Questa tecnica, utilizzata per la separazione di piccole quantità o tracce di acqua in miscele di prodotti chimici organici liquidi (anche per la disidratazione a penetrazione di gas), ha il vantaggio di essere in grado di realizzare compiti di separazione difficili da svolgere con metodi tradizionali come distillazione, estrazione e assorbimento con basso consumo energetico. La tecnologia può anche essere accoppiata a reazioni biologiche e chimiche per rimuovere costantemente l'acqua generata dalla reazione, aumentando notevolmente il tasso di conversione della reazione. Inoltre, la separazione di piccole quantità di inquinanti organici nelle acque reflue e il riciclo di componenti organici di alto valore nelle soluzioni acquatiche hanno evidenti vantaggi tecnici ed economici. L'azienda utilizzerà questa tecnologia per fornire servizi professionali di separazione della membrana per l'industria chimica farmaceutica e le industrie correlate, contribuendo al risparmio energetico nazionale e alla riduzione delle emissioni e all'aggiornamento delle industrie correlate.

Principio e processo

La gasificazione permeabile a membrana di setaggio molecolare di zeolite è un nuovo tipo di tecnologia di separazione a membrana per la separazione di miscele liquide. Si tratta di una miscela liquida composta dalla differenza di pressione del vapore, utilizzando il materiale della membrana di setaggio molecolare di zeolite per la selezione della trasparenza dei componenti e la velocità di diffusione differente per raggiungere il processo di separazione, rispetto alla tecnologia di separazione tradizionale, la tecnologia di vaporizzazione di penetrazione ha un'alta efficienza, un basso consumo energetico, una facile operazione, un facile ingrandimento e altre caratteristiche, il suo principio di separazione e il processo come mostrato nella Figura 1 e nella Figura 2.

Applicazioni

Questo prodotto tecnologico può essere utilizzato per l'energia, la protezione dell'ambiente, la biofarmacia, i pesticidi, la chimica raffinata, la petrochimica, l'elettronica, l'industria alimentare, ecc. Il sistema di applicazione specifica è il seguente:
● Deidratazione del sistema alcolico, tra cui: metanolo, etanolo, propanolo, isopropanolo, butanolo, tert-butanolo, isopentanolo, cicloesanolo, benzanolo, etilenolo, ecc.
● Desidratazione eterica, tra cui: etere, metil tert-butil etere, diisopropile etere, ecc.
● Desidratazione chetica, tra cui: acetone, butone, methylisobutylone, ecc.
● Desidratazione estere, tra cui: acetato di metile, acetato di etile, acetato di butil, carbonato di vinile, ecc.
● Desidratazione di idrocarburi, tra cui: metano, etano, hexacarbonio, ciclosesano, ecc.
● Desidratazione di idrocarburi alogenici, inclusi: idrocarburi cloroformi, diclorometano, cloruro di vinile, ecc.
● Desidratazione di composti aromatici, tra cui: benzene, benzene, fenolo, benzene, ecc.
Separazione di miscele organiche diverse, come l'olio di steroli, ecc.
Disidratazione di altri sistemi, quali metilclorofurano, acido acetico, trietilamina, anilina, piridina, organosilico, ecc

Microstruttura industriale della membrana del setaccio molecolare della zeolite e della membrana

Un tipico tubo della membrana del setaccio molecolare zeolite e la sua microstruttura sono mostrati nelle figure 3 e 4.

Contabilità dei consumi energetici e dei costi

Prendendo come esempi la disidratazione di etanolo e isopropanolo, vengono effettuati i consumi energetici e la contabilità dei costi del processo di separazione della pervaporazione

