A les indústries de processos químics (CPI), la majoria de separacions es fan mitjançant columnes de destil·lació.I, quan la resta del procés depèn d'aquestes columnes, les ineficiències, els colls d'ampolla i els tancaments són problemàtics.En un esforç per mantenir els processos de destil·lació i la resta de la planta, s'estan modificant i tornant a treballar els components interns de les columnes per ajudar a optimitzar l'eficiència i la fiabilitat de les columnes.

“Ja sigui en el refinament, el processament químic o la producció de plàstics, la major part de la separació entre productes químics orgànics es fa amb la destil·lació.Al mateix temps, hi ha una pressió constant perquè els processadors químics facin que els seus processos siguin més rendibles", diu Izak Nieuwoudt, director tècnic de Koch-Glitsch (Wichita, Kan.; www.koch-glitsch.com)."Com que les columnes de destil·lació són un gran consumidor d'energia i com que la gent no vol passar molt de temps arreglant equips, l'augment de l'eficiència i la fiabilitat de les columnes està a l'avantguarda en aquest moment".

Sovint, després que un procés estigui en funcionament, els processadors troben que el consum d'energia és molt més alt del que esperaven, diu Antonio Garcia, gerent de desenvolupament de negocis de transferència massiva d'AMACS Process Tower Internals (Arlington, Tex.; www.amacs.com)."Per obtenir una millor eficiència energètica, han d'explorar les seves opcions per millorar el rendiment de la transferència de massa", diu."A més, els processadors sovint busquen maneres d'eliminar el coll d'ampolla del procés per tal d'obtenir millors requisits de separació i capacitat i l'encrassement és una causa comuna de colls d'ampolla, per la qual cosa també és important trobar tecnologies que ajudin amb aquests problemes".

Els colls d'ampolla i els temps d'inactivitat causats per problemes mecànics o de contaminació, com ara vibracions o mecanismes dins de les columnes que es desfan, poden arribar a ser molt costosos."És molt car cada vegada que has de tancar una columna de destil·lació, perquè sovint també provoca l'aturada de les unitats aigües amunt i aigües avall", diu Nieuwoudt."I aquests paraments no planificats donen lloc a grans pèrdues per dia".

Per aquest motiu, els fabricants d'interiors de columnes estan desenvolupant productes dissenyats per ajudar els processadors a augmentar l'eficiència energètica i la fiabilitat.

Sovint és necessari substituir les safates i embalatges convencionals per solucions més noves i avançades per a un processador que busca una major eficiència, capacitat i fiabilitat, de manera que els fabricants busquen constantment millorar les seves ofertes.

Per exemple, Raschig GmbH (Ludwigshafen, Alemanya; www.raschig.com) ha llançat recentment el Raschig Super-Ring Plus, un nou embalatge aleatori d'alt rendiment que supera el rendiment de l'anterior Raschig Ring."L'estructura optimitzada de Raschig Super-Ring Plus permet un augment addicional de la capacitat amb eficiències constants", diu Micheal Schultes, director tècnic de Raschig.“El producte és el resultat del desenvolupament del disseny basat en molts anys d'investigació.L'objectiu era mantenir-se amb tots els avantatges del Super-Ring, però millorar la capacitat i reduir la caiguda de pressió".

El producte resultant minimitza la caiguda de pressió disposant tires sinusoïdals planes en una estructura oberta extremada, maximitza la capacitat per preferència de flux de pel·lícula en arranjaments continus de tires sinusoïdals, augmenta l'eficiència minimitzant les formacions de gotetes dins de l'embalatge i disminueix la tendència a l'encrassement reduint el desenvolupament de gotes i oferint baixes caiguda de pressió.La sensibilitat a la contaminació també es redueix generant pel·lícules líquides contínues, mullant tot l'element d'embalatge.

Així mateix, AMACS ha estat investigant per millorar el seu producte SuperBlend."La investigació ha demostrat que substituint l'embalatge aleatori existent pel nostre SuperBlend 2-PAC, l'eficiència de la torre es pot augmentar en un 20% o la capacitat en un 15%", diu Moize Turkey, gerent d'enginyeria d'aplicacions d'AMACS.La tecnologia SuperBlend 2-PAC és una combinació de mides d'embalatge d'alt rendiment col·locades en un llit individual."Combinem dues mides de la millor geometria aleatòria metàl·lica i, quan es combina, la barreja patentada aconsegueix els beneficis d'eficiència de la mida d'embalatge més petita, alhora que conserva la capacitat i la caiguda de pressió de la mida d'embalatge més gran", diu.El llit barrejat es recomana per a l'absorció i el desmuntatge, la destil·lació química fina, els fraccionadors de refineries i les oportunitats de modernització en qualsevol torre de transferència de massa o calor limitada per l'embalatge aleatori convencional o de tercera generació.

