I de kemiske procesindustrier (CPI) sker størstedelen af ​​separationerne via destillationskolonner.Og når resten af ​​processen er afhængig af disse kolonner, er ineffektivitet, flaskehalse og nedlukninger problematiske.I et forsøg på at holde destillationsprocesserne - og resten af ​​anlægget - kørende, bliver kolonnens indre finpudset og omarbejdet for at hjælpe med at optimere effektiviteten og pålideligheden af ​​kolonnerne.

"Uanset om det er i raffinering, kemisk forarbejdning eller fremstilling af plastik, sker det meste af adskillelsen mellem organiske kemikalier med destillation.Samtidig er der et konstant pres for kemiske processorer for at gøre deres processer mere omkostningseffektive,” siger Izak Nieuwoudt, teknisk chef hos Koch-Glitsch (Wichita, Kan.; www.koch-glitsch.com)."Fordi destillationskolonner er en enorm energiforbruger, og fordi folk ikke ønsker at bruge meget tid på at reparere udstyr, er øget effektivitet og pålidelighed af kolonnerne på forkant lige nu."

Ofte efter at en proces er oppe at køre, opdager processorer, at energiforbruget er meget højere, end de havde forventet, siger Antonio Garcia, masseoverførselsforretningsudviklingschef hos AMACS Process Tower Internals (Arlington, Tex.; www.amacs.com)."For at opnå bedre energieffektivitet skal de undersøge deres muligheder for at forbedre masseoverførselsydelsen," siger han."Derudover leder processorer ofte efter måder at fjerne flaskehalsen på processen for at opnå bedre separations- og kapacitetskrav, og tilsmudsning er en almindelig årsag til flaskehalse, så det er også vigtigt at finde teknologier, der hjælper med disse problemer."

Flaskehalse og nedetid forårsaget af tilsmudsning eller mekaniske problemer, såsom vibrationer eller mekanismer i søjlerne, der går fra hinanden, kan blive meget dyre."Det er meget dyrt, hver gang du skal lukke en destillationskolonne ned, fordi det ofte også resulterer i nedlukning af opstrøms- og nedstrømsenheder," siger Nieuwoudt."Og disse uplanlagte nedlukninger resulterer i store tab om dagen."

Af denne grund udvikler producenter af interne kolonner produkter designet til at hjælpe processorer med at øge energieffektiviteten og pålideligheden.

Udskiftning af konventionelle bakker og pakninger med nyere, avancerede løsninger er ofte nødvendigt for en processor, der søger højere effektivitet, kapacitet og pålidelighed, så producenter søger konstant at forbedre deres tilbud.

For eksempel har Raschig GmbH (Ludwigshafen, Tyskland; www.raschig.com) for nylig udgivet Raschig Super-Ring Plus, en ny, højtydende tilfældig pakning, der overgår ydeevnen fra den tidligere Raschig Ring."Den optimerede struktur af Raschig Super-Ring Plus muliggør en yderligere kapacitetsforøgelse med konstant effektivitet," siger Micheal Schultes, teknisk direktør hos Raschig.”Produktet er resultatet af designudvikling baseret på mange års forskning.Målet var at forblive med alle fordelene ved Super-ringen, men at forbedre kapaciteten og reducere trykfaldet."

Det resulterende produkt minimerer trykfaldet ved at arrangere flade sinusformede strimler i en ekstrem åben struktur, maksimerer kapaciteten ved filmflowpræference på kontinuerte sinusformede strimler, øger effektiviteten ved at minimere dråbedannelser inde i pakningen og mindsker tilsmudsningstendensen ved at reducere dråbeudviklingen og tilbyde lav trykfald.Tilsmudsningsfølsomheden reduceres også ved at generere kontinuerlige flydende film, der befugter hele pakningselementet.

