In de chemische procesindustrie (CPI) gebeurt het merendeel van de scheidingen via destillatiekolommen.En wanneer de rest van het proces afhankelijk is van deze kolommen, zijn inefficiënties, knelpunten en shutdowns problematisch.In een poging om de destillatieprocessen – en de rest van de fabriek – mee te laten gaan, worden de interne onderdelen van de kolommen aangepast en herwerkt om de efficiëntie en betrouwbaarheid van de kolommen te helpen optimaliseren.

“Of het nu gaat om raffinage, chemische verwerking of productie van kunststoffen, het grootste deel van de scheiding tussen organische chemicaliën gebeurt via destillatie.Tegelijkertijd is er een constante druk op chemische verwerkers om hun processen kosteneffectiever te maken”, zegt Izak Nieuwoudt, Chief Technical Officer bij Koch-Glitsch (Wichita, Kan.; www.koch-glitsch.com).“Omdat destillatiekolommen een enorme energieverbruiker zijn en omdat mensen niet veel tijd willen besteden aan het repareren van apparatuur, staat het verhogen van de efficiëntie en betrouwbaarheid van de kolommen momenteel voorop.”

Nadat een proces actief is, merken verwerkers vaak dat het energieverbruik veel hoger is dan ze hadden verwacht, zegt Antonio Garcia, mass transfer business development manager bij AMACS Process Tower Internals (Arlington, Texas; www.amacs.com).“Om een ​​betere energie-efficiëntie te verkrijgen, moeten ze hun opties onderzoeken om de prestaties van de massaoverdracht te verbeteren”, zegt hij.“Bovendien zijn verwerkers vaak op zoek naar manieren om knelpunten in het proces op te lossen om betere scheidings- en capaciteitsvereisten te verkrijgen, en vervuiling is een veelvoorkomende oorzaak van knelpunten, dus het vinden van technologieën die deze problemen helpen oplossen is ook belangrijk.”

Knelpunten en stilstand veroorzaakt door vervuiling of mechanische problemen, zoals trillingen of mechanismen in de kolommen die uit elkaar vallen, kunnen zeer kostbaar worden.“Elke keer dat je een destillatiekolom moet stilleggen, is het erg duur, omdat dit vaak ook leidt tot het stilleggen van zowel stroomopwaartse als stroomafwaartse eenheden”, zegt Nieuwoudt.“En deze ongeplande shutdowns resulteren in grote verliezen per dag.”

Om deze reden ontwikkelen fabrikanten van interne kolomonderdelen producten die zijn ontworpen om processors te helpen bij het vergroten van de energie-efficiëntie en betrouwbaarheid.

Het vervangen van conventionele trays en verpakkingen door nieuwere, geavanceerde oplossingen is vaak nodig voor een verwerker die op zoek is naar een hogere efficiëntie, capaciteit en betrouwbaarheid. Daarom zijn fabrikanten voortdurend op zoek naar verbeteringen in hun aanbod.

Raschig GmbH (Ludwigshafen, Duitsland; www.raschig.com) heeft bijvoorbeeld onlangs de Raschig Super-Ring Plus uitgebracht, een nieuwe, hoogwaardige willekeurige verpakking die de prestaties van de vorige Raschig Ring overtreft.“De geoptimaliseerde structuur van Raschig Super-Ring Plus maakt een verdere capaciteitsverhoging mogelijk bij constante efficiëntie”, zegt Micheal Schultes, technisch directeur bij Raschig.“Het product is het resultaat van ontwerpontwikkeling op basis van jarenlang onderzoek.Het doel was om alle voordelen van de Super-Ring te behouden, maar de capaciteit te verbeteren en de drukval te verminderen.”

Het resulterende product minimaliseert de drukval door platte sinusoïdale strips in een extreem open structuur aan te brengen, maximaliseert de capaciteit door voorkeur voor filmstroom op doorlopende sinusoïdale stripopstellingen, verhoogt de efficiëntie door druppelvorming in de verpakking te minimaliseren en vermindert de neiging tot vervuiling door de druppelontwikkeling te verminderen en lage drukval.De vervuilingsgevoeligheid wordt ook verminderd door het genereren van continue vloeistoffilms, waardoor het gehele pakkingelement nat wordt.

