증류탑 내부: 중요한 것은 내부에 있는 내용물입니다.

화학 공정 산업(CPI)에서는 대부분의 분리가 증류탑을 통해 수행됩니다.그리고 프로세스의 나머지 부분이 이러한 열에 의존하는 경우 비효율성, 병목 현상 및 종료가 문제가 됩니다.증류 공정과 공장의 나머지 부분이 원활하게 진행되도록 하기 위한 노력의 일환으로 컬럼 내부를 조정하고 재작업하여 컬럼의 효율성과 신뢰성을 최적화하는 데 도움을 주고 있습니다.

“정제, 화학 가공, 플라스틱 생산 등 유기 화학 물질 간의 분리는 대부분 증류를 통해 이루어집니다.동시에 화학 가공업체는 프로세스를 보다 비용 효율적으로 만들어야 한다는 지속적인 압력을 받고 있습니다.”라고 Koch-Glitsch(캔자니아주 위치타, www.koch-glitsch.com)의 CTO(최고 기술 책임자)인 Izak Nieuwoudt는 말합니다."증류탑은 막대한 에너지를 소비하고 사람들은 장비를 수리하는 데 많은 시간을 소비하고 싶어하지 않기 때문에 현재탑의 효율성과 신뢰성을 높이는 것이 최우선 과제입니다."

AMACS Process Tower Internals(텍사스주 알링턴, www.amacs.com)의 대량 전송 비즈니스 개발 관리자인 Antonio Garcia는 프로세스가 가동되고 실행된 후 프로세서에서 에너지 소비가 예상보다 훨씬 높다는 것을 알게 되는 경우가 많다고 말합니다.“더 나은 에너지 효율성을 얻으려면 물질 전달 성능을 향상시킬 수 있는 옵션을 모색해야 합니다.”라고 그는 말합니다."또한 가공업체에서는 더 나은 분리 및 용량 요구 사항을 얻기 위해 공정의 병목 현상을 해결하는 방법을 찾는 경우가 많습니다. 오염은 병목 현상의 일반적인 원인이므로 이러한 문제를 지원하는 기술을 찾는 것도 중요합니다."

컬럼 내부의 진동이나 메커니즘과 같은 기계적 문제나 오염으로 인한 병목 현상과 가동 중지 시간은 매우 큰 비용을 초래할 수 있습니다.Nieuwoudt는 “증류탑을 폐쇄해야 할 때마다 업스트림 및 다운스트림 장치도 폐쇄되는 경우가 많기 때문에 비용이 매우 많이 듭니다.”라고 말합니다."그리고 이러한 계획되지 않은 가동 중단으로 인해 하루에 큰 손실이 발생합니다."

이러한 이유로 컬럼 내부 제조업체는 프로세서의 에너지 효율성과 신뢰성을 높이는 데 도움이 되도록 설계된 제품을 개발하고 있습니다.

더 높은 효율성, 용량 및 신뢰성을 추구하는 프로세서의 경우 기존 트레이 및 패킹을 더 새로운 고급 솔루션으로 교체해야 하는 경우가 많으므로 제조업체는 지속적으로 제품 개선을 모색하고 있습니다.

예를 들어, Raschig GmbH(독일 루트비히스하펜, www.raschig.com)는 최근 이전 Raschig Ring의 성능을 뛰어넘는 새로운 고성능 랜덤 패킹인 Raschig Super-Ring Plus를 출시했습니다.Raschig의 기술 이사인 Micheal Schultes는 "Raschig Super-Ring Plus의 최적화된 구조를 통해 지속적인 효율성으로 용량을 추가로 늘릴 수 있습니다."라고 말합니다.“이 제품은 다년간의 연구를 바탕으로 한 디자인 개발의 결과물입니다.목표는 Super-Ring의 모든 장점을 유지하면서 용량을 향상하고 압력 강하를 줄이는 것이었습니다.”

결과 제품은 편평한 정현파 스트립을 극단적인 개방형 구조로 배열하여 압력 강하를 최소화하고 연속 정현파 스트립 배열에서 필름 흐름 선호에 따라 용량을 최대화하며 패킹 내부의 액적 형성을 최소화하여 효율성을 높이고 액적 발달을 줄이고 낮은 제공을 통해 오염 경향을 줄입니다. 압력 강하.연속적인 액체 필름을 생성하여 전체 포장 요소를 적시므로 오염 감도도 감소됩니다.