Ligeledes har AMACS forsket for at forbedre sit SuperBlend-produkt."Forskning har vist, at ved at erstatte eksisterende tilfældig pakning med vores SuperBlend 2-PAC, kan tårneffektiviteten øges med 20% eller kapaciteten med 15%," siger Moize Turkey, manager, applikationsingeniør, hos AMACS.SuperBlend 2-PAC-teknologien er en blanding af højtydende pakningsstørrelser placeret i en enkeltseng."Vi blander to størrelser af den bedste tilfældige metalgeometri, og når den kombineres, opnår den patenterede blanding effektivitetsfordelene ved den mindre pakningsstørrelse, samtidig med at kapaciteten og trykfaldet af den større pakningsstørrelse bevares," siger han.Det blandede leje anbefales til absorption og stripning, finkemisk destillation, raffinaderifraktioneringsanlæg og eftermonteringsmuligheder i ethvert masse- eller varmeoverførselstårn begrænset af konventionel eller tredjegenerations tilfældig pakning.

Der udvikles også forbedringer af interne elementer for at hjælpe med problemer som tilsmudsning og vanskelige forhold.

”Plidelighed er ekstremt vigtig for daglige overvejelser.Uanset hvor godt en enhed yder, hvis den ikke kan modstå tilsmudsningsforholdene i en proces, vil den ikke lykkes,” siger Mark Pilling, manager for teknologi USA hos Sulzer (Winterthur, Schweiz; www.sulzer. dk)."Sulzer har brugt enormt meget tid i løbet af de sidste fem år på at udvikle en komplet serie af begroningsbestandigt udstyr."I bakker tilbyder virksomheden VG AF og antibegroningsbakker, og nyligt lancerede UFM AF-ventiler, som både er højtydende for kapacitet og effektivitet, samt ekstremt begroningsbestandige.Inden for pakninger lancerede virksomheden Mellagrid AF anti-fouling gitterpakninger, som er velegnede til meget tilsmudsende pakningsapplikationer, såsom vakuumtårnvaskesektioner.

Pilling tilføjer, at Sulzer har arbejdet på en tostrenget tilgang til skummende problemer."Mens vi udvikler udstyr og designs til at håndtere skumningsapplikationer, arbejder vi også sammen med vores kunder om at bestemme potentielle skumningsapplikationer," siger han."Når du ved, at der findes skum, kan du designe til det.Det er de tilfælde, hvor en kunde har en skummende tilstand og ikke kender til det, der har tendens til at skabe problemer.Vi ser alle former for skum, såsom Marangoni, Ross-skum og partikelskum, og vi arbejder sammen med kunder om at identificere sådanne situationer."

Og til applikationer, hvor tilsmudsning og forkoksning kan være meget alvorlig, udviklede Koch-Glitsch Proflux gridpakning med alvorlig service, siger Nieuwoudt (figur 1).Den nye højtydende gitterpakning til svær service kombinerer effektiviteten af ​​struktureret pakning med gitterpakningens robusthed og tilsmudsningsmodstand.Det er en samling af robuste bølgeplader svejset til tunge stænger.Kombinationen af ​​svejset stangsamling og bølgeplader med øget materialetykkelse giver et robust design, der modstår skader fra tårnforstyrrelser eller erosion.Mellemrummene mellem pladerne giver forbedret tilsmudsningsmodstand."Pakningen er blevet installeret næsten 100 gange nu i meget alvorlige begroningstjenester og klarer sig virkelig godt sammenlignet med de produkter, den erstatter.Jo længere levetid og jo lavere tryktab giver det lavere driftsomkostninger for kunden,” siger Nieuwoudt.

Figur 1. Proflux gridpakning til svær service er en højtydende gitterpakning til svær service, der kombinerer effektiviteten af ​​struktureret pakning med robustheden og modstandsdygtigheden over for tilsmudsning af gitterpakning Koch-Glitsch

Når det kommer til destillation, er der også ofte udfordringer specifikke for en proces, som skal løses gennem særlige tiltag.

"Der er et marked for skræddersyede løsninger, der er tunet til den specifikke proces og kundebehov," siger Christian Geipel, administrerende direktør, hos RVT Process Equipment (Steinwiesen, Tyskland; www.rvtpe.com)."Dette gælder især for ombygninger af eksisterende anlæg, der er modificeret for at opfylde nye krav.Udfordringerne er forskellige og omfatter mål som længere og mere forudsigelige kørelængder til begroningsapplikationer, højere kapacitet og lavere trykfald eller bredere driftsområder for mere fleksibilitet."

