В химической промышленности (CPI) большая часть разделения осуществляется с помощью дистилляционных колонн.А когда остальная часть процесса зависит от этих столбцов, возникают проблемы с неэффективностью, узкими местами и остановками.Чтобы обеспечить бесперебойную работу процессов дистилляции и остальной части установки, внутренние детали колонн настраиваются и переделываются, чтобы помочь оптимизировать эффективность и надежность колонн.

«Независимо от того, идет ли речь о нефтепереработке, химической переработке или производстве пластмасс, большая часть разделения органических химикатов осуществляется с помощью дистилляции.В то же время химические переработчики испытывают постоянное давление с целью сделать свои процессы более экономически эффективными», — говорит Изак Ньювудт, главный технический директор компании Koch-Glitsch (Уичито, Канзас; www.koch-glitsch.com).«Поскольку дистилляционные колонны являются огромным потребителем энергии и поскольку люди не хотят тратить много времени на ремонт оборудования, повышение эффективности и надежности колонн сейчас находится на переднем плане».

«Часто после того, как процесс запущен и запущен, переработчики обнаруживают, что потребление энергии намного выше, чем они ожидали», — говорит Антонио Гарсия, менеджер по развитию бизнеса по массовой передаче данных из AMACS Process Tower Internals (Арлингтон, Техас; www.amacs.com).«Чтобы добиться большей энергоэффективности, они должны изучить варианты улучшения показателей массообмена», — говорит он.«Кроме того, переработчики часто ищут способы устранения узких мест в процессе, чтобы обеспечить лучшее разделение и требования к производительности, а загрязнение является распространенной причиной узких мест, поэтому поиск технологий, которые помогут решить эти проблемы, также важен».

Узкие места и простои, вызванные загрязнением или механическими проблемами, такими как вибрация или поломка механизмов внутри колонн, могут стать очень дорогостоящими.«Каждый раз отключать дистилляционную колонну обходится очень дорого, поскольку это часто приводит к остановке как вышестоящих, так и последующих установок», — говорит Ньювудт.«И эти незапланированные остановки приводят к большим ежедневным потерям».

По этой причине производители внутренних компонентов колонн разрабатывают продукцию, призванную помочь переработчикам повысить энергоэффективность и надежность.

Замена традиционных лотков и насадок на более новые, передовые решения часто необходима переработчикам, стремящимся к повышению эффективности, производительности и надежности, поэтому производители постоянно стремятся улучшить свои предложения.

Например, компания Raschig GmbH (Людвигсхафен, Германия; www.raschig.com) недавно выпустила Raschig Super-Ring Plus, новую высокоэффективную случайную насадку, превосходящую характеристики предыдущего кольца Рашига.«Оптимизированная структура Raschig Super-Ring Plus обеспечивает дальнейшее увеличение производительности при постоянной эффективности», — говорит Михаэль Шультес, технический директор Raschig.«Продукт является результатом дизайнерских разработок, основанных на многолетних исследованиях.Целью было сохранить все преимущества Super-Ring, но повысить производительность и снизить падение давления».

Полученный продукт сводит к минимуму падение давления за счет расположения плоских синусоидальных полос в чрезвычайно открытой структуре, максимизирует производительность за счет предпочтения потока пленки при расположении непрерывных синусоидальных полос, повышает эффективность за счет сведения к минимуму образования капель внутри насадки и снижает склонность к загрязнению за счет уменьшения образования капель и обеспечения низкой падение давления.Чувствительность к загрязнению также снижается за счет образования сплошных пленок жидкости, смачивающих весь элемент набивки.

Аналогичным образом, AMACS проводит исследования для улучшения своего продукта SuperBlend.«Исследования показали, что, заменив существующую случайную насадку на нашу SuperBlend 2-PAC, эффективность башни можно увеличить на 20%, а производительность — на 15%», — говорит Мойиз Турция, менеджер по разработке приложений в AMACS.Технология SuperBlend 2-PAC представляет собой сочетание высокопроизводительных упаковочных материалов, размещенных в одном слое.«Мы смешиваем два размера с наилучшей металлической произвольной геометрией, и в сочетании запатентованная смесь обеспечивает преимущества эффективности, присущие насадке меньшего размера, сохраняя при этом производительность и перепад давления насадки большего размера», — говорит он.Смешанный слой рекомендуется для абсорбции и отгонки, тонкой химической перегонки, фракционирующих аппаратов нефтеперерабатывающих заводов и возможностей модернизации любой массо- или теплопередающей колонны, ограниченной традиционной насадкой или случайной насадкой третьего поколения.

