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1. Optimisation des paramètres de processus de base
2. Amélioration de l'équipement et amélioration de l'efficacité énergétique
3. Gestion intelligente et numérique
4. Processus vert et contrôle des coûts
5. OPTIMITION DE LA FORMATION ET DE GESTION
1. Optimisation des paramètres de processus de base
1.1. Contrôle précis des conditions de réaction
Optimisation du rapport gaz-liquide: Déterminez le rapport optimal de volume de gaz-liquide des matières premières So₃ aux matières premières organiques (généralement 1: 5 ~ 1: 8) par simulation de dynamique de fluide (CFD). Par exemple, dans la sulfonation de l'alkylbenzène, l'ajustement du rapport gaz-liquide de 1: 6 à 1: 7 peut augmenter le degré de sulfonation de 96% à 98,5%, tout en réduisant la teneur en acide libre de 1,2%.
Technologie de contrôle de la température segmentée: Configurez 3 zones de contrôle de la température dans le réacteur de film de chute multi-tube:
Section avant (entrée): 60 à 80 degrés, accélérez la vitesse de réaction initiale;
Section centrale (zone de réaction principale): 45 ~ 55 degrés, équilibre la vitesse de réaction et la génération de sous-produits;
Section arrière (sortie): 35 ~ 40 degrés, inhiber la sur-sulfonation et la génération de sulfone.
Après qu'une usine a adopté cette technologie, la teneur en sulfone sous-produit est passée de 1,1% à 0. 5%, et la consommation d'unité de matières premières a été réduite de 3%.
1.2. Catalyseur et gestion des matériaux
Optimisation du système de génération de So₃: l'air enrichi en oxygène (teneur en oxygène supérieure ou égal à 25%) est introduit dans le four à combustion de soufre pour augmenter le taux de conversion SO₂ à plus de 99,5%, tout en réduisant la quantité de gaz d'échappement de combustion; Le catalyseur V₂o₅ est régulièrement régénéré en ligne (comme l'azote contenant 2% SO₂ à 450 degrés pour l'activation), prolongeant la durée de vie à plus de 18 mois.
Prétraitement des matières premières: L'émulsification par ultrasons ou les préchauffages micro-ondes est utilisée pour les matières premières à haute viscosité (telles que les dérivés d'huile) afin de réduire la résistance au fluide, de réduire la consommation d'énergie de la pompe d'alimentation de 15% et d'améliorer l'uniformité du mélange.
2. Amélioration de l'équipement et amélioration de l'efficacité énergétique
2.1 Réacteur microcanal: révolution de transfert de masse du millimètre au micromètre
Le réacteur microcanal construit un espace de réaction microscopique à haut débit en miniaturisant le canal d'écoulement à l'échelle millimétrique (diamètre 5 ~ 10 mm) du tube de film qui tombe traditionnel à un canal rectangulaire ou circulaire de 50 ~ 100 μm. Son avantage central est que la surface spécifique est aussi élevée que 10, 000 ~ 50, 000 m² \/ m³, qui est 10 ~ 20 fois plus élevée que celle du réacteur traditionnel, de sorte que les deux phases de gaz-liquide (telles que le gaz et les matières premières organiques liquides) peuvent être mélangées de manière uniformément au niveau du milliais au niveau microsible. Prenant l'exemple de la sulfonation des intermédiaires pharmaceutiques, le processus traditionnel provoque une augmentation soudaine de la température locale (plus de 100 degrés) en raison de la réaction exothermique, qui est facile à provoquer une décomposition des matériaux. Le réacteur microcanal stabilise la température de réaction à 60 à 70 degrés par le contrôle du gradient de température axiale (erreur<±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 Réacteur de films de chute de circulation externe: une percée pour les systèmes à haute viscosité
Pour les matériaux à haute viscosité tels que la paraffine et les polyols poly Débit liquide dans le tube à 1,0 ~ 1,5 m \/ s en ajoutant une pompe de circulation forcée (tête 50 ~ 100 m), formant un état d'écoulement turbulent et en augmentant le coefficient de transfert de masse de 5 × 10⁻⁵ m \/ s à 1,2 × 10⁻⁴ m \/ s. Prenant l'exemple de la sulfonation de la paraffine, cette technologie raccourcit le temps de réaction de 90 minutes à 50 minutes, et en même temps, le mélangeur statique dans la boucle de circulation renforce le contact gaz-liquide, ce qui augmente le taux de conversion de paraffine de 88% à 94%. La conception de l'équipement utilise une section de tuyaux de diamètre variable (le diamètre de la section d'entrée est agrandi de 20% pour réduire la chute de pression, et la section de sortie est contractée pour augmenter le débit), et la plaque de guidage en spirale est utilisée pour réduire l'épaisseur inégale du film liquide, ce qui inhibe efficacement la rétention et la mise à l'échelle des matériaux à haute texes, et répartit le nettoyage de l'équipe stabilité de l'appareil.
