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本鋼浦項連續鍍鋅機組采用的是輥涂式鈍化處理方式。鈍化涂機主體結構包括:軋制線輥、料盤、提料輥和涂輥。使用的鈍化液為三價鉻產品,其主要由以下成分組成:三價鉻Cr(Ⅲ)、氧化劑、絡合劑、其他金屬、成膜促進劑、封孔劑及潤濕劑。混合后的鈍化液由工作罐打入料盤中,通過一個提料輥將鈍化液送到涂輥,涂輥再以一定的壓力和速度將鈍化液涂在帶鋼表面。各輥均可調速,輥隙及涂輥和帶鋼壓力可自動調整,以保證鍍膜均勻和各種厚度涂層。當焊縫通過時輥涂機涂輥可快速打開。三價鉻膜層是通過鋅的溶解形成鋅離子,同時鋅離子的溶解造成鋅表面溶液的pH值上升,三價鉻直接與鋅離子、氫氧根等反應,形成不溶性化合物沉淀在鋅表面上,從而形成鈍化膜。
二、鈍化能力過剩
在鈍化涂機實際生產中,鈍化鹽霧時間是評價鈍化產品防銹能力的主要指標。不同的客戶對鈍化產品的鹽霧時間要求不同,目前絕大部分客戶要求鈍化產品的鹽霧時間保證值為72h,極少部分客戶要求鹽霧時間為48h和96h。目前主要的問題是產量占絕大部分的鹽霧要求72h的鈍化產品在生產過程中出現了鈍化能力過剩的問題(圖2),也導致了鈍化液噸耗過高,因此需要系統優化鈍化涂機工藝參數。
三、原因分析
1.提料輥與涂輥之間縫隙壓力
提料輥在鈍化液中旋轉,把鈍化液帶到提料輥與涂輥之間的縫隙中。因此提料輥與涂輥之間壓力的大小直接決定了涂輥表面附著的鈍化藥液量。提料輥與涂輥之間壓力越大,相應涂輥上附著的鈍化藥液量越小。機組目前使用的提料輥壓力為2.0kN。
2.涂輥與鋼板表面的壓力
涂輥與帶鋼表面接觸,給涂輥施加一定的壓力,使涂輥上的鈍化液印附在帶鋼表面形成鈍化膜。由于提料輥與涂輥之間的壓力已決定涂輥上鈍化液的藥劑量,因此涂輥與帶鋼表面的壓力主要起到改善鈍化效果的作用。涂輥與帶鋼之間的壓力越大,帶鋼表面涂敷的鈍化液越均勻。涂輥壓力過高會導致涂輥表面與帶鋼邊緣接觸的邊緣膠層磨損。機組目前使用的涂輥壓力為2.5kN。
3.輥速比
輥速比包括提料輥與涂輥之間的輥速比率,涂輥與帶鋼之間的輥速比率,以機組運行線速度的百分比進行控制。提料輥速比越高在提料輥與涂輥之間盛裝的藥液量越大。提料輥速比過高易造成鈍化液溢出;提料輥速比過低,易造成藥液量不足導致涂敷不良甚至損傷涂輥。根據機組現場提料輥運行狀態觀察得出,在機組速度的35%進行提料輥轉速,即可滿足提料要求。涂輥與帶鋼之間的輥速比率,同樣以機組運行線速度的百分比進行控制。涂輥與帶鋼之間以相同的線速度運轉,避免涂輥與帶鋼表面發生相對運動,從而避免了使涂輥過早磨損。
4.藥劑濃度
鈍化產品單位面積內鉻離子含量越高對應的鹽霧時間越長,相應的鈍化藥劑中鉻離子含量越高,涂敷在帶鋼表面的鈍化液體越少。本鋼浦項連續鍍鋅機組使用的鈍化液藥劑已進行混合配比,因此藥劑中鉻離子含量為定值。
四、涂機生產工藝
參數優化為了保證客戶要求的鹽霧時間,減少鈍化能力過剩的問題,需要找到合理的控制方法,使用不同提料輥壓力對典型產品進行涂敷,并將對應的膜重與鹽霧時間進行關聯,優化涂機工藝參數。對樣板進行膜重測試和鹽霧測試,實驗結果如圖4和圖5所示。結果表明:增加現有提料輥壓力使用2.5kN及3.0kN提料輥壓力涂布帶鋼時,產品表面膜重明顯降低。目前已知使用2.0kN提料輥壓力涂布產品時出現72h鹽霧能力過剩的問題,因此需結合鹽霧時間重新制定提料輥壓力參數。在原有鈍化參數不變的情況下,將提料輥壓力由2.0kN升至2.5kN時,膜重控制在鉻離子含量50mg/m2以上時,鈍化鹽霧時間可滿足72h鹽霧要求。將提料輥壓力升至3.0kN時,膜重控制在鉻離子含量40~50mg/m2之間,可滿足48h鹽霧要求。
五、結束語
關鍵詞:鍍鋅機組 工藝參數優化 TPM理念
引 言
2010年,我國經濟處于由回升向好向穩定發展轉變的關鍵時期,鋼鐵工業保持了上年以來的回升態勢,產量保持增長、出口增幅較大,企業效益好轉。但自下半年以來,由于國內外經濟復蘇和增長的不確定、不穩定性,行業運行水平逐步回落,鋼鐵工業全年運行呈前高后低態勢。2011年9月20日至今,國內鋼材平均售價從4900元降低到4100、4200元。鋼鐵產能的無序增長、次貸危機、歐債危機等因素,造成鋼鐵市場將進入長期的低迷狀態,當前國內鋼鐵企業都要經受這場洗禮,經歷嚴酷地市場的淘汰過程,經過虧、停、轉之后,回歸到一個正常的需求量。唐鋼總經理于勇在10月的公司例會上指出唐鋼一定要健康地發展生存下去,要將巨大的市場壓力變成我們變革自己、顛覆自己的最大動力。唐鋼的應對措施主要是轉變生產組織模式,要將過去高庫存、高成本的組織模式變成一切以成本、質量為核心的生產模式。我冷軋廠的目標是噸鋼降低成本50元。如何在嚴峻的形勢下生存下來,只有走精品路線,人無我有,人有我優。
唐鋼冷軋薄板廠三鍍鋅線在全線整體配置上雖處于較高水平,具備了生產精品鋼材的設備基礎條件,但是由于生產時間短,而且訂單品種繁雜對鋅花狀態、力學性能、鋅層附著力等性能還處于較低水平。此外,某些設備已經不能符合現在鍍鋅生產新理論的要求,存在有設備使用上的局限性,也需要利用工藝方面的改進來提升產品形象、克服設備缺陷。
1. 唐鋼冷軋廠三鍍鋅生產線的基本介紹
唐鋼連續熱鍍鋅機組設計年生產能力400000噸,主要生產鍍純鋅(GI)【60~600g/m2(雙面)】、鍍鋅鋁(GF產品:80~300g/m2〈雙面〉)、鍍鋁鋅(GL產品:100~200g/m2〈雙面〉)產品。產品表面鍍層狀態有:大鋅花(常規鋅花)、光整鋅花,表面保護狀態分為鈍化、涂油、鈍化+耐指紋。原料由冷軋廠酸洗冷連軋機組提供,寬度為820~1650mm,厚度為0.30~1.60mm;成品寬度為820~1650mm,厚度為0.30~1.60mm。