마찬가지로 AMACS는 SuperBlend 제품을 개선하기 위해 연구를 진행해 왔습니다.AMACS의 애플리케이션 엔지니어링 관리자인 Moize Turkey는 "연구 결과에 따르면 기존 무작위 패킹을 SuperBlend 2-PAC로 교체하면 타워 효율성이 20%, 용량이 15% 증가할 수 있는 것으로 나타났습니다."라고 말했습니다.SuperBlend 2-PAC 기술은 싱글 베드에 고성능 포장 크기를 혼합한 것입니다."우리는 두 가지 크기의 최고의 금속 무작위 형상을 혼합하고, 결합 시 특허 받은 혼합물은 더 작은 패킹 크기의 효율성 이점을 달성하는 동시에 더 큰 패킹 크기의 용량과 압력 강하를 유지합니다."라고 그는 말합니다.혼합층은 흡수 및 스트리핑, 정밀 화학 증류, 정제소 분류기 및 기존 또는 3세대 무작위 포장으로 제한되는 물질 전달 또는 열 전달 타워의 개조 기회에 권장됩니다.

오염 및 어려운 조건과 같은 문제를 지원하기 위해 내부 개선도 개발 중입니다.

“신뢰성은 일상적인 고려 사항에 매우 중요합니다.장치가 아무리 잘 작동하더라도 프로세스의 오염 조건을 견딜 수 없다면 성공할 수 없습니다.”라고 Sulzer(스위스 Winterthur, www.sulzer)의 미국 기술 관리자인 Mark Pilling은 말합니다. com)."Sulzer는 지난 5년 동안 완전한 내오염성 장비 라인을 개발하는 데 엄청난 시간을 투자했습니다."트레이 부문에서는 VG AF 및 방오 트레이를 제공하며, 최근 출시된 UFM AF 밸브는 용량과 효율성 측면에서 고성능일 뿐만 아니라 내오염성이 매우 뛰어납니다.패킹 분야에서 회사는 진공 타워 세척 섹션과 같이 오염도가 높은 패킹 응용 분야에 적합한 Mellagrid AF 방오 그리드 패킹을 출시했습니다.

Pilling은 발포 문제에 대해 Sulzer가 두 가지 접근 방식을 연구하고 있다고 덧붙였습니다.“우리는 발포 응용 분야를 처리하기 위한 장비와 설계를 개발하는 동시에 잠재적인 발포 응용 분야를 결정하기 위해 고객과 협력하기도 합니다.”라고 그는 말합니다.“거품이 존재한다는 사실을 알게 되면 이에 맞게 설계할 수 있습니다.고객이 거품이 나는 상태를 겪고 있음에도 이에 대해 모르는 경우가 문제를 일으키는 경향이 있습니다.우리는 마랑고니(Marangoni), 로스(Ross) 폼, 미립자 폼 등 모든 종류의 폼을 보고 고객과 협력하여 그러한 상황을 식별합니다.”

그리고 오염과 코킹이 매우 심각한 응용 분야를 위해 Koch-Glitsch는 Proflux 가혹한 서비스 그리드 패킹을 개발했다고 Nieuwoudt는 말합니다(그림 1).새로운 고성능 가혹한 서비스 그리드 패킹은 구조화된 패킹의 효율성과 그리드 패킹의 견고성 및 내오염성을 결합합니다.이는 두꺼운 막대에 용접된 튼튼한 골판지의 집합체입니다.용접봉 어셈블리와 재료 두께가 증가된 골판지의 조합은 타워 붕괴 또는 침식으로 인한 손상을 방지하는 견고한 설계를 제공합니다.시트 사이의 간격은 향상된 내오염성을 제공합니다.“패킹은 현재 매우 심각한 오염 서비스에 거의 100번 설치되었으며 교체하는 제품에 비해 정말 잘 작동하고 있습니다.수명이 길어지고 압력 강하가 낮아져 고객의 운영 비용이 절감됩니다.”라고 Nieuwoudt는 말합니다.

그림 1. Proflux Severe-Service 그리드 패킹은 구조화된 패킹의 효율성과 그리드 패킹 Koch-Glitsch의 견고성 및 내오염성을 결합한 고성능 Severe-Service 그리드 패킹입니다.

증류와 관련하여 특별한 조치를 통해 해결해야 하는 공정과 관련된 문제가 종종 있습니다.

RVT Process Equipment(독일 Steinwiesen, www.rvtpe.com)의 전무이사인 Christian Geipel은 "특정 프로세스와 고객 요구 사항에 맞춰 조정된 맞춤형 솔루션 시장이 있습니다."라고 말합니다.“이는 새로운 요구 사항을 충족하기 위해 개조된 기존 플랜트를 개조하는 경우 특히 유효합니다.과제는 다양하며 오염 응용 분야에 대한 더 길고 예측 가능한 실행 길이, 더 높은 용량 및 더 낮은 압력 강하 또는 더 많은 유연성을 위한 더 넓은 작동 범위와 같은 목표를 포함합니다."

