В химическата промишленост (CPI) по-голямата част от разделянето се извършва чрез дестилационни колони.И когато останалата част от процеса разчита на тези колони, неефективността, тесните места и спиранията са проблематични.В опит да се поддържа процесът на дестилация — и останалата част от инсталацията — в движение, вътрешните части на колоните се променят и преработват, за да помогнат за оптимизиране на ефективността и надеждността на колоните.

„Независимо дали става въпрос за рафиниране, химическа обработка или производство на пластмаси, по-голямата част от разделянето на органичните химикали се извършва с дестилация.В същото време има постоянен натиск върху химическите преработватели да направят процесите си по-рентабилни,” казва Изак Нивууд, главен технически директор на Koch-Glitsch (Wichita, Kan.; www.koch-glitsch.com).„Тъй като дестилационните колони са огромен консуматор на енергия и тъй като хората не искат да прекарват много време в ремонт на оборудване, повишаването на ефективността и надеждността на колоните е на преден план в момента.“

Често след като процесът е стартиран и работи, процесорите откриват, че потреблението на енергия е много по-високо, отколкото са очаквали, казва Антонио Гарсия, мениджър бизнес развитие на масов трансфер в AMACS Process Tower Internals (Арлингтън, Тексас; www.amacs.com).„За да постигнат по-добра енергийна ефективност, те трябва да проучат възможностите си за подобряване на ефективността на преноса на маса“, казва той.„Освен това, процесорите често търсят начини за премахване на тесните места в процеса, за да получат по-добри изисквания за разделяне и капацитет, а замърсяването е често срещана причина за тесни места, така че намирането на технологии, които подпомагат тези проблеми, също е важно.“

Тесните места и прекъсванията, причинени от замърсяване или механични проблеми, като вибрации или разпадащи се механизми в колоните, могат да станат много скъпи.„Много е скъпо всеки път, когато трябва да изключите дестилационна колона, защото това често води до спиране и на възходящите и долните единици,“ казва Nieuwoudt.„И тези непланирани спирания водят до големи загуби на ден.“

Поради тази причина производителите на вътрешни елементи на колони разработват продукти, предназначени да помогнат на процесорите да увеличат енергийната ефективност и надеждност.

Замяната на конвенционалните тави и опаковки с по-нови, усъвършенствани решения често е необходима за процесор, който търси по-висока ефективност, капацитет и надеждност, така че производителите непрекъснато търсят да подобрят своите предложения.

Например, Raschig GmbH (Лудвигсхафен, Германия; www.raschig.com) наскоро пусна Raschig Super-Ring Plus, нова, високоефективна произволна опаковка, която надвишава производителността на предишния Raschig Ring.„Оптимизираната структура на Raschig Super-Ring Plus дава възможност за по-нататъшно увеличаване на капацитета при постоянна ефективност“, казва Майкъл Шултес, технически директор в Raschig.„Продуктът е резултат от разработка на дизайн, базиран на много години изследвания.Целта беше да запазим всички предимства на Super-Ring, но да подобрим капацитета и да намалим спада на налягането.“

Полученият продукт минимизира спада на налягането чрез подреждане на плоски синусоидални ленти в изключително отворена структура, увеличава максимално капацитета чрез предпочитание на филмовия поток при непрекъснати синусоидални лентови подредби, повишава ефективността чрез минимизиране на образуването на капчици вътре в опаковката и намалява тенденцията за замърсяване чрез намаляване на образуването на капки и предлага ниски спад на налягането.Чувствителността към замърсяване също се намалява чрез генериране на непрекъснати течни филми, намокрящи целия опаковъчен елемент.

По същия начин AMACS прави изследвания за подобряване на своя продукт SuperBlend.„Изследванията показаха, че чрез замяна на съществуващото произволно опаковане с нашия SuperBlend 2-PAC, ефективността на кулата може да се увеличи с 20% или капацитетът с 15%“, казва Moize Turkey, мениджър, инженеринг на приложения в AMACS.Технологията SuperBlend 2-PAC е смесица от високопроизводителни опаковъчни размери, поставени в едно легло.„Ние смесваме два размера от най-добрата метална произволна геометрия и, когато се комбинират, патентованата смес постига ползите от ефективността на по-малкия размер на опаковката, като същевременно запазва капацитета и спада на налягането на по-големия размер на опаковката“, казва той.Смесеният слой се препоръчва за абсорбция и дестилация, фина химическа дестилация, фракционатори на рафинерии и възможности за модернизация във всяка кула за пренос на маса или топлина, ограничена от конвенционално или произволно опаковане от трето поколение.