També s'estan desenvolupant millores a les parts internes per ajudar amb problemes com ara la contaminació i les condicions difícils.

"La fiabilitat és extremadament important per a les consideracions del dia a dia.Per molt que funcioni un dispositiu, si no pot suportar les condicions de contaminació en un procés, no tindrà èxit", diu Mark Pilling, gerent de tecnologia dels EUA amb Sulzer (Winterthur, Suïssa; www.sulzer. com)."Sulzer ha dedicat una gran quantitat de temps durant els últims cinc anys desenvolupant una línia completa d'equips resistents a la contaminació".En safates, l'empresa ofereix safates VG AF i antifouling, i les vàlvules UFM AF recentment llançades, que són alhora d'alt rendiment per capacitat i eficiència, a més d'extremadament resistents a la contaminació.En els embalatges, l'empresa va llançar embalatges de reixeta antiincrustante Mellagrid AF, que són adequats per a aplicacions d'embalatge molt contaminants, com ara seccions de rentat de torres de buit.

Pilling afegeix que per als problemes d'escuma, Sulzer ha estat treballant en un enfocament de dues vessants."Mentre desenvolupem equips i dissenys per gestionar aplicacions d'escuma, també treballem amb els nostres clients per determinar possibles aplicacions d'escuma", diu."Una vegada que sàpigues que existeix l'escuma, pots dissenyar-la.Són els casos en què un client tindrà una condició d'escuma i no ho coneixerà els que tendeixen a crear problemes.Veiem tot tipus d'escumes, com ara Marangoni, Ross i escumes de partícules, i treballem amb els clients per identificar aquestes situacions".

I, per a aplicacions on l'encrassement i el cocatge poden ser molt greus, Koch-Glitsch va desenvolupar l'embalatge de xarxa de servei sever Proflux, diu Nieuwoudt (figura 1).El nou embalatge de xarxa d'alt rendiment de servei sever combina l'eficiència de l'embalatge estructurat amb la robustesa i la resistència a la contaminació de l'embalatge de la xarxa.És un conjunt de làmines corrugades resistents soldades a varetes de gran calibre.La combinació d'un conjunt de varetes soldades i làmines corrugades d'un gruix de material augmentat proporciona un disseny robust que resisteix els danys causats pels trencaments de la torre o l'erosió.Els buits entre les làmines proporcionen una millor resistència a la contaminació."L'embalatge s'ha instal·lat gairebé 100 vegades en serveis d'incrustacions molt greus i està realment bé en comparació amb els productes que està substituint.La vida útil més llarga i la menor caiguda de pressió que proporciona es tradueixen en costos operatius més baixos per al client", diu Nieuwoudt.

Figura 1. L'embalatge de xarxa de servei sever Proflux és un empaquetament de xarxa de servei sever d'alt rendiment que combina l'eficiència de l'embalatge estructurat amb la robustesa i la resistència a la contaminació de l'embalatge de xarxa Koch-Glitsch

Quan es tracta de destil·lació, sovint també hi ha reptes específics d'un procés que cal abordar mitjançant mesures especials.

"Hi ha un mercat de solucions a mida que s'ajusten al procés específic i a les necessitats del client", diu Christian Geipel, director general de RVT Process Equipment (Steinwiesen, Alemanya; www.rvtpe.com).“Això és especialment vàlid per a renovacions de plantes existents que es modifiquen per satisfer noves demandes.Els reptes són diversos i inclouen objectius com ara llargs de recorregut més llargs i previsibles per a aplicacions de contaminació, una major capacitat i menor caiguda de pressió o rangs de funcionament més amplis per a una major flexibilitat".