Op dezelfde manier heeft AMACS onderzoek gedaan om zijn SuperBlend-product te verbeteren.“Onderzoek heeft aangetoond dat door het vervangen van bestaande willekeurige pakkingen door onze SuperBlend 2-PAC, de torenefficiëntie met 20% of de capaciteit met 15% kan worden verhoogd”, zegt Moize Turkey, manager application engineering bij AMACS.De SuperBlend 2-PAC-technologie is een mix van hoogwaardige verpakkingsformaten, geplaatst in een eenpersoonsbed."We mengen twee maten met de beste willekeurige metaalgeometrie en, wanneer gecombineerd, bereikt de gepatenteerde mix de efficiëntievoordelen van de kleinere verpakkingsgrootte, terwijl de capaciteit en drukval van de grotere verpakkingsgrootte behouden blijft", zegt hij.Het gemengde bed wordt aanbevolen voor absorptie en strippen, fijne chemische destillatie, raffinaderijfractioneerders en retrofitmogelijkheden in elke massa- of warmteoverdrachtstoren die wordt beperkt door conventionele of willekeurige pakking van de derde generatie.

Er worden ook verbeteringen aan de interne onderdelen ontwikkeld om te helpen bij problemen zoals vervuiling en moeilijke omstandigheden.

“Betrouwbaarheid is voor de dagelijkse afweging van groot belang.Hoe goed een apparaat ook presteert, als het niet bestand is tegen de vervuilingsomstandigheden in een proces, zal het niet succesvol zijn”, zegt Mark Pilling, manager technologie VS bij Sulzer (Winterthur, Zwitserland; www.sulzer. com).“Sulzer heeft de afgelopen vijf jaar enorm veel tijd gestoken in de ontwikkeling van een complete lijn aangroeibestendige apparatuur.”Op het gebied van trays biedt het bedrijf VG AF- en anti-fouling trays, en onlangs heeft het UFM AF-kleppen geïntroduceerd, die zowel hoge prestaties leveren wat betreft capaciteit en efficiëntie, als extreem resistent zijn tegen aangroei.Op het gebied van pakkingen heeft het bedrijf Mellagrid AF anti-fouling roosterpakkingen gelanceerd, die geschikt zijn voor sterk vervuilende verpakkingstoepassingen, zoals wassecties van vacuümtorens.

Pilling voegt eraan toe dat Sulzer voor schuimproblemen aan een tweeledige aanpak heeft gewerkt."Terwijl we apparatuur en ontwerpen ontwikkelen voor schuimtoepassingen, werken we ook samen met onze klanten om potentiële schuimtoepassingen te bepalen", zegt hij.“Als je eenmaal weet dat schuimvorming bestaat, kun je erop ontwerpen.Het zijn de gevallen waarin een klant een schuimaandoening heeft en er niets van weet, die vaak problemen veroorzaken.We zien allerlei soorten schuim, zoals Marangoni, Ross-schuim en deeltjesschuim, en werken samen met klanten om dergelijke situaties te identificeren.”

En voor toepassingen waar vervuiling en verkooksing zeer ernstig kunnen zijn, heeft Koch-Glitsch Proflux-gridpakkingen voor zwaar gebruik ontwikkeld, zegt Nieuwoudt (Figuur 1).De nieuwe hoogwaardige roosterpakking voor zwaar gebruik combineert de efficiëntie van gestructureerde pakking met de robuustheid en weerstand tegen vervuiling van roosterpakking.Het is een geheel van stevige golfplaten die aan dikke staven zijn gelast.De combinatie van gelaste staafconstructies en golfplaten met een grotere materiaaldikte zorgt voor een robuust ontwerp dat bestand is tegen schade door torenvervormingen of erosie.De openingen tussen de platen zorgen voor een betere weerstand tegen vervuiling.“De verpakking is nu bijna 100 keer geïnstalleerd in diensten met zeer ernstige vervuiling en doet het echt goed vergeleken met de producten die hij vervangt.De langere levensduur en het lagere drukverlies resulteren in lagere bedrijfskosten voor de klant”, zegt Nieuwoudt.