2.3 Exploration de l'efficacité énergétique à pleine chaîne du système de récupération de chaleur des déchets
Utilisation graduée de la chaleur déchet
La chaleur élevée libérée par la réaction de sulfonation (environ 18 0 KJ \/ MOL) est maximisée par un réseau de récupération de chaleur à trois étages: dans la section à haute température (＞ 200 degrés), le gaz de queue de réaction entre d'abord dans la chaudière à chaleur à pain d'ailettes et génére une vapeur saturée 4MPA par un échange de chaleur de la coquille. Pour chaque tonne d'alkylbenzène traitée, 1,2 tonne de vapeur peut être produite, dont 70% sont utilisées pour conduire le compresseur d'air (en remplacement de la consommation d'énergie moteur, économisant 40% de l'électricité), et 30% est connecté à la grille de l'usine pour la production d'électricité (1 tonne de vapeur génère 0,9kwh, et la production annuelle de puissance peut atteindre 500, 000 kWh). La chaleur des déchets du refroidissement du matériau dans la section à température moyenne (80 ~ 120 degrés) est utilisée pour préchauffer les matières premières par un échangeur de chaleur à plaque. Par exemple, la préchauffage de l'alkylbenzène de 25 degrés à 60 degrés peut réduire la consommation d'énergie de radiateurs électriques de 35%; Dans le même temps, l'excès de chaleur est utilisé pour chauffer le salon, en remplaçant les chaudières au charbon. Une unité de sulfonation avec une production annuelle de 100 000} permet d'économiser 2,1 millions de yuans en coûts de vapeur. La chaleur des déchets de l'eau de refroidissement dans la section à basse température (30 ~ 50 degrés) a été précédemment déchargée directement, mais est maintenant récupérée au système de chauffage du réservoir par un échangeur de chaleur à chaleur pour maintenir la température de fusion de soufre (130 ~ 140 degrés), réduisant la consommation d'énergie de chauffage électrique de 25%.
2.4 Technologie de la pompe à chaleur: activation profonde de la chaleur des déchets à basse température
Pour une grande quantité de chaleur à basse température (3 0 ~ 50 degrés) Pendant le processus de refroidissement des produits de sulfonation, une pompe à chaleur à la source d'eau + une solution de combinaison d'unité d'absorption de bromure de lithium est utilisée pour augmenter le grade de chaleur des déchets à 70 degrés pour le chauffage de l'eau du processus. Le système de pompe à chaleur utilise une solution d'éthylène glycol comme milieu et augmente la température d'évaporation (35 degrés) à la température de condensation (75 degrés) à travers un compresseur. Le rapport d'efficacité énergétique (COP) peut atteindre 4,5, c'est-à-dire que 1 kWh d'électricité peut être utilisé pour transporter 4,5 kWh de chaleur, ce qui est de 78% d'économie d'énergie par rapport au chauffage électrique traditionnel. Après avoir été appliquée dans une usine de surfactant, la consommation d'énergie du chauffage de 200 mètres de 200 mètres de l'eau de 20 degrés à 60 degrés a été réduite de 12, 000 KWh à 2600kwh, économisant 380, 000 yuan dans les factures d'électricité chaque année. De plus, le système de pompe à chaleur est équipé d'un module de régulation de charge intelligent, qui ajuste dynamiquement la fréquence du compresseur en fonction de la charge de production. À de faibles charges, le COP reste supérieur à 4,0, évitant le problème de l'efficacité réduite des dispositifs traditionnels de récupération de la chaleur des déchets dans des conditions de fonctionnement fluctuantes. Cette technologie réduit non seulement la consommation d'énergie fossile, mais atténue également la pression des ressources en eau en réduisant l'utilisation de l'eau en circulation de refroidissement (taux d'économie d'eau de 15%), et est devenu la norme centrale du processus de sulfonation verte.
