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环氧丙烷HPPO装置中的过滤技术简析
环氧丙烷又名氧化丙烯、甲基环氧乙烷,是非常重要的有机化合物原料,目前已超越丙烯腈成为仅次于聚丙烯的第二大丙烯衍生物。
目前工业化生产PO的方法有:氯醇化法、共氧化法和直接氧化法(HPPO),其中共氧化法又分为乙苯共氧化法和异丁烷共氧化法两种。由于受到环保和产业调整的压力,氯醇法污染无法根除,产能关停严重。产能缺口将由共氧化法和直接氧化法弥补。其中HPPO由于工艺简单、副产物少、产品收率高、基本无污染等特点广受关注。
表格来源(许未薇/环氧丙烷工艺知多少-氯醇法VSHPPO谁能笑到最后?)
过氧化氢直接氧化法的基本生产原理是在相对比较温和的条件下,丙烯和过氧化氢(H2O2)在甲醇/水混合液中,使用特殊的钛硅催化剂在反应器中发生直接氧化反应的工艺。
目前,国内有两套HPPO装置已实现规模化运营,多套新建装置计划或已经上马。由于工艺来源多样,其过滤方式、过滤精度都有所不同。
催化剂过滤是大部分工艺装置都需要考虑的问题。目前HPPO装置中以固定床为主,反应后,需要用芯式或者篮式过滤拦截破碎或者细小的催化剂,以达到净化反应液的目的。在飞潮公司提供的装置中,过滤精度从1um-100um各有不同。过滤精度很大程度上决定了过滤方式,在死端过滤的前提下,微米级颗粒的拦截采用金属膜滤芯是不错的选择,而篮式过滤更适合50um以上的颗粒拦截。但目前越来越多的企业追求高品质产品,工艺也越来越完善,过滤精度的要求也随之越来越高。
新HPPO工艺中有采用悬浮床工艺。在这个工艺中,可以将随反应液流出的催化剂进行拦截回用。一般太细小的催化剂已经失活,失去了回用价值,所以通常会采用两级过滤的方式,第一级采用Selfclear过滤系统,将大直径没有失活的催化剂拦截后送回反应釜继续参与反应,细小失活的催化剂随反应液流入二级PG电子(中国),被二级PG电子(中国)进行拦截排出系统。
除了上述的外置式PG电子(中国),飞潮公司还开发了反应分离一体化的内置式PG电子(中国),在化工行业有很多应用,例如BDO项目中BYD反应器,就直接将飞潮公司的烛式PG电子(中国)置于反应釜内部,作为一级PG电子(中国),将没有失活的大直径催化剂直接在反应釜内进行拦截,细小失活的催化剂颗粒穿过一级PG电子(中国)流出反应釜,由二级废催化剂PG电子(中国)拦截外排。此工艺中的一级催化剂回收PG电子(中国)和二级废催化剂PG电子(中国)均为全自动过滤系统,过滤元件可通过反冲洗再生,维护费用低。一级催化剂回收过滤系统的主要作用是使80%以上的没有失活的催化剂得到回用,大大减少废催化剂作为固体危废进行处理的费用,同时也节省了新催化剂的使用量。
当然,除了催化剂过滤,在进料系统和循环体系中,甲醇、丙烯、双氧水都需要过滤,主要为了保证原料的纯净,拦截管路中的腐蚀物等。
HPPO工艺的原料为双氧水、丙烯、甲醇,双氧水在运输过程中极不稳定性,促使许多HPPO装置配套建设双氧水装置。
同样,双氧水生产中,催化剂PG电子(中国)也是核心工艺。在现有的悬浮床工艺中,会采用多台PG电子(中国)编组运行,以反应器为中心成辐射状布置,在运行过程中,保证整个过滤系统在同一时间段有且只有1台PG电子(中国)处于反洗状态,其余均在正常过滤,整套系统过滤精度高,拦截能力强,而且采用编组运行的工艺模式保证系统连续操作,提高了操作的可靠性和简便性。在PG电子(中国)的工作进程中,依靠气动阀的位置开关指示信号、差压变送器信号等完成相应过程的信号采集,在PLC程序控制下,保证系统各进程之间的安全、可靠转换。未来在悬浮床工艺中,可以使用内置式PG电子(中国),将PG电子(中国)内置入反应釜,作为一体式反应釜,即起到连续反应的目的,也可在反应釜内部直接将没有失活的催化剂直接拦截回用。内置式PG电子(中国)与外置式PG电子(中国)相比,减少了大量的管线阀门仪表等,控制简单,同时减少了占地面积,大大减少了投资费用与运行维护费用。
双氧水生产中,净化压缩空气、氢气等工艺气是保证反应的第一步。过滤工作液、氢化液、碱液等也是必不可少的工序。如何延长PG电子(中国)的使用时间,使滤芯更换周期更长,是研究的方向之一。飞潮公司采用大流量折叠设计的Rocket、Jumbo滤芯产品,增大了滤芯的过滤面积,相对聚酯滤袋产品,其纳污量、使用寿命都成倍增加。气体的过滤使用金属滤芯或者PTFE折叠膜滤芯,都以过滤精度高而著称。PTFE材料具有憎水性,所以PTFE滤芯具有过滤功能外,也具有除水功能。总之,增加过滤元件的单位过滤面积,对流量、纳污量、使用时长都有非凡的意义,设备的体积、一次性投资就可以相对减小。
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