V chemickom spracovateľskom priemysle (CPI) sa väčšina separácií uskutočňuje prostredníctvom destilačných kolón.A keď sa zvyšok procesu spolieha na tieto stĺpce, neefektívnosť, úzke miesta a odstávky sú problematické.V snahe udržať destilačné procesy – a zvyšok závodu – v chode, sa vnútorné časti kolón vylaďujú a prerábajú, aby pomohli optimalizovať efektivitu a spoľahlivosť kolón.

„Či už ide o rafináciu, chemické spracovanie alebo výrobu plastov, väčšina separácie organických chemikálií sa vykonáva destiláciou.Zároveň existuje neustály tlak na spracovateľov chemikálií, aby zefektívnili svoje procesy,“ hovorí Izak Nieuwoudt, technický riaditeľ spoločnosti Koch-Glitsch (Wichita, Kan.; www.koch-glitsch.com).„Pretože destilačné kolóny sú obrovským spotrebiteľom energie a ľudia nechcú tráviť veľa času opravovaním zariadení, je teraz v popredí zvyšovanie účinnosti a spoľahlivosti kolón.“

Po spustení procesu procesory často zistia, že spotreba energie je oveľa vyššia, než očakávali, hovorí Antonio Garcia, manažér rozvoja podnikania hromadných prevodov v AMACS Process Tower Internals (Arlington, Texas; www.amacs.com).„Aby dosiahli lepšiu energetickú účinnosť, musia preskúmať svoje možnosti na zlepšenie výkonu hromadnej dopravy,“ hovorí."Okrem toho, spracovatelia často hľadajú spôsoby, ako odstrániť prekážky v procese, aby dosiahli lepšie požiadavky na separáciu a kapacitu, a znečistenie je bežnou príčinou prekážok, takže je dôležité nájsť technológie, ktoré pomáhajú s týmito problémami."

Úzke miesta a prestoje spôsobené znečistením alebo mechanickými problémami, ako sú vibrácie alebo mechanizmy v stĺpoch, ktoré sa oddeľujú, môžu byť veľmi nákladné.„Zakaždým, keď musíte odstaviť destilačnú kolónu, je to veľmi drahé, pretože to často vedie aj k odstaveniu jednotiek proti prúdu a po prúde,“ hovorí Nieuwoudt."A tieto neplánované odstávky majú za následok veľké straty za deň."

Z tohto dôvodu výrobcovia vnútorných častí kolón vyvíjajú produkty určené na pomoc procesorom pri zvyšovaní energetickej účinnosti a spoľahlivosti.

Výmena konvenčných podnosov a balení za novšie, pokročilé riešenia je často nevyhnutná pre procesor, ktorý hľadá vyššiu efektivitu, kapacitu a spoľahlivosť, takže výrobcovia neustále hľadajú zlepšovanie svojich ponúk.

Napríklad spoločnosť Raschig GmbH (Ludwigshafen, Nemecko; www.raschig.com) nedávno uviedla na trh Raschig Super-Ring Plus, nové, vysokovýkonné náhodné balenie, ktoré prevyšuje výkon predchádzajúceho Raschig Ring.„Optimalizovaná štruktúra Raschig Super-Ring Plus umožňuje ďalšie zvýšenie kapacity pri konštantnej účinnosti,“ hovorí Micheal Schultes, technický riaditeľ spoločnosti Raschig.„Produkt je výsledkom vývoja dizajnu na základe dlhoročného výskumu.Cieľom bolo zostať pri všetkých výhodách Super-Ringu, ale zlepšiť kapacitu a znížiť pokles tlaku.

Výsledný produkt minimalizuje pokles tlaku usporiadaním plochých sínusových pásov do extrémne otvorenej štruktúry, maximalizuje kapacitu preferenciou toku filmu na usporiadaní súvislých sínusových pásikov, zvyšuje účinnosť minimalizovaním tvorby kvapiek vo vnútri balenia a znižuje tendenciu k zanášaniu znížením tvorby kvapiek a ponúkaním nízkej pokles tlaku.Citlivosť na znečistenie je tiež znížená vytváraním súvislých tekutých filmov, ktoré zvlhčujú celý tesniaci prvok.