Figuur 1. Proflux roosterpakking voor zwaar gebruik is een hoogwaardige roosterpakking voor zwaar gebruik die de efficiëntie van gestructureerde pakking combineert met de robuustheid en weerstand tegen vervuiling van roosterpakking Koch-Glitsch

Als het om destillatie gaat, zijn er ook vaak uitdagingen die specifiek zijn voor een proces en die moeten worden aangepakt met speciale maatregelen.

“Er is een markt voor op maat gemaakte oplossingen die zijn afgestemd op het specifieke proces en de behoeften van de klant”, zegt Christian Geipel, directeur van RVT Process Equipment (Steinwiesen, Duitsland; www.rvtpe.com).“Dit geldt vooral voor vernieuwingen van bestaande fabrieken die worden aangepast om aan nieuwe eisen te voldoen.De uitdagingen zijn divers en omvatten doelstellingen zoals langere en voorspelbaardere runlengtes voor vervuilingstoepassingen, hogere capaciteit en lagere drukval of bredere bedrijfsbereiken voor meer flexibiliteit.”

Om aan specifieke behoeften te voldoen heeft RVT een gestructureerde pakking met hoge capaciteit ontwikkeld, de SP-Line (Figuur 2).“Dankzij de gewijzigde kanaalgeometrie worden een lagere drukval en een hogere capaciteit bereikt.”Bovendien kunnen deze pakkingen, voor zeer lage vloeistofbelastingen, een andere toepassingsspecifieke uitdaging, worden gecombineerd met nieuwe typen vloeistofverdelers.“Er is een verbeterde sproeimondverdeler ontwikkeld die sproeikoppen combineert met spatplaten, die met succes wordt gebruikt in toepassingen zoals vacuümkolommen in raffinaderijen”, zegt Geipel.“Het vermindert het meeslepen en dus de vervuiling in de pakkingsecties boven de verdeler, zonder dat dit ten koste gaat van de kwaliteit van de vloeistofdistributie naar de pakkingsectie eronder.”

Figuur 2. Een nieuwe gestructureerde pakking met hoge capaciteit, de SP-Line van RVT, biedt een gewijzigde kanaalgeometrie, een lagere drukval en een hogere capaciteit RVT-procesapparatuur

Een andere nieuwe vloeistofverdeler van RVT (Figuur 3) is een trogvormige verdeler met spatplaten die lage vloeistofdebieten combineert met een groter werkbereik en een robuust, aangroeibestendig ontwerp.

Figuur 3. Voor zeer lage vloeistofbelastingen, een andere toepassingsspecifieke uitdaging, kunnen pakkingen worden gecombineerd met nieuwe typen vloeistofverdelers RVT Process Equipment

Op dezelfde manier ontwikkelt GTC Technology US, LLC (Houston; www.gtctech.com) nieuwe producten om verwerkers te helpen bij het verbeteren van de prestaties van destillatiekolommen op basis van hun specifieke behoeften.Een van de nieuwste ontwikkelingen zijn de hoogwaardige GT-OPTIM-trays, zegt Brad Fleming, algemeen directeur van de Process Equipment Technology-divisie van GTC.Honderden industriële installaties plus tests bij Fractionation Research Inc. (FRI; Stillwater, Oklahoma; www.fri.org) hebben aangetoond dat de hoogwaardige tray een aanzienlijke efficiëntie- en capaciteitsverbetering oplevert ten opzichte van conventionele trays.De cross-flow trays zijn aangepast aan de behoeften van de eindgebruiker om een ​​hoge efficiëntie te bereiken via een combinatie van gepatenteerde en bedrijfseigen apparaten waaruit elk trayontwerp bestaat.“We kunnen een verzameling technologieën en functies bieden die kunnen worden gebruikt om specifieke doelstellingen te bereiken”, merkt Fleming op.“Het doel van de ene processor kan zijn om de efficiëntie te verhogen, terwijl een andere de capaciteit wil vergroten en weer een andere de drukval wil minimaliseren, vervuiling wil verminderen of de looptijd wil verlengen.We hebben veel verschillende wapens in ons arsenaal voor het ontwerpen van apparatuur, zodat we ons kunnen concentreren op het beoogde doel van de klant voor hun specifieke procesverbetering.”

