Удаление летучих компонентов — это процесс удаления низкомолекулярных компонентов из материала. Эти компоненты часто называют летучими веществами, и к ним относятся:

Остаточные мономеры: остатки строительных блоков, используемых для создания полимеров в процессе производства.

Растворители: используются для растворения или диспергирования материалов в процессе переработки.

Побочные продукты реакции: нежелательные химические вещества, образующиеся в ходе реакции.

Вода: может поглощаться материалами и должна удаляться в некоторых случаях применения.

Удаление летучих компонентов имеет решающее значение в различных отраслях промышленности, особенно в тех, где используются полимеры, клеи и покрытия.

В качестве примера можно привести янтарную кислоту биологического происхождения. Содержание янтарной кислоты, образующейся в ферментационном бульоне, составляет всего несколько процентов, а её концентрация довольно низкая. В то же время, её компоненты относительно сложны и растворяются в ферментационном бульоне. Янтарная кислота имеет высокую температуру кипения, чрезвычайно чувствительна к воздействию высоких температур и легко образует ангидрид при нагревании, что затрудняет разделение. Однако план обработки DODGEN заключается в том, чтобы сначала этерифицировать ферментационный бульон для получения диметилсукцината, а затем перегнать диметилсукцинат из реакционного бульона. Таким образом, получается предварительно концентрированный диметилсукцинат. Дальнейшая кристаллизация методом конденсации позволила получить диметилсукцинат с чистотой более 99,5%. Диметилсукцинат может быть далее гидрирован для получения BDO или напрямую подвергнут реакции с BDO для получения биоразлагаемого материала PBS, что также является актуальной темой для будущих биоразлагаемых материалов.

Биохимическая промышленность проникает в традиционную химическую промышленность и демонстрирует ускоряющуюся тенденцию. В настоящее время биохимическая промышленность частично заменила традиционную химическую промышленность, производя такие продукты, как биоэтанол, аминокислоты, молочная кислота, янтарная кислота, биологический нейлон, биополимерные материалы и т. д. С дальнейшим развитием синтетической биологии доля биохимической промышленности, заменяющей традиционную химическую промышленность, будет постепенно увеличиваться, и, я думаю, темпы будут ускоряться. Хотя биохимическая промышленность имеет мягкие условия синтеза, и можно получать хиральные гомогенные вещества, особенно в области синтеза лекарств, которые не зависят от ископаемой энергии (ресурсов) и других преимуществ. Однако неочищенные продукты, синтезированные биохимическим синтезом, часто имеют такие недостатки, как низкая концентрация, сложный состав компонентов и сложность разделения и очистки. Это предъявляет новые и более высокие требования к традиционным технологиям химического разделения. Биохимия требует новых технологий разделения, способных тонко отделять множество компонентов из неочищенных продуктов, что приводит к получению различных типов биохимических веществ; В связи с присутствием в биохимических реакциях термочувствительных веществ, необходимы методы разделения, позволяющие проводить их при относительно низких температурах, чтобы снизить возникновение побочных реакций. В настоящее время биохимическая инженерия стремительно развивается, и я считаю, что это также будущее направление «зелёной» химической инженерии (зелёного синтеза) и мощное дополнение к традиционной химической промышленности.

Будь то биоматериалы, химикаты или функциональные химикаты, с точки зрения процесса биосинтеза (биохимии), это не просто процесс биосинтеза, но и традиционный естественный биологический процесс, сочетающий в себе биохимию (естественный биологический цикл). Концепция «разделения» внедряется в крупномасштабные промышленные производственные процессы, что является системной проблемой, которую необходимо рассматривать с точки зрения всей системы, включая основные технические узкие места. С точки зрения разделения в условиях естественной циркуляции, в силу особенностей самой биосинтетической системы, разделение, на мой взгляд, является самым большим техническим узким местом в биохимии.

Высокоэффективный смеситель типа DSV: Обычно используется для абсорбции, смешивания и реакционных процессов в системах газ-газ, газ-жидкость и жидкость-жидкость с низкой вязкостью материала (вязкость ≤ 102). Он особенно подходит для массообмена между чистыми средами.

Высокоэффективный смеситель типа DSX: Обычно используется для смешивания и реакционных процессов в системах газ-газ, газ-жидкость и жидкость-жидкость, известен своей широкой областью применения и равномерными характеристиками смешивания.

Высокоэффективный смеситель типа DSXL: Обычно применяется для теплопередачи, смешивания и принудительного теплообмена материалов с высокой вязкостью (вязкость ≤ 106) и полимерных материалов. Часто используется в многотрубных конфигурациях, особенно в области дегазации полимеров.

Высокоэффективный смеситель типа DSK: обычно используется для смешивания, реакций и теплопередачи материалов с высокой вязкостью (вязкость ≤ 106) в системах «жидкость-жидкость» и «твёрдое тело-жидкость». Он особенно подходит для низкопоточных процессов с примесями в вязких средах.

Статический смеситель — это эффективное устройство для смешивания, не содержащее движущихся частей. Он широко используется для непрерывного и эффективного перемешивания в трубопроводах. Различные требования к смешиванию и характеристики материалов требуют выбора различных типов и количества компонентов смесительного устройства для индивидуального диспергирования различных материалов, их смешивания друг с другом и достижения хорошего диспергирования и тщательного перемешивания.

Насадочный материал оптимизирует химическое разделение, также известное как массоперенос, обеспечивая большую площадь смачиваемой поверхности. В процессе массопереноса разделение обычно достигается за счёт противодействия сил тепла и давления, противодействующих силам гравитации. Тепло и давление поднимают водяной пар вверх, в то время как сила тяжести заставляет жидкие вещества опускаться вниз. Насадочный материал усиливает эти силы, способствуя более быстрому и эффективному процессу химического разделения.

