في صناعات العمليات الكيميائية (CPI)، تتم غالبية عمليات الفصل عبر أعمدة التقطير.وعندما تعتمد بقية العملية على تلك الأعمدة، فإن عدم الكفاءة والاختناقات وعمليات الإغلاق تمثل مشكلة.في محاولة للحفاظ على استمرار عمليات التقطير - وبقية المصنع - يتم تعديل الأجزاء الداخلية للأعمدة وإعادة عملها للمساعدة في تحسين كفاءة وموثوقية الأعمدة.

"سواء كان الأمر يتعلق بالتكرير أو المعالجة الكيميائية أو إنتاج البلاستيك، فإن معظم عمليات الفصل بين المواد الكيميائية العضوية تتم عن طريق التقطير.وفي الوقت نفسه، هناك ضغط مستمر على المعالجات الكيميائية لجعل عملياتها أكثر فعالية من حيث التكلفة، كما يقول إيزاك نيووودت، المدير الفني الرئيسي لشركة Koch-Glitsch (ويتشيتا، كانساس؛ www.koch-glitsch.com)."نظرًا لأن أعمدة التقطير تستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة ولأن الناس لا يريدون قضاء الكثير من الوقت في إصلاح المعدات، فإن زيادة كفاءة وموثوقية الأعمدة هي في المقدمة الآن."

في كثير من الأحيان، بعد تشغيل العملية، تجد المعالجات أن استهلاك الطاقة أعلى بكثير مما كانوا يتوقعونه، كما يقول أنطونيو جارسيا، مدير تطوير أعمال النقل الجماعي لدى AMCS Process Tower Internals (أرلينغتون، تكساس؛ www.amacs.com).ويقول: "للحصول على كفاءة أفضل في استخدام الطاقة، يجب عليهم استكشاف خياراتهم لتحسين أداء النقل الجماعي"."بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تبحث المعالجات عن طرق لإزالة الاختناقات في العملية من أجل الحصول على متطلبات أفضل للفصل والقدرة، ويعتبر التلوث سببًا شائعًا للاختناقات، لذا فإن العثور على تقنيات تساعد في حل هذه المشكلات أمر مهم أيضًا."

يمكن أن تصبح الاختناقات ووقت التوقف عن العمل الناتج عن التلوث أو المشكلات الميكانيكية، مثل الاهتزاز أو تفكك الآليات داخل الأعمدة، مكلفة للغاية.يقول نيوودت: "إنه أمر مكلف للغاية في كل مرة يتعين عليك فيها إغلاق عمود التقطير، لأنه غالبًا ما يؤدي إلى إغلاق وحدات المنبع والمصب أيضًا"."وعمليات الإغلاق غير المخطط لها هذه تؤدي إلى خسائر كبيرة يوميًا."

لهذا السبب، يقوم مصنعو الأجزاء الداخلية للأعمدة بتطوير منتجات مصممة لمساعدة المعالجات في زيادة كفاءة الطاقة والموثوقية.

غالبًا ما يكون استبدال الأدراج والعبوات التقليدية بحلول أحدث ومتقدمة أمرًا ضروريًا للمعالج الذي يسعى إلى زيادة الكفاءة والسعة والموثوقية، لذلك يبحث المصنعون باستمرار عن تحسين عروضهم.

على سبيل المثال، أصدرت شركة Raschig GmbH (Ludwigshafen، ألمانيا؛ www.raschig.com) مؤخرًا Raschig Super-Ring Plus، وهي عبارة عن عبوة عشوائية جديدة عالية الأداء تتجاوز أداء حلقة Raschig السابقة.يقول مايكل شولتس، المدير الفني في Raschig: "إن الهيكل الأمثل لـ Raschig Super-Ring Plus يتيح زيادة إضافية في السعة بكفاءة ثابتة"."المنتج هو نتيجة تطوير التصميم بناءً على سنوات عديدة من البحث.وكان الهدف هو الحفاظ على جميع مزايا الحلقة الفائقة، مع تحسين القدرة وتقليل انخفاض الضغط.

