Las pruebas piloto, a menudo denominadas la “última milla” en el camino que va de la investigación y el desarrollo a la plena producción industrial en los proyectos químicos, implican mucho más que un paso final. La transición de las pruebas piloto a la industrialización exige un amplio conjunto de preparativos: finalizar la ruta del proceso, simular todo el flujo del proceso químico y calcular los balances de materia y energía. También exige una evaluación en profundidad de los escenarios de arranque y parada, la elección de rutas de proceso auxiliares (como la recuperación de disolventes, el transporte de sólidos a granel, la transferencia de materiales de alto punto de fusión, la purificación de productos y los sistemas de servicios públicos), la selección y el diseño de equipos clave para la reacción y la separación, la optimización de la disposición de los equipos y la estructura preliminar de la planta, la decisión sobre la configuración final (ya sea montada sobre patines o con un diseño de planta tradicional), la selección de instrumentos y la planificación de la automatización, la redacción de procedimientos operativos y analíticos, y la preparación de planes de contingencia y apoyo técnico para los problemas de arranque y parada.Sólo con ingenieros experimentados que consideren y diseñen cuidadosamente cada uno de estos aspectos por adelantado podrá funcionar todo el sistema químico de forma eficaz, segura y fiable, proporcionando un sólido apoyo a la producción química. DODGEN se dedica a incubar tecnología industrial y a guiar a los clientes en cada paso del proceso de industrialización, garantizando una transición fluida a la producción a gran escala.
I. Diseño del proceso
1) Determinación del flujo del proceso: Incluye la selección del método de producción adecuado, la definición del enfoque de manipulación de las materias primas y el diseño de los procesos de reacción y separación. Por ejemplo, en el diseño de ingeniería química, el diseño del proceso requiere seleccionar el equipo y el flujo de reacción adecuados basándose en el catalizador y las condiciones de reacción utilizadas en la fase de desarrollo a escala de laboratorio, así como en la experiencia de diseño industrial, para convertir finalmente las materias primas en el producto objetivo.
2) Cálculos de simulación de todo el flujo del proceso: se utiliza un software avanzado de simulación de procesos para realizar cálculos de simulación de todos los procesos implicados. Estos cálculos se basan en las condiciones de funcionamiento, los índices de conversión, los tiempos de reacción y los datos de propiedades físicas obtenidos en pruebas de laboratorio y a escala piloto, con los correspondientes ajustes de los datos de propiedades físicas del software. Este proceso arroja datos sobre el balance energético y de materiales, que sirven de base para los siguientes pasos en el diseño del proceso.
3) Selección y disposición de los equipos: En función de los requisitos del proceso, se elige el equipo químico adecuado y se diseña la disposición entre equipos para garantizar una transferencia fluida del material. En el caso de materiales como sólidos y sustancias de alto punto de fusión, se da prioridad a las vías de transferencia más cortas. Las tuberías de gran diámetro requieren una cuidadosa consideración en la disposición inicial de los equipos para garantizar un flujo de producción eficaz y fluido. Además, se presta especial atención a la elevación y el mantenimiento de equipos específicos, garantizando la facilidad de instalación y mantenimiento durante las fases operativas posteriores. Esto incluye decidir los tipos de maquinaria que se van a utilizar, la colocación de los equipos y la dirección del flujo de materiales.
4) Medidas de seguridad y protección del medio ambiente: Durante el proceso de diseño, es esencial tener en cuenta cuestiones de seguridad, como la prevención de incendios y explosiones. En los procesos que implican condiciones de alta toxicidad, alta temperatura o alta presión, se presta especial atención a garantizar la seguridad de los trabajadores durante el funcionamiento y se toman medidas para reducir la contaminación ambiental durante la producción.
5) Utilización optimizada de los recursos: El diseño de procesos permite optimizar el uso de materias primas, reducir los residuos y mejorar la eficiencia de los recursos. Por ejemplo, en la ingeniería de refinado, la optimización de las condiciones de reacción puede aumentar los índices de conversión de las materias primas y reducir la generación de subproductos.