Per atendre necessitats específiques, RVT ha desenvolupat un embalatge estructurat d'alta capacitat, el SP-Line (Figura 2)."A causa de la geometria modificada del canal, s'aconsegueix una caiguda de pressió més baixa i una capacitat més gran".A més, per a càrregues de líquid molt baixes, un altre repte específic de l'aplicació, aquests embalatges es poden combinar amb nous tipus de distribuïdors de líquids."Es va desenvolupar un distribuïdor de broquets de polvorització millorat que combina broquets de polvorització amb plaques d'esquitxades i s'utilitza amb èxit en aplicacions com les columnes de buit de les refineries", diu Geipel."Redueix l'arrossegament i, per tant, la contaminació a les seccions d'embalatge per sobre del distribuïdor sense sacrificar la qualitat de distribució del líquid a la secció d'embalatge de sota".

Figura 2. Un nou embalatge estructurat d'alta capacitat, la SP-Line de RVT, ofereix una geometria de canal modificada, una caiguda de pressió més baixa i un equip de procés RVT de major capacitat

Un altre distribuïdor de líquids nou de RVT (Figura 3) és un distribuïdor de tipus abeurador amb plaques contra esquitxades que combina baixes taxes de líquid amb un rang de funcionament més elevat i un disseny robust i resistent a les incrustacions.

Figura 3. Per a càrregues líquides molt baixes, un altre repte específic de l'aplicació, els embalatges es poden combinar amb nous tipus de distribuïdors de líquids RVT Process Equipment

De la mateixa manera, GTC Technology US, LLC (Houston; www.gtctech.com) està desenvolupant nous productes per ajudar els processadors a millorar el rendiment de les columnes de destil·lació en funció de les seves necessitats específiques.Un dels últims desenvolupaments inclou les safates d'alt rendiment GT-OPTIM, diu Brad Fleming, director general de la divisió de tecnologia d'equips de procés de GTC.Centenars d'instal·lacions industrials i proves a Fractionation Research Inc. (FRI; Stillwater, Oklahoma; www.fri.org) han demostrat que la safata d'alt rendiment aconsegueix una millora significativa de l'eficiència i la capacitat respecte a les safates convencionals.Les safates de flux creuat es personalitzen segons les necessitats de l'usuari final per aconseguir una alta eficiència mitjançant una combinació de dispositius patentats i propietaris que conformen el disseny de cada safata."Podem oferir una col·lecció de tecnologies i funcions que es poden utilitzar per abordar objectius específics", assenyala Fleming."L'objectiu d'un processador pot ser augmentar l'eficiència, mentre que un altre vol augmentar la capacitat i un altre vol minimitzar la caiguda de pressió, mitigar l'encrassement o allargar el temps d'execució.Tenim moltes armes diferents al nostre arsenal de disseny d'equips, de manera que podem centrar-nos en l'objectiu objectiu del client per a la millora específica del seu procés".

Mentrestant, AMACS ha abordat un altre repte comú de destil·lació al qual s'enfronten les refineries de petroli, les plantes petroquímiques, les plantes de gas i instal·lacions similars.Sovint, un tambor o separador vertical amb equip d'eliminació de boira instal·lat no aconsegueix eliminar el líquid lliure d'un corrent de gas de procés."En lloc d'intentar abordar o reparar els símptomes, busquem la causa arrel, que normalment implica l'equip d'eliminació de boira del tambor eliminatori", diu Garcia d'AMACS.Per solucionar el problema, la companyia va desenvolupar el Maxswirl Cyclone, un dispositiu d'eliminació de boira d'alta capacitat i alta eficiència que utilitza forces centrífugues per proporcionar un rendiment de separació d'última generació.

Els tubs Maxswirl Cyclone consisteixen en un element de remolí fix, que aplica força centrífuga sobre el vapor carregat de boira per separar el líquid arrossegat del flux de gas.En aquest cicló de flux axial, la força centrífuga resultant empeny les gotes de líquid cap a l'exterior, on creen una pel·lícula líquida a la paret interior del cicló.El líquid travessa les escletxes de la paret del tub i es recull a la part inferior de la caixa del cicló i es drena per gravetat.El gas sec es concentra al centre del tub del cicló i surt pel cicló.

Mentrestant, DeDietrich (Mainz, Alemanya; www.dedietrich.com) està centrant els seus esforços a proporcionar columnes i elements interns per a processos altament corrosius a temperatures de fins a 390 °F, diu Edgar Steffin, cap de màrqueting de DeDietrich."Les columnes fins a DN1000 estan fetes de vidre de borosilicat QVF 3.3 o acer revestit de vidre DeDietrich.Les columnes més grans fins a DN2400 només estan fetes d'acer revestit de vidre DeDietrich.Els materials resistents a la corrosió estan fets de vidre de borosilicat 3.3, SiC, PTFE o tàntal” (Figura 4).