該機組主要生產CQ、DQ、DDQ、HSLA等鋼種。
2熱鍍鋅及熱鍍鋁鋅鋼帶產品及表面質量分級規定
2.1分級規定
2.2 判定順序
FCFBFAⅢ級品Ⅳ級品。
3主要涉及到的重點設備介紹
3.1焊機
3.2清洗段
3.2.1熱堿浸洗槽:
3.2.2電解清洗槽
3.2.3漂洗槽
3.3退火爐
3.4氣刀類型:
3.5鈍化、耐指紋
3.5.1鈍化系統:
3.5.2耐指紋
4、TPM理念引入后的參數優化
對焊機進行系統優化,以保證超厚板帶鋼的焊縫質量。對清洗段參數的優化,以保證帶鋼預處理的表面質量。優化退火爐工藝,優化三輥六臂,減少沉沒輥印缺陷,優化鋅液成分,優化拉矯工藝消除抬頭紋缺陷,優化氣刀開口度,對鈍化和耐指紋系統進行優化,板面一致性,消除縱向條紋技術攻關,將TPM理念引入生產中,保證設備完善,生產連續運轉。
4、1研究方法及技術路線
根據現場生產實際情況和各兄弟廠家的相關資料,同時利用停車檢修的機會,在小范圍或者冷態條件下進行試驗,最終制定出符合我廠生產線實際的工藝參數及工藝技術操作規程。將TPM的工作理念引入到生產實際當中,在工藝參數穩定的情況下,保證生產線連續穩定的生產。
本課題主要圍繞優化三鍍鋅線全線工藝,提升產品實物質量而展開,通過減少各種缺陷,進一步提高產品表面質量。加強三鍍鋅整體管理水平,通過TPM先進的管理理念,是生產線達到穩定、高效、連續生產。
4、2 研究的創新點
利用工藝參數和操作技巧的控制,在沒有小鋅花生產設備的前提下完成了小鋅花生產;成功摸索出為彩涂供料的生產工藝,并且適用于全廠各條鍍鋅生產線;調高了表面質量,使FB級品率達到90%以上。將設備與生產工藝聯系在一起,使生產線的停車或降速的機率將到一半。
4、3可能出現的問題及解決方法
在此次研究過程中,可能會出現試樣制備、提取以及實驗條件不具備等困難,在生產廠實驗條件不足的情況下,需要學校在設備和技術上給予支持。由于鍍鋅及鍍鋁鋅硅產品的研究是一個全新的領域,在實驗研究中,還會遇到學術上的一些問題,需要其他學者的大力幫助。
——談中藥信息與現代中藥工業化生產我們應采取的措施及建議
(博一博)××年月日
中藥材是中華民族幾千年來賴以生存、繁衍的物質基礎之一,,全國公務員公同的天地經過我國人民不斷的探索、總結、錘煉,已經形成了完整的中藥理論體系,中草藥是我國醫學寶庫的重要組成部分。隨著科學技術的飛速發展,國際交流、加入配合西部大開發貿易日益頻繁,中草藥的一些不足之處也日益凸現出來,如藥效遲緩、成分復雜、作用位點不清、理論無法與現代醫學理論接軌。這些弊端嚴重地制約了中藥在國際市場的貿易,也較難為其他國家的人民所接受。在國內,由于社會發展,人們的生存環境發生了巨大變化,疾病的發生和發展也有了明顯的不同,也需要有新的醫藥;同時現代社會人們生活節奏加快,以往的湯劑遠遠不能適應現代人們的需要,改變中藥傳統劑型,方便患者十分必要,因此,中藥的研究、開發、創新就提到了議事日程。
年全國醫藥科技工作會議上,原國家科委主任宋健同志指出:要解決億中國人民的健康問題,只能靠我們自己,因此必須立足創新,盡快建立自己的新藥研究開發和生產休系,發展民族醫藥產業。中醫藥研究和開發也要實現現代化,全社會對此呼聲很高,要求也很迫切。
一、中藥開發創新的優勢
、具有良好的開發空間
中草藥具有悠久的歷史,其內容極其豐富,有自己的完整理論體系指導。根據開發深度劃分,筆者認為中草藥開發可以分為三個層次。第一個層次是利用中藥資源進行開發,眾所周知,中藥資源豐富,據全國中藥資源普查成果表明,全國現有藥用動植物種,我州為余種,約占全國的左右,占全省以上,而現已開發利用的僅余種;用現代技術進行過深入研究的僅余種;全國現存有效方劑及驗方尚無法精確統計,特別是散在民間的驗方更無從統計,而目前已開發為中成藥的僅余種。我州號稱“華中天然藥庫”而被開發利用的不足百種。這些尚未開發的藥材和驗方就是一個很好的開發創新空間。第二個層次是利用現代科技如“中藥胃腸藥動學”、“血清藥理研究”等方法對現在應用中藥材、方劑、中成藥進行深入研究開發,主要方向是明確中成藥作用機理,大力開發新劑型,發現新用途,這是一個事半功倍的創新開發空間。第三個層次是利用現代技術手段,分離提取中藥材中的有效成分,進行結構改造,進而開發利用,創制一、二類新藥是一個具有重大誘惑力的前景廣闊的空間。關于這個層次的開發工作在國內外均進行過卓有成效的探索,并已開發出了象嗎啡、可待因、罌栗堿、紫杉醇、地高辛、麥角堿、長春堿、長春新堿、長春胺、麻黃堿、青蒿素、東莨菪堿、山莨菪堿、葛根素、喜樹堿、顱痛定、天花粉蛋白、金絲桃素等一百多種新藥就是很好的例證。
、開發費用較低
眾所周知,新藥開發是一個高投入、高風險的領域。以化學藥物而言,要經歷從先導化合物的發現,類似化合物的合成,藥效學實驗,動物實驗,毒理學實驗到藥代動力學研究完成后,經審評合格才能進入ⅠⅡ期臨床,再進入Ⅲ期臨床,最后經嚴格評審,合格的才能進入生產。這一系列過程中有一環通不過,有可能前功盡棄,需要重新開始。有關研究表明,國外醫藥企業五十年代開發成功一種新藥只需要幾百萬美元,六十年代就需要幾千百萬萬美元,而到現在就需要幾億美元。
相比較而言,開發中藥就具有較大的優勢,首先中草藥已經過數千年的應用,其良好的藥用效果、低毒性已得到實踐檢驗;其次,經過歷代醫家的千錘百煉,已形成了一定的組方原則和理論基礎,為研制開發新藥指明了方向,有些就是用已形成的組方,利用現代加工方法形成新的劑型。這無疑是走了一條捷徑。據了解,目前國內開發一種三類以下的新藥,從前期研究到取得新藥證書一般需要投入幾百萬元人民幣。當然開發一、二類新藥的投入比起開發三類以下的新藥投入要大,但比起開發化學藥品的投入來就少多了。
、開發周期較短
從開發周期來看,國際上研制一種新藥一般需要年,在我國開發化學藥品和基因工程新藥也需要十年左右。