Разработват се и подобрения на вътрешните части, за да помогнат при проблеми като замърсяване и трудни условия.

„Надеждността е изключително важна за ежедневните съображения.Без значение колко добре се представя едно устройство, ако не може да издържи на условията на замърсяване в даден процес, то няма да бъде успешно,” казва Марк Пилинг, мениджър технологии САЩ в Sulzer (Винтертур, Швейцария; www.sulzer. com).„Sulzer прекара огромно количество време през последните пет години в разработването на пълна линия от оборудване, устойчиво на замърсяване.“В тавите компанията предлага VG AF и тави против замърсяване и наскоро пуснати на пазара UFM AF клапани, които са едновременно с висока производителност по отношение на капацитет и ефективност, както и изключително устойчиви на замърсяване.В опаковките компанията пусна Mellagrid AF решетъчни опаковки против обрастване, които са подходящи за силно замърсяващи опаковъчни приложения, като например секции за миене на вакуумна кула.

Пилинг добавя, че за проблемите с образуването на пяна Sulzer работи върху двупосочен подход.„Докато разработваме оборудване и проекти за обработка на приложения за разпенване, ние също работим с нашите клиенти, за да определим потенциални приложения за разпенване“, казва той.„След като разберете, че има образуване на пяна, можете да проектирате за него.Случаите, в които клиентът има състояние на образуване на пяна и не знае за това, са склонни да създават проблеми.Виждаме всякакви видове разпенване, като например пяна Marangoni, Ross и пяна с частици, и работим с клиенти, за да идентифицираме такива ситуации.“

А за приложения, при които замърсяването и коксуването могат да бъдат много тежки, Koch-Glitsch разработи решетъчна опаковка Proflux за тежка експлоатация, казва Nieuwoudt (Фигура 1).Новото високоефективно решетъчно опаковане за тежко обслужване съчетава ефективността на структурираното опаковане със здравината и устойчивостта на замърсяване на решетъчния опаковък.Това е комплект от здрави гофрирани листове, заварени към пръти с голям габарит.Комбинацията от заварен прътов комплект и гофрирани листове с увеличена дебелина на материала осигурява здрава конструкция, която е устойчива на повреда от повреди на кулата или ерозия.Пропуските между листовете осигуряват подобрена устойчивост на замърсяване.„Опаковката е монтирана вече почти 100 пъти в услуги с много тежки замърсявания и наистина се справя добре в сравнение с продуктите, които заменя.По-дългият експлоатационен живот и по-ниският спад на налягането, които осигурява, водят до по-ниски оперативни разходи за клиента“, казва Nieuwoudt.

Фигура 1. Решетъчната опаковка Proflux за тежко обслужване е високоефективна решетъчна опаковка за тежки условия, която комбинира ефективността на структурираната опаковка със здравината и устойчивостта на замърсяване на решетъчната опаковка Koch-Glitsch

Що се отнася до дестилацията, често има предизвикателства, специфични за даден процес, които трябва да бъдат разрешени чрез специални мерки.

„Има пазар за индивидуални решения, които са настроени към специфичния процес и нуждите на клиентите“, казва Кристиан Гайпел, управляващ директор, с RVT Process Equipment (Steinwiesen, Германия; www.rvtpe.com).„Това е особено валидно за реконструкции на съществуващи инсталации, които са модифицирани, за да отговорят на нови изисквания.Предизвикателствата са различни и включват цели като по-дълги и по-предсказуеми работни дължини за приложения за замърсяване, по-висок капацитет и по-нисък спад на налягането или по-широки работни диапазони за повече гъвкавост.“

