V chemickém zpracovatelském průmyslu (CPI) se většina separací provádí pomocí destilačních kolon.A když se zbytek procesu opírá o tyto sloupce, neefektivita, úzká místa a odstávky jsou problematické.Ve snaze udržet destilační procesy – a zbytek závodu – v chodu, jsou vnitřní části kolon vyladěny a přepracovány, aby pomohly optimalizovat účinnost a spolehlivost kolon.

„Ať už jde o rafinaci, chemické zpracování nebo výrobu plastů, většina separace organických chemikálií se provádí destilací.Zároveň je na chemické zpracovatele vyvíjen neustálý tlak, aby jejich procesy byly nákladově efektivnější,“ říká Izak Nieuwoudt, technický ředitel společnosti Koch-Glitsch (Wichita, Kan.; www.koch-glitsch.com).„Protože destilační kolony jsou velkým spotřebitelem energie a lidé nechtějí trávit spoustu času opravou zařízení, je nyní v popředí zvyšování účinnosti a spolehlivosti kolon.“

Často poté, co je proces spuštěn a běží, procesory zjistí, že spotřeba energie je mnohem vyšší, než očekávali, říká Antonio Garcia, manažer rozvoje obchodu pro hromadné převody ve společnosti AMACS Process Tower Internals (Arlington, Texas; www.amacs.com).„Aby dosáhli lepší energetické účinnosti, musí prozkoumat své možnosti, jak zlepšit výkon hromadného přenosu,“ říká.„Zpracovatelé navíc často hledají způsoby, jak odstranit překážky procesu, aby dosáhli lepší separace a požadavků na kapacitu, a zanášení je běžnou příčinou úzkých míst, takže nalezení technologií, které s těmito problémy pomáhají, je také důležité.“

Úzká místa a prostoje způsobené znečištěním nebo mechanickými problémy, jako jsou vibrace nebo mechanismy uvnitř sloupů, které se oddělují, mohou být velmi nákladné.„Pokaždé, když musíte odstavit destilační kolonu, je to velmi drahé, protože to často vede také k odstavení jednotek proti proudu a po proudu,“ říká Nieuwoudt."A tyto neplánované odstávky mají za následek velké ztráty za den."

Z tohoto důvodu výrobci vnitřních částí kolon vyvíjejí produkty navržené tak, aby pomohly procesorům zvýšit energetickou účinnost a spolehlivost.

Výměna konvenčních zásobníků a obalů za novější, pokročilá řešení je často nezbytná pro procesor, který hledá vyšší efektivitu, kapacitu a spolehlivost, takže výrobci neustále hledají, jak své nabídky vylepšovat.

Například společnost Raschig GmbH (Ludwigshafen, Německo; www.raschig.com) nedávno vydala Raschig Super-Ring Plus, nové, vysoce výkonné náhodné balení, které převyšuje výkon předchozího Raschig Ring.„Optimalizovaná struktura Raschig Super-Ring Plus umožňuje další zvýšení kapacity při konstantní účinnosti,“ říká Micheal Schultes, technický ředitel společnosti Raschig.„Výrobek je výsledkem vývoje designu založeného na mnohaletém výzkumu.Cílem bylo zůstat se všemi výhodami Super-Ringu, ale zlepšit kapacitu a snížit pokles tlaku.

Výsledný produkt minimalizuje tlakovou ztrátu uspořádáním plochých sinusových pásů do extrémně otevřené struktury, maximalizuje kapacitu upřednostňováním toku filmu na uspořádáních kontinuálních sinusových pásů, zvyšuje účinnost minimalizací tvorby kapiček uvnitř náplně a snižuje sklon k zanášení tím, že snižuje tvorbu kapek a nabízí nízkou tlaková ztráta.Citlivost na znečištění je rovněž snížena vytvářením souvislých tekutých filmů, které smáčejí celý těsnicí prvek.

Stejně tak AMACS provádí výzkum s cílem zlepšit svůj produkt SuperBlend.„Výzkum ukázal, že nahrazením stávajícího náhodného balení naším SuperBlend 2-PAC lze zvýšit účinnost věže o 20 % nebo kapacitu o 15 %,“ říká Moize Turkey, manažer aplikačního inženýrství ve společnosti AMACS.Technologie SuperBlend 2-PAC je směsí vysoce výkonných velikostí balení umístěných v jedné posteli.„Smícháme dvě velikosti nejlepší kovové náhodné geometrie, a když se zkombinuje, patentovaná směs dosahuje výhod efektivity menší velikosti balení, přičemž zachovává kapacitu a tlakovou ztrátu větší velikosti,“ říká.Smíšené lože se doporučuje pro absorpci a stripování, jemnou chemickou destilaci, rafinérské frakcionátory a možnosti modernizace v jakékoli věži pro přenos hmoty nebo tepla omezenou konvenčním nebo náhodným balením třetí generace.