Figura 4. DeDietrich se centra en columnes i elements interns per a processos altament corrosius a temperatures de fins a 390 °F.Les columnes fins a DN1000 estan fetes de vidre de borosilicat QVF 3.3 o acer revestit de vidre DeDietrich.Les columnes més grans fins a DN2400 només estan fetes d'acer revestit de vidre DeDietrich.Els materials resistents a la corrosió estan fets de vidre de borosilicat 3.3, SiC, PTFE o tàntal DeDietrich

Afegeix que la majoria dels processos a temperatures elevades per sobre dels 300 °F requereixen evitar el PTFE.El SiC té una major resistència a la temperatura i permet dissenyar distribuïdors i col·lectors més grans i menys sensibles per a alimentacions que contenen sòlids o que tendeixen a fer escuma, desgasificació o fulguració.

L'embalatge estructurat Durapack de l'empresa en vidre borosilicat 3.3 és adequat per a columnes de vidre resistent a la corrosió 3.3 o d'acer revestides de vidre, ja que té la mateixa resistència a la corrosió que la columna de vidre i manté la seva estabilitat tèrmica a temperatures més altes en comparació amb els polímers.El vidre de borosilicat 3.3 no és porós, cosa que redueix substancialment l'erosió i la corrosió en comparació amb l'embalatge ceràmic equivalent.

A més, les torres que tenen un tall lateral, però que són tèrmicament ineficients, diu Fleming de GTC, poden ser bons candidats per a la tecnologia de columnes de paret divisòria."Moltes columnes de destil·lació tenen un producte superior i inferior, així com un producte d'extracció lateral, però això comporta molta ineficiència tèrmica.La tecnologia de columna de paret divisoria, on es renova la columna tradicional, és una manera d'augmentar la capacitat alhora que es redueix el consum d'energia o es redueix la impuresa del rendiment dels productes", diu (figura 5).

Figura 5. Les torres que tenen un tall lateral, però que són tèrmicament ineficients, poden ser bons candidats per a la tecnologia de columnes de paret divisòria GTC Technologies

La columna de paret divisoria separa una font multicomponent en tres o més corrents purificats dins d'una única torre, eliminant la necessitat d'una segona columna.El disseny utilitza una paret vertical per dividir el mig de la columna en dues seccions.L'alimentació s'envia a un costat de la columna, anomenada secció de pre-fraccionament.Allà, els components lleugers viatgen per la columna, on es depuren, mentre que els components pesats viatgen per la columna.El flux de líquid des de la part superior de la columna i el flux de vapor de la part inferior es dirigeixen als seus costats respectius de la paret divisòria.

Des del costat oposat de la paret, el producte lateral s'elimina de la zona on es concentren més els components d'ebullició mitjana.Aquesta disposició és capaç de produir un producte mitjà molt més pur que una columna de tirada lateral convencional de la mateixa funció i amb un cabal més elevat.

"La conversió a una columna de paret mitgera s'investiga quan busqueu fer millores importants que no podríeu fer d'una altra manera dins de les limitacions d'una torre tradicional, però si podeu convertir a la tecnologia de paret mitgera, veureu una disminució significativa. en el consum d'energia”, diu."En general, hi ha una reducció del 25 al 30% del consum total d'energia per a un rendiment determinat, el rendiment i la puresa dels productes es milloren dràsticament i sovint també un augment del rendiment".

Afegeix que també hi ha l'oportunitat d'utilitzar una columna mitgera per substituir una seqüència tradicional de dues torres."Podeu utilitzar columnes de paret divisòria per realitzar la mateixa operació i produir els mateixos productes, però ho feu en una torre física en comparació amb un esquema de dues torres.A l'àmbit de la base, es pot aconseguir una reducció substancial de les despeses de capital amb la tecnologia de columnes de paret divisòria".

Aquesta publicació conté text, gràfics, imatges i altres continguts (col·lectivament "Contingut"), que només tenen finalitats informatives.Alguns articles només contenen recomanacions personals de l'autor.LA CONFIANÇA EN QUALSEVOL INFORMACIÓ SUBMINISTRADA EN AQUESTA PUBLICACIÓ ÉS ÚNICAMENT AL SEU PROPI RISC.© 2019 Access Intelligence, LLC - Tots els drets reservats.