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康宁总工欧阳秋月:本质安全-微反应连续流工业化应用现状


发布时间:2019-04-13 药融圈


药融圈第157场专享会嘉宾:欧阳秋月 康宁总工 

 

分享主题:本质安全-微反应连续流工业化应用现状

分享框架:

1.康宁公司简介

2.G4反应器技术特点

3.G4反应器的本质安全特点

4.G4反应器连续流工业化应用现状及案例

 

康宁公司简介

 
 

 

大家之前对康宁公司有一种误解,以为康宁公司做化学的。实际它做材料科学,专门做玻璃方向。康宁公司成立于1851年,到目前为止有168年的历史。康宁公司是一家美国公司,目前员工人数在全球有接近四万人左右,18年的销售额在100亿美元以上,是美国财富杂志的500强企业。可能大家以前对这个康宁以为是道康宁,都以为大家搞化工的,道康宁实际是康宁的子公司,康宁主要是做玻璃有机材料的,这几年因为做微通道方向,所以才涉足化学行业。

康宁市场细分及其他运营项目

 


 

康宁公司价值观
 

1.质量 质量第一位

2.业绩 追求业绩的持续发展

3.创新 把改革创新放在很重要的位置

4.个性 尊重个人

5.诚信 讲究诚信

6.领导者 要求员工都能成为领导者

7.独立自主 要求员工独立自主


康宁产品全程解决方案
 

 

G1年产八十吨通量有:碳化硅、玻璃、光化学G2 250吨/年 G3:2000-3000T /年。

 

 

连续流的工艺跟传统搅拌釜的工艺有什么区别?我们这里有几个简单数字,可能大家也已经在我们的资料上面看到的,我们的传质。这传统搅拌釜的100倍,传热是他的1000倍,它的体积是比以前少小了1000倍以上,可能大家已经传热搅拌釜可能都有几米高,我们这里可能就是,简单的说就是800乘800乘800的一个立方体,还有一个特点就是实验室和工业化可以实现无缝对接,关于这个东西为什么这么说,后面可以简单的解释一下。还有一个我们还可以帮助实现连续化稳定生产。这就是我们目前针对传统搅拌釜的一些连续流的工艺的一些优势。

 

为什么讲传热的性能是它的一千倍,从这张表格可以看得出来,不论是换热面积比较还是总换热系数。测出来都是比传统的夹套反应釜高1000倍以上,内盘管反应釜,还有一些金属板块换热器都有明显的增加,所以我们1000倍的系数是这么得来的。

 

 

这张图阐述了体积传质系数。从这两个图都可以体现在同等能耗的条件下面,康宁的反应器体积传质量系数跟机械搅拌釜的一个比较。

 

 

大生产效应:我们通过我们这个模块化设计,使传质无缝放大。如上图,我们下面有四条曲线,从G1到G2到G3 G4每个模块传质系数跟那个停留时间模块基本上曲线是很重合的,这就说明不同通道的模块具有相同的混合传质效率。

 

 

康宁反应器因为保证了三个要素,所以我们肯定是没有放大效应,可能大家以前都有体会,这样从实验室做的出来到中试可能做不出来,有时候中试做得出来,但是工业化也做不出来。而康宁这个反应器从一开始设计就考虑到这些放大效应,从设计理念和材料进行优化来保证没有放大效应。

 

在放大过程当中,只要保证三个同等的要素,一个是同等的混合。这个通过这个通道的设计来保证同等的混合来实现,从不同的通量,从G1到G4是我们要同等的混合,第二个是同等的热交换。同等的热交换,按道理讲热交换是不可能保证同等的。第三个是同等的停留时间分布。
 

 

康宁反应器核心竞争力:材料的品质。康宁反应器材料的品质是超级耐腐蚀的。如上图所示,我们在碳化硅使用的是航空航天方面的康宁碳化硅。不同厂家生产的碳化硅品质都不一样,进口的跟国产也是不一样的,即使相同的碳化硅,不同的晶型结构,也会影响碳化硅的的品质。

 

如上图所示,一个是显微镜下放大40倍,一个是在显微镜下放大100倍,我们的材料品质是叫UniGrain的一个单晶结构,它分部的很均匀很细腻,康宁因为有这种结构,他才能保证后面的性能都不一样。

 

▲康宁产品质量保证


 

如上图所示,康宁的碳化硅独特的单晶体结构,包括康宁的玻璃也是非常耐热的,图上表现是碳化硅晶型结构不一样,可能对耐热的程度也不一样,从右边可以看出我们有6个模块,有不同的温度差,加热到200度用低温35度去冲击这个模块,我们的模块没有受到损伤。这就是说明使用我们微通道过程中,并不需要考虑物料跟我们化热层的温差太大而导致我们模块的破裂。

 


 

我们用的碳化硅它是容易碎的,独特的反应器设计在极端爆炸压力下,能够安全泄压,降低事故发生的危害程度。如果用别的材质,比如金属,它的耐压性比较高,它会一直憋压,憋到一定程度憋不住了,它会从比较薄弱的地方发生爆炸,这个地方还是会有危害性的。像陶瓷材料碳化硅,它的腐蚀性很均匀的,它是没有疲劳,所以它一年以后是50公斤两年以后还是50公斤。

 

 

G4 反应器爆炸认证实验爆炸现场,我们在里面的模块通了170KG的氮气压力,用它去爆炸,在一米的位置放了两个探测超声波的,然后两个地方的都未探测到,所以说即使它爆炸,它的危害程度也是也很小很小在一米之内都探测不到。

 

 

上图是我个人总结的一些观点,供大家参考,微通道发展这么久,对于康宁来讲02年到06年设计模块,06年在欧洲工业化,10年开始进入中国市场,包括14年开始工业化等等,包括其它别的同行。

 

康宁的优势:配套的材料方面。我们是一个全球化的公司,在法国有团队,在印度也有团队,我们在全球的一个工业化的经验都可以为各个地方提供帮助。
 



 

案例分享:以上图片是硝化反应,图片由客户提供,万吨级的工业化反应装置是硝化反应,全过程是连续化的,以前的硝化可能都要七八个人,现在每个班只有三个人,一个外仓,一个内仓,还有一个班长。康宁提供反应工艺和下游的精致工艺,全生产过程是自动以及连续化的。康宁实现的是万吨级的,从这里证明从实验室G1工业化G4,没有任何放大效应,就是通过验证。
 

 

案例分享:低温反应案例在西班牙案例 之前的工艺需要零下70度,采用微通道之后提高到零下35度而且收率提高了一倍 从30%提高到60%纯度也从95%提高到98%这个案例还有个故事,它最早是自己制作微通道反应器,制作了半年以后在实验室做的很成功,工业化就失败,之后找康宁买的G1两个月把工艺开发出来,半年以后就实现了工业化。

 

 

案例分享:氧化反应案例,客户在中国从2018年3月份买的G1到8月份买G4放大。工艺开发是很快的,客户从头到尾都是自己开发的,我们帮助设计G4,从图中可以看到,楼板下面就是G4。
 





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