특정 요구 사항을 해결하기 위해 RVT는 고용량 구조형 패킹인 SP-Line을 개발했습니다(그림 2)."수정된 채널 형상으로 인해 압력 강하가 낮아지고 용량이 높아졌습니다."또한, 또 다른 응용 분야별 과제인 매우 낮은 액체 부하의 경우 이러한 패킹을 새로운 유형의 액체 분배기와 결합할 수 있습니다."스프레이 노즐과 스플래시 플레이트를 결합한 향상된 스프레이 노즐 분배기가 개발되었으며 정유소 진공 컬럼과 같은 응용 분야에서 성공적으로 사용되었습니다."라고 Geipel은 말합니다."아래 포장 섹션의 액체 분배 품질을 저하시키지 않으면서 분배기 위의 포장 섹션에서 동반 현상을 줄여 오염을 줄입니다."

그림 2. 새로운 고용량 구조 패킹인 RVT의 SP-Line은 수정된 채널 형상, 더 낮은 압력 강하 및 더 높은 용량의 RVT 공정 장비를 제공합니다.

RVT의 또 다른 새로운 액체 분배기(그림 3)는 낮은 액체 속도와 더 높은 작동 범위 및 견고하고 오염 방지 설계를 결합한 스플래시 플레이트가 있는 트러프형 분배기입니다.

그림 3. 또 다른 응용 분야별 과제인 매우 낮은 액체 부하의 경우 패킹을 새로운 유형의 액체 분배기와 결합할 수 있습니다. RVT 공정 장비

마찬가지로, GTC Technology US, LLC(휴스턴, www.gtctech.com)는 프로세서의 특정 요구 사항에 따라 증류탑의 성능을 향상시키는 데 도움이 되는 새로운 제품을 개발하고 있습니다.GTC 프로세스 장비 기술 사업부의 총책임자인 Brad Fleming은 최신 개발 중 하나에 GT-OPTIM 고성능 트레이가 포함되어 있다고 말합니다.수백 개의 산업 설비와 Fractionation Research Inc.(FRI, 오클라호마 스틸워터, www.fri.org)의 테스트를 통해 고성능 트레이가 기존 트레이에 비해 상당한 효율성과 용량 향상을 달성했음을 입증했습니다.교차 흐름 트레이는 각 트레이 디자인을 구성하는 특허 및 독점 장치의 조합을 통해 높은 효율성을 달성하기 위해 최종 사용자의 요구에 맞게 맞춤화되었습니다.“우리는 특정 목표를 달성하기 위해 사용할 수 있는 기술과 기능 모음을 제공할 수 있습니다.”라고 Fleming은 말합니다.“한 프로세서의 목적은 효율성을 높이는 것일 수도 있고, 다른 프로세서의 목적은 용량 증가를 원할 수도 있고, 또 다른 프로세서의 목적은 압력 강하 최소화, 파울링 완화 또는 런타임 연장을 원할 수도 있습니다.우리 장비 설계 무기고에는 다양한 무기가 있으므로 특정 프로세스 개선을 위한 고객의 목표에 집중할 수 있습니다.”

한편 AMACS는 석유 정제소, 석유화학 플랜트, 가스 플랜트 및 유사 시설이 직면한 또 다른 일반적인 증류 문제를 해결했습니다.안개 제거 장비가 설치된 수직형 녹아웃 드럼이나 분리기는 공정 가스 흐름에서 자유 액체를 제거하지 못하는 경우가 많습니다.AMACS의 Garcia는 "증상을 해결하거나 수리하려고 시도하는 대신 일반적으로 녹아웃 드럼의 김서림 제거 장비와 관련된 근본 원인을 찾습니다."라고 말합니다.이를 해결하기 위해 회사는 원심력을 이용해 최첨단 분리 성능을 제공하는 대용량, 고효율 미스트 제거 장치인 Maxswirl Cyclone을 개발했습니다.

Maxswirl Cyclone 튜브는 안개가 포함된 증기에 원심력을 적용하여 가스 흐름에서 혼입된 액체를 분리하는 고정된 소용돌이 요소로 구성됩니다.이 축류 사이클론에서는 결과적인 원심력이 액체 방울을 바깥쪽으로 밀어내어 사이클론 내부 벽에 액체 필름을 생성합니다.액체는 튜브 벽의 틈새를 통과하여 사이클론 상자 바닥에 수집되어 중력에 의해 배수됩니다.건조 가스는 사이클론 튜브 중앙에 집중되어 사이클론을 통해 빠져나갑니다.

