至反应分离系统。,管道连续化反应工艺与装备,特点 适用于一般传质控制“液液”反应，也适合于传质控制的“汽液”反应，可以进行万吨级工业化规模生产。,微通道连续化反应工艺与装备,定义：将反应原料和通过物流泵连续输送至微通道内，进行连续化反应。微通道内的连续化反应，特别强化了传热和传质 现状：国内微通道反应器尚处于研究阶段，工业化应用不多美国康宁公司的微通道玻璃反应器在江苏常州大学化工研究所建立了应用推广，最大生产规模可以达到年产吨的工业化生产规模，已在台州部分制药行业中进行推广应用。 特点：具备管道连续化生产中的四个优点，特别适用于硝化等强放热的反应,微通道连续化反应工艺与装备,二、化学反应的原料计量装备,企业通常采用高位计量槽计量液体原料。有以下缺点：一定的废气排放 计量误差相对较大 国内先进的医化企业采用质量流量计进行计量投料；（如台州三门的金明药业、绍兴华义医药化工有限公司） 具有如下优点： 削减无组织废气的排放 计量精度高 计量数据可以连接至电脑实现自动化控制,三、反应釜固体投料装备,在投固体物料前反应釜内都有液体原料和溶剂的存在。一般企业投加固体物料时，都是打开人孔盖，然后将固体物料投入反应釜。这种投料方式会有一些溶剂废气从人孔挥发到外环境。有的企业在人孔盖上方加一个吸风罩，可将部分废气吸收进入废气处理系统。 先进的医药化工企业都采用固体投料器： 三门金明药业是采用四川成都某个厂家生产的固体投料设备 杭州拜耳农作物科技有限公司和南通先正达公司都采用国外直接进口的固体投料设备,四、固液分离设备,“三合一”离心机 达芬过滤器 3活性炭脱色过滤设备,“三合一”离心机,集离心、洗涤、烘干三位一体的离心设备，避免了含湿固体物料进出料转移，可以大幅度削减固液分离过程中的废气排放。 杭州拜耳农作物科技有限公司采用进口的“三合一”离心机效果很好，价格较高。 国产“三合一”离心机逐步推广使用，如上虞颖泰化工使用的国产“三合一”离心机，价格合理，使用效果也比较理想。,达芬过滤器,该过滤器带有搅拌，又有溶解加热的功能，粗品物料在过滤器内完成过滤后，再加入溶剂，将粗品加热搅拌溶解后，用物料泵打入结晶釜进行重结晶，最后进入“三合一”离心机即可产品包装。 优点： 不需要进行固体物料的进出转移， 大幅度削减了废气的排放。 富阳海正药业使用这个先进的过滤设备，名称为达芬过滤器，是无锡巨能设备机械有限公司生产。,活性炭脱色过滤设备,在医药化工行业，产品颜色较深时，常用活性炭进行脱色，然后将活性炭进行过滤，常用的过滤设备是：板框压滤机、微孔过滤器、压滤罐。上述过滤设备在卸活性炭渣的过程中，都有可能将吸附的有机溶剂废气散发到外环境中。 三门金明药业采用的方法是：在活性炭出料卸渣前，如果活性炭内吸附的是水溶性溶剂，则用热水打循环清洗；如果活性炭内吸附的是非水溶性溶剂，则用乙醇打循环清洗，清洗后活性炭出料卸渣时，可以削减废气的排放。,五、高盐分废水的浓缩蒸发设备,“三效”浓缩蒸发设备 MVR浓缩蒸发设备 3GSA真空喷雾浓缩蒸发设备,“三效”浓缩蒸发设备,传统的蒸发浓缩方式：用普通反应釜进行浓缩蒸水，设备最简单，能耗最高，蒸发1吨废水需要1吨蒸汽 目前企业大部分采用三效蒸发设备进行浓缩蒸发，三效蒸发设备蒸发1吨废水需耗用蒸汽0.45吨左右。 建德大阳化工有限公司是目前我省最先进的多效蒸发装备，该装备前面配有一级热泵（蒸汽喷射泵），最后将盐结晶过程放出的热量也利用起来，相当于3.5效，蒸发1吨废水需耗用蒸汽0.35吨左右。,MVR浓缩蒸发设备,定义：机械式蒸汽再压缩（MVR）蒸发器，其原理是利用高能效蒸汽压缩机压缩蒸发产生的二次蒸汽，把电能转换成热能，提高二次蒸汽的焓，被提高热能的二次蒸汽打入蒸发室进行加热，以达到循环利用二次蒸汽已有的热能，从而可以不需要外部鲜蒸汽，通过蒸发器自循环来实现蒸发浓缩的目的。 江苏乐科热工程设备有限公司可以生产MVR系统。 优势和成效： MVR蒸发器比传统蒸发器节省80%以上的能源，节省90%以上的冷凝水，减少50%以上的占地面积。,GSA真空喷雾浓缩蒸发设备,定义：真空喷雾器的主要通过热解反应来处理各种不同的废液，可蒸馏高浓缩废液直至干燥残渣。水的常压沸点100oC，在高真空的雾化状态沸点为35度，所以真空喷雾装置可以很有效的将浓液中的90-95%水分从中分离出来。 特点：1、无需添加任何化学品，2、高效蒸馏，3、耐腐蚀性强，4、安装简易，便于使用，5、此设备无需人工操作，全自动控制，6、一年一次的低维修频率，简易整合于已有处理装置,处理含高浓度盐份的废水，每天20 吨 真空蒸发设备，型号：EW 20000 对浓废液先进行过滤预处理，之后进入真空蒸发系统。处理后的水质 标准可见上述3 个列表得参