يقلل المنتج الناتج من انخفاض الضغط عن طريق ترتيب شرائط جيبية مسطحة في هيكل مفتوح للغاية، ويزيد من السعة عن طريق تفضيل تدفق الفيلم على ترتيبات الشريط الجيبية المستمرة، ويزيد من الكفاءة عن طريق تقليل تكوينات القطرات داخل العبوة ويقلل من ميل التلوث عن طريق تقليل تطور القطرات وتقديم انخفاض هبوط الضغط.يتم أيضًا تقليل حساسية القاذورات عن طريق إنتاج أغشية سائلة مستمرة، مما يؤدي إلى ترطيب عنصر التعبئة بالكامل.

وبالمثل، قامت AMACS بإجراء أبحاث لتحسين منتج SuperBlend الخاص بها."أظهرت الأبحاث أنه من خلال استبدال التعبئة العشوائية الحالية بـ SuperBlend 2-PAC، يمكن زيادة كفاءة البرج بنسبة 20% أو السعة بنسبة 15%،" كما يقول مويز تركيا، مدير هندسة التطبيقات في AMACs.تعد تقنية SuperBlend 2-PAC عبارة عن مزيج من أحجام التعبئة عالية الأداء الموضوعة في سرير واحد.ويقول: "نحن نمزج حجمين من أفضل الأشكال الهندسية المعدنية العشوائية، وعند دمجهما، يحقق المزيج الحاصل على براءة اختراع فوائد الكفاءة لحجم التعبئة الأصغر، مع الحفاظ على السعة وانخفاض الضغط لحجم التعبئة الأكبر".يوصى باستخدام الطبقة الممزوجة للامتصاص والتجريد والتقطير الكيميائي الدقيق وتجزئة المصفاة وفرص التعديل التحديثي في ​​أي برج نقل كتلة أو حرارة مقيد بالتعبئة العشوائية التقليدية أو الجيل الثالث.

ويجري أيضًا تطوير التحسينات على الأجزاء الداخلية للمساعدة في حل مشكلات مثل التلوث والظروف الصعبة.

"الموثوقية مهمة للغاية بالنسبة للاعتبارات اليومية."بغض النظر عن مدى جودة أداء الجهاز، إذا لم يتمكن من تحمل ظروف التلوث أثناء العملية، فلن يكون ناجحًا"، كما يقول مارك بيلينج، مدير التكنولوجيا بالولايات المتحدة الأمريكية لدى Sulzer (وينترثور، سويسرا؛ www.sulzer. كوم)."لقد أمضى سولزر قدرًا هائلاً من الوقت على مدى السنوات الخمس الماضية في تطوير مجموعة متكاملة من المعدات المقاومة للقاذورات."في الصواني، تقدم الشركة VG AF وصواني مضادة للقاذورات، كما أطلقت مؤخرًا صمامات UFM AF، والتي تتميز بأداء عالٍ من حيث السعة والكفاءة، فضلاً عن أنها مقاومة للغاية للقاذورات.في مجال العبوات، أطلقت الشركة عبوات شبكية مضادة للقاذورات من نوع Mellagrid AF، وهي مناسبة لتطبيقات التعبئة شديدة التلوث، مثل أقسام غسيل الأبراج الفراغية.

ويضيف بيلينغ أنه بالنسبة لقضايا الرغوة، كان سولزر يعمل على نهج ذي شقين.ويقول: "بينما نقوم بتطوير المعدات والتصاميم للتعامل مع تطبيقات الرغوة، فإننا نعمل أيضًا مع عملائنا لتحديد تطبيقات الرغوة المحتملة"."بمجرد معرفة وجود الرغوة، يمكنك تصميمها.إن الحالات التي يعاني فيها العميل من حالة رغوة ولا يعرف عنها هي التي تميل إلى خلق المشاكل.نحن نرى جميع أنواع الرغوة، مثل رغاوي مارانجوني وروس ورغاوي الجسيمات ونعمل مع العملاء لتحديد مثل هذه المواقف.

وبالنسبة للتطبيقات التي قد يكون فيها التلوث والتكويك شديدًا للغاية، قامت شركة Koch-Glitsch بتطوير خدمة التعبئة الشبكية شديدة الخدمة من Proflux، كما يقول نيوودت (الشكل 1).تجمع التعبئة الشبكية الجديدة عالية الأداء عالية الأداء بين كفاءة التعبئة المنظمة والمتانة ومقاومة التلوث للتعبئة الشبكية.إنها عبارة عن مجموعة من الصفائح المموجة القوية الملحومة بقضبان ثقيلة الحجم.يوفر الجمع بين مجموعة القضبان الملحومة والألواح المموجة ذات سماكة المادة المتزايدة تصميمًا قويًا يقاوم الضرر الناتج عن اضطرابات البرج أو التآكل.توفر الفجوات بين الأوراق مقاومة محسنة للقاذورات."لقد تم تركيب العبوة ما يقرب من 100 مرة الآن في خدمات شديدة التلوث وهي تعمل بشكل جيد حقًا مقارنة بالمنتجات التي تستبدلها.يقول نيوودت: "إن العمر الافتراضي الأطول وانخفاض الضغط الذي يوفره يؤدي إلى انخفاض تكاليف التشغيل بالنسبة للعميل".

