Tsarin cumene ya mamaye samar da phenol-acetone na duniya baki ɗaya, amma halayensa masu rikitarwa da matakan distillation suna buƙatar sa ido na ainihin lokaci. Ba za a iya yin shawarwari kan ma'aunin yawan ruwa a nan ba: yana bin diddigin abubuwan da ke cikin ruwan ruwa nan take a cikin rabuwar ɗanyen mai, tsarkakewar acetone, da matakan tace phenol, yana ba da damar gano canje-canjen ƙazanta ko rashin daidaituwar tsari cikin sauri. Wannan bayanan kai tsaye yana jagorantar gyare-gyaren sigogin distillation, yana tabbatar da tsarkin samfur ya cika ƙa'idodin masana'antu, kuma yana rage haɗarin aminci kamar hasumiya coking ko rushewar hydroperoxide mara ƙarfi - yana cike gibin da samfurin da ba ya aiki a layi, tare da jinkiri da haɗarin distillation, ba zai iya magancewa ba.
Bayani Kan Tsarin Cumene Don Samar da Phenol da Acetone
Tsarin kera cumene, wanda aka fi sani da tsarin Hock, shine babban hanyar masana'antu don haɗa phenol da acetone daga benzene da propylene. Ya ƙunshi manyan matakai guda uku: alkylation na benzene don samar da cumene, oxidation na cumene zuwa cumene hydroperoxide, da kuma rugujewar wannan hydroperoxide da aka yi wa catalyzed don samar da phenol da acetone.
A farko, benzene yana amsawa da propylene a ƙarƙashin yanayin acidic - sau da yawa yana amfani da masu haɓaka zeolite na zamani - don samar da cumene. Zaɓi yana da mahimmanci a wannan matakin; ana sarrafa sigogin tsari kamar yanayin zafi da rabon benzene-zuwa-propylene don danne polyalkylation mara so. Babban zaɓin masu haɓaka sinadarai na zamani yana rage sharar gida kuma yana rage tasirin muhalli, muhimmin abin la'akari a cikin yanayin yau.
Shukar Cumene
*
Ana gudanar da iskar oxygen ta cumene, tana samar da cumene hydroperoxide ta hanyar wani tsari mai sarkakiya. Wannan matsakaici yana da mahimmanci a cikin aikin amma yana haifar da manyan haɗarin aiki. Cumene hydroperoxide yana da saurin rugujewar zafi da yiwuwar fashewa a ƙarƙashin ƙarancin kulawar zafin jiki, don haka yana buƙatar kariyar injiniya mai ƙarfi a duk faɗin wuraren ajiya da amsawa.
Sannan hydroperoxide yana shiga cikin rabuwar da aka yi da acid - wanda galibi ana samunsa ta hanyar sulfuric acid - wanda ke haifar da samar da phenol da acetone a lokaci guda a cikin daidaitaccen rabo na molar 1: 1. Wannan rabo yana bayyana haɗin tattalin arziki na tsarin, kamar yadda sauyawa a cikin buƙata ko farashin kasuwa na babu makawa na samfur ɗaya ke shafar dorewar ɗayan. Ana samar da Phenol da acetone tare a cikin miliyoyin tan a kowace shekara, tare da tsarin cumene wanda ke lissafin kusan kashi 95% na samar da phenol na duniya kamar na 2023. Ana sake amfani da samfuran da suka fito, kamar alpha-methylstyrene, zuwa cikin tsarin, wanda ke ƙara haɓaka ingancin kayan.
Zaɓin cumene hydroperoxide a matsayin babban matsakaici yana tsara duka sinadaran tsari da kayayyakin more rayuwa. Rushewar sa mai sarrafawa yana da matuƙar muhimmanci ga yawan amfanin ƙasa da amincin tsari. Masu haɓaka rushewar hydroperoxide da ƙirar reactor da aka inganta sun ƙara yawan juyawa yayin da suke rage halayen haɗari. Aikin ginshiƙan distillation na ɗanyen mai da na'urorin tsarkake acetone sun ƙara misalta ƙwarewar dabarun distillation na masana'antu waɗanda aka haɗa a ƙasan madaurin amsawa na farko. Waɗannan rabuwa ana sarrafa su ta hanyar ƙirar ginshiƙin distillation mai tsauri da dabarun aiki don tallafawa hanyoyin tsarkake ketone waɗanda suka cika ƙa'idodin matakin samfur.
Tsarin cumene yana gabatar da ƙalubale da dama na aiki da aminci musamman ga sinadaransa. Daga cikin waɗannan akwai daidaitaccen tsarin kula da martanin tsattsauran ra'ayi, hana taruwar hydroperoxide, da kuma hana hayaki mai kama da wuta ko guba a cikin iyakokin muhalli masu dacewa. Shigar da masana'antu yana buƙatar na'urori na musamman, sa ido na zamani, da tsarin gaggawa saboda haɗarin cumene hydroperoxide da kuma yawan ƙonewar hanyoyin ruwa. Ko da tare da haɓaka tsari da tsare-tsare na zamani, bayanin haɗarin yana buƙatar ci gaba da sa ido, horar da masu aiki, da kuma cikakken nazarin amincin tsari.
Duk da ci gaba da bincike kan hanyoyin samar da phenol daban-daban, ikon tsarin cumene na samar da phenol da acetone mai tsafta tare da tsarin tsarkakewa da murmurewa mai hade ya tabbatar da matsayinsa a matsayin ma'aunin masana'antu. Hulɗar da yake yi da kasuwa, sinadarai, da injiniyancin tsari yana tsara kasuwar phenol da acetone ta duniya har zuwa yau.
