Návrh regenerace metanolu z G-fáze odpadajícího z výroby s využitím vsádkové rektifikační kolony

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F60461373%3A22340%2F18%3A43916807" target="_blank" >RIV/60461373:22340/18:43916807 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Návrh regenerace metanolu z G-fáze odpadajícího z výroby s využitím vsádkové rektifikační kolony

Popis výsledku v původním jazyce

Na základě provozních měření byly zjištěny dva následující základní nedostatky současného konstrukčního uspořádání a řízení průběhu regenerace metanolu rektifikací G-fáze a zředěných vodných roztoků metanolu. (i) Je použit deskový výměník s vysokou hydraulickou ztrátou, která způsobuje zvyšování tlaku v koloně s rostoucí intenzitou topení. Přetlak v koloně dosahuje až 20 kPa při průtoku kondenzátu 18 l/min, který ale neodpovídá maximální hodnotě dosažitelné na stávající koloně s danou výplní. Při větších než velmi malých příkonech do vařáku tento přetlak překonává hydrostatický tlak sloupce kondenzátu nad nástřikem zpětného toku a zastavuje tak jeho průtok, čímž znemožňuje správnou funkci rektifikační kolony. Tento přetlak a jeho kolísání vlivem proměnlivého výkonu vařáku způsobuje nárůst teploty varu destilované směsi až o 4°C oproti normálnímu tlaku a kolísání této teploty, což znemožňuje přesnější odhad složení destilátu na základě teploty v hlavě kolony. (ii) Současné řízení dělení toku kondenzátu mezi kolonou (zpětný tok-reflux) a nádrž destilátu (destilát) není provedeno správně. V současném uspořádání je na základě teploty v hlavě kolony směrován kondenzát buďto jako zpětný tok do kolony nebo jako destilát do zásobní nádrže. Při správné funkci rektifikační kolony má být namísto jednorázového přesměrování toku kondenzátu pouze upravován poměr zpětného toku a toku destilátu (refluxní poměr). Teplota v hlavě kolony používaná v současnosti k řízení směru toku kondenzátu je navíc ve větší míře ovlivněna fluktuací tlaku v koloně, než složením destilátu, které má být regulováno. V následujícím textu zprávy jsou doporučované konstrukční změny zařízení rozděleny do dvou skupin. V první skupině jsou uvedeny úpravy, které je nutno provést k dosažení maximálního výkonu kolony, který dovolí používaný deskový kondenzátor s vysokým hydraulickým odporem. Jedná se o zajištění dodávky zvoleného množství zpětného toku na výplň kolony i v situaci zvýšeného tlaku v hlavě kolony a řízení intenzity topení ve vařáku tak, aby přetlak v hlavě kolony nepřesáhl zadanou hodnotu. Na základě simulačních výpočtů a výsledků provozních měření jsou navrženy podmínky regenerace G-fáze s očekávaným výkonem kolony 300 kg/h metanolu s obsahem vody pod 300 ppm. Druhá skupina úprav předpokládá použití vhodného kondenzátoru, jehož tlaková ztráta by se pohybovala v jednotkách kPa, jak je u kondenzátorů kolon běžné. Jen tehdy je možno přistoupit k optimalizaci řízení rektifikace proměnnou hodnotou refluxu v závislosti na teplotě v některém místě kolony. Dále je diskutován vhodný způsob řízení kolony. Jako vhodná veličina pro řízení intenzity topení ve vařáku je navržen přetlak ve vařáku oproti atmosférickému tlaku, jako vhodná veličina pro udržení kvality destilátu je navržena bezrozměrná teplota v teplocitlivém bodě.

Název v anglickém jazyce

Design of methanol regeneration from the G-phase from production using a batch rectification column

Popis výsledku anglicky

Based on the operational measurements, the following two basic deficiencies of the current design and management of the regeneration of methanol by G-phase rectification and dilute aqueous methanol solutions were found. (i) A plate exchanger with a high hydraulic loss is used which causes the pressure in the column to increase with increasing heating intensity. The overpressure in the column reaches up to 20 kPa with a condensate flow of 18 l / min, but does not match the maximum value available on the existing column with the fill. With larger than very small boreholes, this overpressure overcomes the hydrostatic pressure of the column of condensate over the backflow and stops its flow, thus rendering the rectifying column unusable. This overpressure and fluctuation due to varying boiler output causes an increase in the boiling point of the distilled mixture by up to 4 ° C over normal pressure and fluctuations in temperature, making it impossible to predict the composition of the distillate based on the temperature of the column head. (ii) Concurrent flow separation between the column (backflow-reflux) and the distillate tank (distillate) is not done correctly. In the present arrangement, condensation is routed based on the temperature in the head of the column either as a backflow into the column or as a distillate into the storage tank. When the rectification column functions properly, instead of a single redirect of the condensate stream, only the reflux ratio and the distillation flow (reflux ratio) should be adjusted. The column head temperature currently used to control the flow direction of the condensate is furthermore influenced to a greater extent by the fluctuation of the pressure in the column than the composition of the distillate to be regulated. In the following text, the recommended design changes are divided into two groups. The first group lists the adjustments that need to be made to achieve the maximum power of the column, which allows the high capacity hydraulic capacitor plate to be used. This is to ensure the supply of the selected quantity of return flow to the column filler even in the situation of increased pressure in the head of the column and control of the intensity of heating in the boiler so that the overpressure in the head of the column does not exceed the specified value. Based on the simulation calculations and the results of the operation measurements, G-phase regeneration conditions with an expected column output of 300 kg / h of methanol with a water content below 300 ppm are proposed. The second set of adjustments assumes the use of a suitable capacitor whose pressure drop would be in kPa units as is common with column capacitors. Only then is it possible to optimize the control of the rectification by varying the reflux value depending on the temperature at some point of the column. Further, a suitable method of controlling the column is discussed. As a suitable variable for controlling the intensity of heating in the boiler, overpressure in the boiler is designed over atmospheric pressure, a dimensionless temperature at the temperature point is proposed as a suitable quantity to maintain the quality of the distillate.

Druh

Z_polop - Poloprovoz

CEP obor

—

OECD FORD obor

20401 - Chemical engineering (plants, products)

Projekt

—

Návaznosti

N - Vyzkumna aktivita podporovana z neverejnych zdroju

Rok uplatnění

2018

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Interní identifikační kód produktu

409637023

Číselná identifikace

—

Technické parametry

dle smlouvy mezi VŠCHT Praha a Andone, s. r. o.

Ekonomické parametry

400 000

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

29218381

Název vlastníka

Andone, s. r. o.

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

A - K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence

Požadavek na licenční poplatek

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Adresa www stránky s výsledkem

—