為此,筆者認為,時間不等人,企業要吃飯,可先利用我州豐富中草藥進行分離與提取使這些提取物或中草藥中間體進入國內外市場參與競爭因為生產這些產品辦手續不繁,投資小,利潤豐厚,幾個月最多一年就可辦起一個生產企業。循序漸進,滾動發展,原始資金積累,為下步開發制劑產品和新藥奠定基礎和條件。例如利用煙草廢棄物生制劑和西藥產品開發載體創造條件。
、市場需求大
目前國內對醫藥中間、植物化工原料、載體、添加劑需求量大,不僅國有大、中型企業需要這些,一些集體、民營企業的需求更為迫切;近年隨著改革的深入發展,一大批“吃皇糧的事業單位由于”斷奶“、改制,開始走進市場,他們更急于尋找這些有資源優勢地區尋求半成品。創辦實體,以求在市場中生存、壯大。因此,在我國近年情況下,這些產品只愁出不來,不愁沒人要。而我國目前醫藥行業現狀是企業多,產品品種少;據有關資料統計,到年底全國已獲生產合格證的醫藥企業家,而另有資料報道全國現有醫藥企業家;全國能生產的原料藥為多種,實際生產的僅種;制劑能生產的有多種。因此需求大量中間體及半成品,而且出口有大量的空間和缺口,國外需求旺盛。
、有良好的經濟效益
“藥無十利不賣”這句俗話道出了醫藥這種特殊商品的經濟效益,盡管這句話對國內醫藥市場中的一些老產品、大宗產品已不準確,但對新藥而言則是比較準確的,對一些進口新藥而言則遠不止十倍利潤。據有關資料報道:進口去甲基柔紅霉素針(支)國內零售價為元,格拉諾賽特針(支)為元,安易醒針(×)為元,如按有效成分折算,則每克純品的市場零售價分別為萬元、萬元和萬元,分別相當于國內黃金飾品市場零售價的倍、倍和倍,可見其利潤之高。
正是由于新藥的利潤高,市場需求旺盛,也為從事新藥開發的部門帶來了較好的經濟效益。據筆者了解,目前國內開發一種新的純利潤約在萬元左右。如果能進而投入生產,則經濟效益就遠不止這個數值。因此,中藥開發又是一個很好的投資方向,據筆者了解,利潤率一般在以上。
二、中草藥開發大有可為
(一)、中藥開發具有重要的社會意義
綜上所述,從醫藥方向開發中草藥在經濟上具有很好的前景;而從保障中國人民健康而言,搞好中草藥開發還具有非常重要的社會意義。
據統計資料顯示,我國現有多家三資醫藥企業,但目前的情況是:引進新產品、新技術少,我州也不例外。特別是國外醫藥企業對自己的新產品實行嚴格的保密,只高價銷售產品,不轉讓技術。這種狀況正如宋健同志所指出的:要解決多億中國人民的健康問題,只能靠我們自己。為保障人民健康,我們必須不斷地開發新的藥品,中草藥開發是其中的重要組成部分。
(二)、中草藥開發是中藥走向世界的必由之路
由于中草藥的特殊性,遠未成為國際認可的藥物并合法進入世界醫藥市場,其主要障礙有下列因素:長期以來中藥研究缺乏國際標準化和符合國際現代的工程技術,適應不了市場的要求;東西方文化背景不同,西方對中藥不理解,影響了中醫藥的廣泛應用,盡管也有中醫藥在中國、東南亞以外國家成功應用的個例,但無法定地位保障;中藥及天然藥物組成復雜,一味中藥就是一個小復方,二味以上中草藥組成的復方其成分復雜就可想而知了,作用位點難以明確,作用機制難以用現代醫學技術闡明驗證。因此,中草藥在中國、東南亞以外的國家大多是作為保健品銷售。要改變這種不利的局面,就需要從事中醫藥研究的科技工作者和藥業生產企業加倍努力,勇于創新,開拓中草藥走向世界的新局面。
(三)保健品的開發前途無量
隨著世界綠色食品熱的興起,國際性的“回歸大自然”為中草藥走向世界提供了良好契機。這是因為人們在長期的實踐中認識到,中藥主要來源于動、植物體,而且很多是經過人們長期應用,表明其毒性低,安全性好,特別是能提高人體整體功能和調節人體免疫機能,具有很好的保健作用。目前,許多西方國家都面臨著改革醫療制度的嚴重任務,如美國年在醫療上就花費了一萬億美元,相當于當于國民生產總值的,而且還在增長。其改革方法之一,就是允許采用替代療法,其中包括保健品和中醫藥在內。曾有人預言,中藥作為保健食品將是二十一世紀西方國家醫療消費的一個熱點。我州當然也不例外,從近年我國市場看,猴頭菇太陽神生物鍵、紅桃補血劑等及各種各樣的口服液、藥膳、保健茶在市場受到歡迎就是明證。
三、進一步發展中藥材產業化的措施及建議
進入新世紀,的加入,面臨新機遇,發展要有新舉措。根據當前形勢,結合我州實際,我們就恩施如何進一步發展中藥產業經濟,提出以下幾點建議:
⒈樹立跨越式發展的戰略思想。發展是硬道理,加快發展是解決中國所有問題的關鍵,也是解決我州所有問題的關鍵。恩施要加快中藥經濟發展,盡快實現富州富民,縮小與發達地區的差距,就必須樹立跨越式發展的戰略思想。跨越式發展就是經濟、科技發展的后來居上,是后進地區追趕先進地區的第一選擇。要實現跨越式發展,就要抓住國家實施西部大開發的機遇,抓住新一輪扶貧開發的機遇,抓住入世和信息化的機遇,一方面用實用技術改造傳統產業,促其優化升級;另一方面著力應用高科技成果,開發中草藥資源,進行精深加工,實現以技術跨越帶動經濟的跨越式發展。
⒉堅持中藥特色立州,力求重點突破。根據國家實施西部開發的產業政策和區域規劃,結合恩施實際,要繼續堅持“念山水經,打優勢仗,唱中藥材特色戲”的區域經濟發展思路;要以中藥材資源為依托,調整優化產業結構,在鞏固、提高原藥業工業為龍頭的制藥企業的同時,全面發展包括綠色藥材商品、綠色保健功能食品、綠色藥品在內的綠色產業,把綠色資源的比較優勢變成經濟優勢、競爭優勢;要按照“有所為,有所不為”的原則,集中人力、物力和財力,有計劃、有步驟地加大中藥產業建設力度,逐步使起成為面向國內外市場、能夠帶動相關產業的主導產業。