Tsarin da Sarrafa Rushewar Cumene Hydroperoxide
Hanyoyin Rushewar Zafi da Hanyoyi
Cumene hydroperoxide (CHP) yana da mahimmanci a cikin tsarin samar da phenol-acetone tare. Rushewar sa yana ƙarfafa canza cumene zuwa phenol da acetone, sinadarai biyu na masana'antu masu buƙatar gaske. Tsarin rushewar yana farawa da raba haɗin O-O a cikin CHP, yana samar da radicals cumyloxy. Waɗannan radicals suna shiga cikin sauri ta hanyar β-scission, suna samar da acetone da phenol, samfuran da aka yi niyya don tsarin cumene.
Tsarin motsin amsawa yana da rikitarwa kuma ya bambanta da sauƙi na tsari na farko. Bambancin kalori na duba (DSC) da samfuran motsi na haɗin gwiwa (Flynn-Wall-Ozawa da Kissinger-Akahira-Sunose) suna nuna matsakaicin kuzarin kunnawa na ~122 kJ/mol, tare da tsarin amsawa kusa da 0.5, yana nuna tsarin tsari mai gauraye. Hanyar ta haɗa da halayen sarka da suka shafi cumyl peroxy da cumyloxy radicals, waɗanda zasu iya ƙara amsawa don samar da samfuran da suka biyo baya kamar acetophenone, α-methylstyrene, da methane.
Yanayin aiki, gami da zafin jiki, matsin lamba, da yawan CHP, suna da matuƙar muhimmanci wajen tsara zaɓi da yawan amfanin da ake samu a cikin samar da acetone da phenol. Zafin jiki mai yawa yana hanzarta fara aiki mai ƙarfi, yana ƙara yawan juyawa gaba ɗaya amma yana iya rage zaɓin ta hanyar fifita halayen gefe na gasa. Akasin haka, matsakaicin matsin lamba da mafi kyawun yawan CHP yana haɓaka samuwar phenol da acetone yayin da yake iyakance samar da samfuran da aka samar. Ƙarfafa tsari - ta amfani da daidaitaccen sarrafa zafi - ya kasance muhimmin ɓangare na samar da phenol da acetone mai aminci, mai yawan amfanin ƙasa, tare da sa ido a ainihin lokaci ta hanyar mita mai yawa a layi, kamar waɗanda Lonnmeter ke samarwa, suna ba da ingantaccen ra'ayi kan tsari a duk lokacin aikin ƙera cumene.
Masu ƙarfafawa da Daidaiton Sinadarai
Rushewar catalytic yana tsara inganci da amincin tsarin cumene. Masu haɓaka tushe kamar sodium hydroxide (NaOH) suna rage zafin rushewar farko da kuzarin kunnawa na CHP sosai, wanda ke haifar da juyawa cikin sauri amma kuma yana ƙara haɗarin halayen guduwa. Abubuwan acidic, gami da sulfuric acid (H₂SO₄), suna kuma hanzarta ruɓewa, kodayake ta hanyoyi daban-daban na injiniya, sau da yawa suna canza rayuwar tsattsauran ra'ayi kuma suna shafar gaurayar samfurin da yawan samfuran da aka samar.
Zaɓar mai kara kuzari yana tasiri kai tsaye ga yawan juyawa, rage yawan samfuran da aka samar, da kuma amincin aiki. Ga samar da phenol da acetone, ana fifita yawan NaOH a masana'antu, domin suna haɓaka rushewar CHP yadda ya kamata kuma suna sauƙaƙe babban zaɓi zuwa ga samfuran da ake so. Duk da haka, mai kara kuzari da yawa na iya haɓaka yaɗuwar sarkar da ba a sarrafa ba, yana ƙara haɗarin guduwar zafi da kuma yiwuwar ƙirƙirar samfuran da ke da haɗari, kamar α-methylstyrene da acetophenone. Don haka, allurar mai kara kuzari mai aminci da daidaito, tare da ingantaccen nazarin tsari, yana da matuƙar mahimmanci a cikin rugujewar cumene hydroperoxide.
Gudanar da Tsaro a Rushewa
CHP ba shi da kwanciyar hankali a yanayin zafi kuma yana haifar da manyan abubuwan haɗari yayin sarrafawa da rugujewa. Waɗannan sun haɗa da yuwuwar saurin amsawar yanayin zafi, saurin kamuwa da fashewar catalytic, da kuma sauƙin kamuwa da gurɓatawa da wuraren da ke da zafi. Rashin sarrafawa, rugujewar CHP na iya haifar da tarin matsi, fashewar kayan aiki, da hayaki mai haɗari.
Kula da kwanciyar hankali na tsarin yana da alaƙa da ayyuka da yawa. Kayan aikin sa ido na kan layi, kamar mita masu yawa na layin Lonnmeter, suna ba da haske a ainihin lokaci game da bayanan tattarawa da yanayin zafi na sarrafawa, suna tabbatar da gano yanayi marasa kyau akan lokaci. Tsarin tsari da aka rufe yana iyakance fallasa da gurɓatawa. Kula da yanayin zafin ajiya na CHP a hankali, amfani da yanayin da ba shi da aiki (kamar nitrogen), da guje wa yawan shan abubuwan da ke haifar da haɗari suna rage yiwuwar halayen da ba su da kyau. Ana amfani da kimantawar hasashen kalori (ta amfani da kalori adiabatic) sosai don kimanta farkon rugujewa a ƙarƙashin takamaiman yanayi da daidaita hanyoyin gaggawa.