Также разрабатываются улучшения внутренних устройств для решения таких проблем, как загрязнение и сложные условия.

«Надежность чрезвычайно важна для повседневной работы.Независимо от того, насколько хорошо работает устройство, если оно не выдерживает условий загрязнения в процессе, оно не будет успешным», — говорит Марк Пиллинг, менеджер по технологиям в США компании Sulzer (Винтертур, Швейцария; www.sulzer). ком).«За последние пять лет компания Sulzer потратила огромное количество времени на разработку полной линейки оборудования, устойчивого к загрязнению».В качестве тарелок компания предлагает лотки VG AF и противообрастающие лотки, а также недавно выпущенные клапаны UFM AF, которые отличаются высокой производительностью и эффективностью, а также чрезвычайно устойчивы к обрастанию.В области набивок компания выпустила противообрастающие сетчатые набивки Mellagrid AF, которые подходят для набивок с высокой степенью загрязнения, таких как секции промывки вакуумных колонн.

Пиллинг добавляет, что для решения проблем пенообразования компания Sulzer применяет двусторонний подход.«Пока мы разрабатываем оборудование и конструкции для применения с пенообразованием, мы также работаем с нашими клиентами над определением потенциальных применений пенообразования», — говорит он.«Как только вы узнаете, что пенообразование существует, вы сможете спроектировать его.Проблемы возникают в тех случаях, когда клиент сталкивается с пенообразованием и не знает об этом.Мы видим все виды пенообразования, такие как пена Марангони, пена Росса и пена в виде твердых частиц, и работаем с клиентами, чтобы выявлять такие ситуации».

А для применений, где загрязнение и коксование могут быть очень серьезными, компания Koch-Glitsch разработала решетчатую насадку Proflux для тяжелых условий эксплуатации, говорит Ньювудт (рис. 1).Новая высокопроизводительная сетчатая набивка для тяжелых условий эксплуатации сочетает в себе эффективность структурированной насадки с прочностью и устойчивостью к загрязнению решетчатой ​​набивки.Он представляет собой сборку прочных гофрированных листов, приваренных к толстым стержням.Сочетание сварного узла стержня и гофрированных листов увеличенной толщины обеспечивает прочную конструкцию, устойчивую к повреждениям в результате опрокидывания башни или эрозии.Зазоры между листами обеспечивают повышенную устойчивость к загрязнению.«Набивка была установлена ​​уже почти 100 раз в службах с очень серьезными загрязнениями, и она действительно работает хорошо по сравнению с продуктами, которые она заменяет.Более длительный срок службы и меньший перепад давления приводят к снижению эксплуатационных расходов для клиента», — говорит Ньювудт.

Рисунок 1. Сетчатая насадка Proflux для тяжелых условий эксплуатации — это высокоэффективная сеточная насадка для тяжелых условий эксплуатации, которая сочетает в себе эффективность структурированной насадки с прочностью и устойчивостью к загрязнению решетчатой ​​насадки Коха-Глитча.

Когда дело доходит до дистилляции, также часто возникают проблемы, характерные для процесса, которые необходимо решать с помощью специальных мер.

«Существует рынок индивидуальных решений, адаптированных к конкретному процессу и потребностям клиентов», — говорит Кристиан Гайпель, управляющий директор компании RVT Process Equipment (Штайнвизен, Германия; www.rvtpe.com).«Это особенно актуально для модернизации существующих установок, которые модифицируются для удовлетворения новых требований.Задачи разнообразны и включают в себя такие цели, как увеличение и более предсказуемая длина пробега для задач по загрязнению, более высокая производительность и меньший перепад давления или более широкий рабочий диапазон для большей гибкости».