For at imødekomme specifikke behov har RVT udviklet en struktureret pakning med høj kapacitet, SP-Line (Figur 2)."På grund af modificeret kanalgeometri opnås lavere trykfald og højere kapacitet."Yderligere, til meget lave væskebelastninger, en anden applikationsspecifik udfordring, kan disse pakninger kombineres med nye typer væskefordelere."En forbedret sprøjtedysefordeler, der kombinerer sprøjtedyser med stænkplader, blev udviklet og er med succes brugt i applikationer som raffinaderi-vakuumsøjler," siger Geipel."Det reducerer medrydelse og derfor tilsmudsning i pakningssektionerne over fordeleren uden at ofre væskedistributionskvaliteten til pakningssektionen nedenfor."

Figur 2. En ny struktureret pakning med høj kapacitet, SP-Line fra RVT, tilbyder modificeret kanalgeometri, lavere trykfald og højere kapacitet RVT-procesudstyr

En anden ny væskefordeler fra RVT (Figur 3) er en trug-type fordeler med stænkplader, der kombinerer lave væskemængder med et højere driftsområde og et robust, tilsmudsningsbestandigt design.

Figur 3. For meget lave væskebelastninger, en anden applikationsspecifik udfordring, kan pakninger kombineres med nye typer væskefordelere RVT Process Equipment

Tilsvarende udvikler GTC Technology US, LLC (Houston; www.gtctech.com) nye produkter til at hjælpe processorer med at forbedre ydeevnen af ​​destillationskolonner baseret på deres specifikke behov.En af de seneste udviklinger inkluderer GT-OPTIM højtydende bakker, siger Brad Fleming, general manager for GTC's Process Equipment Technology division.Hundredvis af industrielle installationer plus tests hos Fractionation Research Inc. (FRI; Stillwater, Okla.; www.fri.org) har vist, at højtydende bakke opnår betydelig effektivitet og kapacitetsforbedringer i forhold til konventionelle bakker.Cross-flow bakkerne er tilpasset til slutbrugerens behov for at opnå høj effektivitet via en kombination af patenterede og proprietære enheder, der udgør hvert bakkedesign."Vi kan levere en samling af teknologier og funktioner, som kan bruges til at løse specifikke mål," bemærker Fleming.“Én processors mål kan være at øge effektiviteten, mens en anden ønsker at øge kapaciteten, og endnu en anden ønsker at minimere trykfald, mindske tilsmudsning eller forlænge driftstiden.Vi har mange forskellige våben i vores udstyrsdesignarsenal, så vi er i stand til at fokusere på kundens målrettede mål for deres specifikke procesforbedring.”

I mellemtiden har AMACS adresseret en anden fælles destillationsudfordring, som olieraffinaderier, petrokemiske anlæg, gasanlæg og lignende faciliteter står over for.Ofte lykkes det ikke med en lodret knockout-tromle eller separator med installeret tågeelimineringsudstyr at fjerne fri væske fra en procesgasstrøm."I stedet for at forsøge at løse eller reparere symptomer, leder vi efter den grundlæggende årsag, som normalt involverer dug-elimineringsudstyret i knockout-tromlen," siger AMACS's Garcia.For at løse problemet udviklede virksomheden Maxswirl Cyclone, en højkapacitets, højeffektiv tågeelimineringsenhed, der bruger centrifugalkræfter til at levere den nyeste separationsydelse.

Maxswirl Cyclone-rørene består af et fast hvirvelelement, som påfører centrifugalkraft på tågefyldt damp for at adskille medført væske fra gasstrømmen.I denne aksialstrømningscyklon skubber den resulterende centrifugalkraft væskedråber udad, hvor de danner en væskefilm på cyklonens indervæg.Væsken passerer gennem spalter i rørvæggen og bliver opsamlet i bunden af ​​cyklonboksen og drænet af tyngdekraften.Den tørre gas koncentreres i midten af ​​cyklonrøret og kommer ud gennem cyklonen.

I mellemtiden fokuserer DeDietrich (Mainz, Tyskland; www.dedietrich.com) indsatsen på at levere søjler og interne dele til stærkt korrosive processer ved temperaturer op til 390°F, siger Edgar Steffin, marketingchef hos DeDietrich.“Søjler op til DN1000 er lavet af QVF borosilikatglas 3.3 eller DeDietrich glasforet stål.Større søjler op til DN2400 er kun lavet af DeDietrich glasforet stål.De korrosionsbestandige materialer er lavet af borosilikatglas 3.3, SiC, PTFE eller Tantal” (Figur 4).