3. Gestion intelligente et numérique
3.1. Surveillance en ligne et contrôle automatique
Surveillance en temps réel de plusieurs paramètres: Installez les sondes de spectroscopie proche infrarouge (NIRS) pour mesurer la valeur acide, la couleur (APHA) et la teneur en huile libre de l'acide sulfonique en ligne, la mise à jour des données toutes les 5 minutes et ajustez automatiquement le montant d'injection alcaline (lien de neutralisation) via le contrôleur PID, de sorte que le taux de produits finis en alcali est augmenté de 92% à 98%.
Modèle de prédiction AI: Sur la base des données de production historiques, le modèle de réseau neuronal est formé pour prédire les paramètres de processus optimaux (tels que la concentration SO₃ et la température de réaction) sous différentes matières premières et saisons. Après application par une certaine entreprise, la fréquence de réglage des processus est réduite de 60% et la consommation d'énergie par produit unitaire est réduite de 8%.
3.2. Système de maintenance prédictive
Des capteurs de vibration et des moniteurs de corrosion sont installés dans des pièces clés telles que les tubes de film et les vannes qui tombent. Les données sont analysées à travers des algorithmes d'apprentissage automatique pour avertir des risques de mise à l'échelle ou de corrosion 7 jours à l'avance. Par exemple, une usine a réduit les temps d'arrêt imprévus de 45 heures par an à 12 heures grâce à ce système et une augmentation de l'utilisation de la capacité de 5%.
4. Processus vert et contrôle des coûts
4.1. Circulation des acides d'acide et récupération des ressources
Membrane waste acid treatment: ceramic membrane filtration (pore size 50nm) + nanofiltration membrane (molecular weight cutoff 200Da) combined process is used to separate and recover more than 90% of sulfuric acid (concentration Greater than or equal to 70%) and unreacted raw materials (such as alkylbenzene) from waste acid, and the cost of waste acid treatment per ton is reduced to 50% of the traditional Méthode de neutralisation, tout en réduisant les émissions de déchets dangereux.
Utilisation des ressources de gaz de queue: les gaz de queue sulfonés (contenant SO₂, SO₃) sont passés dans la méthode à double alcali (NaOH + Caco₃) la tour pour générer du gypse (Caso₄・ 2H₂o) comme matière première de matériaux. Chaque tonne de gaz de queue traitée peut produire 0. 8 tonnes de gypse comme sous-produit, créant un revenu supplémentaire d'environ 200 yuans.
4.2. Transformation des matières premières bio-basées et à faible teneur en carbone
Utilisez l'ester méthylique à l'huile de palme (PME) pour remplacer l'alkylbenzène à base de pétrole et produire des tensioactifs bio-basés (MES) après la sulfonation, ce qui réduit les coûts de matières premières de 12% (parce que les matières premières bio-basées bénéficient de subventions politiques), tout en augmentant la dégradabilité des produits à plus de 95%, répondant aux exigences de certification EU EU ECOLABEL et en augmentant le marché élevé.
5. OPTIMITION DE LA FORMATION ET DE GESTION
5.1. Formation des employés et opérations standardisées
Établir un système de formation de simulation virtuelle pour simuler le processus de manipulation des conditions anormales (telles que les fuites SO₃ et la surpression des réacteurs), améliorez la vitesse d'intervention d'urgence de l'opérateur et raccourcissez le temps de gestion des accidents de 30 minutes à moins de 10 minutes.
Implémentez la gestion de la «fenêtre de processus», incluez les paramètres clés (tels que la fluctuation de la concentration SO₃ ± 0. 5%, la température de réaction ± 2 degrés) en évaluation des performances et améliore la stabilité du processus de 15% via le système d'incitation.
5.2. Optimisation collaborative de la chaîne d'approvisionnement
Signez un accord à long terme avec les fournisseurs de soufre pour utiliser le transport du pipeline au lieu des barils pour réduire les coûts de transport de 20%; Dans le même temps, construisez des réservoirs de stockage de soufre (capacité supérieure ou égale à 10 jours) près de l'appareil pour éviter les risques de fluctuation des prix du marché.
Promouvoir le modèle "Inventory Zero", se connecter avec les besoins des clients en aval via l'Internet des objets, ajuster dynamiquement les plans de production, réduire les arriérés de stocks de produits finis et augmenter le chiffre d'affaires des capitaux de 18%.