За да отговори на специфични нужди, RVT разработи структурирана опаковка с голям капацитет, SP-Line (Фигура 2).„Благодарение на модифицираната геометрия на канала се постига по-нисък спад на налягането и по-висок капацитет.“Освен това, за много ниски течни натоварвания, друго предизвикателство, специфично за приложението, тези уплътнения могат да се комбинират с нови видове разпределители на течности.„Беше разработен подобрен разпределител на разпръскващи дюзи, който съчетава разпръскващи дюзи с пръскащи плочи и се използва успешно в приложения като вакуумни колони на рафинерии“, казва Гейпел.„Намалява увличането и следователно замърсяването в опаковъчните секции над разпределителя, без да се жертва качеството на разпределение на течността в опаковъчната секция отдолу.“

Фигура 2. Нова структурирана опаковка с голям капацитет, SP-Line от RVT, предлага модифицирана геометрия на канала, по-нисък спад на налягането и по-висок капацитет на RVT процесно оборудване

Друг нов разпределител за течности от RVT (Фигура 3) е разпределител от коритен тип с плочи за пръскане, който съчетава ниски дебити на течности с по-висок работен диапазон и здрав дизайн, устойчив на замърсяване.

Фигура 3. За много ниски течни натоварвания, друго предизвикателство, специфично за приложението, уплътненията могат да се комбинират с нови видове разпределители на течности RVT Process Equipment

По подобен начин GTC Technology US, LLC (Хюстън; www.gtctech.com) разработва нови продукти, за да помогне на преработвателите да подобрят производителността на дестилационните колони въз основа на техните специфични нужди.Едно от най-новите разработки включва високопроизводителни тави GT-OPTIM, казва Брад Флеминг, генерален мениджър на отдела за технологии за процесно оборудване на GTC.Стотици промишлени инсталации плюс тестове във Fractionation Research Inc. (FRI; Stillwater, Okla.; www.fri.org) показаха, че високопроизводителната тава постига значителна ефективност и подобрение на капацитета спрямо конвенционалните тави.Тарелките с кръстосан поток са персонализирани според нуждите на крайния потребител, за да се постигне висока ефективност чрез комбинация от патентовани и патентовани устройства, които изграждат дизайна на всяка тава.„Ние можем да предоставим колекция от технологии и функции, които могат да бъдат използвани за справяне с конкретни цели“, отбелязва Флеминг.„Целта на един процесор може да е да повиши ефективността, докато друг иска да увеличи капацитета, а трети иска да минимизира спада на налягането, да смекчи замърсяването или да удължи времето за работа.Имаме много различни оръжия в нашия арсенал за проектиране на оборудване, така че можем да се съсредоточим върху целевата цел на клиента за тяхното специфично подобряване на процеса.

Междувременно AMACS се справи с друго често срещано предизвикателство при дестилацията, пред което са изправени петролните рафинерии, нефтохимическите заводи, газовите заводи и подобни съоръжения.Често вертикален ударен барабан или сепаратор с инсталирано оборудване за премахване на мъглата не успява да отстрани свободната течност от потока технологичен газ.„Вместо да се опитваме да адресираме или поправим симптомите, ние търсим първопричината, която обикновено включва оборудването за елиминиране на мъглата в ударния барабан“, казва Гарсия от AMACS.За да се справи с проблема, компанията разработи Maxswirl Cyclone, устройство за елиминиране на мъгла с голям капацитет и висока ефективност, което използва центробежни сили, за да осигури най-съвременните характеристики на разделяне.

Тръбите Maxswirl Cyclone се състоят от фиксиран вихров елемент, който прилага центробежна сила върху натоварената с мъгла пара, за да отдели увлечената течност от газовия поток.В този циклон с аксиален поток получената центробежна сила избутва капчици течност навън, където те създават течен филм върху вътрешната стена на циклона.Течността преминава през прорези в стената на тръбата и се събира на дъното на циклонската кутия и се отцежда от гравитацията.Сухият газ се концентрира в центъра на циклонната тръба и излиза през циклона.

Междувременно DeDietrich (Майнц, Германия; www.dedietrich.com) съсредоточава усилията си върху осигуряването на колони и вътрешни елементи за силно корозивни процеси при температури до 390°F, казва Едгар Щефин, ръководител на маркетинга на DeDietrich.„Колоните до DN1000 са направени от QVF боросиликатно стъкло 3.3 или стомана DeDietrich, облицована със стъкло.По-големите колони до DN2400 са направени само от стомана DeDietrich, облицована със стъкло.Устойчивите на корозия материали са изработени от боросиликатно стъкло 3.3, SiC, PTFE или тантал” (Фигура 4).