⒊注重“集成”,形成藥業產業科技進步合力。加快中藥產業化發展,必須把著力點放在依靠科技上;而要加速科技進步,又必須把著力點放在加強“集成”上。所謂集成,就是加強各方面力量的集成,特別是要加強黨委政府各部門力量的集成。州縣(市)藥業管理部門應做好同級黨委、政府的中藥產業參謀和助手,發揮藥業強州前線指揮部門的作用,加強統籌協調,組織協同作繭自縛戰,形成推進中藥產業化進步的合力。在此基礎上,進一步解放思想,擴大開放,面向全省全國乃至世界,實現中藥產業化的引進、集成和跨越。
關鍵詞油田生產;井下作業;新工藝研究
中圖分類號:TE358 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)12-0039-01
井下作業是油田生產中的重要工序,井下作業的整體效果關系到油田生產的有效性和整體產量,為此,我們不但要對井下作業引起足夠的重視,還要在井下作業過程中,積極研究新工藝和新技術,保證井下作業能夠在技術難度、技術應用等方面取得積極效果,充分滿足井下作業的實際需要。為此,我們應結合油田井下作業實際,重點做好新工藝的研究工作,保證新工藝能夠改變油田井下作業現狀,達到提升油田井下作業效果,保證油田井下作業整體性和實效性的目的。
1油田井下作業新工藝的發展現狀
結合國內外油田井下作業工藝的發展情況,目前油田井下作業新工藝的發展現狀主要表現在以下幾個方面。
1.1 壓裂酸化技術
目前國外井下作業技術主要表現在壓裂酸化技術、試油測試技術以及修井作業技術。其中,壓裂酸化技術主要指通過采用壓裂新工藝以及新材料,來有效降低油田開采成本,從而提高采收率。
從國外油田井下作業工藝來看,壓裂酸化技術得到了重要應用,并取得了積極效果。結合當前油田井下作業的實際情況來看,壓裂酸化工藝技術先進,能夠解決油田井下作業高成本問題,對降低油田井下作業成本,滿足油田井下作業需要,保證油田井下作業取得積極效果,具有重要的促進作用。
在當前井下作業過程中,壓裂酸化技術已經成為了重要工藝技術,對提高油田井下作業質量,滿足油田井下作業需要具有重要的促進作用。從當前油田井下作業實際來看,壓裂酸化技術是井下作業的重要技術,我們不但要對此有全面正確的認識,還要做好該工藝技術的研究與應用。
1.2 試油測試技術
試油測試技術主要包括地層測試、射孔、排液及壓力恢復、數據采集、分析解釋等方面。
由于井下作業與油田生產密切相關,利用井下作業時機進行試油測試,是提高井下作業整體效果的關鍵。從當前油田井下作業的實際狀況來看,試油測試技術,成為了油田井下作業的重要工藝過程,對油田井下作業產生了積極效果,滿足了油田井下作業的實際需要,為油田井下作業提供了有力支持。
為此,我們應對試油測試技術有全面正確的認識,并將試油測試技術作為井下作業的主要技術來對待,確保試油測試技術能夠對油田井下作業生產提供有力幫助。
1.3 修井作業技術
連續油管作業技術,利用系列配套工具可完成側鉆、打撈、磨銑、切割、鉆進等多種修井工作,代表著當今世界修井技術的發展方向。能夠生產直徑12.7 mm-114.3 mm各種規格的連續油管。
在井下作業中,修井作業工藝技術的發展,是保證井下作業效果的重要手段。從這一點來看修井作業工藝技術的發展,將成為支撐井下作業發展的重要力量。所以,我們應對井下作業的修井作業工藝技術有全面正確的認識,并將其作為井下作業中的主要工藝技術之一,滿足井下作業的實際需要。
2油田井下作業新工藝的發展趨勢分析
從當前油田井下作業的實際開展來看,油田井下作業新工藝得到了有效應用,并取得了積極的效果。結合當前油田井下作業新工藝的應用現狀,油田井下作業新工藝的發展趨勢主要表現在以下幾個方面。
2.1 壓裂酸化技術
發展重點是提高措施成功率,大幅降低成本。在壓裂方式上,由單層壓裂發展為一套管柱多層壓裂,由單井壓裂發展為整體開發壓裂。
由于壓裂酸化技術具有突出的優點,并且在油田井下作業中得到了有效的應用,因此在油田井下作業生產過程中,我們應正確理解壓裂酸化技術,并積極推動壓裂酸化技術的應用。目前來看,壓裂酸化工藝技術已經成為了油田井下作業的重要工藝技術之一,對油田井下作業起到了積極的促進作用,保證了油田井下作業的整體效果。
2.2 試油測試技術
為提高測試效率,在設備要求上要有改變。與此同時,工藝要求也要相應提高具體目標是:要逐步配套XJ-450以上修井機,重點發展深井高效試油測試、聯作測試、射孔跨隔測試聯作、高壓高含硫測試等工藝技術。
隨著井下作業工藝技術的快速發展,以及試油測試技術的全面應用,試油測試工藝技術在井下作業工藝技術中得到了全面應用,并對井下作業起到了有力的支持,保證了井下作業能夠取得積極效果,并達到提高井下作業整體質量和效果的目的。所以,試油測試技術將成為井下作業工藝中的重要支撐技術。
2.3 修井技術
鉆井技術可以水平井P側鉆水平井、小井眼井、分支井P多底分支井等特殊結構井為對象。目前修井技術已經成為油田井下作業工藝的關鍵。
結合當前油田井下作業工藝技術的發展,修井技術已經成為了保障井下作業有效性的重要工藝技術,對油田井下作業產生了重要影響。因此,在未來井下作業工藝技術發展過程中,修井工藝技術將會得到重點發展,修井工藝也會逐漸成熟,最終實現對井下作業的有力保障。
3結論
通過本文的分析可知,在油田井下作業過程中,新工藝的運用對井下作業的實效性產生了重要影響,只有對新工藝技術的發展現狀和未來趨勢進行深入了解,才能保證油田井下作業取得積極效果,最終達到提高油田井下作業實效,保障油田井下作業有效實施的目的。為此,做好新工藝的研究對油田井下作業而言具有重要意義。
參考文獻
[1]劉先靈.水力壓裂實時監測及解釋技術研究與應用[D].西南石油學院,2003.
[2]張貴才.油田污水防垢與緩蝕技術研究[D].西南石油學院,2005.
[3]霍宇凝.環保型水處理劑聚天冬氨酸及其復配物的研制與阻垢緩蝕性能的研究[D].華東理工大學,2001.
[4]李其.抽油桿表面裂紋及剩余壽命的可靠性研究[D].哈爾濱工程大學,2006.