Vyvíjejí se také vylepšení vnitřních částí, která pomohou s problémy, jako je znečištění a obtížné podmínky.

„Spolehlivost je nesmírně důležitá pro každodenní úvahy.Bez ohledu na to, jak dobře zařízení funguje, pokud v procesu nedokáže odolat podmínkám znečištění, nebude úspěšné,“ říká Mark Pilling, manažer technologie pro USA ve společnosti Sulzer (Winterthur, Švýcarsko; www.sulzer). com)."Sulzer strávil během posledních pěti let obrovské množství času vývojem kompletní řady zařízení odolného proti znečištění."V oblasti podnosů společnost nabízí VG AF a anti-vegetativní podnosy a nedávno uvedla na trh ventily UFM AF, které jsou jak vysoce výkonné z hlediska kapacity a účinnosti, tak i extrémně odolné proti znečištění.V oblasti ucpávek společnost uvedla na trh mřížkové ucpávky Mellagrid AF proti znečištění, které jsou vhodné pro aplikace s vysoce znečištěným těsněním, jako jsou mycí sekce vakuové věže.

Pilling dodává, že pro problémy s pěněním Sulzer pracuje na dvoustupňovém přístupu.„Zatímco vyvíjíme zařízení a návrhy pro zpracování pěnových aplikací, spolupracujeme také s našimi zákazníky na určení potenciálních aplikací pěny,“ říká.„Jakmile víte, že pěna existuje, můžete ji navrhnout.Právě případy, kdy zákazník bude mít pěnivý stav a neví o tom, mají tendenci vytvářet problémy.Vidíme všechny druhy pěnění, jako jsou Marangoni, Rossovy pěny a částicové pěny, a spolupracujeme se zákazníky na identifikaci takových situací.“

A pro aplikace, kde může být znečištění a koksování velmi závažné, vyvinula společnost Koch-Glitsch mřížkové těsnění Proflux pro náročné služby, říká Nieuwoudt (obrázek 1).Nové vysoce výkonné mřížkové těsnění pro náročné použití spojuje účinnost strukturovaného těsnění s robustností a odolností mřížkového těsnění proti znečištění.Jedná se o sestavu robustních vlnitých plechů přivařených k těžkým tyčím.Kombinace sestavy svařovaných tyčí a vlnitých plechů se zvýšenou tloušťkou materiálu poskytuje robustní konstrukci, která odolává poškození v důsledku poškození věže nebo eroze.Mezery mezi listy poskytují zlepšenou odolnost proti znečištění.„Těsnění bylo nyní instalováno téměř 100krát ve službách s velmi silným znečištěním a ve srovnání s produkty, které nahrazuje, si vede opravdu dobře.Delší životnost a nižší tlaková ztráta mají za následek nižší provozní náklady pro zákazníka,“ říká Nieuwoudt.

Obrázek 1. Mřížkové těsnění Proflux pro náročné použití je vysoce výkonné mřížkové těsnění pro náročné použití, které kombinuje účinnost strukturovaného těsnění s robustností a odolností proti znečištění mřížkového těsnění Koch-Glitsch

Pokud jde o destilaci, často také existují výzvy specifické pro proces, které je třeba řešit pomocí zvláštních opatření.

„Existuje trh pro řešení šitá na míru, která jsou vyladěna pro konkrétní proces a potřeby zákazníků,“ říká Christian Geipel, výkonný ředitel společnosti RVT Process Equipment (Steinwiesen, Německo; www.rvtpe.com).„To platí zejména pro přestavby stávajících závodů, které jsou upraveny tak, aby splňovaly nové požadavky.Výzvy jsou různé a zahrnují cíle, jako jsou delší a předvídatelnější délky běhu pro aplikace se znečištěním, vyšší kapacita a nižší tlaková ztráta nebo širší provozní rozsahy pro větší flexibilitu.