Podobne aj AMACS robí výskum na zlepšenie svojho produktu SuperBlend.„Výskum ukázal, že nahradením existujúceho náhodného balenia našim SuperBlend 2-PAC sa účinnosť veže môže zvýšiť o 20 % alebo kapacita o 15 %,“ hovorí Moize Turkey, manažér aplikačného inžinierstva v AMACS.Technológia SuperBlend 2-PAC je zmesou vysokovýkonných balení umiestnených v jednom lôžku.„Zmiešali sme dve veľkosti najlepšej kovovej náhodnej geometrie a keď sa skombinuje, patentovaná zmes dosiahne výhody efektívnosti menšej veľkosti balenia, pričom si zachová kapacitu a tlakovú stratu väčšej veľkosti,“ hovorí.Zmiešavacie lôžko sa odporúča na absorpciu a stripovanie, jemnú chemickú destiláciu, rafinérske frakcionátory a možnosti modernizácie v akejkoľvek veži na prenos hmoty alebo tepla, ktorá je obmedzená konvenčným alebo náhodným balením tretej generácie.

Vyvíjajú sa aj vylepšenia vnútorných častí, ktoré majú pomôcť pri problémoch, ako je znečistenie a ťažké podmienky.

„Spoľahlivosť je mimoriadne dôležitá pre každodenné úvahy.Bez ohľadu na to, ako dobre zariadenie funguje, ak nedokáže odolať podmienkam znečistenia v procese, nebude úspešné,“ hovorí Mark Pilling, manažér technológie pre USA so spoločnosťou Sulzer (Winterthur, Švajčiarsko; www.sulzer). com)."Sulzer strávil za posledných päť rokov obrovské množstvo času vývojom kompletného radu zariadení odolných voči znečisteniu."V oblasti podnosov spoločnosť ponúka podnosy VG AF a podnosy proti znečisteniu a nedávno uviedla na trh ventily UFM AF, ktoré sú vysoko výkonné z hľadiska kapacity a účinnosti, ako aj mimoriadne odolné voči znečisteniu.Pokiaľ ide o obaly, spoločnosť uviedla na trh mriežkové tesnenia proti znečisteniu Mellagrid AF, ktoré sú vhodné pre aplikácie s veľmi znečisteným obalom, ako sú napríklad umývacie časti vákuovej veže.

Pilling dodáva, že pokiaľ ide o problémy s penením, Sulzer pracuje na dvojakom prístupe.„Zatiaľ čo vyvíjame zariadenia a návrhy na spracovanie penových aplikácií, spolupracujeme aj s našimi zákazníkmi, aby sme určili potenciálne penové aplikácie,“ hovorí.„Keď viete, že existuje pena, môžete ju navrhnúť.Práve prípady, keď zákazník bude mať penivý stav a nevie o tom, majú tendenciu vytvárať problémy.Vidíme všetky druhy peny, ako sú Marangoni, Rossove peny a časticové peny a spolupracujeme so zákazníkmi na identifikácii takýchto situácií.“

A pre aplikácie, kde môže byť znečistenie a koksovanie veľmi závažné, Koch-Glitsch vyvinul mriežkové balenie Proflux pre náročné služby, hovorí Nieuwoudt (obrázok 1).Nová vysokovýkonná mriežková upchávka pre náročné použitie kombinuje efektivitu štruktúrovaného upchávky s robustnosťou a odolnosťou mriežkovej upchávky.Je to zostava z pevných vlnitých plechov privarených k ťažkým tyčiam.Kombinácia zostavy zváraných tyčí a vlnitých plechov so zväčšenou hrúbkou materiálu poskytuje robustný dizajn, ktorý odoláva poškodeniu v dôsledku pretrhnutia alebo erózie veže.Medzery medzi listami poskytujú zlepšenú odolnosť voči zanášaniu.„Balenie bolo v súčasnosti inštalované takmer 100-krát v službách s veľmi silným znečistením a v porovnaní s výrobkami, ktoré nahrádza, sa mu skutočne darí.Dlhšia životnosť a nižšia tlaková strata majú za následok nižšie prevádzkové náklady pre zákazníka,“ hovorí Nieuwoudt.

