I den kjemiske prosessindustrien (CPI) gjøres de fleste separasjoner via destillasjonskolonner.Og når resten av prosessen er avhengig av disse kolonnene, er ineffektivitet, flaskehalser og nedleggelser problematiske.I et forsøk på å holde destillasjonsprosessene - og resten av anlegget - i gang, blir kolonnens indre finpusset og omarbeidet for å hjelpe med å optimalisere effektiviteten og påliteligheten til kolonnene.

"Enten det er i raffinering, kjemisk prosessering eller produksjon av plast, skjer det meste av separasjonen mellom organiske kjemikalier med destillasjon.Samtidig er det et konstant press for kjemiske prosessorer for å gjøre prosessene mer kostnadseffektive, sier Izak Nieuwoudt, teknisk sjef hos Koch-Glitsch (Wichita, Kan.; www.koch-glitsch.com)."Fordi destillasjonskolonner er en stor energiforbruker, og fordi folk ikke ønsker å bruke mye tid på å fikse utstyr, er økt effektivitet og pålitelighet av kolonnene i forkant akkurat nå."

Ofte etter at en prosess er i gang, oppdager prosessorer at energiforbruket er mye høyere enn de hadde forventet, sier Antonio Garcia, forretningsutviklingssjef for masseoverføring hos AMACS Process Tower Internals (Arlington, Tex.; www.amacs.com)."For å oppnå bedre energieffektivitet, må de utforske mulighetene deres for å forbedre masseoverføringsytelsen," sier han."I tillegg leter prosessorer ofte etter måter å fjerne flaskehalsen på prosessen for å oppnå bedre separasjons- og kapasitetskrav, og begroing er en vanlig årsak til flaskehalser, så det er også viktig å finne teknologier som hjelper med disse problemene."

Flaskehalser og nedetid forårsaket av begroing eller mekaniske problemer, som vibrasjoner eller mekanismer i søylene som går fra hverandre, kan bli svært kostbare."Det er veldig dyrt hver gang du må stenge en destillasjonskolonne, fordi det ofte resulterer i at oppstrøms- og nedstrømsenheter også stenges," sier Nieuwoudt."Og disse uplanlagte nedstengningene resulterer i store tap per dag."

Av denne grunn utvikler produsenter av innvendige kolonner produkter designet for å hjelpe prosessorer med å øke energieffektiviteten og påliteligheten.

Å erstatte konvensjonelle skuffer og pakninger med nyere, avanserte løsninger er ofte nødvendig for en prosessor som søker høyere effektivitet, kapasitet og pålitelighet, så produsenter er stadig ute etter å forbedre tilbudene sine.

For eksempel har Raschig GmbH (Ludwigshafen, Tyskland; www.raschig.com) nylig sluppet Raschig Super-Ring Plus, en ny tilfeldig pakking med høy ytelse som overgår ytelsen til den forrige Raschig-ringen."Den optimaliserte strukturen til Raschig Super-Ring Plus muliggjør en ytterligere kapasitetsøkning med konstant effektivitet," sier Micheal Schultes, teknisk direktør i Raschig.«Produktet er et resultat av designutvikling basert på mange års forskning.Målet var å beholde alle fordelene til Super-Ringen, men forbedre kapasiteten og redusere trykkfallet.»

Det resulterende produktet minimerer trykkfallet ved å arrangere flate sinusformede strimler i en ekstremt åpen struktur, maksimerer kapasiteten ved filmflytpreferanse på kontinuerlige sinusformede strimmelarrangementer, øker effektiviteten ved å minimere dråpedannelser inne i pakningen og reduserer tilgroingstendensen ved å redusere dråpeutviklingen og tilby lav trykkfall.Tilgroingsfølsomheten reduseres også ved å generere kontinuerlige væskefilmer som fukter hele pakningselementet.

