Équipement de rectification sous pression négative

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Le cœur de l'équipement de rectification sous pression négative est l'utilisation des différences de points d'ébullition de chaque composant dans le mélange pour réaliser la séparation par vaporisation - condensation multiple dans un environnement à basse température

Détails du produit

Équipement de rectification sous pression négative: analyse complète des caractéristiques, de la structure et des applications

Dans le domaine de la séparation chimique, pour les besoins de purification de matériaux à point d'ébullition élevé, sensibles à la chaleur, facilement oxydables ou facilement polymériques,Équipement de rectification sous pression négative(également connu sous le nom d'équipement de rectification sous pression réduite) avec l'avantage central de la « séparation à basse température», il est devenu un équipement clé pour garantir la qualité des produits et la sécurité de la production. Il est largement utilisé dans les domaines de la pétrochimie, de la chimie fine, de la médecine, de la nourriture, des produits chimiques électroniques et d'autres domaines de fabrication en réduisant activement la pression de fonctionnement dans la tour, de sorte que le point d'ébullition du matériau diminue considérablement, ce qui permet une séparation efficace dans des conditions de température douces. Cet article portera sur le mécanisme de travail, la structure de base, les scénarios applicables, les points de fonctionnement et les tendances de développement.Équipement de rectification sous pression négativeEffectuer une analyse complète.

I. principe de fonctionnement de base: régulation de la pression pour atteindre le point d'ébullition "downgrade"

La base théorique de la rectification sous pression négative est l'équation de Clausius - Clapeyron, qui révèle une relation inverse entre le point d'ébullition d'un liquide et la pression extérieure - plus la pression est basse, plus le point d'ébullition du liquide est bas. Cette caractéristique fournit une solution de base pour la séparation des matériaux sensibles à la chaleur: par exemple, un brut d'éthylène glycol avec un point d'ébullition de 320 ° C à pression normale, dans un environnement sous pression négative de 10 kPa (pression absolue), le point d'ébullition peut descendre en dessous de 180 ° C, en évitant avec succès sa température de décomposition thermique de 220 ° C; Comme l'extraction de la vitamine E dans l'industrie pharmaceutique, l'environnement à pression négative peut contrôler la température de séparation à 80 - 100 ° C, préservant complètement son activité biologique.

Le flux de travail de l'équipement peut être résumé en "établissement du vide - vaporisation du matériau - séparation du transfert de masse - condensation des composants" en quatre maillons: le gaz de la colonne de rectification est d'abord extrait par le système de vide pour construire un environnement de pression négative stable de 0,1 à 100 kPa superpressure (la pression spécifique doit être personnalisée en fonction des caractéristiques du matériau); Le système de chauffage de la tour fournit ensuite de la chaleur avec une faible consommation d'énergie, permettant à la matière d'être vaporisée à basse température pour former une phase gazeuse; En contact à contre - courant avec la phase liquide descendante à l'intérieur de la colonne lors de la montée en phase gazeuse, l'échange de transfert de masse des fractions reconstituées légères est réalisé à travers les organes internes de la colonne; La phase gazeuse finale du composant léger de tête est condensée en liquide par le condenseur, et la cuve de la colonne donne des composants reconstitués de haute pureté pour une séparation précise.

Par rapport à la rectification à pression normale, la force motrice de transfert de masse de la rectification à pression négative (différence de concentration gaz - liquide en deux phases) est plus importante, mais la réduction de la densité de la phase gazeuse entraîne une baisse de la limite supérieure de la vitesse du gaz, il est nécessaire d'équilibrer l'efficacité de séparation et la stabilité opérationnelle en optimisant la conception de la structure interne de la colonne, afin d'éviter les problèmes de fuite, d'inondation liquide et autres.

II. Composition structurelle clé: "étanchéité + vide" architecture à double cœur

Équipement de rectification sous pression négativeSur la base de la colonne de rectification conventionnelle, l'étanchéité, la régulation du vide et la capacité de transport de la phase gazeuse ont été renforcées, formant une architecture complète de « corps de colonne de rectification + Système de vide + système auxiliaire complémentaire », les fonctions de chaque partie s'adaptent étroitement aux exigences de la condition de pression négative et ne peuvent pas être manquées.

(i) Corps de colonne de rectification: joint à basse pression et transporteur de transfert de masse efficace

En tant que site central du processus de séparation, la conception du corps de la colonne de rectification se concentre sur les deux dimensions « anti - fuite» et « haute efficacité», notamment la structure du corps de la colonne, les composants internes et le système d'alimentation entrante et entrante.

1. Structure du corps de la tour: avec une conception de cylindre circulaire, le matériau est choisi en fonction de la corrosivité du matériau, comme l'acier inoxydable 304 / 316L (pour les matériaux neutres), l'alliage de titane (pour les matériaux fortement corrosifs), le matériau de fluor de doublure (pour les matériaux acides et alcalins), etc. En raison de l'action de la pression négative, l'épaisseur de la paroi de la tour doit être déterminée par le calcul de la résistance, généralement 15% - 25% plus épaisse que la même colonne de pression normale, empêchant la déformation instable sous pression négative. La performance d'étanchéité est l'indicateur de base, la bride du corps de la tour adopte une surface rainurée ou une structure d'étanchéité convexe concave, équipée d'un joint d'enroulement en graphite résistant à haute température et au vide, assurant un taux de fuite global ≤ 1 × 10 ⁻ pa · m³ / s et évitant la destruction de l'environnement sous vide.