Obrázok 1. Mrežové tesnenie Proflux pre náročné použitie je vysokovýkonné mriežkové tesnenie pre náročné použitie, ktoré kombinuje účinnosť štruktúrovaného tesnenia s robustnosťou a odolnosťou proti znečisteniu mriežkového tesnenia Koch-Glitsch

Pokiaľ ide o destiláciu, často existujú aj výzvy špecifické pre proces, ktoré je potrebné riešiť pomocou špeciálnych opatrení.

„Existuje trh pre riešenia šité na mieru, ktoré sú prispôsobené špecifickým procesom a potrebám zákazníkov,“ hovorí Christian Geipel, výkonný riaditeľ spoločnosti RVT Process Equipment (Steinwiesen, Nemecko; www.rvtpe.com).„Platí to najmä pre renovácie existujúcich zariadení, ktoré sú upravené tak, aby spĺňali nové požiadavky.Výzvy sú rôzne a zahŕňajú ciele, ako sú dlhšie a predvídateľnejšie dĺžky chodu pre aplikácie znečistenia, vyššia kapacita a nižší pokles tlaku alebo širšie prevádzkové rozsahy pre väčšiu flexibilitu.

Na riešenie špecifických potrieb spoločnosť RVT vyvinula vysokokapacitné štruktúrované balenie SP-Line (obrázok 2)."Vďaka upravenej geometrii kanála sa dosahuje nižší pokles tlaku a vyššia kapacita."Ďalej, pre veľmi nízke zaťaženie kvapalinou, čo je ďalšia výzva špecifická pre aplikáciu, môžu byť tieto tesnenia kombinované s novými typmi rozdeľovačov kvapaliny.„Bol vyvinutý vylepšený rozvádzač rozprašovacích trysiek, ktorý kombinuje rozprašovacie trysky s rozstrekovacími doskami a úspešne sa používa v aplikáciách, ako sú vákuové kolóny rafinérií,“ hovorí Geipel."Znižuje strhávanie a tým aj zanášanie v sekciách balenia nad distribútorom bez obetovania kvality distribúcie kvapaliny v sekcii balenia pod distribútorom."

Obrázok 2. Nové, vysokokapacitné štruktúrované tesnenie, SP-Line od RVT, ponúka upravenú geometriu kanála, nižšiu tlakovú stratu a vyššiu kapacitu RVT Process Equipment

Ďalším novým rozvádzačom kvapaliny od RVT (obrázok 3) je rozvádzač žľabového typu s rozstrekovacími doskami, ktorý kombinuje nízke rýchlosti kvapaliny s vyšším prevádzkovým rozsahom a robustným dizajnom odolným voči znečisteniu.

Obrázok 3. V prípade veľmi nízkeho zaťaženia kvapalinou, ďalšou výzvou špecifickou pre aplikáciu, je možné obaly kombinovať s novými typmi rozdeľovačov kvapaliny RVT Process Equipment