الشكل 1. التعبئة الشبكية للخدمة الشاقة من Prolux عبارة عن تعبئة شبكية عالية الأداء للخدمة الشديدة تجمع بين كفاءة التعبئة المنظمة والمتانة ومقاومة التلوث للتعبئة الشبكية Koch-Glitsch

عندما يتعلق الأمر بالتقطير، غالبًا ما تكون هناك أيضًا تحديات خاصة بعملية يجب معالجتها من خلال تدابير خاصة.

يقول كريستيان جايبل، المدير الإداري لشركة RVT Process Equipment (Steinwiesen، ألمانيا؛ www.rvtpe.com): "هناك سوق للحلول المصممة خصيصًا والتي يتم ضبطها وفقًا للعملية المحددة واحتياجات العملاء"."ينطبق هذا بشكل خاص على تجديد المصانع الحالية التي تم تعديلها لتلبية المتطلبات الجديدة.إن التحديات متنوعة وتتضمن أهدافًا مثل فترات تشغيل أطول وأكثر قابلية للتنبؤ لتطبيقات التلوث، وقدرة أعلى وانخفاض الضغط أو نطاقات تشغيل أوسع لمزيد من المرونة.

لتلبية احتياجات محددة، طورت RVT تعبئة منظمة عالية السعة، خط SP (الشكل 2)."بسبب هندسة القناة المعدلة، تم تحقيق انخفاض أقل في الضغط وقدرة أعلى."علاوة على ذلك، بالنسبة لأحمال السوائل المنخفضة جدًا، وهو تحدٍ آخر خاص بالتطبيقات، يمكن دمج هذه العبوات مع أنواع جديدة من موزعات السوائل.يقول جايبل: "تم تطوير موزع فوهة رش محسّن يجمع بين فوهات الرش وألواح الرش، ويستخدم بنجاح في تطبيقات مثل أعمدة التفريغ في مصافي التكرير"."إنه يقلل من التصريف وبالتالي التلوث في أقسام التعبئة أعلى الموزع دون التضحية بجودة توزيع السائل في قسم التعبئة أدناه."

الشكل 2. توفر التعبئة المنظمة الجديدة عالية السعة، خط SP من RVT، هندسة قناة معدلة، وانخفاض ضغط أقل، ومعدات معالجة RVT ذات سعة أعلى

موزع سائل جديد آخر من RVT (الشكل 3) هو موزع من النوع الحوضي مزود بألواح رش تجمع بين معدلات السوائل المنخفضة ونطاق تشغيل أعلى وتصميم قوي ومقاوم للقاذورات.

الشكل 3. بالنسبة لأحمال السوائل المنخفضة جدًا، وهو تحدٍ آخر خاص بالتطبيقات، يمكن دمج العبوات مع أنواع جديدة من موزعات السوائل معدات معالجة RVT

وبالمثل، تعمل شركة GTC Technology US, LLC (هيوستن؛ www.gtctech.com) على تطوير منتجات جديدة لمساعدة المعالجات على تحسين أداء أعمدة التقطير بناءً على احتياجاتها المحددة.أحد أحدث التطورات يشمل صواني GT-OPTIM عالية الأداء، كما يقول براد فليمنج، المدير العام لقسم تكنولوجيا معدات العمليات في GTC.لقد أثبتت المئات من المنشآت الصناعية بالإضافة إلى الاختبارات التي أجرتها شركة Fractionation Research Inc. (FRI; Stillwater, Okla.; www.fri.org) أن الدرج عالي الأداء يحقق كفاءة كبيرة وتحسينًا في السعة مقارنة بالصواني التقليدية.يتم تخصيص أدراج التدفق المتقاطع وفقًا لاحتياجات المستخدم النهائي لتحقيق كفاءة عالية عبر مجموعة من الأجهزة الحاصلة على براءة اختراع والملكية التي تشكل تصميم كل صينية.ويشير فليمنج إلى أنه "يمكننا توفير مجموعة من التقنيات والميزات التي يمكن استخدامها لتحقيق أهداف محددة"."قد يكون هدف أحد المعالجات هو زيادة الكفاءة، بينما يريد معالج آخر زيادة السعة ويريد معالج آخر تقليل انخفاض الضغط، أو تخفيف التلوث أو تمديد وقت التشغيل.لدينا العديد من الأسلحة المختلفة في ترسانة تصميم المعدات لدينا، لذلك نحن قادرون على التركيز على الهدف المستهدف للعميل لتحسين عملياته المحددة.

