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1.1. 반응 조건의 정확한 제어
가스-액체 비율의 최적화 : 계산 유체 역학 (CFD) 시뮬레이션을 통해 SOS의 유기 원료 (일반적으로 1 : 5 ~ 1 : 8)의 최적 가스 액체 부피 비율을 결정합니다. 예를 들어, 알킬 벤젠 설 폰화에서, 1 : 6에서 1 : 7로 가스-액체 비율을 조정하면 설 폰화 정도를 96%에서 98.5%로 증가시킬 수 있으며, 유리 산 함량을 1.2%감소시킬 수 있습니다.
세분화 된 온도 제어 기술 : 멀티 튜브 떨어지는 필름 원자로에 3 개의 온도 제어 영역을 설정합니다.
전면 섹션 (inlet) : 60 ~ 80도, 초기 반응 속도를 가속화합니다.
중간 섹션 (주 반응 영역) : 45 ~ 55도, 반응 속도 및 부산물 생성의 균형;
뒷 부분 (아울렛) : 35 ~ 40도, 과황 및 술포 발생 억제.
공장 에서이 기술을 채택한 후, 부산물 설 폰 함량은 1.1%에서 0. 5%로 떨어졌고 원자재 단위 소비는 3%감소했습니다.
1.2. 촉매 및 재료 관리
SO₃ 생성 시스템 최적화 : 산소가 풍부한 공기 (25%이상의 산소 함량)가 황산 용광로에 도입되어 SOT 전환율을 99.5%이상 증가시키면서 연소 배기 가스의 양을 줄입니다. v₂o₂ 촉매는 정기적으로 온라인으로 재생됩니다 (예 : 활성화를 위해 450도에서 2% SO₂ 함유 질소)는 서비스 수명을 18 개월 이상 연장합니다.
원료 전처리 : 초음파 유화 또는 전자 레인지 예열은 유체 저항을 줄이고 공급 펌프의 에너지 소비를 15%줄이며 균일 성을 향상시키기 위해 고격도의 원료 (예 : 오일 유도체)에 사용됩니다.
2.1 마이크로 채널 반응기 : 밀리미터에서 마이크로 미터까지의 질량 전달 혁명
마이크로 채널 반응기는 전통적인 떨어지는 필름 튜브의 밀리미터 규모의 흐름 채널 (직경 5 ~ 10mm)을 50 ~ 100μm의 직사각형 또는 원형 채널로 소형화함으로써 고 처리량 미세 반응 공간을 구축합니다. 핵심 이점은 특이 적 표면적이 10, 000 ~ 50, 000 m²\/m³는 전통적인 반응기의 것보다 10 ~ 20 배 높은 000 m²\/m³이므로 가스-액체 2 상 (예 : SO₃ 가스 및 액체 유기체)은 마이크로 스케일에서 밀리 초 수준에서 균일하게 혼합 될 수 있습니다. 예를 들어 제약 중간체의 설 폰화를 예로 들어, 전통적인 과정은 발열 반응으로 인해 국소 온도 (100도 이상)가 갑자기 증가하여 물질 분해를 유발할 수 있습니다. 마이크로 채널 반응기는 축 온도 구배 제어를 통해 60 ~ 70도에서 반응 온도를 안정화시킵니다 (오류<±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 외부 순환 낙하 필름 원자로 : 고격도 시스템의 획기적인 혁신
파라핀 및 폴리 에테르 폴리올과 같은 고격도의 재료 (점도> 5 0 0 MPA)의 경우, 전통적인 떨어지는 필름 반응기는 유속의 막힘에 걸리며 낮은 액체 유동 속도 (0. 3 ~ 0.5m\/s)로 인한 유량 채널의 막힘이 발생하기 쉽다 ({7}}. 3 ~ 0.5m\/s). 강제 순환 펌프 (헤드 50 ~ 100m)를 추가하고 난류 흐름 상태를 형성하고, 질량 전달 계수를 5 × 10 ℃에서 1.2 × 10 × 10 m\/s로 증가시킴으로써 1.0 ~ 1.5m\/s까지. 파라핀 설 폰화를 예로 들어,이 기술은 반응 시간을 90 분에서 50 분으로 단축 시키며, 동시에 순환 루프의 정적 믹서는 가스 액체 접촉을 강화시켜 파라핀 전환율을 88%에서 94%로 증가시킵니다. 장비 설계는 가변 직경의 파이프 섹션 (입구 섹션 직경은 압력 강하를 줄이기 위해 20% 확대되고 유량을 증가시키기 위해 계약)을 사용하며, 나선형 가이드 플레이트는 액체 필름의 고르지 않은 두께를 감소시키는 데 사용되며, 이는 파이프 벽에서 한 번에 한 번 향상된 재료의 고유 한 두께를 감소시키고, 장비를 연장하여 장비를 연장하여 장비를 확장시킵니다. 장치의.