6) Control y supervisión: El proceso de diseño también debe incluir la selección de instrumentos y la implantación de un sistema de control automatizado eficaz para garantizar la estabilidad de la producción y la calidad constante del producto. Los puntos clave de control de calidad del proceso deben estar equipados con lugares de muestreo adecuados y, cuando sea necesario, pueden utilizarse equipos analíticos en línea para supervisar diversos parámetros en tiempo real durante la producción.
El diseño del proceso determina la eficacia global, la calidad del producto y el coste de producción de toda la cadena de producción. Un excelente diseño del proceso garantiza una producción fluida, reduce el consumo de energía y material y mejora la competitividad del producto en el mercado.
II. Diseño de equipos clave
Basándose en el diseño del proceso, el diseño de los equipos clave es fundamental para garantizar el funcionamiento eficaz de la línea de producción. Los equipos clave suelen incluir reactores de polímeros, Su diseño determina directamente la capacidad y estabilidad de la línea de producción. DODGEN cuenta con muchos años de experiencia en el diseño de equipos críticos para procesos de reacción y separación, con destacados logros en reactores de polimerización, microreactores, absorbedores de película descendente, empaquetaduras e internos de torre, cristalizadores de fusión, evaporadores de película descendente e intercambiadores de calor forzados.
El diseño del equipo incluye:
1) Estructura del equipo y diseño de las dimensiones
●Diseño de la estructura: Basándose en los requisitos del proceso, las propiedades de los materiales y los principios de separación, diseñe una estructura de equipo adecuada. Por ejemplo, para tanques y torres de almacenamiento que contengan materiales de alto punto de fusión, añada una camisa o calefacción de medio tubo; para columnas de destilación con materiales sensibles al calor, reduzca el diámetro de la base de la columna para disminuir el tiempo de residencia.
●Diseño de dimensiones: Determine las dimensiones clave, como el diámetro, la altura y el grosor de las paredes del equipo, para garantizar que pueda contener suficiente material y, al mismo tiempo, cumplir los requisitos de resistencia y estabilidad.
2) Selección de materiales y verificación de la resistencia
●Selección de materiales: Elija los materiales adecuados en función de las propiedades de los materiales que se procesan (como corrosividad, temperatura, presión, etc.) y el entorno operativo del equipo, como acero inoxidable, aleación de titanio, materiales no metálicos o acero al carbono.
●Verificación de la resistencia: Realice la verificación de la resistencia para garantizar que el equipo no se deformará ni se romperá bajo presión de trabajo, temperatura y otras condiciones.3) Diseño de la dinámica de fluidos
●Velocidad de entrada: Diseñe una velocidad de entrada adecuada para asegurar una entrada uniforme del material en el equipo, evitando sobrecargas o bloqueos locales. Para materiales con requisitos específicos, diseñe un distribuidor de entrada a la entrada del equipo.
●Velocidad de flujo y distribución de la presión: Optimice la velocidad del flujo interno y la distribución de la presión dentro del equipo para mejorar la eficiencia de la separación al tiempo que reduce el consumo de energía y el desgaste.
4) Diseño de sistemas de control y automatización
●Sistema de control: Diseñe un sistema de control fiable para supervisar las condiciones de funcionamiento del equipo, como la temperatura, la presión y el caudal, y permitir ajustes automáticos.
●Diseño de automatización: Para equipos complejos, como cristalizadores de fusión, integre tecnologías de automatización como PLC y DCS para mejorar los niveles de automatización, reducir la complejidad operativa y disminuir los costes laborales.
5) Viabilidad económica y análisis de costes
●Evaluación de la viabilidad económica: Realice una evaluación exhaustiva del coste de inversión, el coste operativo y el coste de mantenimiento del equipo para garantizar la viabilidad económica.
●Optimización de costes: Reduzca los costes de los equipos optimizando el diseño y seleccionando materiales y componentes rentables.