Для удовлетворения конкретных потребностей компания RVT разработала структурированную насадку высокой емкости SP-Line (рис. 2).«Благодаря измененной геометрии каналов достигается меньший перепад давления и более высокая производительность».Кроме того, при очень низких нагрузках по жидкости, что является еще одной проблемой конкретного применения, эти набивки можно комбинировать с новыми типами распределителей жидкости.«Был разработан улучшенный распределитель распылительных форсунок, который сочетает в себе распылительные форсунки с разбрызгивающими пластинами и успешно используется в таких приложениях, как вакуумные колонны нефтеперерабатывающих заводов», — говорит Гейпель.«Это уменьшает унос и, следовательно, засорение секций набивки над распределителем, не жертвуя при этом качеством распределения жидкости в секции набивки ниже».

Рисунок 2. Новая структурированная насадка высокой производительности SP-Line от RVT предлагает измененную геометрию каналов, более низкий перепад давления и более высокую производительность технологического оборудования RVT.

Еще один новый распределитель жидкости от RVT (рис. 3) — это распределитель желобного типа с разбрызгивающими пластинами, который сочетает в себе низкие расходы жидкости с более высоким рабочим диапазоном и прочной, устойчивой к загрязнению конструкцией.

Рисунок 3. При очень низких нагрузках по жидкости (еще одна проблема, связанная с конкретным применением) уплотнения можно комбинировать с новыми типами распределителей жидкости RVT Process Equipment

Аналогичным образом компания GTC Technology US, LLC (Хьюстон; www.gtctech.com) разрабатывает новые продукты, которые помогут переработчикам повысить производительность дистилляционных колонн с учетом их конкретных потребностей.«Одной из последних разработок являются высокопроизводительные лотки GT-OPTIM», — говорит Брэд Флеминг, генеральный менеджер подразделения технологий технологического оборудования GTC.Сотни промышленных установок, а также испытания в Fractionation Research Inc. (FRI; Стиллуотер, Оклахома; www.fri.org) продемонстрировали, что высокопроизводительная тарелка обеспечивает значительное повышение эффективности и производительности по сравнению с обычными тарелками.Тарелки с перекрестным потоком настраиваются в соответствии с потребностями конечного пользователя для достижения высокой эффективности за счет сочетания запатентованных и запатентованных устройств, составляющих конструкцию каждого лотка.«Мы можем предоставить набор технологий и функций, которые можно использовать для решения конкретных задач», — отмечает Флеминг.«Целью одного процессора может быть повышение эффективности, в то время как другой хочет увеличить производительность, а третий хочет минимизировать падение давления, уменьшить загрязнение или продлить время работы.В нашем арсенале при проектировании оборудования имеется много различного оружия, поэтому мы можем сосредоточиться на целевой задаче заказчика и усовершенствовании его конкретного процесса».

Тем временем AMACS решила еще одну распространенную проблему дистилляции, с которой сталкиваются нефтеперерабатывающие, нефтехимические, газовые и подобные предприятия.Часто вертикальный сепаратор или сепаратор с установленным туманоулавливающим устройством не может удалить свободную жидкость из потока технологического газа.«Вместо того, чтобы пытаться устранять или устранять симптомы, мы ищем первопричину, которая обычно связана с оборудованием для удаления тумана в выбивном барабане», — говорит Гарсия из AMACS.Чтобы решить эту проблему, компания разработала Maxswirl Cyclone, высокопроизводительное и высокоэффективное устройство для удаления тумана, которое использует центробежные силы для обеспечения самых современных характеристик разделения.

Трубки Maxswirl Cyclone состоят из фиксированного завихряющего элемента, который применяет центробежную силу к насыщенному туманом пару для отделения увлеченной жидкости от потока газа.В этом циклоне с осевым потоком возникающая центробежная сила выталкивает капли жидкости наружу, где они создают жидкую пленку на внутренней стенке циклона.Жидкость проходит через щели в стенке трубки, собирается на дне циклонного ящика и сливается под действием силы тяжести.Сухой газ концентрируется в центре циклонной трубы и выходит через циклон.

Между тем, DeDietrich (Майнц, Германия; www.dedietrich.com) концентрирует усилия на поставке колонн и внутренних устройств для высококоррозионных процессов при температурах до 390°F, говорит Эдгар Штеффин, руководитель отдела маркетинга DeDietrich.«Колонны до DN1000 изготавливаются из боросиликатного стекла QVF 3.3 или эмалированной стали DeDietrich.Колонны большего размера до DN2400 изготавливаются только из эмалированной стали DeDietrich.Коррозионностойкие материалы изготовлены из боросиликатного стекла 3.3, SiC, ПТФЭ или тантала» (рис. 4).