1. disidratazione etanolo

Prendendo ad esempio la produzione di farmaci cefalosporinici o amoxicillina, nel processo di produzione, l'etanolo viene utilizzato come solvente per una o più volte, e il contenuto di acqua aumenta. Per riciclare e riutilizzare, è necessario utilizzare distillazione di estrazione, distillazione azeotropica o distillazione di aggiunta di sale. Questi metodi hanno processi complessi, elevato consumo energetico, grave inquinamento, e introdurre terze componenti, rendendo difficile per la qualità del prodotto soddisfare i requisiti dell'industria farmaceutica. Se si utilizza il metodo di pervaporazione, può risparmiare dal 50% al 70% di energia rispetto ai metodi tradizionali, come mostrato nella tabella 1, e può anche evitare l'inquinamento del prodotto e dell'ambiente.
Esempio contabile (lavorazione annuale di 1600 tonnellate, contenuto di etanolo aumentato dal 90% al 99,5%)
▲ Costi operativi: I costi operativi comprendono principalmente elettricità, vapore, acqua di raffreddamento circolante e costi di sostituzione del tubo a membrana.
Consumo di energia elettrica: 48 yuan/ton. Il prodotto è generato dalle pompe della materia prima, dalle pompe del prodotto, dalle pompe del vuoto, dalle pompe dell'acqua di circolazione e dalle macchine di refrigerazione. Il consumo energetico di refrigerazione è generato principalmente dall'uso di refrigerante a bassa temperatura come permeato. Calcolato a 0,6 yuan/kWh, il consumo di energia elettrica è di circa 80 kWh/tonnellata di prodotto e il costo totale del consumo di energia elettrica è di circa 48 yuan/tonnellata di prodotto.
Consumo di vapore: 110 yuan/tonnellata di prodotto è generato principalmente dal riscaldamento, vaporizzazione, surriscaldamento e perdita di calore di sistema delle materie prime, con un costo totale di circa 0,55 yuan/tonnellata di prodotto. Calcolato a 200 yuan/tonnellata di vapore, il costo totale è di circa 110 yuan/tonnellata di prodotto.
Consumo di acqua di raffreddamento: 10 yuan/ton. Il prodotto è generato principalmente dalla condensazione del vapore del prodotto. Calcolato a 0,5 yuan/tonnellata di acqua circolante, un totale di circa 20 tonnellate/tonnellata di prodotto sarà utilizzato, per un totale di 10 yuan/tonnellata di prodotto.
Sostituzione del tubo della membrana: Il tubo della membrana utilizzato per 124 yuan/ton è 12m2 e il costo della membrana per metro quadrato è 16500 yuan. Il costo totale della membrana è 198000 yuan, che è convertito in un costo della membrana di 124 yuan/ton per tonnellata di prodotto.
Costo operativo totale: 48+110+10+124=292 yuan/ton.
▲ Creare profitti
È possibile aumentare il prezzo dell'etanolo (con il 90% di etanolo e il 10% di contenuto di acqua) da circa 3000 yuan/ton a etanolo anidro (con non meno del 99,5% di contenuto di etanolo) al prezzo di circa 6500 yuan/ton.
Creazione di profitto: (6500-3000-292) × 1600=5132800 yuan.
▲ Costo del dispositivo
Il costo totale dell'intero dispositivo è di circa 850000 yuan.

2. disidratazione etanolo

Nel processo di produzione di prodotti farmaceutici, l'isopropanolo viene utilizzato come solvente di estrazione per il riciclaggio. Dopo l'estrazione, il contenuto di acqua in isopropanolo aumenta e la soluzione diventa alcalina. L'isopropanolo e l'acqua sono azeotropi ed è molto difficile recuperarli con metodi tradizionali.

Esempio contabile (lavorazione di 2000 tonnellate all'anno, aumento del contenuto di isopropanolo dall'85% al 99,9%)

▲ Costi operativi: I costi operativi comprendono principalmente elettricità, vapore, acqua di raffreddamento circolante e costi di sostituzione del tubo a membrana.

Consumo di energia elettrica: 64 yuan/ton. Il prodotto è generato dalle pompe della materia prima, dalle pompe del prodotto, dalle pompe del vuoto, dalle pompe dell'acqua di circolazione e dalle macchine di refrigerazione. Il consumo energetico di refrigerazione è generato principalmente dall'uso di refrigerante a bassa temperatura come permeato. Calcolato a 0,8 yuan/kWh, il consumo di energia elettrica è di circa 80 kWh/tonnellata di prodotto e il costo totale del consumo di energia elettrica è di circa 64 yuan/tonnellata di prodotto.
Consumo di vapore: 120 yuan/tonnellata di prodotto, generato principalmente dal riscaldamento, dalla vaporizzazione, dal surriscaldamento e dalla perdita di calore del sistema delle materie prime, circa 0,6 tonnellate/tonnellata di prodotto. Calcolato a 200 yuan/tonnellata di vapore, il costo totale è di circa 120 yuan/tonnellata di prodotto.
Consumo di acqua di raffreddamento: 11 yuan/tonnellata di prodotto, generato principalmente dalla condensazione del vapore del prodotto. Calcolato a 0,55 yuan/tonnellata di acqua circolante, un totale di circa 20 tonnellate/tonnellata di prodotto sarà utilizzato, per un totale di 11 yuan/tonnellata di prodotto.
Sostituzione del tubo della membrana: Il tubo della membrana utilizzato per 148,5 yuan/ton è 18m2 e il costo della membrana per metro quadrato è 16500 yuan. Il costo totale della membrana è 297000 yuan, che è convertito in un costo della membrana di 148,5 yuan per tonnellata di prodotto.
Costo operativo totale: 64+120+11+148.5=343.5 yuan/ton.
▲ Utile ante imposte:
Può aumentare il prezzo di vendita di isopropanolo (contenuto di isopropanolo dell'85%, contenuto di acqua del 15%) da circa 3500 yuan/ton a isopropanolo (contenuto di isopropanolo di non meno del 99,9%) con un prezzo di vendita di circa 9500 yuan/ton
Utile ante imposte: (9500-3500-343.5) × 2000=11.313 milioni di yuan
▲ Costo del dispositivo: Il costo totale del dispositivo è di circa 950000 yuan

confronto dei processi(Sia la distillazione azeotropica che l'adsorbimento azeotropico sono processi tradizionali)