Tislauksen optimointi vetyperoksiditehtaalla

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli määrittää keinoja Kemiran Oulun vetyperoksiditehtaiden energia- ja kustannustehokkuuden parantamiseksi optimoimalla tislausta. Tavoitteena oli testata yhden tislauskolonnin maksimiajoarvot ja tarkastella ajoarvoihin liittyviä säätöjä. Lisäksi tutkittiin ejektorin soveltumista tislaukseen ja tehtiin siihen liittyviä analyysejä. Työn kirjallisuusosassa syvennyttiin tislauksen lähdemateriaaliin ja tutkittiin erilaisia tislaukseen liittyviä perusteita ja teorioita.

Kapasiteettikoeajo päätettiin toteuttaa elokuussa 2009. Se toteutettiin suunnitelmallisella aikataululla väkevöinnin kapasiteettia nostamalla ja keräämällä siihen liittyviä mittauksia ja analyysejä säännöllisesti viikon mittaisessa testiajossa. Mittaus- ja analyysitulosten perusteella tehtiin laskelmia mm. höyryn kulutukselle tuotetonnia kohden erilaisilla palautussuhteilla. Muutamille lämmönvaihtimille tehtiin myös tehokkuuslaskelmia.

Tuloksena saatiin, että tiettyjä muutoksia tekemällä molempien vetyperoksiditehtaiden raakaperoksidin väkevöinti on mahdollista toteuttaa yhdellä väkevöintikolonnilla. Tavoitteen mukainen kapasiteetti ylitettiin. Energiaa ja kustannuksia voidaan säästää merkittävästi mm. pienentämällä palautussuhdetta ja/tai alipainetta. Tehokkuuden parantamisella säästetään tuhansia euroja vuodessa. Myös höyryejektori soveltuu tutkimuksen analyysien perusteella liitettäväksi väkevöintiin.

Tämä opinnäytetyö sisältää 46 sivuisen salaisen osion liitteineen teoriaosan jälkeen.

The purpose of this thesis was to determine the means needed to improve the energy and cost-efficiency of the Kemira Oulu hydrogen peroxide plant by optimizing its distillation methods. The aim was to test the maximum capacity for one distillation column and to examine controls related to process measurement. Furthermore, ejector distillation applicability was investigated and related analyses made in this thesis project. A literature review was conducted about the background of the topic, and distillation theories were studied.

A capacity trial run was executed in August 2009. A systematic schedule was designed and implemented by raising the capacity, by sampling measurements and by collecting analyses from the concentration systematically in a one-week trial run. Based on measurement and analysis data, calculations of the quantity of steam per product ton, among other things, were made by changing the reflux ratio. Efficiency calculations were made on some of the heat exchangers.

The result of this thesis study show that with certain changes it is possible to concentrate the raw peroxide with a one distillation column at the two hydrogen peroxide plants. The target capacity was exceeded. Energy and costs can be substantially cut by e.g. decreasing the reflux ratio and/or vacuum. By improving this efficiency thousands of Euros per annum may be saved. The analyses of this thesis show that the steam ejector is suitable to be included in the concentration process.

The thesis includes a secret part of 46 pages with appendices after the theoretical part of the report.