Tsarin tsari ya haɗa da tsarin rabuwa da iska don sarrafa hauhawar matsin lamba, yayin da masu sarrafa zafin jiki da makullan haɗin gwiwa ke rage yuwuwar zafi. Ana yin halayen rugujewar abubuwa a ƙarƙashin sarrafawa mai gudana akai-akai, a cikin masu samar da wutar lantarki waɗanda aka tsara don cire zafi cikin sauri. Waɗannan matakan suna tabbatar da cewa rugujewar zafi na CHP - wanda yake da mahimmanci don samar da acetone da phenol - ya kasance mai inganci da aminci a cikin tsarin tsarin cumene mai faɗi.
Inganta Tsarin Aiki a Tsarin Masana'antar Cumene
Inganta Yawa da Ingantaccen Makamashi
Haɗakar zafi wata dabara ce ta asali a cikin tsarin kera cumene don haɓaka ingancin zafi. Ta hanyar dawo da tsarin da kuma sake amfani da makamashin zafi daga magudanar ruwa mai zafi, tsire-tsire na iya dumama abinci kafin lokaci, rage amfani da kayan amfani na waje, da rage kashe kuɗi a aiki. Dabaru mafi tasiri na haɗakar zafi galibi sun haɗa da ƙira da haɓaka hanyoyin sadarwa na musanya zafi (HENs), wanda ke jagorantar binciken tsunkule don daidaita lanƙwasa masu zafi da sanyi don mafi girman zafi da za a iya dawo da shi. Misali, daidaita ayyukan zafi na reboiler da condenser a cikin sassan distillation da preheating na iya samar da babban tanadin makamashi da rage fitar da iskar gas mai gurbata muhalli da ake samarwa ta hanyar samar da tururi. Nazarin shari'o'in masana'antu na yanzu sun ba da rahoton raguwar amfani har zuwa 25%, tare da fa'idodi kai tsaye a cikin farashin makamashi da bin ƙa'idodin muhalli.
Wani muhimmin ma'aunin ingantawa shine sake amfani da abinci. A cikin tsarin cumene, ba kasafai ake samun cikakken canjin benzene da propylene a cikin hanyar reactor guda ɗaya ba. Ta hanyar sake amfani da benzene da cumene marasa amsawa, tsarin yana ƙara ingantaccen juyar da mai amsawa kuma yana amfani da albarkatun mai amsawa cikin inganci. Wannan hanyar ba wai kawai tana rage asarar kayan masarufi ba har ma tana ba da gudummawa ga mafi girman yawan amfanin gona. Tsarin madaukai mai inganci yana la'akari da rage raguwar matsin lamba, sa ido kan abubuwan da ke cikin lokaci-lokaci, da daidaita kwararar ruwa daidai. Ingantaccen sarrafa sake amfani kuma yana rage haɗarin gurɓatar mai amsawa kuma yana tsawaita rayuwar zagayowar mai amsawa, yana rage farashin lokacin aiki da maye gurbin mai amsawa.
Kayan aikin nazarin motsa jiki kamar Aspen Plus da MATLAB suna ba da damar cikakken kimanta yanayin zafi na kowane sashe na shuka. Bincike ya tabbatar da cewa mafi girman asarar motsa jiki - don haka yuwuwar haɓakawa - suna cikin na'urorin distillation da rabuwa mai zafi. Saboda haka, ana fifita ƙididdigewa da kwaikwayon waɗannan sassan yayin neman inganta kwararar makamashi da rage rashin juyawa a duk faɗin shuka.
Aikin ginshiƙin Reactor da Distillation
Inganta girman reactor da ƙira yana da mahimmanci don daidaita farashin jari da ingancin aiki. Dole ne a daidaita girman reactor, lokacin zama, da nauyin mai haɓaka don tabbatar da yawan juyawar lokaci guda ba tare da haɗarin raguwar matsin lamba ko yawan amfani da kayan aiki ba. Misali, ƙara diamita na reactor na iya rage raguwar matsin lamba amma yana iya haifar da rashin haɗuwa mara inganci, yayin da masu reactor masu tsayi suna inganta juyawa har zuwa inda ake rage riba saboda iyakokin daidaiton amsawa da samuwar samfurin da aka samar.
Ga ginshiƙin distillation na ƙasa, musamman ma na'urar distillation mai ɗanɗano, daidaita rabon reflux, wurin ciyarwa, tazarar tire, da matsin lamba na ginshiƙi yana ba da damar raba cumene da benzene, polyisopropylbenzene, da sauran kayayyakin haɗin gwiwa. Tsarin distillation mai inganci ba wai kawai yana ƙara murmurewa daga cumene ba, har ma yana rage nauyin da ke kan reboilers da condensers, wanda ke fassara kai tsaye zuwa rage farashin kuzari. Amfani da dabarun aljihun gefe ko ƙirar raba abinci na iya inganta rabuwa tsakanin abubuwan da ke tafasa kusa da juna kamar acetone da cumene, yana tallafawa samar da phenol da acetone mai tsafta da kasuwar phenol da acetone ke buƙata.
An nuna wani tsari na makamashi na ginshiƙin distillation a ƙasa, wanda ke nuna kwararar makamashi a wurin sake tafasa da kuma fitar da ruwa a wurin na'urar sanyaya daki, tare da haɗa madaukai na dawo da zafi na gefe waɗanda ke rage jimillar buƙata akan manyan kayan aikin dumama da sanyaya.