圖1所示為我院某外貿型號產品的一個結構件,其材料為2A12鋁合金。由于其結構復雜,存在偏心圓、臺階深孔、凹槽和孔系等,而且多數結構要素之間有較高精度的角向位置要求,因此加工難度較大。在缺少數控設備的生產條件下,原工藝方案是沿用傳統的制造工藝技術,并結合專用工藝裝備,利用普通機床進行加工,其過程繁冗、加工效率低及生產周期長是制約批量生產的一大瓶頸。為了有效提高加工效率、縮短生產周期和保證生產節點,結合我院現有的數控設備資源,對該工件的加工方法進行了數控化改進。
1.零件結構及加工難點分析
(1)零件結構分析。如圖1所示,該薄壁偏心鋁合金件結構復雜,由一個長軸外圓,一個壁厚2mm的凸起圓盤,以及圓盤上的凹槽、通槽、通孔系,兩個偏心內圓,一個細小深孔,一個帶有螺紋的臺階深孔,兩處R2圓弧和兩處R8圓弧等結構要素組成,且各結構要素之間存在較高精度角向位置的要求,公差僅±5′,換算為弧長后,細小深孔φ4+0.12-0.06mm的角向公差為±0.025mm,加工精度高。(2)加工難點分析。該工件的加工難點可以歸納為以下兩個方面:①如何控制加工變形。該工件所用的材料為2A12-T4高強度變形鋁合金,由于鋁的線脹系數(0.000238/℃)是鋼線脹系數(0.0001/℃)的2.38倍,因此在切削過程中熱變形大;而鋁合金的彈性模量低、剛度差,導致切削過程中彈性回復變形大。另外,受自身結構不對稱性的影響,工件各個位置的強度不一致,應力分布也不一致,而該工件的材料去除率高,在毛坯的材料應力、切削應力及切削熱應力等綜合作用下,極易引起工件變形,導致其他結構要素的加工基準差,影響其他結構要素精加工的尺寸精度和位置精度。②如何保證各結構要素之間的角向位置公差。工件各結構要素之間存在較高精度的角向位置要求,公差為±5′,且在有角向位置要求的結構要素中包含著一個細小深孔和一個帶螺紋的臺階深孔,而加工細深孔時僅能選擇細長鉆頭,常因剛性不足、受力不均以及排屑不暢等因素出現漂移現象,導致孔偏斜,影響角向位置精度。而且,兩偏心內圓與細深孔、帶螺紋臺階深孔的加工基準不統一,無法通過一次裝夾完成全部加工。因工件切削過程變形大,結構要素的加工精度成形較差,故工件的裝夾定位誤差大,而多次裝夾加工所累計的定位誤差更大,將影響加工要素之間的角向位置精度。
2.原工藝方案
(1)原工藝方案實踐。受加工設備制約,加工該工件的原工藝方案沿用了傳統制造工藝技術,加工均采用臥式機床。為解決好加工變形問題,原工藝采用了粗加工、半精加工及精加工的分步加工方式,且在粗加工去除大余量之后,安排了熱處理工序,通過時效的方式消除粗加工過程中產生的內應力。為解決好結構要素之間的角向位置精度難加工的問題,原工藝在提高加工基準的基礎上,通過設計專用夾具裝夾零件,統一各個有角向位置要求的加工要素的定位基準(細小深孔φ4+0.12-0.06mm),來減少定位累計誤差,并通過設計各種專用刀具與專用量具來提高零件的加工質量。原工藝加工方案經過生產驗證可行,但工藝路線繁冗。具體工藝路線如下:5/車工10/車工15/鉆工20/車工25/車工30/時效(去應力)35/車工40/車工43/鉗工45/銑工50/鉗工55/車工60/車工65/車工66/鉗工70/鉆工80/銑工85/鉗工90/檢驗95/氧化100/入庫。(2)原工藝存在的不足:①生產指導性差。原工藝加工流程長、加工過程繁冗、加工效率低,且產品生產質量不穩定,生產指導性差。②生產經濟性差,生產成本高。原工藝加工過程所需專用工藝裝備多達18種,且車工夾具、銑工夾具、法蘭盤及鉆模等工藝裝備加工精度要求高,生產成本高。另外,原工藝的加工工序長,且加工方法復雜,導致零件加工過程的準備工時及加工工時多,生產工時成本高。③生產效率低。原工藝加工過程需進行熱處理,分粗、精加工各結構要素,且對相關聯結構要素的精加工分多道工序以及需要多次裝夾,導致零件生產過程轉工次數多、輔助時間多、生產周期長以及加工效率低。
3.新數控化工藝方案
鑒于上述原工藝存在的種種不足,結合我院現有的數控設備資源,對該工件的加工方法進行數控化改進,不僅可以有效地提高加工效率、縮短加工周期、徹底解決批生產的瓶頸,同時還可以降低生產成本,達到“降本增效”的目的。(1)新數控化工藝分析。以數控設備為加工基礎,數控化工藝改進方案的關鍵技術為:將數控機床的數控編程、刀具偏置以及插補功能集中于某一道工序,在一次裝夾下盡可能多地完成有角向位置要求的結構要素的加工。經分析得知,原來采用鉆模裝夾制備的角向定位細小深孔φ4+0.12-0.06mm,采用法蘭盤與車工夾具配合裝夾在車床上實現加工的偏心圓與帶有螺紋臺階的深孔等相關要素,以及采用銑工夾具裝夾加工的具有角向位置要求的凹槽、通槽和孔系等要素,均可在數控銑床上通過數控編程、刀具偏置和插補功能來實現加工。但是采用數控設備加工時,受加工方法的限制,螺紋空刀槽的銑削面臨缺少合適加工刀具的問題。此外為了避免裝夾困難,角向位置精度高(換算為弧長后公差為±0.025mm)的細小深孔φ4+0.12-0.06mm和帶有螺紋的臺階深孔需要安排在凹槽、偏心圓及孔系等其他結構要素之后加工,這樣就提高了對裝夾精度的要求。(2)新數控化工藝的解決措施。針對加工變形的問題,為最大限度地提高加工效率,基于數控化加工的新工藝,取消了熱處理消除應力工序,且多數加工要素直接安排精加工,一次加工到位。新工藝的工序內容集中,在一道工序中所加工的結構要素多、材料去除量大以及容易產生變形,是影響質量的不利因素。為解決工件的加工變形問題,新工藝在加工方式和裝夾方式等方面采取了以下幾個措施:①在加工余量大的兩個偏心內圓時,粗、精加工分開進行,利用自然時效,消除切削應力且粗加工采用分層車削的方式,精加工采用分層銑削的方式。②在加工內容集中的工序,細化加工工步,在同一次裝夾下進行粗加工、半精加工后,換刀進行精加工。③在精加工結構不對稱、余量不均勻的兩個偏心內圓及其他結構要素的工序,采用全包軟爪裝夾,降低不均勻徑向夾緊力對于工件變形的影響。④切削加工過程,選用冷卻效果好的水基乳化液作為切削液,并連續充分澆注,減少切削熱對工件變形的影響。在實際加工中,選用2號乳化油加水稀釋成乳化液作為切削液。數控化改進后的新工藝,在解決結構要素之間角向位置精度的難加工問題時,采取了以下措施:①集中加工內容,通過一次裝夾完成多數結構要素的加工。在完成兩偏心內圓的粗加工及外圓、圓盤的精加工之后,使用全包軟爪可靠裝夾,在一次裝夾的情況下,利用數控設備的數控編程、刀具偏置以及插補功能,完成圓盤上凹槽(32±0.31)mm、兩偏心內圓、軸線方向φ5+0.150mm孔系以及通槽(5±0.15)mm等結構要素的精加工,保證各結構要素之間的角向位置精度的要求。②提高定位基準精度,減少定位誤差。