2.3 폐 열 회수 시스템의 전체 체인 에너지 효율 탐색
폐열의 등급 이용성 활용 : 단계별 부가가치 에너지 전환
설 폰화 반응 (약 18 0 kj\/mol)에 의해 방출되는 고열은 3 단계 폐 열 회수 네트워크를 통해 최대화됩니다. 고온 섹션 (＞ 200도)에서 반응 꼬리 가스는 먼저 핀 폐 열 보일러로 들어가서 쉘-튜브 열 교환을 통해 4MPA 포화 증기를 생성합니다. 가공 된 모든 알킬 벤젠마다 1.2 톤의 증기가 생성 될 수 있으며, 그 중 70%는 공기 압축기를 구동하는 데 사용되며 (전기의 40%를 대체하고, 40% 절약) 전력 생성을 위해 플랜트 그리드에 연결되어 있으며 연간 전력 생성은 500에 도달 할 수 있습니다. 중간 온도 섹션 (80 ~ 120도)의 재료 냉각으로 인한 폐열은 플레이트 열 교환기를 통해 원료를 예열하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 예열 알킬 벤젠을 25도에서 60도까지 전기 히터의 에너지 소비를 35%줄일 수 있습니다. 동시에 과도한 열은 거실을 가열하여 석탄 화력 보일러를 대체하는 데 사용됩니다. 연간 출력이 100 인 설 폰화 장치, 000 톤은 증기 비용으로 210 만 위안을 절약합니다. 저온 섹션 (30 ~ 50도)의 냉각수로부터의 폐열은 이전에 직접 배출되었지만, 이제 황색 열 교환기를 통해 탱크 가열 시스템으로 회수하여 황 용융 온도 (130 ~ 140도)를 유지하여 전기 가열의 에너지 소비를 25%감소시켰다.
2.4 열 펌프 기술 : 저온 폐 열의 깊은 활성화
설 폰화 생성물의 냉각 공정 동안 많은 양의 저온 폐 열 (3 0 ~ 50도)의 경우, 수원 열 펌프 + 리튬 브로마이드 흡수 단위 조합 용액을 사용하여 폐수 등급을 70 도로 증가시킵니다. 히트 펌프 시스템은 에틸렌 글리콜 용액을 중간으로 사용하고 압축기를 통해 증발 온도 (35도)를 응축 온도 (75도)로 올립니다. 에너지 효율 비율 (COP)은 4.5에 도달 할 수 있습니다. 즉, 1kWh의 전기는 4.5kWh의 열을 운반하는 데 사용될 수 있으며, 이는 전통적인 전기 가열에 비해 78% 에너지 절약입니다. 계면 활성제 공장에 적용된 후, 20도에서 60도까지 200m³\/d 공정 물의 에너지 소비는 12에서 000 kWh로 2,600kWh로 감소하여 380, 000 전기 요금에 매년 절약되었습니다. 또한 히트 펌프 시스템에는 지능형 하중 조절 모듈이 장착되어 있으며, 이는 생산 하중에 따라 압축기 주파수를 동적으로 조정합니다. 낮은 부하에서, COP는 4.0 이상으로 유지되며, 변동하는 작동 조건 하에서 전통적인 폐 열 회수 장치의 효율 감소 문제를 피합니다. 이 기술은 화석 에너지 소비를 줄일뿐만 아니라 냉각 순환 물 사용 (물 절약 속도 15%)의 사용을 줄임으로써 수자원 압력을 완화 시키며 녹색 설 폰화 공정의 핵심 표준이되었습니다.