Pro řešení specifických potřeb vyvinula společnost RVT vysokokapacitní strukturované těsnění SP-Line (obrázek 2)."Díky upravené geometrii kanálu je dosaženo nižší tlakové ztráty a vyšší kapacity."Dále, pro velmi nízké zatížení kapaliny, což je další výzva specifická pro aplikaci, mohou být tato těsnění kombinována s novými typy rozdělovačů kapalin.„Byl vyvinut vylepšený rozdělovač rozprašovacích trysek, který kombinuje rozstřikovací trysky s rozstřikovacími deskami a úspěšně se používá v aplikacích, jako jsou vakuové kolony rafinérií,“ říká Geipel."Snižuje strhávání a tím i zanášení v ucpávkových sekcích nad rozdělovačem, aniž by byla obětována kvalita distribuce kapaliny v ucpávkové sekci pod."

Obrázek 2. Nová, vysokokapacitní strukturovaná ucpávka, SP-Line od RVT, nabízí upravenou geometrii kanálu, nižší tlakovou ztrátu a vyšší kapacitu procesního zařízení RVT

Dalším novým rozdělovačem kapaliny od RVT (obrázek 3) je žlabový rozdělovač s rozstřikovacími deskami, který kombinuje nízké rychlosti kapaliny s vyšším provozním rozsahem a robustní konstrukcí odolnou proti znečištění.

Obrázek 3. Pro velmi nízké zatížení kapaliny, další výzva specifická pro aplikaci, lze ucpávky kombinovat s novými typy rozdělovačů kapalin RVT Process Equipment

Podobně společnost GTC Technology US, LLC (Houston; www.gtctech.com) vyvíjí nové produkty, které pomohou zpracovatelům zlepšit výkon destilačních kolon na základě jejich specifických potřeb.Jedním z nejnovějších vylepšení jsou vysoce výkonné podnosy GT-OPTIM, říká Brad Fleming, generální ředitel divize Process Equipment Technology společnosti GTC.Stovky průmyslových instalací plus testování ve společnosti Fractionation Research Inc. (FRI; Stillwater, Okla.; www.fri.org) prokázaly, že vysoce výkonný zásobník dosahuje výrazného zlepšení účinnosti a kapacity oproti běžným zásobníkům.Tašky s příčným tokem jsou přizpůsobeny potřebám koncového uživatele, aby bylo dosaženo vysoké účinnosti pomocí kombinace patentovaných a patentovaných zařízení, která tvoří každý design tácu.„Můžeme poskytnout kolekci technologií a funkcí, které lze použít k řešení konkrétních cílů,“ poznamenává Fleming.„Cílem jednoho procesoru může být zvýšení efektivity, zatímco jiný chce zvýšit kapacitu a další chce minimalizovat pokles tlaku, zmírnit zanášení nebo prodloužit dobu běhu.V našem arzenálu pro návrh vybavení máme mnoho různých zbraní, takže jsme schopni se zaměřit na cílový cíl zákazníka pro jeho specifické zlepšování procesů.“

Mezitím se AMACS zabýval dalším společným problémem v oblasti destilace, kterému čelí ropné rafinerie, petrochemické závody, plynárny a podobná zařízení.Vertikální vyrážecí buben nebo separátor s nainstalovaným zařízením pro odstraňování mlhy často nedokáže odstranit volnou kapalinu z proudu procesního plynu.„Místo toho, abychom se pokoušeli řešit nebo opravovat symptomy, hledáme hlavní příčinu, která obvykle zahrnuje zařízení na odstraňování mlhy v knockout bubnu,“ říká Garcia ze společnosti AMACS.K vyřešení tohoto problému společnost vyvinula Maxswirl Cyclone, vysokokapacitní a vysoce účinné zařízení na odstraňování mlhy, které využívá odstředivé síly k zajištění nejmodernějšího výkonu separace.

Trubky Maxswirl Cyclone se skládají z pevného vířivého prvku, který působí odstředivou silou na páru zatíženou mlhou, aby oddělil unášenou kapalinu od proudu plynu.V tomto cyklonu s axiálním prouděním výsledná odstředivá síla vytlačuje kapičky kapaliny směrem ven, kde vytvářejí kapalný film na vnitřní stěně cyklonu.Kapalina prochází štěrbinami ve stěně trubky a shromažďuje se na dně cyklonové skříně a odtéká gravitací.Suchý plyn se koncentruje ve středu cyklónové trubky a vystupuje z cyklónu.

Mezitím se společnost DeDietrich (Mainz, Německo; www.dedietrich.com) zaměřuje na poskytování kolon a vnitřních částí pro vysoce korozivní procesy při teplotách až 390 °F, říká Edgar Steffin, vedoucí marketingu společnosti DeDietrich.„Sloupy do DN1000 jsou vyrobeny z borosilikátového skla QVF 3.3 nebo z oceli potažené sklem DeDietrich.Větší kolony do DN2400 jsou vyrobeny pouze z oceli DeDietrich potažené sklem.Materiály odolné proti korozi jsou vyrobeny z borosilikátového skla 3.3, SiC, PTFE nebo Tantal“ (obrázek 4).