På samme måte har AMACS forsket på å forbedre SuperBlend-produktet sitt."Forskning har vist at ved å erstatte eksisterende tilfeldig pakking med vår SuperBlend 2-PAC, kan tårneffektiviteten økes med 20 % eller kapasiteten med 15 %," sier Moize Turkey, sjef for applikasjonsingeniør hos AMACS.SuperBlend 2-PAC-teknologien er en blanding av høyytelses pakningsstørrelser plassert i en enkeltseng."Vi blander to størrelser av den beste tilfeldige metallgeometrien, og når den kombineres, oppnår den patenterte blandingen effektivitetsfordelene til den mindre pakningsstørrelsen, samtidig som den beholder kapasiteten og trykkfallet til den større pakningsstørrelsen," sier han.Det blandede sjiktet anbefales for absorpsjon og stripping, finkjemisk destillasjon, raffinerifraksjoneringsmaskiner og ettermonteringsmuligheter i ethvert masse- eller varmeoverføringstårn begrenset av konvensjonell eller tredjegenerasjons tilfeldig pakking.

Det utvikles også forbedringer av innvendige deler for å hjelpe med problemer som begroing og vanskelige forhold.

– Pålitelighet er ekstremt viktig for daglige betraktninger.Uansett hvor godt en enhet yter, hvis den ikke tåler begroingsforholdene i en prosess, vil den ikke være vellykket, sier Mark Pilling, teknologisjef i USA hos Sulzer (Winterthur, Sveits; www.sulzer. no)."Sulzer har brukt enormt mye tid de siste fem årene på å utvikle en komplett serie med begroingsbestandig utstyr."Innen brett tilbyr selskapet VG AF og antibegroingsbrett, og nylig lanserte UFM AF-ventiler, som både er høy ytelse for kapasitet og effektivitet, samt ekstremt begroingsbestandige.I emballasje lanserte selskapet Mellagrid AF anti-fouling gitterpakninger, som er egnet for svært begroende pakkingsapplikasjoner, som for eksempel vakuumtårnvaskeseksjoner.

Pilling legger til at for skummende problemer har Sulzer jobbet med en todelt tilnærming."Mens vi utvikler utstyr og design for å håndtere skumapplikasjoner, jobber vi også med kundene våre for å finne potensielle skumapplikasjoner," sier han."Når du vet at det finnes skum, kan du designe for det.Det er tilfellene der en kunde har en skummende tilstand og ikke vet om det som har en tendens til å skape problemer.Vi ser alle slags skum, som Marangoni, Ross-skum og partikkelskum, og jobber med kunder for å identifisere slike situasjoner.»

Og for applikasjoner der tilsmussing og forkoksing kan være svært alvorlig, utviklet Koch-Glitsch Proflux grid-pakning med alvorlig service, sier Nieuwoudt (figur 1).Den nye høyytelses grid-pakningen for alvorlig service kombinerer effektiviteten til strukturert pakking med robustheten og begroingsmotstanden til gitterpakningen.Det er en sammenstilling av solide bølgeplater sveiset til tunge stenger.Kombinasjonen av sveiset stangenhet og korrugerte plater med økt materialtykkelse gir en robust design som motstår skade fra tårnforstyrrelser eller erosjon.Spaltene mellom arkene gir forbedret begroingsmotstand."Emballasjen har blitt installert nesten 100 ganger nå i svært alvorlig begroing tjenester og gjør det virkelig bra sammenlignet med produktene den erstatter.Jo lengre levetid og lavere trykkfall gir det lavere driftskostnader for kunden, sier Nieuwoudt.

Figur 1. Proflux nettpakking for alvorlig service er en høyytelses nettpakking for alvorlig service som kombinerer effektiviteten til strukturert pakning med robustheten og begroingsmotstanden til nettpakking Koch-Glitsch

Når det gjelder destillasjon er det også ofte utfordringer spesifikke for en prosess som må håndteres gjennom spesielle tiltak.

"Det er et marked for skreddersydde løsninger som er tilpasset den spesifikke prosessen og kundenes behov," sier Christian Geipel, administrerende direktør, hos RVT Process Equipment (Steinwiesen, Tyskland; www.rvtpe.com)."Dette gjelder spesielt for oppgraderinger av eksisterende anlegg som er modifisert for å oppfylle nye krav.Utfordringene er forskjellige og inkluderer mål som lengre og mer forutsigbare kjørelengder for begroingsapplikasjoner, høyere kapasitet og lavere trykkfall eller bredere driftsområder for mer fleksibilitet."