Рисунок 4. ДеДитрих уделяет особое внимание колоннам и внутренним устройствам для высококоррозионных процессов при температурах до 390°F.Колонны до DN1000 изготавливаются из боросиликатного стекла QVF 3.3 или эмалированной стали DeDietrich.Колонны большего размера до DN2400 изготавливаются только из эмалированной стали DeDietrich.Коррозионностойкие материалы изготовлены из боросиликатного стекла 3.3, SiC, PTFE или тантала DeDietrich.

Он добавляет, что большинство процессов при повышенных температурах выше 300°F требуют отказа от использования ПТФЭ.Карбид кремния обладает более высокой термостойкостью и позволяет создавать более крупные распределители и коллекторы, менее чувствительные к материалам, содержащим твердые частицы или склонным к пенообразованию, дегазации или вспыхиванию.

Структурированная насадка Durapack компании из боросиликатного стекла 3.3 подходит для коррозионностойких стекол 3.3 или эмалированных стальных колонн, поскольку имеет такую ​​же коррозионную стойкость, что и стеклянная колонна, и сохраняет термическую стабильность при более высоких температурах по сравнению с полимерами.Боросиликатное стекло 3.3 непористое, что существенно снижает эрозию и коррозию по сравнению с эквивалентной керамической насадкой.

А башни с боковым вырезом, но термически неэффективные, говорит Флеминг из GTC, могут быть хорошими кандидатами для технологии колонн с перегородками.«Многие дистилляционные колонны имеют верхний и нижний продукт, а также продукт боковой вытяжки, но это приводит к значительной термической неэффективности.Технология колонн с разделительной перегородкой, при которой вы модернизируете традиционную колонну, является одним из способов увеличения производительности при одновременном снижении энергопотребления или уменьшении примесей в продуктах», — говорит он (рис. 5).

Рисунок 5. Башни с боковым вырезом, но термически неэффективные, могут быть хорошими кандидатами для технологии колонн с перегородками GTC Technologies

Колонна с разделительной перегородкой разделяет многокомпонентное сырье на три или более очищенных потока в одной колонне, устраняя необходимость во второй колонне.В конструкции используется вертикальная стена, разделяющая середину колонны на две части.Сырье направляется в одну сторону колонны, называемую секцией предварительного фракционирования.Там легкие компоненты перемещаются вверх по колонне, где очищаются, а тяжелые компоненты перемещаются вниз по колонне.Поток жидкости сверху колонны и поток пара снизу направляются к соответствующим сторонам разделительной стенки.

С противоположной стороны стенки побочный продукт удаляется из зоны наибольшей концентрации среднекипящих компонентов.Эта установка способна производить гораздо более чистый промежуточный продукт, чем обычная колонна боковой вытяжки той же производительности, и с более высокой скоростью потока.

«Переход на колонну с перегородкой рассматривается, когда вы стремитесь внести значительные улучшения, которые вы не могли бы сделать иначе в рамках ограничений традиционной башни, но если вы сможете перейти на технологию перегородки, вы увидите значительное снижение в энергопотреблении», — говорит он.«Как правило, общее потребление энергии снижается на 25–30% при заданной производительности, значительно повышается выход и чистота продуктов, а зачастую также увеличивается производительность».

Он добавляет, что существует также возможность использовать колонну с разделительной стеной для замены традиционной последовательности из двух башен.«Вы можете использовать колонны с перегородками для выполнения той же операции и производства той же продукции, но вы делаете это в одной физической башне по сравнению со схемой с двумя башнями.На низовом уровне существенного сокращения капитальных затрат можно добиться с помощью технологии разделительных колонн».

Эта публикация содержит текст, графику, изображения и другой контент (совместно именуемый «Контент»), предназначенный исключительно для информационных целей.Некоторые статьи содержат только личные рекомендации автора.ВЫ ПОЛОЖИТЕСЬ НА ЛЮБУЮ ИНФОРМАЦИЮ, ПРЕДСТАВЛЕННУЮ В ЭТОЙ ПУБЛИКАЦИИ, ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО НА СВОЙ СОБСТВЕННЫЙ РИСК.© Access Intelligence, LLC, 2019 – Все права защищены.