В чём разница между структурированной и неупорядоченной насадкой?

В неупорядоченной насадке используются хаотично распределённые мелкие насадочные материалы для облегчения процесса разделения, тогда как в структурированной насадке используются более крупные, фиксированные насадочные структуры. Эти более организованные материалы направляют жидкие вещества через сложные структурные каналы, образуя определённые и стабильные формы.

Нерегулярная насадка используется в разделительных колоннах, например, ректификационных, для увеличения площади поверхности контакта пара и жидкости, тем самым повышая эффективность химического разделения. В ректификационной колонне небольшие фрагменты нерегулярной насадки предназначены для создания большой площади поверхности, где реагирующие вещества могут взаимодействовать друг с другом, минимизируя при этом сложность структуры колонны. Цель нерегулярной насадки — максимизировать соотношение площади поверхности к объему и минимизировать перепад давления.

Большинство процессов разделения требуют использования случайной насадки. Основное преимущество случайной насадки — её значительно более низкая стоимость по сравнению со структурированной насадкой. Другие преимущества случайной насадки включают в себя возможность увеличения площади поверхности, массопереноса и эффективности при относительно меньшей стоимости по сравнению с традиционными методами, такими как тарельчатая технология. Помимо описанных выше применений, случайная насадка также используется в таких процессах, как отгонка, дистилляция, адсорбция диоксида углерода и экстракция жидкости жидкостью.

Иногда структура, обеспечиваемая случайной насадкой, может быть недостаточной, и в таких случаях используется структурированная насадка. Структурированная насадка — это организованный тип насадки, используемый для направления жидкости в заданные формы. Она состоит из дисков, изготовленных из таких материалов, как металл, пластик или керамика, расположенных внутри колонны в различных типах сотовой структуры, сохраняющей свою структуру внутри колонны. Структурированные насадочные колонны имеют сложную конструкцию, обеспечивающую большую поверхность контакта с жидкостями и сводящую к минимуму сопротивление, которое может препятствовать потоку жидкости.

В насадочных колоннах создание условий для контакта между жидкостями и газами имеет решающее значение. Одним из эффективных подходов является использование насадки, позволяющей жидкости распределяться тонкими пленками. Такая конфигурация увеличивает контакт и повышает производительность. Некоторые типы структурированных насадочных материалов также имеют дополнительную текстуру, способствующую распределению жидкости. Распределение жидкости особенно важно в условиях низкого давления, где опора исключительно на внутреннее давление может не обеспечить правильное распределение жидкости.

Преимущество нерегулярной насадки заключается в ее высокой экономической эффективности. Если высокая производительность и низкая эффективность, а стоимость являются ограничивающим фактором, то нерегулярная насадка обеспечивает качественную работу по более низкой цене.

Структурированная насадка используется в приложениях, требующих высокой производительности и эффективности. Когда высокая производительность является критически важным требованием, сложная внутренняя структура структурированной насадки позволяет значительно увеличить площадь поверхности, достигая чрезвычайно высокой производительности. Гладкая сотовая форма структурированной насадки минимизирует помехи потоку жидкости, тем самым повышая эффективность. Структурированная насадка также может использоваться в ситуациях, требующих низкого перепада давления, поскольку она, как правило, обеспечивает меньший перепад давления по сравнению с нерегулярной насадкой.

Микрореактор DODGEN подходит для высокоэкзотермичных быстрых реакций с малым содержанием жидкости, быстрым массо- и теплопереносом, предотвращает эффект «температурного разгона» и обеспечивает высокую безопасность. Он позволяет параллельно масштабировать трубчатые реакции без эффекта усиления, поддерживая непрерывные реакции с минимальными побочными эффектами, повышая селективность и достигая высоких скоростей превращения. Кроме того, у нас есть оборудование из нержавеющей стали для мелкосерийного и пилотного производства, доступное для проведения экспериментов с заказчиками.

Полимеризационный реактор DODGEN способен работать в широком диапазоне распределений вязкости в реакциях полимеризации. Он позволяет точно контролировать температуру внутри реактора, уменьшать побочные реакции, устранять мертвые зоны и обеспечивать равномерное распределение. Установка позволяет производить полимерные продукты различных марок в отдельных реакционных зонах, обеспечивая точный и независимый контроль температуры процесса. Установка может работать непрерывно, обеспечивая стабильное качество продукции, низкий перепад давления и минимальные затраты на техническое обслуживание, и всё это без необходимости использования перемешивающего оборудования.

Экстракционная колонна, также известная как колонна для экстракции жидкости в жидкость, — это важнейший элемент промышленного оборудования, используемый в процессе экстракции жидкости в жидкость. Этот процесс представляет собой метод разделения соединений на основе их относительной растворимости в двух различных несмешивающихся жидкостях, обычно воде и органическом растворителе.

Экстракционная колонна представляет собой вертикально ориентированный цилиндрический аппарат, предназначенный для эффективного смешивания и разделения этих двух фаз. Разделяемая смесь вводится вместе с растворителем в разных точках колонны. Конструкция колонны обеспечивает большую площадь поверхности между двумя несмешивающимися жидкостями, что способствует переносу растворенного вещества из исходной смеси в растворитель.

Экстракционная колонна спроектирована таким образом, чтобы максимально увеличить контакт между фазами, часто за счет использования тарелок или насадочного материала для увеличения турбулентности и, таким образом, улучшения массообмена. Разделенные компоненты затем собираются в разных точках выхода. Выбор конструкции и параметров работы экстракционной башни зависит от свойств разделяемых веществ, характеристик используемого растворителя и требуемой производительности.