Kirkire-kirkire a Tsarin Reactor
Dabaru na ƙarfafa tsarin aiki na baya-bayan nan suna sake fasalin fasahar reactor na cumene. Amfani da tsarin microbobble da ƙananan reactor yana ƙara hulɗa tsakanin masu amsawa, yana cimma saurin canja wurin taro da kuma zaɓi mafi girma. Waɗannan tsarin reactor na yau da kullun na iya aiki a ƙananan lokutan zama yayin da suke kiyaye ko wuce maƙasudin juyawa, ta haka suna rage shigar da kuzari da ake buƙata a kowace naúrar samfurin da aka haɗa.
Masu samar da wutar lantarki na microbubble suna ba da iko sosai kan ƙaruwar zafin jiki da kuma rage samuwar manyan samfuran da za su iya guba ga masu kara kuzari ko kuma su kawo cikas ga rabuwar ƙasa. Wannan yana inganta aminci - ta hanyar rage zafi da hauhawar matsin lamba - kuma yana rage tasirin muhalli ta hanyar rage hayaki, zafi, da yawan amfani da kayan abinci. Bugu da ƙari, ƙananan masu samar da wutar lantarki suna ba da damar tsarin tsire-tsire masu rarrabawa, masu tsari, waɗanda ke da araha don daidaita buƙatun kasuwa na samar da phenol da acetone.
Waɗannan sabbin abubuwa suna kafa sabon ma'auni don ingancin reactor da dorewar tsari a cikin iskar shaka ta cumene da rugujewar hydroperoxide, inganta samar da phenol-acetone tare da biyan ƙa'idodin tsarkin samfura masu ƙarfi da ake buƙata a cikin hanyoyin tsarkake acetone da hanyoyin tsarkake ketone.
Ta hanyar amfani da waɗannan dabarun inganta tsarin, masana'antun za su iya cimma daidaito mafi kyau tsakanin ingancin makamashi, yawan amfanin gona, manufofin tsarki, da dorewa ba tare da yin watsi da ƙa'idodin aminci na tsarin cumene ba.
Tsarin ƙasa: Raba Phenol da Acetone
Raba phenol da acetone bayan rugujewar cumene hydroperoxide yana buƙatar tsauraran matakai na tacewa da tsarkakewa. Ingantaccen tsarin sarrafa makamashi da dawo da samfur yana tsara tsarin aiwatarwa da ayyukan aiki a cikin manyan samar da phenol da acetone.
Jerin Raba Samfura
Sashen da ke ƙasa yana farawa da magance fitar da sinadarin reactor mai ɗanɗano, wanda ya ƙunshi phenol, acetone, ruwa, α-methylstyrene, cumene, benzene, da sauran ƙananan samfuran da ke cikinsa. Bayan ya bar reactor ɗin, ana cire haɗin kuma ana raba shi lokaci-lokaci idan akwai ruwa mai yawa.
Mayar da hankali kan rabuwar farko shine cire acetone. Saboda ƙarancin zafin acetone (56 °C), yawanci ana tace shi daga sauran yanayin narkewar sinadarai masu zafi. Ana samun wannan a cikin ginshiƙin tacewa mai ɗanɗano, inda acetone, ruwa, da ƙazanta masu sauƙi ke wucewa sama, kuma phenol mai ɗauke da sinadarai masu nauyi ya kasance a matsayin samfurin ƙasa. Acetone na sama har yanzu yana iya ƙunsar ruwa da alamun wasu ƙananan haske, don haka yana iya fuskantar bushewa da tsaftacewa daga baya - ta hanyar azeotropic ko extractive distillation idan ana buƙatar tsafta mai yawa - kodayake distillation na al'ada ya isa a yawancin ayyukan kasuwanci.
Ana ƙara tsarkake ragowar mai arzikin phenol a cikin jerin ginshiƙan distillation. Na farko yana cire ƙarshen haske kamar acetone da ya rage, benzene, da iskar gas da aka narkar. Ginshiƙin phenol na gaba yana samar da babban rabuwa, yana samar da phenol tsantsa da kuma raba samfuran da ke tafasa sosai a ƙasan ginshiƙin. A yawancin shimfidu, ana kuma dawo da samfuran da ke da mahimmanci kamar α-methylstyrene ta hanyar zana gefe ko matakan distillation na gaba. Ana sarrafa waɗannan ginshiƙan a cikin matsi da jadawalin zafin jiki da aka ƙididdige don haɓaka ingancin rabuwa da rage asarar samfur.
Aikin Gilashin Distillation da Aikin Gilashin Distillation
Ginshiƙan tacewa suna da mahimmanci wajen tsarkake acetone da phenol. Tsarinsu da aikinsu suna shafar tsarki, yawan amfanin ƙasa, da kuma yawan amfani da makamashi a cikin tsarin ƙera cumene.
Don cire acetone, ginshiƙin distillation na ɗanyen abu dole ne ya samar da ingantaccen rabuwa mai yawa idan aka yi la'akari da ginshiƙan da ke tsakanin acetone da phenol. Ana amfani da dogayen ginshiƙai tare da tire masu inganci ko kuma marufi mai inganci. Haɗin makamashi yana da mahimmanci; zafi daga tururin sama zai iya dumama abinci kafin ko kuma a dawo da shi a cikin da'irorin sake tafasa, wanda ke rage yawan amfani da makamashi kamar yadda binciken kwaikwayon tsari ya nuna yana nuna raguwar kashi 15% a cikin takamaiman amfani da makamashi bayan aiwatar da haɗakar zafi a manyan masana'antu ([Sinadarin Injiniyan Ci gaba, 2022]).