Фигура 4. DeDietrich се фокусира върху колони и вътрешни елементи за силно корозивни процеси при температури до 390°F.Колоните до DN1000 са изработени от QVF боросиликатно стъкло 3.3 или стомана DeDietrich, облицована със стъкло.По-големите колони до DN2400 са направени само от стомана DeDietrich, облицована със стъкло.Устойчивите на корозия материали са изработени от боросиликатно стъкло 3.3, SiC, PTFE или тантал DeDietrich

Той добавя, че повечето процеси при повишени температури над 300°F изискват избягване на PTFE.SiC има по-висока температурна устойчивост и позволява проектирането на по-големи разпределители и колектори, които са по-малко чувствителни към захранвания, съдържащи твърди вещества или такива, склонни към разпенване, дегазиране или пламване.

Структурираната опаковка Durapack на компанията от боросиликатно стъкло 3.3 е подходяща за устойчиви на корозия стъклени 3.3 или стоманени колони, облицовани със стъкло, тъй като има същата устойчивост на корозия като стъклената колона и запазва термичната си стабилност при по-високи температури в сравнение с полимерите.Боросиликатното стъкло 3.3 е непоресто, което значително намалява ерозията и корозията в сравнение с еквивалентната керамична опаковка.

А кулите, които имат страничен изрез, но са термично неефективни, казва Флеминг от GTC, може да са добри кандидати за технологията за колони с разделителни стени.„Много дестилационни колони имат горен и долен продукт, както и страничен продукт, но с това идва много топлинна неефективност.Технологията на колоната с разделителна стена — при която обновявате традиционната колона — е един от начините за увеличаване на капацитета, като същевременно се намалява потреблението на енергия или намаляват примесите в добива на продуктите“, казва той (Фигура 5).

Фигура 5. Кули, които имат страничен изрез, но са термично неефективни, могат да бъдат добри кандидати за колонна технология с разделителна стена GTC Technologies

Колоната с разделителна стена разделя многокомпонентното захранване на три или повече пречистени потока в рамките на една кула, елиминирайки необходимостта от втора колона.Дизайнът използва вертикална стена, за да раздели средата на колоната на две секции.Захранването се изпраща към едната страна на колоната, наречена секция за предварително фракциониране.Там леките компоненти се движат нагоре по колоната, където се пречистват, докато тежките компоненти се движат надолу по колоната.Течният поток от горната част на колоната и потокът от пари от дъното се насочват към съответните им страни на разделителната стена.

От противоположната страна на стената, страничният продукт се отстранява от зоната, където компонентите със средна точка на кипене са най-концентрирани.Това устройство е в състояние да произведе много по-чист среден продукт от конвенционална странично изтеглена колона със същото натоварване и при по-висок дебит.

„Преминаването към колона с разделителна стена се проучва, когато търсите да направите значителни подобрения, които не бихте могли да направите по друг начин в рамките на ограниченията на традиционна кула, но ако можете да преминете към технология за разделителна стена, ще видите значително намаление в потреблението на енергия“, казва той.„Като цяло има 25 до 30% намаление на общата консумация на енергия за дадена производителност, драматично подобрен добив и чистота на продуктите, а често и увеличение на производителността.“

Той добавя, че също така има възможност да се използва колона с разделителна стена, за да се замени традиционната последователност от две кули.„Можете да използвате колони с разделителна стена, за да извършвате същата операция и да произвеждате същите продукти, но го правите в една физическа кула в сравнение със схема с две кули.В обикновената сфера може да се постигне значително намаляване на капиталовите разходи с технологията на колоните с разделителни стени.“

Тази публикация съдържа текст, графики, изображения и друго съдържание (общо „Съдържание“), които са само за информационни цели.Някои статии съдържат само лични препоръки на автора.ДА РАЗВЕРИТЕ НА ВСЯКА ИНФОРМАЦИЯ, ПРЕДОСТАВЕНА В ТАЗИ ПУБЛИКАЦИЯ, Е САМО НА ВАШ СОБСТВЕН РИСК.© 2019 Access Intelligence, LLC – Всички права запазени.