For å møte spesifikke behov, har RVT utviklet en strukturert pakking med høy kapasitet, SP-Line (Figur 2)."På grunn av modifisert kanalgeometri oppnås lavere trykkfall og høyere kapasitet."Videre, for svært lave væskemengder, en annen applikasjonsspesifikk utfordring, kan disse pakningene kombineres med nye typer væskefordelere."En forbedret sprøytedysefordeler som kombinerer sprøytedyser med sprutplater ble utviklet og brukes med suksess i applikasjoner som raffinerivakuumsøyler," sier Geipel."Det reduserer medføring og derfor begroing i pakkeseksjonene over fordeleren uten å ofre væskedistribusjonskvaliteten til pakkeseksjonen nedenfor."

Figur 2. En ny strukturert pakning med høy kapasitet, SP-Line fra RVT, tilbyr modifisert kanalgeometri, lavere trykkfall og høyere kapasitet RVT-prosessutstyr

En annen ny væskefordeler fra RVT (Figur 3) er en trau-type fordeler med sprutplater som kombinerer lave væskemengder med et høyere driftsområde og en robust, begroingsbestandig design.

Figur 3. For svært lav væskebelastning, en annen applikasjonsspesifikk utfordring, kan pakninger kombineres med nye typer væskefordelere RVT Prosessutstyr

På samme måte utvikler GTC Technology US, LLC (Houston; www.gtctech.com) nye produkter for å hjelpe prosessorer med å forbedre ytelsen til destillasjonskolonner basert på deres spesifikke behov.En av de siste utviklingene inkluderer GT-OPTIM høyytelsesbrett, sier Brad Fleming, daglig leder for GTCs Process Equipment Technology-divisjon.Hundrevis av industrielle installasjoner pluss testing ved Fractionation Research Inc. (FRI; Stillwater, Okla.; www.fri.org) har vist at høyytelsesbrettet oppnår betydelig effektivitet og kapasitetsforbedring i forhold til konvensjonelle skuffer.Kryssflytbrettene er tilpasset sluttbrukerens behov for å oppnå høy effektivitet via en kombinasjon av patenterte og proprietære enheter som utgjør hvert brettdesign."Vi kan tilby en samling av teknologier og funksjoner som kan brukes for å møte spesifikke mål," bemerker Fleming.«En prosessor har som mål å øke effektiviteten, mens en annen ønsker å øke kapasiteten og en annen ønsker å minimere trykkfall, redusere begroing eller forlenge kjøretiden.Vi har mange forskjellige våpen i vårt utstyrsdesignarsenal, så vi er i stand til å fokusere på kundens målrettede mål for deres spesifikke prosessforbedring.»

I mellomtiden har AMACS tatt tak i en annen vanlig destillasjonsutfordring som petroleumsraffinerier, petrokjemiske anlegg, gassanlegg og lignende anlegg står overfor.Ofte klarer ikke en vertikal knockout-trommel eller separator med tåkelimineringsutstyr installert å fjerne fri væske fra en prosessgasstrøm."I stedet for å prøve å adressere eller reparere symptomene, ser vi etter grunnårsaken, som vanligvis involverer tåkelimineringsutstyret i knockout-trommelen," sier AMACSs Garcia.For å løse problemet utviklet selskapet Maxswirl Cyclone, en høykapasitets, høyeffektiv tåkelimineringsenhet som bruker sentrifugalkrefter for å gi toppmoderne separasjonsytelse.

Maxswirl Cyclone-rørene består av et fast virvelelement, som påfører sentrifugalkraft på tåkebelastet damp for å skille medført væske fra gasstrømmen.I denne aksialstrømsyklonen skyver den resulterende sentrifugalkraften væskedråper utover, hvor de lager en væskefilm på syklonens indre vegg.Væsken passerer gjennom spalter i rørveggen og blir samlet i bunnen av syklonboksen og drenert av tyngdekraften.Den tørre gassen konsentreres i midten av syklonrøret og kommer ut gjennom syklonen.

I mellomtiden fokuserer DeDietrich (Mainz, Tyskland; www.dedietrich.com) innsatsen på å tilby søyler og innvendige deler for svært korrosive prosesser ved temperaturer opp til 390°F, sier Edgar Steffin, markedssjef i DeDietrich."Søyler opp til DN1000 er laget av QVF borosilikatglass 3.3 eller DeDietrich glassforet stål.Større søyler opp til DN2400 er kun laget av DeDietrich glassforet stål.De korrosjonsbestandige materialene er laget av borosilikatglass 3.3, SiC, PTFE eller Tantal” (Figur 4).

