Дистилляция с использованием вакуума

Дистилляция применяется для разделения компонентов или веществ жидкой смеси.
Этот процесс выполняется за счет разности относительной летучести различных компонентов.
При вакуумной дистилляции вакуум используется для понижения точки кипения разделяемых веществ.

Некоторые соединения отличаются очень высокой точкой кипения. В этом случае вместо повышения точки кипения с помощью вакуума можно понизить точку кипения. После понижения давления данного соединения до уровня давления пара можно начинать процесс дистилляции. Этот метод называется вакуумной дистилляцией.

В условиях вакуума точка кипения разделяемых веществ ниже.
Поэтому в тех случаях, когда в обычных условиях точка кипения разделяемых соединений высока, а сами соединения взрывоопасны, рекомендуется использовать вакуумную дистилляцию.

Преимущества вакуумной дистилляции:

Как правило, для дистилляции используются сухие винтовые вакуумные насосы. Благодаря отсутствию рабочих жидкостей (сухой принцип) исключается риск загрязнения рабочих газов.

Жидкостно-кольцевые вакуумные насосы также могут использоваться для этих процессов. При использовании дистиллированных продуктов в качестве рабочих жидкостей внутри жидкостного кольца, например внутри моноэтиленгликоля (MEG), образуется конденсат.

Масляные пластинчато-роторные вакуумные насосы с капельной смазкой рекомендуется использовать в процессах, сопровождаемых коррозией или полимеризацией. Масляные пластинчато-роторные вакуумные насосы — превосходное решение для простых систем.

Двухроторные бустерные вакуумные насосы Рутса также позволяют повышать скорость откачки и/или понижать рабочее давление.

Система вакуумной дистилляции, как правило, является комбинацией объемного насоса (например, COBRA, DOLPHIN, HUCKEPACK или R5) и конденсатора, который используется для сбора ценных соединений. Конденсатор можно установить перед вакуумным насосом или после него (в зависимости от требований процесса).

Как правило, система вакуумной дистилляции включает в себя следующие основные компоненты:

Вакуумная система удаляет неконденсирующиеся вещества и фракции. Результат — пониженное давление в системе. При этом понижается точка кипения (явная теплота) и одновременно сокращается объем потребляемой энергии и повышается производительность.

При выборе системы вакуумной дистилляции универсального решения не существует. При выборе оптимального решения необходимо учитывать несколько параметров.

Оптимальное решение

Лучшая вакуумная система — это система, обеспечивающая стабильную работу линии и не требующая повышенного внимания. Система должна обеспечивать требуемые рабочие показатели. Система должна быть надежной и стабильной. Эти требования выполняются благодаря комбинации правильных технологий, реализуемых в блоке соответствующего типа. В сочетании с необходимыми датчиками защиты и безопасности. Надлежащие рабочие процедуры, в том числе циклы прогрева и останова, а также ключевые факторы бесперебойной работы. Система вакуумной дистилляции также может включать в себя блоки резервирования. Для повышения надежности системы и снижения времени простоя благодаря возможности выполнять техническое обслуживание не прерывая процесс.

Безопасность

Система вакуумной дистилляции не должна представлять опасности для ваших коллег. Это требование приобретает особое значение при работе с взрывоопасными, воспламеняющимися и токсичными соединениями. В этом случае вакуумная система должна соответствовать требованиям местных правил и стандартов в области взрывозащиты, таких как ATEX, IECEX, Ex-Proof или KOSHA. Важнейший параметр — надлежащая степень герметичности, а значит исключение риска утечки токсичных соединений. В этом случае рекомендуется использовать специальные решения, такие как двойное механическое уплотнение и барьерные газы.