Kalubalen aiki sun haɗa da samuwar azeotrope, galibi tsakanin acetone da ruwa. Ko da yake wannan na iya rikitar da rabuwa gaba ɗaya, canjin yanayin da ake samu a ma'aunin masana'antu yawanci yana fifita gyara na al'ada. Kula da matsi yana da mahimmanci don guje wa asarar tururin acetone da kuma kula da ƙarfin tuƙi na thermodynamic. Daidaitaccen sarrafa zafin jiki a sama da ƙasa yana tabbatar da cewa an cimma abubuwan da aka nufa ba tare da lalata samfuran ba.
Narkewar Phenol yana fuskantar nasa ƙuntatawa. Mafi girman zafin Phenol da kuma sauƙin shaƙar iskar oxygen yana nufin cewa ginshiƙan ciki dole ne su yi tsayayya da tsatsa, sau da yawa suna amfani da ƙarfe na musamman. Ana daidaita matsin lamba na ginshiƙi don daidaita farashin makamashi da rage haɗarin ruɓewa. Kayayyakin da ke fuskantar polymerization na zafi, kamar α-methylstyrene, ana cire su da sauri kuma a sanyaya su don rage halayen da ba su dace ba.
Ana amfani da na'urorin sarrafa tsari masu inganci da na'urorin aunawa a layi - kamar su yawan layin Lonnmeter da mitar danko - akai-akai don daidaita aikin ginshiƙi, tabbatar da cewa an cimma burin tsarki da daidaiton girman ginshiƙi akai-akai.
Haɗawa da Rushewar Hydroperoxide da Maido da Samfura
Haɗa na'urorin ruɓewa, rabuwa, da tsarkakewa ba tare da wata matsala ba yana da matuƙar muhimmanci ga tsarin cumene. Ruwan da ke fitowa daga iska yana tafiya kai tsaye zuwa rabuwar ƙasa. Saurin canja wuri yana rage tasirin gefen da ba a so ko kuma polymerization.
Kowace matakin rabuwa ana haɗa ta da ƙarfi da na gaba. Ana tattara acetone mai saman da sauri don hana asarar da ba ta canzawa. Daga baya Phenol da rafukan gefen samfurin suna shiga cikin matakan tsarkakewa. Inda aka dawo da samfuran masu mahimmanci, ana zana rafukan tashi bayan cikakken bincike da kuma nazarin abubuwan da aka haɗa.
Babban fifiko shine guje wa gurɓatawa tsakanin ƙarshen haske (ƙasa acetone/ruwa) da gurɓatattun abubuwa masu nauyi (cumene mara amsawa, tars). Ana samun wannan ta hanyar matakan daidaiton tururi da ruwa mai tururi da yawa a cikin ginshiƙai da kuma amfani da kwararar reflux. An tsara bututu da tasoshin don rage jinkirin da kuma rage saurin da ke faruwa.
Yawan acetone da phenol da aka samu ya wuce kashi 97% a cikin tsirrai da aka inganta, tare da asarar da aka samu galibi ta takaita ga kwararar ruwa da ba za a iya mantawa da su ba da kuma raguwar kwararar da ba a iya mantawa da ita ba. Ruwan sharar da aka samar a duk tsawon aikin, wanda ke dauke da sinadarai masu narkewa, ana ajiye shi daban kuma ana tura shi zuwa tsarin magani na zamani don biyan bukatun ka'idoji.
Haɗin kai mai inganci ya dogara ne akan ci gaba da sa ido kan mahimman abubuwan da ke canzawa: yawan da kuma karatun ɗanko daga mita na ciki kamar waɗanda ke Lonnmeter suna tabbatar da ingancin abinci da tsarkin samfur a ainihin lokaci, wanda ke ba da damar sarrafa ra'ayoyin don mafi girman yawan amfanin ƙasa da amincin aiki.
Ingantaccen tsarin samar da phenol-acetone ya dogara ne akan jerin rabuwa masu ƙarfi, ingantaccen narkewar makamashi, haɗakar amsawa da tsarkakewa, da kuma ci gaba da sa ido a kan layi, yana tallafawa tattalin arzikin tsari da ingancin samfura.
Dabaru Masu Ci gaba don Tsarkakewar Acetone
Tsarkakewar acetone bayan samar da phenol-acetone tare ta hanyar tsarin cumene yana samuwa ne ta hanyar buƙatun ingancin samfura masu tsauri. Zaɓin hanyar tsarkake acetone da ta dace ya dogara ne akan buƙatun tsarkakewa na ƙarshe, iyakokin ƙa'idoji, da kuma bayanin rashin tsarkin da aka ƙirƙira yayin ruɓewar cumene hydroperoxide da halayen sama.
Mahimman Ka'idoji a Tsarkakewar Acetone
Acetone mai ɗanyen acetone daga iskar shaka ta cumene ya ƙunshi ruwa mai yawa, phenol, α-methylstyrene, cumene, acetophenone, carboxylic acid, aldehydes, da sauran abubuwan da ke ɗauke da iskar oxygen. Tsaftacewar ƙasa tana kai hari ga waɗannan ƙazanta don cirewa. Kashin baya yana da tsari na tacewa:
- Ginshiƙan farko suna kawar da ƙazanta masu nauyi da zafi sosai—musamman phenol, α-methylstyrene, acetophenone, da abubuwan da ke samar da tar—ta hanyar cirewa daga ƙasa. Kashi na tsakiya yana ɗauke da azeotrope na acetone-ruwa, yayin da ƙarshen haske (kamar cumene mara amsawa) za a iya raba shi sama a sassan da ke gaba.