Figur 4. DeDietrich fokuserer på søjler og indvendige dele til stærkt korrosive processer ved temperaturer op til 390°F.Søjler op til DN1000 er lavet af QVF borosilikatglas 3.3 eller DeDietrich glasforet stål.Større søjler op til DN2400 er kun lavet af DeDietrich glasforet stål.De korrosionsbestandige materialer er lavet af borosilikatglas 3.3, SiC, PTFE eller tantal DeDietrich

Han tilføjer, at de fleste processer ved forhøjede temperaturer over 300°F kræver undgåelse af PTFE.SiC har en højere temperaturbestandighed og tillader design af større fordelere og opsamlere, der er mindre følsomme over for foder, der indeholder faste stoffer eller dem, der har tendens til at skumme, afgasse eller flashe.

Virksomhedens Durapack strukturerede pakning i borosilikatglas 3.3 er velegnet til korrosionsbestandigt glas 3.3 eller glasforede stålsøjler, da det har samme korrosionsbestandighed som glaskolonnen og holder sin termiske stabilitet ved højere temperaturer sammenlignet med polymerer.Borosilikatglas 3.3 er ikke-porøst, hvilket reducerer erosion og korrosion væsentligt sammenlignet med tilsvarende keramisk pakning.

Og tårne, der har et sidesnit, men som er termisk ineffektive, siger GTC's Fleming, kan være gode kandidater til skillevægssøjleteknologi.”Mange destillationssøjler har et top- og bundprodukt samt et sidetræksprodukt, men med dette følger en del termisk ineffektivitet.Skillevægssøjleteknologi - hvor man fornyer den traditionelle søjle - er en måde at øge kapaciteten på, samtidig med at energiforbruget reduceres eller produkternes udbytte urenhed, siger han (Figur 5).

Figur 5. Tårne, der har et sidesnit, men som er termisk ineffektive, kan være gode kandidater til skillevægssøjleteknologi GTC Technologies

Skillevægssøjlen adskiller en multikomponent-tilførsel i tre eller flere rensede strømme i et enkelt tårn, hvilket eliminerer behovet for en anden kolonne.Designet bruger en lodret væg til at opdele midten af ​​søjlen i to sektioner.Foderet sendes til den ene side af kolonnen, kaldet præfraktioneringssektionen.Der rejser de lette komponenter op ad søjlen, hvor de renses, mens de tunge komponenter rejser ned ad søjlen.Væskestrømmen fra kolonnens top og dampstrømmen fra bunden ledes til deres respektive sider af skillevæggen.

Fra den modsatte side af væggen fjernes biproduktet fra det område, hvor de mellemkogende komponenter er mest koncentreret.Dette arrangement er i stand til at producere et meget renere mellemprodukt end en konventionel sidetræksøjle med samme ydelse og ved højere strømningshastighed.

"Konverteringen til en skillevægssøjle undersøges, når du ser på at lave væsentlige forbedringer, som du ellers ikke kunne gøre inden for rammerne af et traditionelt tårn, men hvis du kan konvertere til skillevægsteknologi, vil du se et betydeligt fald i energiforbrug,” siger han."Generelt er der en reduktion på 25 til 30% i det samlede energiforbrug for en given gennemstrømning, dramatisk forbedret udbytte og renhed af produkter og ofte også en stigning i gennemløb."

Han tilføjer, at der også er mulighed for at bruge en skillevægssøjle til at erstatte en traditionel to-tårns sekvens."Du kan bruge skillevægssøjler til at udføre den samme operation og producere de samme produkter, men du gør det i ét fysisk tårn sammenlignet med et to-tårns system.På græsrodsområdet kan der opnås en væsentlig reduktion i kapitaludgifterne med skillevægssøjleteknologi."

Denne publikation indeholder tekst, grafik, billeder og andet indhold (samlet "Indhold"), som kun er til informationsformål.Visse artikler indeholder kun forfatterens personlige anbefalinger.TILLIDEN PÅ ALLE OPLYSNINGER LEVERET I DENNE PUBLIKATION ER KUN PÅ DIN EGEN RISIKO.© 2019 Access Intelligence, LLC – Alle rettigheder forbeholdes.