Ondertussen heeft AMACS een andere veelvoorkomende distillatie-uitdaging aangepakt waarmee aardolieraffinaderijen, petrochemische fabrieken, gasfabrieken en soortgelijke faciliteiten worden geconfronteerd.Vaak slaagt een verticale knock-outtrommel of -scheider met geïnstalleerde misteliminatieapparatuur er niet in om vrije vloeistof uit een procesgasstroom te verwijderen."In plaats van te proberen de symptomen aan te pakken of te repareren, zoeken we naar de hoofdoorzaak, waarbij meestal de mistverwijderingsapparatuur in de knock-outtrommel betrokken is", zegt Garcia van AMACS.Om dit probleem aan te pakken heeft het bedrijf de Maxswirl Cyclone ontwikkeld, een apparaat voor het elimineren van mist met een hoge capaciteit en een hoog rendement dat centrifugale krachten gebruikt om de modernste scheidingsprestaties te leveren.

De Maxswirl Cyclone-buizen bestaan ​​uit een vast wervelelement, dat middelpuntvliedende kracht uitoefent op met mist beladen damp om de meegevoerde vloeistof van de gasstroom te scheiden.In deze cycloon met axiale stroming duwt de resulterende middelpuntvliedende kracht vloeistofdruppels naar buiten, waar ze een vloeistoffilm vormen op de binnenwand van de cycloon.De vloeistof stroomt door spleten in de buiswand en wordt opgevangen op de bodem van de cycloonkast en afgevoerd door de zwaartekracht.Het droge gas concentreert zich in het midden van de cycloonbuis en verlaat het via de cycloon.

Ondertussen concentreert DeDietrich (Mainz, Duitsland; www.dedietrich.com) zijn inspanningen op het leveren van kolommen en interne onderdelen voor zeer corrosieve processen bij temperaturen tot 390°F, zegt Edgar Steffin, hoofd marketing bij DeDietrich.“Kolommen tot DN1000 zijn gemaakt van QVF borosilicaatglas 3.3 of DeDietrich glasgevoerd staal.Grotere kolommen tot DN2400 zijn uitsluitend gemaakt van DeDietrich-glasgevoerd staal.De corrosiebestendige materialen zijn gemaakt van borosilicaatglas 3.3, SiC, PTFE of tantaal” (Figuur 4).

Figuur 4. DeDietrich richt zich op kolommen en interne onderdelen voor zeer corrosieve processen bij temperaturen tot 390°F.Kolommen tot DN1000 zijn gemaakt van QVF borosilicaatglas 3.3 of DeDietrich glasgevoerd staal.Grotere kolommen tot DN2400 zijn uitsluitend gemaakt van DeDietrich-glasgevoerd staal.De corrosiebestendige materialen zijn gemaakt van borosilicaatglas 3.3, SiC, PTFE of tantaal DeDietrich

Hij voegt eraan toe dat bij de meeste processen bij verhoogde temperaturen boven 300°F het vermijden van PTFE vereist is.SiC heeft een hogere temperatuurbestendigheid en maakt het ontwerp mogelijk van grotere verdelers en collectoren die minder gevoelig zijn voor voedingen die vaste stoffen bevatten of die de neiging hebben te schuimen, te ontgassen of te ontvlammen.

