精細(xì)化工發(fā)展方向連續(xù)化工藝(下)
后處理往往為工藝開(kāi)發(fā)者忽視,但在工廠實(shí)際中,設(shè)備占用數(shù)量多、投資較大、收率損失較高、污染物排放量多、安全隱患程度大、工作強(qiáng)度大的正是后處理過(guò)程,因此,后處理同樣需要高度重視。主要包括:固液分離、萃取洗滌、蒸餾濃縮、蒸發(fā)結(jié)晶/冷卻結(jié)晶、精餾。
1、萃取洗滌
通常使用連續(xù)式萃取塔、離心機(jī)萃取機(jī)、碟式離心機(jī)、液液離心機(jī)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)反應(yīng)后處理的連續(xù)化。連續(xù)化工藝中可以進(jìn)行多次的萃取洗滌;全自動(dòng)化操作,只需要輸入流量即可自動(dòng)完成;連續(xù)化“萃取-濃縮”一體化系統(tǒng);是密度差很小、乳化的較好處理方案。
其中,離心萃取機(jī)是萃取能力一般,分離能力好。萃取塔,萃取能力很好,分離能力一般。高效的液液離心機(jī)也可用于破乳。
2、連續(xù)化蒸餾濃縮
使用多級(jí)的薄膜蒸發(fā)器系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)連續(xù)的真空濃縮蒸餾,使溶劑殘留達(dá)到要求。再配合特殊的高真空下使用的輸送泵,實(shí)現(xiàn)冷凝液和濃縮液的同步轉(zhuǎn)移,實(shí)現(xiàn)全連續(xù)。
蒸發(fā)濃縮是一個(gè)系統(tǒng)工程,包括傳熱,蒸發(fā),真空,冷凝器等,在工業(yè)化設(shè)計(jì)中需要保守。
3、連續(xù)化蒸發(fā)結(jié)晶
蒸發(fā)式連續(xù)結(jié)晶器,適合于反應(yīng)液除鹽;冷卻式連續(xù)結(jié)晶器,適合于料液的冷卻析晶;配合連續(xù)式離心機(jī)使用。
連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用范圍有:連續(xù)硝化技術(shù);連續(xù)加氫反應(yīng)(液相或氣相);連續(xù)氯化技術(shù);連續(xù)酯化技術(shù);連續(xù)氧化技術(shù);新型烷基化技術(shù);連續(xù)胺化(氨化)技術(shù);連續(xù)重氮化水解技術(shù)。
其要解決的工程問(wèn)題包括:反應(yīng)釜的溫控;計(jì)量問(wèn)題;堵塞問(wèn)題;溢流問(wèn)題液液位控制系統(tǒng);各種工況下的物料連續(xù)轉(zhuǎn)移問(wèn)題;泵的選擇;設(shè)備的備用和切換;自動(dòng)化的氮?dú)獗Wo(hù)問(wèn)題;取樣問(wèn)題等。下面列舉幾個(gè)技術(shù)和解決方案:
1、反應(yīng)釜的精密溫度控制
需要注意的有:多點(diǎn)溫度測(cè)定(釜內(nèi)、夾套、底閥);釜內(nèi)溫度控制;夾套溫度控制;程序升溫;緊急降溫;“釜內(nèi)-夾套”溫差控制;數(shù)據(jù)的保存和圖形分析;最小測(cè)溫體積;測(cè)溫探頭的延遲問(wèn)題;高報(bào)-高高報(bào)的報(bào)警和連鎖;一些安監(jiān)局要求的危險(xiǎn)工藝的溫控連鎖等。
2、反應(yīng)裝置的自動(dòng)化精密溫控技術(shù)(TCU)
該技術(shù)的溫度范圍為-20~160℃;帶前饋適應(yīng)可編程控制器,控制中不過(guò)沖、不回調(diào);P I D控溫技術(shù),控溫精度±0.5℃;有釜溫控制模型、夾套控制模型、程序升溫模型,以及細(xì)致的溫度過(guò)程控制曲線及數(shù)據(jù)。還有各種形式的TCU:雙板換型(使用導(dǎo)熱油);單板換型(使用乙二醇);深冷型(-80℃);熱水器(干燥設(shè)備使用)。
3、反應(yīng)裝置的壓力控制技術(shù)
很多反應(yīng)需要在氮?dú)獗Wo(hù)下進(jìn)行,但是不停的吹掃氮?dú)鈺?huì)導(dǎo)致溶劑損失,特別是回流情況下。工人長(zhǎng)時(shí)間的操作不可靠,釜內(nèi)溫度變化也導(dǎo)致壓力變化很大。
解決方案:采用雙調(diào)節(jié)閥的方案,實(shí)現(xiàn)釜內(nèi)的壓力恒定在30-100KPa的微正壓狀態(tài);實(shí)現(xiàn)一鍵式自動(dòng)氮?dú)庵脫Q/氮?dú)獗Wo(hù);防止放空、真空管線的倒吸,殘液回流到釜。
4、密閉生產(chǎn)技術(shù)