III. Diseño sobre patines
El montaje sobre patines y el diseño modular son tendencias clave en la aplicación de la tecnología industrial moderna. Al dividir los complejos procesos de producción en múltiples módulos independientes e intercambiables, se acorta considerablemente el tiempo de construcción, se reducen los costes y se mejora la flexibilidad de la producción. Este enfoque de diseño no sólo facilita el transporte y la instalación, sino que también simplifica el mantenimiento y las actualizaciones futuras, ofreciendo la posibilidad de un despliegue rápido y ajustes flexibles de la tecnología. El diseño montado sobre patines incluye:
1) División en módulos:
●A partir de unidades funcionales de proceso, dividir el sistema en múltiples unidades de función única, formando una serie de unidades modulares.
●Evalúe el tamaño y peso máximos de los equipos dentro de cada módulo individual, teniendo en cuenta al mismo tiempo la viabilidad del transporte y la conveniencia de la instalación in situ.
2) Integración de tuberías y equipos:
●Diseñar las tuberías dentro del módulo para que queden lo más contenidas posible dentro del límite del módulo, con válvulas preferiblemente soldadas directamente a las tuberías para una instalación compacta.
●Centrarse en la integración de los equipos clave como componente principal, con los equipos de apoyo como auxiliares, incluidas todas las tuberías, instrumentos y válvulas asociados, para facilitar el posterior montaje del skid.
3) Instrumentación eléctrica e integración de sistemas de control:
●Los circuitos de control de las unidades modulares y los circuitos de instrumentación eléctrica están precableados y conectados ordenadamente al armario de control del aparato.
●Una vez suministrada la alimentación in situ, se requiere una depuración y confirmación sencillas antes de poner el sistema en funcionamiento.
4) Diseño y fabricación de patines:
●De acuerdo con el flujo del proceso, todos los equipos, tuberías, instrumentos, etc., dentro de cada unidad de módulo se ensamblan en patines, formando unidades de patines múltiples.
●Determinar las dimensiones de la base, la posición de las vigas portantes y el modelo de la estructura de acero.
●Sobre la base de la estructura de acero, determinar las posiciones de los soportes de tuberías, procurando minimizar las conexiones de tuberías entre patines.
5) Consideraciones sobre transporte e instalación:
El diseño debe tener en cuenta factores como la elevación y el transporte, la instalación in situ, la facilidad de uso y el mantenimiento.
● Una vez finalizados los planos de diseño del patín, la fabricación y el montaje tendrán lugar en la fábrica. Una vez terminado, se realizarán múltiples pruebas para garantizar la calidad y fiabilidad del patín.
IV. Proyecto llave en mano
Los servicios de proyectos llave en mano hacen referencia a un servicio integral de ingeniería que incluye la instalación, la puesta en marcha, la orientación sobre el funcionamiento, el mantenimiento de los equipos, la resolución de problemas y la solución de cuellos de botella como parte de los servicios posventa.
●Instalación de equipos: Un equipo de instalación profesional garantiza que los equipos sean transportados a las instalaciones del cliente por un transportista designado, con los materiales y el rendimiento que cumplen las normas de calidad. La instalación y la aceptación se llevan a cabo, con registros detallados de cada paso de la instalación para garantizar la integridad y la trazabilidad.
Puesta en servicio y funcionamiento: El sistema se pone en servicio siguiendo estrictamente los procedimientos, incluyendo el seguimiento de la secuencia de funcionamiento y el ajuste de los parámetros según sea necesario. Cada operación se registra para garantizar una documentación y un control adecuados.
Formación del personal: Para garantizar que el cliente pueda hacerse cargo y operar sin problemas la línea de producción, se imparte formación para ayudar al personal a dominar las tecnologías y los métodos operativos pertinentes.
●Servicio postventa: De forma similar a la concesión de licencias técnicas generales, los servicios posventa incluyen el mantenimiento de los equipos, la solución de problemas y la resolución de cuellos de botella, garantizando el funcionamiento estable de la línea de producción y la mejora continua.
DODGEN ofrece una gama completa de servicios, desde ensayos a pequeña escala hasta pruebas piloto y producción a escala industrial, pasando por el desarrollo de tecnologías de ingeniería, el diseño de procesos y equipos y la fabricación de equipos clave. El proyecto se somete a incubación y acumulación a largo plazo durante la fase inicial, lo que garantiza una transición fluida de la teoría a la práctica.