Podobne aj GTC Technology US, LLC (Houston; www.gtctech.com) vyvíja nové produkty, ktoré pomôžu procesorom zlepšiť výkon destilačných kolón na základe ich špecifických potrieb.Jedným z najnovších vylepšení sú vysokovýkonné podnosy GT-OPTIM, hovorí Brad Fleming, generálny riaditeľ divízie Process Equipment Technology spoločnosti GTC.Stovky priemyselných inštalácií plus testovanie vo Fractionation Research Inc. (FRI; Stillwater, Okla.; www.fri.org) preukázali, že vysokovýkonná tácka dosahuje výrazné zlepšenie účinnosti a kapacity oproti konvenčným táckam.Podnosy s priečnym tokom sú prispôsobené potrebám koncového používateľa na dosiahnutie vysokej účinnosti pomocou kombinácie patentovaných a patentovaných zariadení, ktoré tvoria každý dizajn podnosu.„Môžeme poskytnúť kolekciu technológií a funkcií, ktoré možno použiť na riešenie konkrétnych cieľov,“ poznamenáva Fleming.„Cieľom jedného procesora môže byť zvýšenie efektívnosti, zatiaľ čo iný chce zvýšiť kapacitu a ďalší chce minimalizovať pokles tlaku, zmierniť zanášanie alebo predĺžiť dobu prevádzky.V našom dizajnovom arzenáli zariadení máme veľa rôznych zbraní, takže sme schopní zamerať sa na cieľový cieľ zákazníka pre jeho špecifické zlepšenie procesu.

Medzitým sa AMACS zaoberal ďalšou spoločnou výzvou v oblasti destilácie, ktorej čelia ropné rafinérie, petrochemické závody, plynárne a podobné zariadenia.Vertikálny vyraďovací bubon alebo separátor s inštalovaným zariadením na odstraňovanie hmly často nedokáže odstrániť voľnú kvapalinu z prúdu procesného plynu.„Namiesto toho, aby sme sa snažili riešiť alebo opravovať symptómy, hľadáme hlavnú príčinu, ktorá zvyčajne zahŕňa zariadenie na odstraňovanie hmly vo vyraďovacom bubne,“ hovorí Garcia zo spoločnosti AMACS.Na vyriešenie tohto problému spoločnosť vyvinula Maxswirl Cyclone, vysokokapacitné a vysoko účinné zariadenie na odstraňovanie hmly, ktoré využíva odstredivé sily na poskytovanie najmodernejšieho separačného výkonu.

Rúrky Maxswirl Cyclone pozostávajú z pevného vírivého prvku, ktorý pôsobí odstredivou silou na pary s obsahom hmly, aby oddelil unášanú kvapalinu od prúdu plynu.V tomto cyklóne s axiálnym prúdením výsledná odstredivá sila tlačí kvapôčky kvapaliny smerom von, kde vytvárajú kvapalinový film na vnútornej stene cyklónu.Kvapalina prechádza štrbinami v stene rúrky a zachytáva sa na dne cyklónovej skrine a odvádza sa gravitáciou.Suchý plyn sa koncentruje v strede cyklónovej trubice a vystupuje cez cyklón.

Medzitým spoločnosť DeDietrich (Mainz, Nemecko; www.dedietrich.com) zameriava svoje úsilie na poskytovanie kolón a vnútorných častí pre vysoko korozívne procesy pri teplotách až do 390 °F, hovorí Edgar Steffin, vedúci marketingu spoločnosti DeDietrich.„Stĺpy do DN1000 sú vyrobené z borosilikátového skla QVF 3.3 alebo z ocele DeDietrich s obložením sklom.Väčšie stĺpy do DN2400 sú vyrobené len z ocele DeDietrich s výstužou skla.Materiály odolné voči korózii sú vyrobené z borosilikátového skla 3.3, SiC, PTFE alebo tantal“ (obrázok 4).

Obrázok 4. DeDietrich sa zameriava na kolóny a vnútorné časti pre vysoko korozívne procesy pri teplotách do 390 °F.Stĺpy do DN1000 sú vyrobené z borosilikátového skla QVF 3.3 alebo z ocele DeDietrich potiahnutej sklom.Väčšie stĺpy do DN2400 sú vyrobené len z ocele DeDietrich s výstužou skla.Materiály odolné voči korózii sú vyrobené z borosilikátového skla 3.3, SiC, PTFE alebo tantalu DeDietrich

Dodáva, že väčšina procesov pri zvýšených teplotách nad 300 °F si vyžaduje vyhýbanie sa PTFE.SiC má vyššiu teplotnú odolnosť a umožňuje konštrukciu väčších rozvádzačov a zberačov, ktoré sú menej citlivé na suroviny obsahujúce pevné látky alebo tie, ktoré majú tendenciu peniť, odplyňovať alebo vzplanúť.