2. Composants de la tour: préférez les composants avec une faible perte de charge et une efficacité de transfert de masse élevée, formant les deux grandes routes techniques « type de remplissage» et « type de plateau». La Tour de remplissage convient à l'équipement avec un diamètre ≤ 1,5 m, en utilisant le remplissage ondulé métallique, le remplissage céramique, etc., le contact gaz - liquide est uniforme et la perte de charge ≤ 0,5 kPa / M, adapté à la scène de séparation de précision; La Tour de plate - forme convient aux grands équipements de diamètre > 1,5 m, adopte la plaque de tour de vanne à flotteur de guidage, la plaque d'écran, etc., l'élasticité de fonctionnement est grande (30% - 120%), la capacité de traitement est forte, adaptée à la production industrielle à grande échelle. Quel que soit le type, la précision d'installation de l'élément est requise, l'écart de verticalité à l'intérieur de la tour ≤ 1 ‰, assurant une distribution homogène du gaz et du liquide et évitant une diminution de l'efficacité de séparation.

3. Système d'entrée et de sortie: l'orifice d'alimentation est disposé dans la partie supérieure du corps de la tour, équipé d'un distributeur anti - choc, de sorte que le matériau est pulvérisé uniformément sur la surface des éléments internes de la tour, évitant les déséquilibres locaux gaz - liquide; L'orifice de sortie de la cuve de la tour est couplé avec le dispositif d'étanchéité liquide pour empêcher la destruction du vide par le contrôle du niveau; La sortie en phase gazeuse du Sommet de la tour est conçue avec un tube court de grand calibre, réduisant la résistance à l'écoulement de la phase gazeuse et améliorant l'efficacité du transfert du vide.

Ii) systèmes de vide: sources d'énergie pour les environnements à pression négative

Le système de vide estÉquipement de rectification sous pression négativeLe « cœur», dont la performance détermine directement la stabilité de la pression dans la tour et l'effet de séparation, doit être configuré en fonction de la combinaison de niveaux de vide requis, afin d'assurer que le taux d'aspiration correspond dynamiquement à la génération de gaz dans la tour. Les schémas de configuration courants sont divisés en trois niveaux:

1. Intervalle de vide faible (pression absolue de 50 à 100 kPa): avec pompe à vide à anneau d'eau, structure simple, faible coût et entretien facile, applicable aux scénarios de séparation grossière avec des exigences de degré de vide peu élevées, telles que le prétraitement de la distillation sous pression réduite du pétrole brut; Si le matériau contient des solvants inflammables, il doit être équipé d'un moteur antidéflagrant et d'un dispositif de récupération de liquide d'étanchéité pour prévenir les risques de sécurité.

2. Intervalle de vide moyen (pression absolue de 1 à 50 kPa): avec le système combiné de "pompe à vide roots + pompe à vide à anneau d'eau", la pompe roots offre une grande vitesse d'extraction pour garantir la stabilité de la pression, la pompe à anneau d'eau en tant que pompe d'étage avant pour réaliser le vide de base, adapté à la plupart des besoins de séparation chimique fine, tels que l'épuration des intermédiaires pharmaceutiques, le raffinage des pesticides et autres.

3. Intervalle de vide élevé (pression absolue de 0,1 à 1 kPa): avec le système à trois étages de "pompe à diffusion + pompe à vide roots + pompe à vide mécanique", la pompe à diffusion peut atteindre un environnement de vide ultra - élevé, adapté à la séparation de matériaux sensibles à la chaleur, tels que l'épuration de Silane de qualité électronique, le raffinage d'huile lubrifiante, etc.

En outre, le système de vide nécessite un réservoir tampon de vide (fluctuation de pression stable ≤ ± 0,2 kPa), un séparateur gaz - liquide (pour empêcher la corrosion ou le blocage de la vapeur de matériau entrant dans la pompe à vide) et une vanne de régulation de vide de précision (par exemple, une vanne de régulation à membrane) pour former un circuit de contrôle de vide complet.

(III) système auxiliaire d'accompagnement: assurer le fonctionnement stable du processus

1. Système de chauffage: en raison de la basse température de fonctionnement, le chauffage à la vapeur saturée ou le chauffage à l'huile conductrice de la chaleur sont utilisés, le chauffage de la chaudière de la colonne sélectionne la Structure tubulaire ou à double enveloppe, la zone de chauffage doit être calculée avec précision pour assurer la charge thermique et la demande de vaporisation du matériau, pour éviter la surchauffe locale conduisant à la détérioration du matériau.

2. Système de condensation: le condenseur de tête de tour adopte une structure de type tube - coquille, le milieu de refroidissement préférentiellement de l'eau à basse température ou de la saumure congelée pour améliorer l'efficacité de la condensation; La sortie du condenseur doit être équipée d'un séparateur gaz - liquide, qui sépare les composants légers non condensés avant de les envoyer dans le système de vide, réduisant ainsi la charge de la pompe à vide.

3. Système de contrôle: adopte le système de contrôle automatique de haute précision, le contrôle de pression réalise le contrôle en boucle fermée par la vanne de régulation de vide et la liaison de fréquence variable de la pompe à vide; Le contrôle de la température adopte le schéma de régulation au niveau de la chaîne, la température de la plaque sensible est la variable principale, le débit de vapeur de chauffage de la tour est la variable secondaire, assurant la précision du contrôle de la température jusqu'à ± 1 ℃; En même temps, il est équipé de la fonction de surveillance et d'alarme du niveau de liquide, du débit et d'autres paramètres clés, afin de garantir le fonctionnement sûr du système.

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