Ragewar Azeotropic sau da yawa yana da mahimmanci don raba gaurayen acetone masu wahala da ruwa, ta amfani da na'urar sanyaya hydrocarbon don wargaza tsarin azeotropic da haɓaka tsarkin acetone. Inda ƙazanta ke da irin waɗannan wuraren tafasa, ana amfani da na'urar tacewa - tare da glycols ko abubuwan narkewa da aka ƙera - a nan, ƙarin yana canza canjin yanayi, yana sauƙaƙe rabuwa mai kyau na abubuwan da ke da alaƙa da juna da kuma haɓaka yawan acetone.
Bayan narkar da sinadarai, matakan tsarkakewa na adsorptive suna cire sauran sinadarai na phenol da polar. Resin carbon da aka kunna, silica gel, da ion-exchange resins suna da kyau a wannan rawar tsakanin ko bayan matakan ginshiƙi. Inda akwai sinadarai masu acidic organics, tsarin na iya haɗawa da narkar da sinadarai masu kauri tare da soda mai kauri sannan a wanke ruwa don cire gishiri da acid kafin narkar da sinadarai na ƙarshe.
Acetone mai tsafta (≥99.5 wt% ga yawancin buƙatun masana'antu ko na dakin gwaje-gwaje) sau da yawa yana fuskantar matakin "gogewa" na ƙarshe wanda ya haɗa da tacewa mai kyau da kuma shawa mai zurfi don tabbatar da cewa an cika takamaiman buƙatun ruwa (<0.3 wt%), phenol (<10 ppm), ƙamshi mai nauyi (<100 ppm), da jimillar abubuwan da ba sa canzawa (<20 ppm). Wannan yana da mahimmanci ga acetone na lantarki ko na acetone na matakin magunguna.
Ingantawa da Shirya matsala a cikin Distillation
Ingancin tsarin tace acetone ya dogara ne akan ƙirar ginshiƙin tacewa daidai da kuma aikin da aka tsara. Ana girman ginshiƙan raba-raba kuma ana sarrafa su don haɓaka canja wurin taro mai ƙarfi da kuma rabuwa mafi kyau. Dabaru da dama suna ƙara tsarki da yawan amfanin ƙasa:
- Dogayen ginshiƙai masu tire masu yawa ko kuma kayan da aka tsara masu inganci suna tabbatar da rabuwa mai kaifi, musamman inda wuraren tafasa na acetone-ruwa ko acetone-cumene suke kusa.
- Haɗakar zafi tsakanin masu sake tafasa da masu sanyaya daki (misali, ta hanyar sake matse tururi ko masu musayar zafi) yana rage yawan amfani da makamashi kuma yana daidaita yanayin zafi, wanda ke tallafawa rabuwa akai-akai.
- Daidaita rabon reflux da ƙimar cirewar samfura, wanda aka jagoranta ta hanyar sa ido kan yawan da abun da ke ciki (tare da kayan aiki kamar mita na Lonnmeter a cikin layi), yana ba da damar daidaitawa cikin sauri da kuma daidaita ma'aunin samfura, yana tabbatar da cewa kowane rukuni ya cika ƙa'idodin tsarki.
Matsalolin distillation akai-akai sun haɗa da ambaliyar ruwa a ginshiƙi, kumfa, da tarin ragowar abubuwa:
Ambaliyar ruwa ta shafi ginshiƙai idan yawan kwararar ruwa ya yi yawa—ruwa yana ɗaukar sama maimakon ƙasa, wanda hakan ke rage ingancin rabuwa sosai. Magance wannan yana buƙatar rage yawan fitarwa ko daidaita rabon reflux. Kumfa yana faruwa ne sakamakon yawan gudu na tururi ko kuma kasancewar abubuwa masu aiki a saman ruwa (misali, tars ko phenol traces). Masu hana kumfa, yin bayanin ginshiƙai a hankali, da kuma shigar da bayanai na kwararar aiki na iya rage kumfa mai ɗorewa.
Tarin ragowar da aka samu, wanda galibi ake gani a cikin ƙananan tire ko kuma sake tafasa na na'urar tacewa, ya samo asali ne daga samfuran oligomerization ko kwal. Cire samfurin ƙasa lokaci-lokaci, tsaftacewa akai-akai, da kuma kiyaye yanayin zafin jiki a cikin iyaka yana rage samuwar kwal da kuma tabbatar da tsawon rai na kwal.
Lokacin raba azeotropes ko sarrafa ƙazanta mai tafasa sosai, ana iya maye gurbin tiren gargajiya da kayan tattarawa masu inganci. Ana kiyaye yanayin zafin jiki da matsin lamba a gefen ginshiƙi a cikin tagogi masu tsauri. Kayan aiki na atomatik - kamar auna yawan layin ciki akai-akai - yana bawa masu aiki damar gano samfurin da ba na musamman ba cikin sauri da kuma amsawa a ainihin lokaci, yana ƙara ingancin aiki da yawan amfanin ƙasa.
Jadawalin kwarara mai sauƙi wanda ke nuna narkewar acetone da tsarkakewa a matakai da yawa don samar da phenol da acetone (zanen da aka yi bisa ga aikin da aka saba)
Haɗin tasirin waɗannan hanyoyin tsarkake acetone na zamani yana tabbatar da aminci wajen sarrafa kayayyakin da suka rage daga sama daga tsarin ƙera cumene, ingantaccen bin ƙa'idodin kasuwar acetone da phenol, da kuma rage tasirin muhalli.