وفي الوقت نفسه، عالجت AMACs تحديًا شائعًا آخر للتقطير تواجهه مصافي النفط ومصانع البتروكيماويات ومحطات الغاز والمرافق المماثلة.في كثير من الأحيان، تفشل أسطوانة الضرب الرأسية أو الفاصل المزود بمعدات إزالة الضباب في إزالة السائل الحر من تيار غاز المعالجة.يقول جارسيا من AMCS: "بدلاً من محاولة معالجة الأعراض أو إصلاحها، فإننا نبحث عن السبب الجذري، والذي يتضمن عادةً معدات إزالة الضباب الموجودة في أسطوانة الضربة القاضية".ولمعالجة هذه المشكلة، قامت الشركة بتطوير Maxswirl Cyclone، وهو جهاز عالي السعة وعالي الكفاءة لإزالة الضباب يستخدم قوى الطرد المركزي لتوفير أداء فصل متطور.

تتكون أنابيب Maxswirl Cyclone من عنصر دوامي ثابت، والذي يطبق قوة الطرد المركزي على البخار المحمل بالضباب لفصل السائل المحصور عن تدفق الغاز.في إعصار التدفق المحوري هذا، تدفع قوة الطرد المركزي الناتجة القطرات السائلة إلى الخارج، حيث تشكل طبقة سائلة على الجدار الداخلي للإعصار.يمر السائل عبر الشقوق الموجودة في جدار الأنبوب ويتم تجميعه في الجزء السفلي من صندوق الإعصار ويتم تصريفه بواسطة الجاذبية.يتركز الغاز الجاف في وسط أنبوب الإعصار ويخرج من خلال الإعصار.

وفي الوقت نفسه، تركز شركة DeDietrich (ماينز، ألمانيا؛ www.dedietrich.com) جهودها على توفير الأعمدة والأجزاء الداخلية للعمليات شديدة التآكل عند درجات حرارة تصل إلى 390 درجة فهرنهايت، كما يقول إدغار ستفين، رئيس قسم التسويق في DeDietrich."الأعمدة التي تصل إلى DN1000 مصنوعة من زجاج البورسليكات QVF 3.3 أو الفولاذ المبطن بالزجاج DeDietrich.الأعمدة الأكبر حجمًا حتى DN2400 مصنوعة من الفولاذ المبطن بالزجاج من DeDietrich فقط.المواد المقاومة للتآكل مصنوعة من زجاج البورسليكات 3.3 أو SiC أو PTFE أو التنتالوم" (الشكل 4).

الشكل 4. يركز DeDietrich على الأعمدة والأجزاء الداخلية للعمليات شديدة التآكل عند درجات حرارة تصل إلى 390 درجة فهرنهايت.الأعمدة حتى DN1000 مصنوعة من زجاج البورسليكات QVF 3.3 أو الفولاذ المبطن بالزجاج DeDietrich.الأعمدة الأكبر حجمًا حتى DN2400 مصنوعة من الفولاذ المبطن بالزجاج من DeDietrich فقط.المواد المقاومة للتآكل مصنوعة من زجاج البورسليكات 3.3 أو SiC أو PTFE أو التنتالوم DeDietrich

ويضيف أن معظم العمليات عند درجات حرارة مرتفعة أعلى من 300 درجة فهرنهايت تتطلب تجنب PTFE.يتمتع SiC بمقاومة أعلى لدرجات الحرارة ويسمح بتصميم موزعات ومجمعات أكبر تكون أقل حساسية للأغذية التي تحتوي على مواد صلبة أو تلك التي تميل إلى الرغوة أو إزالة الغاز أو الوميض.