3.1. 온라인 모니터링 및 자동 제어
다중 매개 변수의 실시간 모니터링 : NIRS (Near-Frapared Spectroscopy) 프로브를 설치하여 산 값, 색상 (APHA) 및 설 폰산 온라인의 자유 오일 함량을 측정하고 5 분마다 데이터를 업데이트하고 PID 컨트롤러를 통해 알칼리 주입량 (중화 링크)을 자동으로 조정하여 완성 된 제품의 98%에서 98%를 자동으로 조정합니다.
AI 예측 모델 : 과거 생산 데이터를 기반으로, 신경망 모델은 다양한 원료 및 계절에서 최적의 프로세스 매개 변수 (SOS 농도 및 반응 온도)를 예측하도록 훈련됩니다. 특정 엔터프라이즈에 의한 적용 후 프로세스 조정 빈도는 60%감소하고 단위 제품 당 에너지 소비는 8%감소합니다.
3.2. 예측 유지 보수 시스템
진동 센서 및 부식 모니터는 낙하 필름 튜브 및 밸브와 같은 주요 부분에 설치됩니다. 데이터는 기계 학습 알고리즘을 통해 분석되어 7 일 전에 스케일링 또는 부식 위험에 대한 경고를합니다. 예를 들어, 공장은이 시스템을 통해 계획되지 않은 다운 타임을 연간 45 시간에서 12 시간으로 줄이고 용량 활용을 5%줄였습니다.
4.1. 폐산 순환 및 자원 복구를 낭비합니다
막 폐기물 처리 : 세라믹 막 여과 (기공 크기 50NM) + 나노 여과 막 (분자량 컷오프 200DA) 결합 공정은 황산의 90% 이상을 분리하고 회수하는 데 사용됩니다 (70%보다 큰 농도 또는 동일) 및 반응되지 않은 원료 (알킬 벤젠과 같은 중립적 인 중립). 방법, 유해 폐기물 배출량을 줄이면.
테일 가스 자원 활용 : 설 폰화 된 꼬리 가스 (SO₂, SO₃ 함유)는 이중 알칼리 방법 (NaOH+Caco₃) 세척 타워로 전달되어 건축 재료 원료로 석고 (Caso₄・ 2H₂O)를 생성합니다. 처리 된 모든 꼬리 가스는 0. 8 톤의 석고를 부산물로 생산할 수 있으며 약 200 위안의 추가 수입을 만듭니다.
4.2. 바이오 기반 및 저탄소 원료의 변환
팜유 메틸 에스테르 (PME)를 사용하여 석유 기반 알킬 벤젠을 대체하고 설 폰화 후 바이오 기반 계면 활성제 (MES)를 생산하고, 원자재 비용을 12% 감소시키고 (바이오 기반 원료가 정책 보조금을 즐기기 때문에) 95% 이상으로 제품 저하성을 증가시키고 EU Ecolabel 인증 요구 사항을 충족시킵니다.
5.1. 직원 교육 및 표준화 된 운영
비정상적인 조건의 취급 프로세스 (SO ₃ 누출 및 원자로 과압과 같은)의 취급 과정을 시뮬레이션하고 운영자의 비상 응답 속도를 개선하며 사고 처리 시간을 30 분에서 10 분 미만으로 단축하기위한 가상 시뮬레이션 교육 시스템을 설정하십시오.
"프로세스 윈도우"관리, 성능 평가에서 주요 매개 변수 (예 : SO₃ 농도 변동 ± 0. 5%, 반응 온도 ± 2도)를 포함하고 인센티브 시스템을 통해 프로세스 안정성을 15% 향상시킵니다.
5.2. 공급망 공동 최적화
유황 공급 업체와의 장기 계약에 서명하여 배럴 대신 파이프 라인 운송을 사용하여 운송 비용을 20%줄입니다. 동시에, 시장 가격 변동 위험을 피하기 위해 장치 근처에 유황 저장 탱크 (10 일 이상의 용량)를 건설하십시오.
"제로 인벤토리"모델을 홍보하고 사물 인터넷을 통해 다운 스트림 고객 요구와 연결하고 생산 계획을 동적으로 조정하고 완제품 재고 백 로그를 줄이며 자본 회전율을 18%증가시킵니다.