Abubuwan da ke haifar da Inganta Masana'antu da Dorewa
A cikin tsarin kera cumene, haɗa tsarin tsari, catalysis, da zaɓin rabuwa da ingantaccen albarkatu yana da mahimmanci. Tsarin tsari mai haɗaka yana tsara injiniyan amsawa, fasahar rabuwa, da dawo da makamashi don haɓaka yawan amfanin ƙasa da rage sharar gida a kowane mataki na samar da phenol-acetone tare. Ta hanyar amfani da tsarin catalytic mai ƙarfi, kamar masu haɓaka acid mai ƙarfi (gami da zeolites da heteropolyacids), masu aiki suna samun babban zaɓi a cikin rugujewar cumene hydroperoxide, yana rage samuwar samfuran da aka samar kamar α-methylstyrene da acetophenone. Wannan haɓaka zaɓi ba wai kawai yana inganta yawan amfanin ƙasa ba har ma yana tallafawa dorewa ta hanyar rage kwararar sharar gida.
Lokacin zabar masu haɓaka haɓakar hydroperoxide, ƙarfafa tsarin yana taka muhimmiyar rawa. Misali, hanyoyin haɗakar ƙwayoyin halitta, waɗanda suka haɗu da fasalulluka na haɗakar ƙwayoyin halitta da kuma nau'ikan halittu daban-daban, suna samun karɓuwa saboda ƙaruwar sassaucin aiki da tsawon rayuwar mai haɓaka ƙwayoyin halitta. Duk da haka, ƙirar mai haɓaka ƙwayoyin halitta dole ne ta daidaita babban aiki da kwanciyar hankali daga batutuwa kamar su coking da guba ta hanyar ƙazanta, tabbatar da ƙarancin juyewar ƙwayoyin halitta da nauyin muhalli daga zubar da ƙwayoyin halitta da aka kashe. Sabbin fasahohin mai haɓaka ƙwayoyin halitta suna tasiri kai tsaye kan ingancin albarkatu, rage asarar albarkatun ƙasa da rage buƙatun amfani.
Haɗakar tsarin tsari, musamman a lokacin tsarkakewar acetone da kuma tsarin tace acetone, ya kasance muhimmi ga inganta masana'antu. Aiwatar da sabbin tsare-tsare na ginshiƙan tacewa—kamar raba ginshiƙan bango—da rabuwar da ke tushen membrane mai adana makamashi yana ba da damar aiki mai araha da dorewa. Raba ginshiƙan bango, misali, yana sauƙaƙa aikin ginshiƙin tacewa mai ɗanyen mai, wanda ke haifar da tanadin makamashi har zuwa kashi 25% akan tsarin ginshiƙai na gargajiya da yawa, yayin da kuma 'yantar da sararin tsirrai na zahiri. Bugu da ƙari, dabarun haɗa zafi masu inganci, waɗanda aka jagoranta ta hanyar dabaru kamar nazarin tsunkule, sun nuna raguwar amfani da tururi fiye da kashi 20%, kamar yadda aka tabbatar a cikin haɓaka wuraren samar da phenol da acetone da aka rubuta. Waɗannan matakan suna fassara zuwa ƙarancin hayakin hayaki mai gurbata muhalli da raguwar dogaro da tushen tururi daga burbushin mai.
Haɗakar ruwa da zafi yana ƙara haɓaka ingancin albarkatu a cikin tsarin iskar shaka na cumene da matakan rabuwa na gaba. Tsarin sake amfani da cascade da wuraren kashe gobara da aka sanya a cikin dabarun iya rage fitar da ruwan shara har zuwa 40%, yana magance yawan gurɓataccen ruwa da kuma yawan gurɓataccen ruwa. Wannan yana da mahimmanci musamman don bin ƙa'idodin ƙa'idoji masu tasowa a manyan kasuwannin phenol da acetone, inda ƙuntatawa kan fitar da ruwa da hayakin carbon ke ƙaruwa.
An yi la'akari da ƙa'idoji da muhalli musamman a cikin mahallin samar da phenol-acetone ta amfani da tsarin cumene. Tsauraran matakai kan tsaka-tsakin haɗari - kamar cumene hydroperoxide - suna ba da izinin sarrafa tsari daidai da kuma sa ido kan aminci a ainihin lokacin yayin ayyukan da ke da haɗari. Dokokin muhalli, musamman a yankunan Arewacin Amurka da Turai, suna ƙara buƙatun maganin fitar da hayaki, sarrafa fitar da hayaki, da sake amfani da ruwan zafi/zafi. Dabaru na bin ƙa'ida suna cikin ƙirar tsari na matakin farko, galibi suna haɗa da ma'aunin ƙarfin aiki da nazarin zagayowar rayuwa waɗanda ke tsara tsarin shuka da zaɓin fasaha kai tsaye.
Sa ido a ainihin lokaci da inganta tsarin aiki suna da mahimmanci don ci gaba da inganci da rage asarar tsari da ba makawa. Mita mai yawa a layi da mita mai danko daga Lonnmeter, misali, suna ba da damar ci gaba da sarrafa sigogin amsawa da rabuwa a cikin jirgin samar da acetone da phenol. Ta hanyar bin diddigin yawan samfura da samfuran da aka samar daidai, masu aiki za su iya daidaita mahimman masu canji - kamar rabon reflux, wuraren yankewa a cikin distillation, da kuma yawan abubuwan da ke haifar da catalyst - ta haka rage amfani da makamashi da rage yawan kayan da ba a tantance su ba ko sharar gida.