由于軸向的帶螺紋的臺階深孔和細小深孔φ4+0.12-0.06mm的加工進刀方向與兩偏心內圓相反,加工基準不統一,無法通過一次裝夾完成加工,為它們與其他結構要素之間的角向位置精度,在加工作為各結構要素的0°位置(0°基準)的圓盤上凹槽時,提高0°位置凹槽的尺寸精度為32+0.0080mm,在鋁基礎板上銑削定位凸臺時,提高凸臺寬度的精度為320-0.01mm,減少軸向的帶螺紋的臺階深孔及細小深孔φ4+0.12-0.06mm加工時的定位誤差。對于螺紋空刀槽的加工,數控化工藝改進后,原來用于螺紋空刀槽(2±0.12×φ5+0.150)車削的車工夾具、刀桿及切槽刀工藝裝備等不再適用。受加工方法的限制,采用數控銑削的方式加工螺紋空刀槽時,只能選用T形刀進行加工。而工件螺紋空刀槽的寬度窄(2mm),入口處的螺紋M8×1-6H的底孔孔徑小(D1=6.917+0.2360mm),且底部距離端面的尺寸為7mm,受其本身結構限制,沒有通用的T形銑刀適用于加工,因此須定制專用的T形銑刀。通過分析,確定可選用白鋼刃銑刀改制為專用T形銑刀,用于螺紋空刀槽的銑削加工。為保證改制的T形銑刀剛性能夠滿足加工條件,計算分析之后,確定選用φ8mm的白鋼刃銑刀進行T形銑刀改制,改制的T形銑刀結構如圖2所示。經過后續加工驗證得知,使用改制T形銑刀一次成型螺紋空刀槽,加工效果良好,無讓刀和斷刀等異常現象出現,能夠很好地滿足設計指標的要求。(3)新數控化工藝路線。數控化改進后的新工藝,其工序內容集中,可以通過一次裝夾完成多數結構要素的加工,工藝流程大為簡化,其工藝路線為:5/數控車(精車外圓)5/數控車(精車圓盤、粗車兩處偏心內圓)15/數控銑(精銑圓盤方向所有帶角向位置要求的結構要素和兩處偏心圓)20/鉗(去毛刺)25/數控銑(精銑帶有螺紋的臺階深孔和相關結構要素)30/鉗(去毛刺、攻螺紋)35/檢驗(尺寸和表面質量檢查)40/氧化45/入庫。
4.結語
1.1改善化工工藝條件
在化工生產過程中,可以改善化工工藝反應的條件,如反應壓力、反應溫度等,實現節能降耗。1)降低化工生產反應外部所需的壓力。分析某一化工生產過程的影響因素后,若其中某一影響因素的實現比增大壓力的代價小,那么可以增強該影響因素而降低反應壓力,在滿足化工過程實現的同時而降低了反應壓力,從而實現節能降耗,最終達到節能的目的。2)分析化工過程是吸熱反應還是放熱反應。若是放熱反應,則可以將該過程放出的熱進行回收用于下次的吸熱反應過程,使熱量得到充分運用,從而降低化工工藝的整體供熱量,提高熱能利用率。3)改變反應濃度、反應壓力等影響化學反應轉化率的因素,有效抑制副反應的進行,從而減少副產物的生成,不僅使原料得到充分應用,而且將反應過程的能耗及產品分離能耗降到最低,重要的是可以減少對環境的污染。
1.2加強新工藝、新技術與新設備的使用
隨著社會技術的不斷發展與創新,新設備的使用可以有效地實現節能降耗。先進的化工新工藝不僅可以使原料得到充分反應,而且能降低成本,給化工企業帶來更高的經濟收益。新工藝的出現還可以減少化工過程的危險性,保護作業人員的人身安全。近年來采用的結晶分離新技術、短程蒸餾新技術等可以使化工工藝的總用能得到有效的控制。此外,可以使用節能型電氣設備,如高效率的精餾塔、加熱器、冷凝器和吸收塔等,把設備總能耗降到可能達到的最低限度。
1.3制定嚴格的管理制度,提高化工工藝整體水平
化工企業的能源損耗是由諸多因素共同決定的。其中,最重要的是在工藝生產過程中工作人員的管理水平。工作人員管理水平的高低對能源的利用率有非常大的影響。企業管理者必須聘用專業的管理人員對化工工藝過程進行管理和操作。同時,還要定期對化工管理人員進行嚴格的節能思想教育與培訓。化工企業還可以將常見的節能降耗措施制作成廣告牌張貼到工廠各個角落,經常對化工管理人員進行節能思想教育。完善生產管理制度和崗位責任制,努力提高員工的生產積極性。對隨意浪費能源和資源的員工給予相應的懲罰,而對節能創新的勤勞員工要給予相應的獎勵。使化工企業的生產管理規范化、制度化、人性化,實現節能降耗。
1.4采用阻垢劑實現節能降耗
化工企業所用到的反應設備,如加熱鍋爐等機電設備,使用一段時間后經常會出現不同程度的結垢或銹蝕,導致這些設備的傳熱系數降低,使熱能消耗增加。所以,需要使用阻垢劑對反應設備做定期清理與護理,保障生產有序進行,降低能耗。
1.5使用高活性的催化劑
催化劑可以增加化學反應速率,減少反應時間,從而實現能量的合理利用。同時,使用催化劑還可以提高反應物的轉化率,減少副反應的發生,使反應體系的副產品數量降低,不僅可以減少原材料的用量,而且能提高原材料的轉化率,使化工分離的負荷及能耗降低。
1.6對余熱進行回收利用
余熱實際上是一種潛在可利用的二次能源。若將余熱進行收集利用,可以減少熱能的消耗,節約能源購買的成本。將某一化工過程放出的大量熱加以收集利用,在降低能量消耗的同時可節約成本。目前,常用的余熱回收利用技術是熱泵管技術,該技術可以有效地提高余熱的回收利用率。余熱的回收利用也是節能降耗的有效措施之一。
2結語
關鍵詞:化工工藝 節能降耗 技術 措施
引言
隨著我國經濟的迅速發展,人們的生活水平得到了極大地提升,社會在充分發展利用化工工藝的同時也在大量消耗著各類材料。但是隨著黨和政府對于節能降耗重視程度的逐漸加大以及社會發展的形勢所需,節能環保這一課題得到了各行業的廣泛關注。在這樣的環境背景下,化工工藝的節能降耗得到了相應的發展。通常情況下,化工工藝的制作過程對于外部環境具有重要的負面影響,不僅會產生諸多環境問題,更在一定程度上浪費著各類資源。因此,加大對化工工藝節能降耗的創新和發展力度,大范圍內充分應用節能降耗措施具有至關重要的現實意義。
一、化工工藝制作過程對外部環境的影響
隨著社會經濟的蓬勃發展,大量物質材料得以消耗,在為人類創造巨大財富的同時也為環境帶來了一系列的不良反應。諸如空氣污染以及全球變暖等現象都是在這樣的環境下生成的,而化工工藝制作過程中對于外部的環境影響更為顯著。農業方面,大量農藥的使用對土壤和空氣造成了污染和破壞,對于水源的污染也起到了直接的影響作用;而在工業方面,大量工業廢棄物的排放直接對環境造成了重大的污染,空調以及各種冷凍設備所釋放出的氣體也直接對臭氧層造成了破壞。簡而言之,化工工藝在制作過程中將會產生各類有毒物質,對于我們所生活的環境來說造成了巨大的破壞。從經濟方面的因素考慮,這些額外的能量消耗也在一定程度上增加了利用成本,降低了企業經濟效益。在這樣的背景下應用節能降耗技術顯得至關重要。
二、當前化工工藝中比較常見的能耗
