精細化工發(fā)展方向連續化工藝(下)
后處理往往為工藝開(kāi)發(fā)者忽視,但在工廠(chǎng)實(shí)際中,設備占用數量多、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)結晶/冷卻結晶、精餾。
1、萃取洗滌
通常使用連續式萃取塔、離心機萃取機、碟式離心機、液液離心機等技術(shù),實(shí)現反應后處理的連續化。連續化工藝中可以進(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;連續化“萃取-濃縮”一體化系統;是密度差很小、乳化的較好處理方案。
其中,離心萃取機是萃取能力一般,分離能力好。萃取塔,萃取能力很好,分離能力一般。高效的液液離心機也可用于破乳。
2、連續化蒸餾濃縮
使用多級的薄膜蒸發(fā)器系統,實(shí)現連續的真空濃縮蒸餾,使溶劑殘留達到要求。再配合特殊的高真空下使用的輸送泵,實(shí)現冷凝液和濃縮液的同步轉移,實(shí)現全連續。
蒸發(fā)濃縮是一個(gè)系統工程,包括傳熱,蒸發(fā),真空,冷凝器等,在工業(yè)化設計中需要保守。
3、連續化蒸發(fā)結晶
蒸發(fā)式連續結晶器,適合于反應液除鹽;冷卻式連續結晶器,適合于料液的冷卻析晶;配合連續式離心機使用。
連續化生產(chǎn)技術(shù)應用范圍有:連續硝化技術(shù);連續加氫反應(液相或氣相);連續氯化技術(shù);連續酯化技術(shù);連續氧化技術(shù);新型烷基化技術(shù);連續胺化(氨化)技術(shù);連續重氮化水解技術(shù)。
其要解決的工程問(wèn)題包括:反應釜的溫控;計量問(wèn)題;堵塞問(wèn)題;溢流問(wèn)題液液位控制系統;各種工況下的物料連續轉移問(wèn)題;泵的選擇;設備的備用和切換;自動(dòng)化的氮氣保護問(wèn)題;取樣問(wèn)題等。下面列舉幾個(gè)技術(shù)和解決方案:
1、反應釜的精密溫度控制
需要注意的有:多點(diǎn)溫度測定(釜內、夾套、底閥);釜內溫度控制;夾套溫度控制;程序升溫;緊急降溫;“釜內-夾套”溫差控制;數據的保存和圖形分析;最小測溫體積;測溫探頭的延遲問(wèn)題;高報-高高報的報警和連鎖;一些安監局要求的危險工藝的溫控連鎖等。
2、反應裝置的自動(dòng)化精密溫控技術(shù)(TCU)
該技術(shù)的溫度范圍為-20~160℃;帶前饋適應可編程控制器,控制中不過(guò)沖、不回調;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,以及細致的溫度過(guò)程控制曲線(xiàn)及數據。還有各種形式的TCU:雙板換型(使用導熱油);單板換型(使用乙二醇);深冷型(-80℃);熱水器(干燥設備使用)。
3、反應裝置的壓力控制技術(shù)
很多反應需要在氮氣保護下進(jìn)行,但是不停的吹掃氮氣會(huì )導致溶劑損失,特別是回流情況下。工人長(cháng)時(shí)間的操作不可靠,釜內溫度變化也導致壓力變化很大。
解決方案:采用雙調節閥的方案,實(shí)現釜內的壓力恒定在30-100KPa的微正壓狀態(tài);實(shí)現一鍵式自動(dòng)氮氣置換/氮氣保護;防止放空、真空管線(xiàn)的倒吸,殘液回流到釜。
4、密閉生產(chǎn)技術(shù)
應用于高活性藥物(腫瘤藥、細胞毒、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(chēng)量及取樣(控制濕度;控制氧含量);原料藥粉體投料解決方案、中間體密閉轉移(PE袋包裝;噸袋包裝;紙板桶包裝等);溶劑桶抽料的防護;玻璃反應釜類(lèi)隔離防護;反應過(guò)程中的取樣;離心機、壓濾器密閉進(jìn)出料;烘干設備(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(chēng)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)驗室定制化各類(lèi)防護隔離器等。
5、反應釜投料類(lèi)隔離設備
保證反應釜投料密閉,是在惰性化保護下投入固體,反應釜放出可燃氣體的情況下投料(如:分次加入鈉氫);可以防止粉塵擴散(如:活性炭、大多數鹽類(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);強腐蝕物料(如:各種酸性或堿性物料)等。根據企業(yè)實(shí)際情況也可以定制解決方案。
6、密閉取樣技術(shù)
具有反應釜密閉取樣;測試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、離心機的自動(dòng)化氮氣保護技術(shù)
離心機是化工醫藥的事故多發(fā)點(diǎn),多數是由于溶劑揮發(fā)和靜電導致,氮氣保護是一種重要手段。
解決方案:實(shí)現一鍵自動(dòng)置換;實(shí)時(shí)氮氣保護;簡(jiǎn)單可靠;不會(huì )因為腐蝕和粘稠固體問(wèn)題導致失效。
8、連續化工藝的儀表問(wèn)題
連續化的生產(chǎn)工藝,基本都是全自動(dòng)化,需要整體設計。在連續化生產(chǎn)中,連續進(jìn)料的計量系統是最關(guān)鍵的設備。特別對于A(yíng)、B兩種物料需要精確配比(如1:1.03)的控制,需要在工程和設備上做好冗余設計,和自動(dòng)糾錯的功能。否則一旦儀表有了偏差問(wèn)題,整個(gè)長(cháng)時(shí)間的產(chǎn)品都出現質(zhì)量問(wèn)題了。如果A大大過(guò)量的反應,就相對好很多了。另外反應釜一定要做自動(dòng)化的溫控系統,對于國家重點(diǎn)監管的危險工藝,需要按照要求設計緊急切斷,緊急冷卻,緊急卸放系統或者SIS系統。
風(fēng)險在于安全問(wèn)題和質(zhì)量問(wèn)題。
安全方面的風(fēng)險,在于各種失控,需要嚴格的做一個(gè)HAZOP,分析出風(fēng)險點(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)險在于,當控制參數發(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。所以需要系統的思考所有的儀表發(fā)生偏差(正常范圍內的偏差、時(shí)間用久了之后的偏差)對工藝的影響,是否需要做冗余的二次保障系統等。
參考資料:《精細化工醫藥的連續化生產(chǎn)技術(shù)》 楊智深 櫟安化學(xué)(上海)有限公司
來(lái)源:化工邦