Amfani da dabarun tacewa a masana'antu, wanda aka tallafa masa da bayanan firikwensin lokaci-lokaci, yana kuma hanzarta magance matsaloli da kuma mayar da martani ga rufewa idan aka fuskanci yanayi mara kyau. Tare da raguwar bambancin kamfen-zuwa-kamfe da kuma haɓaka sake-sake ...
Tambayoyin da Ake Yawan Yi (Tambayoyin da Ake Yawan Yi)
Menene tsarin cumene kuma me yasa yake da mahimmanci ga samar da phenol-acetone tare?
Tsarin cumene, wanda kuma aka sani da tsarin Hock, hanya ce ta masana'antu don samar da phenol da acetone tare a cikin jerin hade guda ɗaya. Yana farawa da alkylation, inda benzene ke amsawa da propylene don samar da cumene ta amfani da abubuwan kara kuzari na acid kamar zeolites ko phosphoric acid. Sannan ana haɗa cumene da iska don samar da cumene hydroperoxide. Wannan tsaka-tsakin yana fuskantar tsagawar acid, yana samar da phenol da acetone a cikin daidaitaccen rabo na molar 1: 1. Wannan tsari yana da mahimmanci saboda yana mamaye samar da phenol da acetone na duniya, yana ba da ingantaccen amfani da haɗin albarkatu. Kimanin kashi 95% na phenol na duniya ana samar da shi ta wannan tsari har zuwa 2023, yana nuna mahimmancin masana'antu da tattalin arziki.
Ta yaya rugujewar cumene hydroperoxide ke shafar aminci da yawan amfanin tsarin?
Rushewar cumene hydroperoxide yana da matuƙar zafi, yana fitar da zafi mai yawa. Idan ba a sarrafa shi da kyau ba, yana iya haifar da kwararar zafi, fashewa, ko gobara—yana sanya buƙatu masu tsauri kan ƙirar tsari da kuma tsarin aiki. Zaɓin abubuwan da ke haifar da rugujewar hydroperoxide da kuma kula da yanayin amsawa suna da mahimmanci don aiki lafiya. Kula da zafin jiki da ƙimar amsawa yana tabbatar da cewa yawan phenol da acetone ya kasance mafi girma yayin da yake rage samuwar samfuran da suka lalace da haɗarin aminci. Mafi kyawun aikin masana'antu ya haɗa da ci gaba da sa ido kan tsarin, kashe gaggawa, da ƙirar reactor mai ƙarfi don magance exothermicity da kuma ɗaukar duk wani hauhawar matsin lamba.
Wace rawa ginshiƙin distillation na ɗanyen mai ke takawa a cikin tsarin ƙera cumene?
Ginshiƙin distillation na ɗanyen abu muhimmin aiki ne bayan raba hydroperoxide. Yana raba phenol, acetone, cumene mara amsawa, da ƙananan samfuran da suka lalace. Ingantaccen aikin ginshiƙin distillation na ɗanyen abu yana haɓaka dawo da samfur, yana rage amfani da makamashi, kuma yana samar da magudanan ruwa waɗanda ke shiga kai tsaye zuwa matakan tsarkakewa na gaba. Tsarin da aikin ginshiƙin distillation dole ne ya yi la'akari da wuraren tafasa na abubuwan da ke cikinsa daban-daban, yana buƙatar daidaito a cikin sarrafa zafin jiki da matsin lamba. Rashin distillation na iya haifar da asarar samfura, gurɓatawa, ko kuma tsadar amfani da shi.
Me yasa tsarkakewar acetone take da mahimmanci a samar da phenol-acetone?
Acetone da aka samu daga tsarin cumene yana ɗauke da nau'ikan ƙazanta iri-iri: samfuran amsawar gefe (kamar methyl isobutyl ketone, isopropanol), ruwa, da acid na halitta da aka samar yayin iskar shaka da rabawa. Ana buƙatar tsarkakewa mai ƙarfi don acetone ya cika ƙa'idodin masana'antu masu tsauri don amfani da shi a cikin magunguna, abubuwan narkewa, da robobi. Tsarin tsarkakewa, kamar su rabawa mai ƙarfi ta hanyar ginshiƙan distillation, suna cire waɗannan ƙazanta. Acetone mai tsabta kuma yana kawo farashi mai girma a kasuwa, yana ƙarfafa dalilan tattalin arziki don tsarkakewa mai inganci.
Ta yaya tsarin haɗakarwa da sabbin abubuwan da suka shafi makamashin nukiliya za su iya inganta yanayin tattalin arziki da muhalli na tsarin cumene?
Haɗakar tsari yana amfani da damar dawo da zafi, sake amfani da kayan da ba a mayar da martani ba, da kuma daidaita ayyukan naúrar don rage amfani da makamashi. Misali, haɗa fitar da zafi ko haɗa jerin distillation na iya rage farashin mai da wutar lantarki. Amfani da ci gaba kamar na'urorin haɗa sinadarai na microbubble ya nuna inganta canja wurin taro, haɓaka ingancin iskar sharar gida, da rage samuwar samfuran sharar gida. Waɗannan sabbin abubuwa tare suna rage tasirin muhalli ta hanyar rage hayaki da samar da ruwan sharar gida, yayin da kuma rage farashin sarrafawa gabaɗaya, yana sa samar da phenol-acetone haɗin gwiwa ya fi dorewa kuma ya fi ƙarfi a fannin tattalin arziki.
Lokacin Saƙo: Disamba-19-2025