Štruktúrované tesnenie Durapack spoločnosti z borosilikátového skla 3.3 je vhodné pre korózii odolné sklo 3.3 alebo oceľové kolóny vyložené sklom, pretože má rovnakú odolnosť proti korózii ako sklenená kolóna a zachováva si tepelnú stabilitu pri vyšších teplotách v porovnaní s polymérmi.Borosilikátové sklo 3.3 je neporézne, čo podstatne znižuje eróziu a koróziu v porovnaní s ekvivalentným keramickým tesnením.

A veže, ktoré majú bočný rez, ale sú tepelne neefektívne, hovorí Fleming z GTC, môžu byť dobrými kandidátmi na technológiu deliacich stien.„Mnohé destilačné kolóny majú horný a spodný produkt, ako aj produkt s bočným ťahom, ale s tým prichádza veľa tepelnej neefektívnosti.Technológia stĺpov s deliacimi stenami – kde prerobíte tradičnú kolónu – je jedným zo spôsobov, ako zvýšiť kapacitu pri súčasnom znížení spotreby energie alebo znížení výnosovej nečistoty produktov,“ hovorí (obrázok 5).

Obrázok 5. Veže, ktoré majú bočný rez, ale sú tepelne neefektívne, môžu byť dobrými kandidátmi na technológiu deliacich stĺpov GTC Technologies

Kolóna s deliacou stenou oddeľuje viaczložkový vstup do troch alebo viacerých vyčistených prúdov v rámci jednej veže, čím sa eliminuje potreba druhej kolóny.Návrh využíva zvislú stenu na rozdelenie stredu stĺpa na dve časti.Nástrek sa posiela na jednu stranu kolóny, ktorá sa nazýva predfrakcionačná sekcia.Tam ľahké zložky putujú hore kolónou, kde sa čistia, zatiaľ čo ťažké zložky putujú dole kolónou.Prúd kvapaliny z hornej časti kolóny a prúd pary zospodu sú vedené na príslušné strany deliacej steny.

Z opačnej strany steny sa vedľajší produkt odstráni z oblasti, kde sú najviac koncentrované zložky so stredným bodom varu.Toto usporiadanie je schopné produkovať oveľa čistejší stredný produkt ako konvenčná kolóna s bočným ťahom s rovnakým výkonom a pri vyššom prietoku.

„Prechod na deliaci stĺp sa skúma, keď sa pozeráte na výrazné zlepšenia, ktoré by ste inak nemohli urobiť v rámci obmedzení tradičnej veže, ale ak dokážete prejsť na technológiu deliacich stien, zaznamenáte výrazný pokles v spotrebe energie,“ hovorí."Vo všeobecnosti existuje 25 až 30% zníženie celkovej spotreby energie pri danom výkone, dramaticky lepší výťažok a čistota produktov a často aj zvýšenie výkonu."

Dodáva, že je tu aj možnosť využiť deliaci stĺp, ktorý by nahradil tradičnú dvojvežovú sekvenciu.„Môžete použiť stĺpy s deliacimi stenami na vykonanie rovnakej operácie a výrobu rovnakých produktov, ale robíte to v jednej fyzickej veži v porovnaní s dvojvežovou schémou.V ľudovej sfére možno dosiahnuť podstatné zníženie kapitálových výdavkov technológiou deliacich stĺpov.“

Táto publikácia obsahuje text, grafiku, obrázky a iný obsah (spoločne „Obsah“), ktorý má len informatívny charakter.Niektoré články obsahujú iba osobné odporúčania autora.SPOĽAHNUTIE SA NA AKÉKOĽVEK INFORMÁCIE UVEDENÉ V TEJTO PUBLIKÁCII JE VÝHRADNE NA VAŠE VLASTNÉ RIZIKO.© 2019 Access Intelligence, LLC – Všetky práva vyhradené.