تعد عبوات Durapack الهيكلية للشركة من زجاج البورسليكات 3.3 مناسبة للزجاج المقاوم للتآكل 3.3 أو الأعمدة الفولاذية المبطنة بالزجاج، حيث تتمتع بنفس مقاومة التآكل مثل العمود الزجاجي وتحافظ على ثباتها الحراري عند درجات حرارة أعلى مقارنة بالبوليمرات.زجاج البورسليكات 3.3 غير مسامي، مما يقلل بشكل كبير من التآكل والتآكل مقارنةً بالتعبئة الخزفية المكافئة.

ويقول فليمنج من GTC، إن الأبراج التي تحتوي على قطع جانبي، ولكنها غير فعالة من الناحية الحرارية، قد تكون مرشحة جيدة لتكنولوجيا أعمدة الجدار الفاصل."تحتوي العديد من أعمدة التقطير على منتج علوي وسفلي، بالإضافة إلى منتج سحب جانبي، ولكن مع هذا يأتي الكثير من عدم الكفاءة الحرارية.إن تقنية أعمدة الجدار المقسم - حيث تقوم بتجديد العمود التقليدي - هي إحدى الطرق لزيادة السعة مع تقليل استهلاك الطاقة أو تقليل شوائب إنتاج المنتجات،" (الشكل 5).

الشكل 5. قد تكون الأبراج ذات القطع الجانبي، ولكنها غير فعالة حرارياً، مرشحة جيدة لتقنية أعمدة الجدار الفاصل GTC Technologies

يقوم عمود الجدار الفاصل بفصل التغذية متعددة المكونات إلى ثلاثة تيارات نقية أو أكثر داخل برج واحد، مما يلغي الحاجة إلى عمود ثانٍ.يستخدم التصميم جدارًا رأسيًا لتقسيم منتصف العمود إلى قسمين.يتم إرسال التغذية إلى جانب واحد من العمود، يسمى قسم التجزئة المسبقة.هناك، تنتقل المكونات الخفيفة إلى أعلى العمود، حيث يتم تنقيتها، بينما تنتقل المكونات الثقيلة إلى أسفل العمود.يتم توجيه تدفق السائل من أعلى العمود وتدفق البخار من الأسفل إلى جانبي الجدار الفاصل.

من الجانب الآخر من الجدار، تتم إزالة المنتج الجانبي من المنطقة التي تتركز فيها مكونات الغليان الأوسط بشكل أكبر.هذا الترتيب قادر على إنتاج منتج وسط أكثر نقاء من عمود السحب الجانبي التقليدي الذي له نفس المهمة، وبمعدل تدفق أعلى.

"يتم دراسة التحويل إلى عمود جدار فاصل عندما تتطلع إلى إجراء تحسينات كبيرة لا يمكنك القيام بها بطريقة أخرى ضمن قيود البرج التقليدي، ولكن إذا كان بإمكانك التحويل إلى تقنية الجدار التقسيم، فسوف ترى انخفاضًا كبيرًا في استهلاك الطاقة"، كما يقول."بشكل عام، هناك انخفاض بنسبة 25 إلى 30% في إجمالي استهلاك الطاقة لإنتاجية معينة، مما يؤدي إلى تحسن كبير في إنتاجية ونقاء المنتجات وغالبًا ما تكون هناك زيادة في الإنتاجية أيضًا."

ويضيف أن هناك أيضًا فرصة لاستخدام عمود الجدار الفاصل ليحل محل التسلسل التقليدي المكون من برجين."يمكنك استخدام أعمدة الجدار الفاصل لإجراء نفس العملية وإنتاج نفس المنتجات، ولكنك تفعل ذلك في برج فعلي واحد مقارنة بمخطط برجين.وفي المجال الشعبي، يمكن تحقيق تخفيض كبير في النفقات الرأسمالية باستخدام تكنولوجيا أعمدة الجدار الفاصل.

يحتوي هذا المنشور على نصوص ورسومات وصور ومحتويات أخرى (يُشار إليها إجمالاً بـ "المحتوى")، وهي لأغراض إعلامية فقط.تحتوي بعض المقالات على توصيات شخصية للمؤلف فقط.إن الاعتماد على أي معلومات مقدمة في هذا المنشور يقع على مسؤوليتك الخاصة وحدك.© 2019 Access Intelligence, LLC - جميع الحقوق محفوظة.