De gestructureerde Durapack-pakking van het bedrijf in borosilicaatglas 3.3 is geschikt voor corrosiebestendig glas 3.3 of met glas beklede stalen kolommen, omdat het dezelfde corrosieweerstand heeft als de glazen kolom en zijn thermische stabiliteit behoudt bij hogere temperaturen in vergelijking met polymeren.Borosilicaatglas 3.3 is niet-poreus, waardoor erosie en corrosie aanzienlijk worden verminderd in vergelijking met gelijkwaardige keramische pakkingen.

En torens met een zijwaartse uitsnijding, maar thermisch inefficiënt zijn, zegt Fleming van GTC, kunnen goede kandidaten zijn voor scheidingswandkolomtechnologie.“Veel destillatiekolommen hebben een boven- en onderproduct, evenals een zijafvoerproduct, maar dit brengt veel thermische inefficiëntie met zich mee.Kolomtechnologie met scheidingswanden – waarbij je de traditionele kolom vernieuwt – is een manier om de capaciteit te vergroten en tegelijkertijd het energieverbruik te verminderen of de opbrengstonzuiverheid van de producten te verminderen”, zegt hij (Figuur 5).

Figuur 5. Torens met een zijwaartse uitsnijding, maar thermisch inefficiënt, kunnen goede kandidaten zijn voor scheidingswandkolomtechnologie GTC Technologies

De scheidingswandkolom scheidt een uit meerdere componenten bestaande voeding in drie of meer gezuiverde stromen binnen één enkele toren, waardoor er geen tweede kolom nodig is.Het ontwerp maakt gebruik van een verticale wand om het midden van de kolom in twee delen te verdelen.Het voer wordt naar één kant van de kolom gestuurd, het prefractioneringsgedeelte genoemd.Daar gaan de lichte componenten de kolom in, waar ze worden gezuiverd, terwijl de zware componenten door de kolom naar beneden gaan.De vloeistofstroom vanaf de bovenkant van de kolom en de dampstroom vanaf de onderkant worden naar hun respectieve zijden van de scheidingswand geleid.

Vanaf de andere kant van de muur wordt het bijproduct verwijderd uit het gebied waar de componenten met een middelhoog kookpunt het meest geconcentreerd zijn.Deze opstelling is in staat een veel zuiverder middenproduct te produceren dan een conventionele zijtrekkolom met hetzelfde vermogen, en bij een hogere stroomsnelheid.

“De conversie naar een scheidingswandkolom wordt onderzocht als je significante verbeteringen wilt aanbrengen die je anders niet zou kunnen realiseren binnen de beperkingen van een traditionele toren, maar als je kunt overstappen op scheidingswandtechnologie, zul je een significante afname zien in energieverbruik”, zegt hij.“Over het algemeen is er bij een bepaalde verwerkingscapaciteit sprake van een reductie van het totale energieverbruik met 25 tot 30%, een dramatisch verbeterde opbrengst en zuiverheid van producten en vaak ook een toename van de verwerkingscapaciteit.”

Hij voegt eraan toe dat er ook mogelijkheden zijn om een ​​scheidingswandkolom te gebruiken ter vervanging van een traditionele reeks met twee torens.“Je kunt scheidingswandkolommen gebruiken om dezelfde handeling uit te voeren en dezelfde producten te produceren, maar dan doe je dat in één fysieke toren in vergelijking met een systeem met twee torens.Op het terrein van de basis kan een substantiële reductie van de kapitaaluitgaven worden bereikt met scheidingswandkolomtechnologie.”

Deze publicatie bevat tekst, afbeeldingen, afbeeldingen en andere inhoud (gezamenlijk “Inhoud”), die uitsluitend voor informatieve doeleinden is.Bepaalde artikelen bevatten uitsluitend persoonlijke aanbevelingen van de auteur.HET VERTROUWEN OP DE IN DEZE PUBLICATIE VERSTREKTE INFORMATIE IS UITSLUITEND OP EIGEN RISICO.© 2019 Access Intelligence, LLC – Alle rechten voorbehouden.