Obrázek 4. DeDietrich se zaměřuje na kolony a vnitřní části pro vysoce korozivní procesy při teplotách až 390 °F.Sloupy do DN1000 jsou vyrobeny z borosilikátového skla QVF 3.3 nebo z oceli potažené sklem DeDietrich.Větší kolony do DN2400 jsou vyrobeny pouze z oceli DeDietrich potažené sklem.Materiály odolné proti korozi jsou vyrobeny z borosilikátového skla 3.3, SiC, PTFE nebo tantalu DeDietrich

Dodává, že většina procesů při zvýšených teplotách nad 300 °F vyžaduje vyloučení PTFE.SiC má vyšší teplotní odolnost a umožňuje konstrukci větších rozdělovačů a sběračů, které jsou méně citlivé na nástřiky obsahující pevné látky nebo ty, které mají sklon k pěnění, odplyňování nebo vzplanutí.

Firemní strukturovaná výplň Durapack z borosilikátového skla 3.3 je vhodná pro korozivzdorné sklo 3.3 nebo ocelové kolony vyložené sklem, protože má stejnou odolnost proti korozi jako skleněná kolona a zachovává si tepelnou stabilitu při vyšších teplotách ve srovnání s polymery.Borosilikátové sklo 3.3 je neporézní, což podstatně snižuje erozi a korozi ve srovnání s ekvivalentní keramickou výplní.

A věže, které mají boční řez, ale jsou tepelně neefektivní, říká Fleming z GTC, mohou být dobrými kandidáty na technologii sloupů s dělicími stěnami.„Mnoho destilačních kolon má horní a spodní produkt a také produkt s bočním tažením, ale s tím přichází velká tepelná neefektivita.Technologie sloupů s dělicími stěnami – kde předěláte tradiční kolonu – je jedním ze způsobů, jak zvýšit kapacitu a zároveň snížit spotřebu energie nebo snížit výnosovou nečistotu produktů,“ říká (obrázek 5).

Obrázek 5. Věže, které mají boční řez, ale jsou tepelně neefektivní, mohou být dobrými kandidáty pro technologii sloupů s dělicí stěnou GTC Technologies

Kolona s dělicími stěnami rozděluje vícesložkový nástřik na tři nebo více vyčištěných proudů v jedné věži, čímž se eliminuje potřeba druhé kolony.Návrh využívá svislou stěnu k rozdělení středu sloupu na dvě části.Nástřik je zasílán na jednu stranu kolony, nazývanou předfrakcionační sekce.Tam lehké složky putují kolonou nahoru, kde se čistí, zatímco těžké složky putují kolonou dolů.Proud kapaliny z horní části kolony a proud páry ze spodní části jsou směrovány na příslušné strany dělicí stěny.

Z opačné strany stěny je vedlejší produkt odstraněn z oblasti, kde jsou nejvíce koncentrovány středně vroucí složky.Toto uspořádání je schopno produkovat mnohem čistší střední produkt než konvenční kolona s bočním tahem o stejném výkonu a při vyšším průtoku.

„Přechod na sloup s dělicí stěnou se zkoumá, když se díváte na významná vylepšení, která byste jinak nemohli udělat v rámci omezení tradiční věže, ale pokud přejdete na technologii dělicích stěn, zaznamenáte významný pokles. ve spotřebě energie,“ říká."Obecně dochází k 25 až 30% snížení celkové spotřeby energie při dané propustnosti, dramaticky lepšímu výtěžku a čistotě produktů a často také zvýšení propustnosti."

Dodává, že je zde také možnost využít dělící sloup, který by nahradil tradiční dvouvěžový sled.„Můžete použít sloupy s dělicími stěnami k provádění stejné operace a výrobě stejných produktů, ale děláte to v jedné fyzické věži ve srovnání se schématem dvou věží.V základní oblasti lze dosáhnout podstatného snížení kapitálových výdajů pomocí technologie sloupů s dělicími stěnami.“

Tato publikace obsahuje text, grafiku, obrázky a další obsah (souhrnně „Obsah“), který má pouze informativní charakter.Některé články obsahují pouze osobní doporučení autora.SPOLEHNUTÍ SE NA JAKÉKOLI INFORMACE UVEDENÉ V TÉTO PUBLIKACI JE VÝHRADNĚ NA VAŠE VLASTNÍ RIZIKO.© 2019 Access Intelligence, LLC – Všechna práva vyhrazena.