很長一段時間內,化工行業都是消耗較大的產業之一。就我國目前的狀況來看,化工企業在生產工藝中比較常見的兩種消耗主要體現在兩方面,也就是理論上所說的最小功和能量損耗。而理論上的最小功則是指為了能夠保證生產的正常速度而產生的推動力和部分無法消耗的能量耗散。能量損耗是指在現實的生產過程中,鑒于某些不合理或不能夠避免的因素所帶來的損耗。從兩者的屬性上來看,最小功的節能降耗潛力較小,基本上不具備節能降耗的發展空間。但能量損耗卻是由于各類人為因素所導致的,通過在特定階段的部分環節加以改善和創新,能夠在很大程度上借助于這種人為的努力來達到最終的節能降耗目的。
三、化工工藝中的常見節能降耗技術
在當今競爭激烈的社會環境中,企業要想能夠跟上時展的趨勢,發展的節奏能夠符合國家和社會的需要,實現快速、健康發展,在日常的生產活動中必須重視節能降耗工作。要牢固樹立起節能降耗意識,并且能在節能降耗意識的指引下采取應用科學合理的生產方式來實現節能目的,保證自身利益的最大化,從而提升自身的競爭優勢。對于化工工藝生產的節能降耗來講,當前較為常見的有效措施就是改善化工反應工藝條件,積極采用先進工藝技術,通過對化工工藝的有效控制來有效降低化工生產工藝綜合能耗。通常情況下,改善化學反應工藝條件主要應當從幾方面來著手。
1.降低化工生產反應的外部壓力。對于化工工藝來講,降低化工生產反應的外部壓力能夠在很大程度上保證化學反應能夠得到正常進行。與此同時,降低化工生產反應外部壓力對于降低輸送化學反應中反應物的綜合能耗也具有顯著的效應。
2.優化系統反應所需要的熱量。首先保證化學反應具備正常的環境條件,并且以此為基礎進而降低和優化化學反應所需要的溫度,從而有效降低整個系統所需要的熱量,最終提升熱能的有效利用率,實現節能降耗的目標。
3.注重對化學反應效率的優化和改進。通過優化化學反應的反應效率將會在很大程度上抑制反應中產生的各類副反應作用,在這種狀態下減少化學反應中的能耗以及產品分離能耗。
4.做好強化化學反應催化劑的綜合活性。對于化工工藝來說,催化劑在化學反應中占有十分重要的地位,是化學反應中的重要組成部分,從某種程度上來講也是節能降耗的關鍵物質。因此,強化催化劑的活性或者使用具有新效果的催化劑不僅對于化工工藝生產過程的效率以及環境條件具有重要的改進作用,更能在很大程度上降低化工產品的綜合生產能耗。另一方面來講,根據實際的化工工藝對催化劑進行合理選擇將會有效減少化工工藝產品以及其生產過程中其他副產物的生成,在這種環境條件下降低化工工藝中產生的各類能耗。
5.使用新工藝、新技術。僅僅改善工藝反應條件是遠遠不夠的,這只是現有工藝條件的提升,要想保障資源的使用率,進一步降低耗能,實現效益的最大化,必須不斷開發新工藝,新技術。新工藝、新技術的使用可以維持生產耗能處于最低水平下。應優先采用節能連續型、操作便捷、能量轉換效率高的各種化工生產工藝,并通過相關的化工技術的升級改造,降低能耗,提高化工產品的綜合效益。如近年來廣泛采用的分子篩變壓技術、膜分離技術和物理溶劑技術代替傳統的化學吸收、精餾、萃取和深冷分離等,促使化工工藝的總用能得到了有效的控制,取得顯著的節能成果。
四、結束語
伴隨著黨和政府對于生態文明建設重視程度的不斷加深,對于科學發展觀和可持續發展理念的日益滲透,節能降耗已經成為了全社會所應當著重發展的重點。為了能夠使人與自然和諧相處,為了能夠促進我國經濟的健康有序發展,發展化工工藝中的節能降耗技術,并將其合理運用到具體的實踐活動中具有至關重要的現實影響,將會為我國低碳經濟提供強有力的推動和支撐。
參考文獻:
[1]楊健,汪蘭英.化工工藝中常見的節能降耗技術措施[J].中國石油和化工標準與質量,2013,19:27.
關鍵詞:甲基丙烯酸甲酯;生產方法;新工藝;
中圖分類號:D412.64文獻標識碼: A 文章編號:
1 引言
用丙酮-氰醇法進行生產甲基丙烯酸甲酯是以前比較常用的方法,通過實驗分析,該生產方法存在很多缺陷:生產過程中產生如亞硫酸氫鈉等很多有害的副產品和對環境有危害的廢水。通過人們最近幾年對國內外關于生產MMA方面的文獻和技術資料進行分析,經過研究可以表明由混合C4經水合得到異丁烯,通過直接氧化酯化法來合成MMA, 使得C4資源得到高價值的利用,是一條新工藝的技術路線。用異丁烯催化氧化法―一種新工藝方法來生產甲基丙烯酸甲酯,可以避免出現丙酮-氰醇法所出現的問題,能夠節約資源,降低生產成本,并且無廢水產生。
截止到目前,只有日本領先于世界其它國家完成了該項新技術的工業化試驗。而中國通過近幾年的科研,已經成功的研發出以異丁烯通過直接氧化酯化方法生產甲基丙烯酸甲酯的清潔工藝技術。使得我國C4 資源取得最優利用這一課題從根本上得到了解決,改變了落后的生產甲基丙烯酸甲酯的工藝狀況。
2 甲基丙烯酸甲酯新工藝研究
2.1 工藝流程
在多管式的第一反應器內加入叔丁醇、空氣、蒸汽,催化劑同樣也放入管中,用冷卻劑進行循環冷卻。第二反應器的設備結構與第一反應器相同,反應后的流出物和剩余的異丁烯醛一同進入第二反應器,并在其內發生內反應。反應結束后流出物含有MMA和未參加反應的異丁烯醛,將其放入甲基丙烯酸洗滌器內。
在甲基丙烯酸洗滌器內,用水溶液冷卻氣體用來收取甲基丙烯酸。洗滌器內的排氣被異丁烯醛吸收塔回收,在催化劑燃燒爐內進行燃燒,其內的部分氣體作為惰氣用于第一反應器和異丁烯醛氣提塔,而異丁烯醛被吸收后用以惰氣再返回到第二反應器。
洗滌器內的的甲基丙烯酸水溶液用輕溶劑和重溶劑的混和物在甲基丙烯酸的萃取塔內進行萃取。甲基丙烯酸萃取塔內的部分溶劑被蒸出,含有甲基丙烯酸的剩余溶劑在硫酸和甲醇的作用下發生酯化。溶劑分離器底部分離出輕餾分和重餾分,在蒸餾物中便得到高純度的甲基丙烯酸。
2.2 生產條件
在進行氧化反應生成甲基丙烯酸甲酯的過程中,首先是異丁烯與氧氣反應生成異丁烯醛;再次是由異丁烯醛與氧氣發生反應轉化為甲基丙烯酸。首先進行氧化反應的催化劑的活性和選擇性列表(如表1)。
表1 第一步氧化反應材料、條件及結果
在進行的第一步氧化反應過程中C4要保持百分之九十五以上的轉化率,假如轉化率太低的話就降低了降低第二步氧化反應匯總催化劑的活性和選擇性。鉬、釩和磷基雜多酸是進行第二步反應的主要催化劑,其中過渡金屬及堿性元素是添加劑。異丁烯醛在進行氧化反應時所需的條件如表2所示。
表2 異丁烯醛進行氧化反應的材料、條件及結果
用該工藝生產MMA所進行氧化反應所需的材料可以串聯生產,使得投資成本和能源費用大大降低,無副產物生成,節能環保。
2.3生產方法對比
以異丁烯為原料通過直接氧化酯化法來得到甲基丙烯酸甲酯的工藝路線可以分:三步法、二步法和一步法這三種步法。這些不同的工藝步法能夠反映出在C4資源利用率這一特定條件下, 朝著生產工藝的流程逐漸簡化、清潔化程度得到逐漸提高的一種發展趨勢,能夠充分體現生產工藝過程中要充分發揮C4資源的利用率、轉化率等很多因素的特征,生產工藝方法的對比如下圖1、2、3所示。