應(yīng)用于高活性藥物(腫瘤藥、細(xì)胞毒、劇毒品、激素類(lèi)藥物等);粉塵、臭氣、有毒氣體的控制。還適用于原料分裝稱量及取樣(控制濕度;控制氧含量);原料藥粉體投料解決方案、中間體密閉轉(zhuǎn)移(PE袋包裝;噸袋包裝;紙板桶包裝等);溶劑桶抽料的防護(hù);玻璃反應(yīng)釜類(lèi)隔離防護(hù);反應(yīng)過(guò)程中的取樣;離心機(jī)、壓濾器密閉進(jìn)出料;烘干設(shè)備(三合一、平板烘箱、單錐、雙錐)密閉進(jìn)出料;粉碎(整粒、氣流、粉碎)、過(guò)篩、稱量包裝密閉操作;粉體密閉傳遞閥‐αβ閥;RTP閥;密閉塑料卡扣;高活實(shí)驗(yàn)室定制化各類(lèi)防護(hù)隔離器等。
5、反應(yīng)釜投料類(lèi)隔離設(shè)備
保證反應(yīng)釜投料密閉,是在惰性化保護(hù)下投入固體,反應(yīng)釜放出可燃?xì)怏w的情況下投料(如:分次加入鈉氫);可以防止粉塵擴(kuò)散(如:活性炭、大多數(shù)鹽類(lèi)等投料隔離器);固體遇空氣易燃(如:鈀碳、疊氮鈉、鈉氫);高活性物料(如:反應(yīng)過(guò)程中各種中間體等);易升華物料(如:碘);劇毒品(如:氰化物、三光氣等);強(qiáng)腐蝕物料(如:各種酸性或堿性物料)等。根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況也可以定制解決方案。
6、密閉取樣技術(shù)
具有反應(yīng)釜密閉取樣;測(cè)試PH;簡(jiǎn)單可靠,無(wú)污染;價(jià)格低廉;耐腐蝕;方便沖洗等優(yōu)點(diǎn)。
7、離心機(jī)的自動(dòng)化氮?dú)獗Wo(hù)技術(shù)
離心機(jī)是化工醫(yī)藥的事故多發(fā)點(diǎn),多數(shù)是由于溶劑揮發(fā)和靜電導(dǎo)致,氮?dú)獗Wo(hù)是一種重要手段。
解決方案:實(shí)現(xiàn)一鍵自動(dòng)置換;實(shí)時(shí)氮?dú)獗Wo(hù);簡(jiǎn)單可靠;不會(huì)因?yàn)楦g和粘稠固體問(wèn)題導(dǎo)致失效。
8、連續(xù)化工藝的儀表問(wèn)題
連續(xù)化的生產(chǎn)工藝,基本都是全自動(dòng)化,需要整體設(shè)計(jì)。在連續(xù)化生產(chǎn)中,連續(xù)進(jìn)料的計(jì)量系統(tǒng)是最關(guān)鍵的設(shè)備。特別對(duì)于A、B兩種物料需要精確配比(如1:1.03)的控制,需要在工程和設(shè)備上做好冗余設(shè)計(jì),和自動(dòng)糾錯(cuò)的功能。否則一旦儀表有了偏差問(wèn)題,整個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的產(chǎn)品都出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題了。如果A大大過(guò)量的反應(yīng),就相對(duì)好很多了。另外反應(yīng)釜一定要做自動(dòng)化的溫控系統(tǒng),對(duì)于國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)工藝,需要按照要求設(shè)計(jì)緊急切斷,緊急冷卻,緊急卸放系統(tǒng)或者SIS系統(tǒng)。
風(fēng)險(xiǎn)在于安全問(wèn)題和質(zhì)量問(wèn)題。
安全方面的風(fēng)險(xiǎn),在于各種失控,需要嚴(yán)格的做一個(gè)HAZOP,分析出風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn),要充分考慮所有儀表閥門(mén)的失控失效問(wèn)題。
質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)在于,當(dāng)控制參數(shù)發(fā)生微小的偏差的時(shí)候,所有的儀表和工人都看不出來(lái),但是會(huì)影響質(zhì)量。所以需要系統(tǒng)的思考所有的儀表發(fā)生偏差(正常范圍內(nèi)的偏差、時(shí)間用久了之后的偏差)對(duì)工藝的影響,是否需要做冗余的二次保障系統(tǒng)等。
參考資料:《精細(xì)化工醫(yī)藥的連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)》 楊智深 櫟安化學(xué)(上海)有限公司
來(lái)源:化工邦