한편, DeDietrich(독일 마인츠, www.dedietrich.com)는 최대 390°F의 온도에서 부식성이 높은 공정을 위한 컬럼과 내부 부품을 제공하기 위해 노력하고 있다고 DeDietrich의 마케팅 책임자인 Edgar Steffin은 말합니다.“최대 DN1000 컬럼은 QVF 붕규산 유리 3.3 또는 DeDietrich 유리 라이닝 강철로 만들어졌습니다.최대 DN2400까지의 더 큰 컬럼은 DeDietrich 유리 라이닝 강철로만 제작됩니다.부식 방지 재료는 붕규산 유리 3.3, SiC, PTFE 또는 탄탈륨으로 만들어집니다.”(그림 4)

그림 4. DeDietrich는 최대 390°F의 온도에서 부식성이 높은 공정을 위한 컬럼과 내부 부품에 중점을 두고 있습니다.최대 DN1000 컬럼은 QVF 붕규산 유리 3.3 또는 DeDietrich 유리 라이닝 강철로 제작됩니다.최대 DN2400까지의 더 큰 컬럼은 DeDietrich 유리 라이닝 강철로만 제작됩니다.부식 방지 재료는 붕규산 유리 3.3, SiC, PTFE 또는 탄탈륨 DeDietrich로 제작됩니다.

그는 300°F 이상의 높은 온도에서 진행되는 대부분의 공정에서는 PTFE를 피할 필요가 있다고 덧붙였습니다.SiC는 내열성이 더 높으며 고체가 포함된 공급물이나 거품, 가스 제거 또는 플래시 경향이 있는 공급물에 덜 민감한 더 큰 분배기 및 수집기의 설계를 허용합니다.

이 회사의 붕규산 유리 3.3 소재 Durapack 구조 패킹은 유리 기둥과 동일한 내식성을 갖고 폴리머에 비해 더 높은 온도에서도 열 안정성을 유지하므로 내식성 유리 3.3 또는 유리 라이닝 강철 기둥에 적합합니다.붕규산 유리 3.3은 비다공성이므로 동등한 세라믹 패킹에 비해 침식과 부식을 크게 줄입니다.

그리고 측면 절단이 있지만 열적으로 비효율적인 타워는 분할벽 컬럼 기술의 좋은 후보가 될 수 있다고 GTC의 Fleming은 말합니다.“많은 증류탑에는 상단 및 하단 제품과 측면 배출 제품이 있지만 이로 인해 열적 비효율성이 많이 발생합니다.기존 컬럼을 개편하는 분리벽 컬럼 기술은 에너지 소비를 줄이거나 제품의 수율 불순물을 줄이면서 용량을 늘리는 한 가지 방법입니다.”라고 그는 말합니다(그림 5).

그림 5. 측면 절단이 있지만 열적으로 비효율적인 타워는 분할벽 컬럼 기술의 좋은 후보일 수 있습니다 GTC Technologies

분리벽 컬럼은 다중 성분 공급물을 단일 타워 내에서 3개 이상의 정제된 스트림으로 분리하므로 두 번째 컬럼이 필요하지 않습니다.디자인은 수직 벽을 사용하여 기둥 중앙을 두 섹션으로 나눕니다.피드는 사전 분류 섹션이라고 불리는 컬럼의 한쪽으로 보내집니다.그곳에서 가벼운 성분은 컬럼 위로 이동하여 정제되고, 무거운 성분은 컬럼 아래로 이동합니다.컬럼 상단의 액체 흐름과 하단의 증기 흐름은 분리벽의 각 측면으로 전달됩니다.

벽의 반대편에서 중간 비등 성분이 가장 집중된 영역에서 측면 제품이 제거됩니다.이러한 배열은 동일한 작업을 수행하고 더 높은 유속에서 기존의 측면 인출 컬럼보다 훨씬 더 순수한 중간 제품을 생산할 수 있습니다.

“기존 타워의 제약 내에서 다른 방법으로는 수행할 수 없었던 상당한 개선을 모색할 때 분할벽 기둥으로의 전환이 조사되지만, 분할벽 기술로 전환할 수 있다면 상당한 감소를 볼 수 있습니다. 에너지 소비에 있어서요.”라고 그는 말합니다."일반적으로 주어진 처리량에 대해 전체 에너지 소비가 25~30% 감소하고 제품의 수율과 순도가 극적으로 향상되며 처리량도 증가하는 경우가 많습니다."

그는 전통적인 2개의 타워 시퀀스를 대체하기 위해 분리벽 기둥을 사용할 기회도 있다고 덧붙였습니다.“분할벽 컬럼을 사용하여 동일한 작업을 수행하고 동일한 제품을 생산할 수 있지만 2개의 타워 계획과 비교하면 하나의 물리적 타워에서 수행하는 것입니다.풀뿌리 영역에서는 분할벽 기둥 기술을 사용하여 자본 지출을 크게 줄일 수 있습니다.”

게시 시간: 2019년 4월 28일