Стоимость владения

Учитывать только первоначальные инвестиции при расчете общей стоимости владения вакуумной системой дистилляции не совсем правильно. Необходимо учитывать также ряд других параметров. С одной стороны — для выбора соответствующей технологии, с другой — для адаптации проекта системы. Основные параметры, которые необходимо учитывать, — это потребление охлаждающей воды, рабочей жидкости, промывочной жидкости и др. А также затраты на обработку отходов, например на обработку воды, в которую попадает рабочая жидкость. Необходимо учитывать периодичность и стоимость технического обслуживания. Наконец, необходимо рассматривать вакуумную систему в комплексе. Например, в случае несоответствия размеров трубопроводов (малый диаметр) может значительно снижаться производительность.

Эффективность использования энергии

Расход энергии для системы вакуумной дистилляции является ключевым фактором, влияющим на выбор системы. В зависимости от рабочего давления можно рассматривать различные технологии. При низких давлениях и высоком объемном расходе экономичным и энергоэффективным решением может быть многоступенчатая система с двухроторными бустерными вакуумными насосами Рутса. Кроме этого, важнейшим параметром является возможность регулирования вакуума в зависимости от спроса. В современных системах применяются частотно-регулируемые приводы, которые позволяют снижать энергопотребление при уменьшении спроса на вакуум.

Длительный срок службы

Для увеличения срока службы вакуумной системы необходимо учитывать несколько параметров. Один из них — использование надлежащей технологии и насоса соответствующей конфигурации. Сюда же отнесем применение соответствующих уплотнительных жидкостей, конструкционных и уплотнительных материалов для химических веществ, проникающих в вакуумную систему. Еще один параметр — соблюдение правил эксплуатации системы. В большинстве случаев для обеспечения требуемых рабочих показателей в соответствии с заводским стандартом необходимо выполнять циклы прогрева и останова, а также очистки по месту (CIP).

Экономия средств за счет обновления оборудования системы

Параметры технологических процессов, в том числе спрос на вакуум, могут меняться. В результате возникает вопрос — способна ли система адаптироваться под новые условия работы? И обеспечивает ли она максимально возможную эффективность использования энергии? Когда возникает необходимость в модернизации или замене вакуумной системы, установку следует рассматривать в комплексе. Для определения возможностей оптимизации. Современные технологии позволяют экономить средства за счет сокращения количества потребляемых рабочих жидкостей и энергии. Например, посредством перехода с системы паровых эжекторов на систему без рабочих жидкостей (сухая система).

Рабочий газ

В зависимости от состава рабочего газа целесообразно восстанавливать или нейтрализовывать этот газ. Сухая система позволяет восстанавливать незагрязняемый рабочий газ на выходе вакуумного насоса. Жидкостно-кольцевой вакуумный насос, в котором используется рабочая жидкость соответствующего типа, способен эффективно выполнять функцию нейтрализующей системы. В частности, для этой цели специально разработана система APOVAC.

Выбор вакуумного насоса зависит от требований к технологическому процессу. Наиболее подходящие системы: COBRA, DOLPHIN, HUCKEPACK или вакуумные насосы R5 и двухроторные бустерные вакуумные насосы Рутса.

Компания Busch предлагает вакуумные системы, которые пригодны для большинства процессов дистилляции.
Начиная с систем перегонки сырой нефти в нефтеперерабатывающей промышленности, заканчивая системами подготовки активных фармацевтических ингредиентов (API) на фармацевтических предприятиях. Эти системы также находят широкое применение в сельском хозяйстве, а также в системах экстракции и подготовки вкусовых и ароматических добавок.

Чтобы из нефти получить бензин, дизельное, авиационное или печное топливо, нефть необходимо разделить на фракции. Этот процесс осуществляется на нефтеперерабатывающих заводах путем дистилляции.

Поскольку сырая нефть содержит тяжелые и легкие углеводороды с разными точками кипения, необходимы два процесса дистилляции. После атмосферной перегонки проводят второй этап дистилляции в условиях вакуума. В этом случае процесс вакуумной дистилляции позволяет отделять тяжелые углеводороды при несколько более высоких температурах. В результате минимизируются интенсивность процессов расщепления компонентов и количество нежелательных побочных продуктов.