圖1 傳統的ACH方法
圖2 異丁烯直接氧化酯化方法
圖3 甲基乙炔碳基化氧化法
這三種生產MMA的工藝方法對比表格如下:
表3 生產MMA的方法對比
在利用教科書中關于原子經濟性公式對原子利用率進行計算得到的值為74%,在空氣含有豐富的氧氣, 以異丁烯為主要原料,按照計算公式進行計算所得到的的值為97%。叔丁醇直接氧化酯化法又可分為:(1)三步法。首先Mo-Bi體系在O2和催化劑的作用下發生氧化反應生成MAL;其次P-Mo雜多酸在O2和催化劑的作用下發生氧化反應產生MAA;再次是MAA在H2SO4和催化劑作用下發生酯化反應生成MMA。(2)二步法。首先是Mo-Bi體系在O2和催化劑的作用下發生氧化反應生成MAL;再次是Pd-Bi金屬在O2和催化劑的作用下發生酯化反應生成MMA。(3)一步法。疏水型Pd體系在O2和催化劑的作用下發生氧化、酯化反應,直接生成MMA。甲基乙炔羰基化酯化法主要是Pd( OAC)2復合催化劑生成MMA。
三步法于二十世紀末實現工業化的,在生產過程中存在:工藝流程復雜;發生反應過程中有腐蝕和污染等很多缺點。二步法的主要特點:將甲基丙烯醛的氧化反應與甲基丙烯酸進行酯化反應這兩個反應合并成一步進行,反應溫度大大降低,是工藝流程簡單化使得能耗、成本和操作費用大大降低。一步法是在兩千年后提出來的,采用液相催化氧化來充分利用多個反應之間的耦合效應,是異丁烯氧化法生產甲基丙烯酸甲酯一種清潔工藝方法。
綜合所述, 二步法的關鍵技術我們已經掌握了,一步法的技術問題還有很多,近期很難實現工業化生產。所以,我們建議采取以異丁烯為主要原料的二步法生產甲基丙烯酸甲酯。
3 經濟價值
甲基丙烯酸酯化反應是用H2SO4作為催化劑,使其轉化率得到很大的提高。即使是在CH3OH和甲基丙烯酸的摩爾比比較低的情況下轉化率也比較高。這使得反應過程的循環量得到減少,能耗也大大降低。MMA的單耗指標如表格4所示:
表4 原料、能源的經濟指標(產品單耗/kg)
用該工藝進行生產甲基丙烯酸甲酯所用的設備簡單,不需要復雜特殊的材料;投資成本也比較低,比傳統的方法要低百分之三十左右;產物無副產品、無污染、綠色環保。因此,該工藝的應用前景十分廣闊。
參考文獻:
[1]國外石油化工快報,1996,(02):4
[2]國外石油化工快報,1995,(05):2
[3]張香平; 張鎖江;王蕾等.以C_4為原料生產甲基丙烯酸甲酯的清潔工藝技術[J];精細化工原料及中間體:2006(02).
厚重積淀 創新不息
30多年來,漆長席在天然氣化工、石油化工和精細化學品研究和開發方面取得諸多成果。1993年主持開發的“1.5萬噸/年合成氨天然氣換熱式轉化制氣新工藝”,使我國‘合成氨工藝技術”取得重大突破,該工藝有4項技術進行了產業化應用,榮獲國家科技成果獎。
漆長席在在擔任中科院成都有機化學所中試基地、天然氣國家工程研究中心項目經理期間,取得多項研究成果,并于2001年組織專家成立“成都益盛環境工程科技公司”,與四川省化工設計院合作承擔國家重點生產工業項目――甲醇燃料。作為主要負責人,先后組織完成“(預)可行性研究報告”,和30~60萬噸/年甲醇項目初步設計10部設計上報審批,并組織相關工程設計和節能技術改造,為“甲醇燃料”化工工業發展起步創造建設條件。
2003年以來,漆長席組織科研人員自籌資金2000余萬元,負責組建專家組,成立“大英聚能科技發展有限公司”,潛心研究開發和生產新能源材料一一超級電容電極炭材料(即:高表面活性吸附炭材料),并獲得兩項國家發明專利:①一種高表面活性吸附材料的制備(專利號:ZL2006 10022034.6);②催化、活化同步工藝制備高表面活性吸附炭材的方法(專利號:201010157245.7),新型適用專利五項。該技術于2010年5月27日經四川省鑒定結果如下:“研究開發的催化活化同步法制備高表面活性吸附炭材料生產技術屬新工藝、新技術。采用該技術生產的高表面活性吸附炭材料具有比表面大、微孔多、孔徑分布窄、孔容積高等特點。產品應用領域廣,使用性能優良”。
漆長席談到:“高表面活性吸附炭材料”其表面性質為弱極性或無極性,能夠成為―種能大量吸附多種弱極性和非極性有機分子的廣譜耐水型吸附劑;采用“催化活化同步法制備高表面活性吸附炭材料生產技術”生產的“高表面活性吸附炭材料”因其優異的特性,使得它的使用范圍非常廣泛,目前主要可用于:①超級電容器電極材料;②CH4吸附儲存(ANG技術);③變壓吸附分離領域;④聲、波吸收;⑤家庭空氣凈化用超級活性炭等領域。
2009年,漆長席籌集資金2000萬元,與電子科技大學合作,采用“高表面活性吸附炭電極材料”繼而開發出一種新型的特種能源器件一一超級電容電池。他介紹:“超級電容電池”作為一種物理電池,比傳統的電解電容器的積能密度要高上百倍,漏電流小近千倍;然而放電比功率卻比蓄電池高出近十倍,還不需要任何維護和保養,使用壽命長達10年以上。“超級電容電池”因其容量大、物理快速充放電過程、無記憶充放電、充放電循環次數高、無二次污染等優異特性,作為理想的大功率物理二次電源,正逐步取代各種化學反應蓄電池。
致力于產業 魄力非凡
任何科技的創新,其出發點和落腳點都是產業,只有產業才能將科技的智慧真正轉化成生產力和社會效益。目前,超級電容器電池占世界能量儲存裝置(包括電池、電容器)的市場份額不足5%,在我國所占市場份額約為0.5%,市場潛力巨大。而且同樣規格的國外電容器價格均要高出國內價格的1/3~2/3左右,國內未批量生產的型號價格更高。因此,如果“高表面活性吸附炭材料”產業化至500噸/年的規模,將對旺盛的國內需求和國際市場起到積極的推動作用。
旺盛的市場需求,呼喚著該成果盡快產業化。為此,漆長席在取得諸多創新成果的同時,也不遺余力地在產業上作出了最大努力。
成都益盛環境工程科技有限責任公司,就是漆長席產業化的平臺。這個平臺的定位是以科研開發,化學、化工工程設計、咨詢、技術服務為一體的科技型企業,主要以出國留學回國人員,科研院所和設計院的專家、教授等高級知識分子組成,技術力量雄厚,起點高,創新能力強,擁有一批專業技術人才和懂經營,善管理的復合型人才。公司目前擁有自主知識產權的新工藝,新技術的開發,設計及技術轉讓,同時生產環保助劑,酶制劑。
作為一個科技型企業,人才是關鍵。漆長席介紹說,公司專業技術隊伍中有專家、教授技術人才二十余名(其中有五名專家享受國務院津貼),他們都具有三十年以上的工程設計資歷,大都承擔過國內、外大型的化學、化工工程的設計及建設,具有十分豐富的專業知識和工程設計及建設的經驗。公司從研發,工程設計,施工為一體的項目承包制,實現客戶滿意,工程達標,設計新穎。