Figur 4. DeDietrich fokuserer på søyler og innvendige deler for svært korrosive prosesser ved temperaturer opp til 390°F.Søyler opp til DN1000 er laget av QVF borosilikatglass 3.3 eller DeDietrich glassforet stål.Større søyler opp til DN2400 er kun laget av DeDietrich glassforet stål.De korrosjonsbestandige materialene er laget av borosilikatglass 3.3, SiC, PTFE eller tantal DeDietrich

Han legger til at de fleste prosesser ved forhøyede temperaturer over 300°F krever unngåelse av PTFE.SiC har en høyere temperaturmotstand og tillater utforming av større fordelere og samlere som er mindre følsomme for fôr som inneholder faste stoffer eller de som har en tendens til å skumme, avgasse eller flamme.

Selskapets Durapack strukturerte pakning i borosilikatglass 3.3 er egnet for korrosjonsbestandig glass 3.3 eller glassforede stålsøyler, da den har samme korrosjonsbestandighet som glasskolonnen og holder sin termiske stabilitet ved høyere temperaturer sammenlignet med polymerer.Borosilikatglass 3.3 er ikke-porøst, noe som reduserer erosjon og korrosjon vesentlig sammenlignet med tilsvarende keramisk pakking.

Og tårn som har et sidesnitt, men som er termisk ineffektive, sier GTCs Fleming, kan være gode kandidater for skilleveggsøyleteknologi."Mange destillasjonskolonner har et topp- og bunnprodukt, samt et sidetrekkprodukt, men med dette følger mye termisk ineffektivitet.Skilleveggsøyleteknologi – der du fornyer den tradisjonelle søylen – er én måte å øke kapasiteten på samtidig som man reduserer energiforbruket eller reduserer urenheten i produktene, sier han (Figur 5).

Figur 5. Tårn som har et sidesnitt, men som er termisk ineffektive, kan være gode kandidater for skilleveggsøyleteknologi GTC Technologies

Skilleveggsøylen separerer en multi-komponent tilførsel i tre eller flere rensede strømmer i et enkelt tårn, og eliminerer behovet for en andre kolonne.Designet bruker en vertikal vegg for å dele midten av søylen i to seksjoner.Fôret sendes til den ene siden av kolonnen, kalt prefraksjoneringsseksjonen.Der reiser de lette komponentene oppover kolonnen, hvor de renses, mens de tunge komponentene reiser nedover kolonnen.Væskestrømmen fra kolonnens topp og dampstrømmen fra bunnen føres til hver sin side av skilleveggen.

Fra motsatt side av veggen fjernes biproduktet fra området der de mellomkokende komponentene er mest konsentrert.Dette arrangementet er i stand til å produsere et mye renere mellomprodukt enn en konvensjonell sidetrekksøyle med samme ytelse, og med høyere strømningshastighet.

"Konverteringen til en skilleveggsøyle undersøkes når du ser på å gjøre betydelige forbedringer du ikke kunne gjort ellers innenfor begrensningene til et tradisjonelt tårn, men hvis du kan konvertere til skilleveggsteknologi, vil du se en betydelig nedgang i energiforbruk, sier han."Generelt er det en reduksjon på 25 til 30% i det totale energiforbruket for en gitt gjennomstrømning, dramatisk forbedret utbytte og renhet av produktene og ofte også en økning i gjennomstrømning."

Han legger til at det også er mulighet for å bruke en skilleveggsøyle for å erstatte en tradisjonell to-tårns sekvens.«Du kan bruke skilleveggsøyler til å utføre den samme operasjonen og produsere de samme produktene, men du gjør det i ett fysisk tårn sammenlignet med et totårnsopplegg.På grasrotområdet kan en betydelig reduksjon i kapitalutgifter oppnås med skilleveggsøyleteknologi."

Denne publikasjonen inneholder tekst, grafikk, bilder og annet innhold (samlet "innhold"), som kun er til informasjonsformål.Enkelte artikler inneholder kun forfatterens personlige anbefalinger.TILLITEN PÅ ALL INFORMASJON SOM LEVERES I DENNE PUBLIKASJONEN ER KUN PÅ DIN EGEN RISIKO.© 2019 Access Intelligence, LLC – Alle rettigheter reservert.