V kemični procesni industriji (CPI) se večina ločevanja izvede prek destilacijskih stolpov.In ko je preostali proces odvisen od teh stolpcev, so neučinkovitosti, ozka grla in zaustavitve problematični.V prizadevanju, da bi procesi destilacije – in preostali del naprave – potekali naprej, se notranjost kolon prilagaja in predeluje, da bi pomagali optimizirati učinkovitost in zanesljivost kolon.

»Ne glede na to, ali gre za rafiniranje, kemično predelavo ali proizvodnjo plastike, večina ločevanja med organskimi kemikalijami poteka z destilacijo.Hkrati obstaja stalen pritisk na kemične predelovalce, da naredijo svoje procese stroškovno učinkovitejše,« pravi Izak Nieuwoudt, glavni tehnični direktor pri Koch-Glitsch (Wichita, Kan.; www.koch-glitsch.com).»Ker so destilacijski stolpi velik porabnik energije in ker ljudje ne želijo porabiti veliko časa za popravljanje opreme, je povečanje učinkovitosti in zanesljivosti stolpov trenutno v ospredju.«

Pogosto po tem, ko je proces vzpostavljen in teče, procesorji ugotovijo, da je poraba energije veliko višja, kot so pričakovali, pravi Antonio Garcia, vodja poslovnega razvoja prenosa mase pri AMACS Process Tower Internals (Arlington, Teksas; www.amacs.com)."Da bi dosegli večjo energetsko učinkovitost, morajo raziskati možnosti za izboljšanje prenosa mase," pravi."Poleg tega predelovalci pogosto iščejo načine za odstranitev ozkih grl procesa, da bi dosegli boljše zahteve glede ločevanja in zmogljivosti, obraščanje pa je pogost vzrok za ozka grla, zato je iskanje tehnologij, ki pomagajo pri teh težavah, prav tako pomembno."

Ozka grla in izpadi, ki jih povzročajo umazanije ali mehanske težave, kot so vibracije ali mehanizmi znotraj stebrov, ki se razpadajo, lahko postanejo zelo dragi.»Vsakič, ko morate zapreti destilacijsko kolono, je zelo drago, saj pogosto povzroči zaustavitev tudi zgornjih in spodnjih enot,« pravi Nieuwoudt."In te nenačrtovane zaustavitve povzročijo velike izgube na dan."

Iz tega razloga proizvajalci notranjih delov stolpcev razvijajo izdelke, ki so namenjeni pomoči procesorjem pri povečanju energetske učinkovitosti in zanesljivosti.

Zamenjava običajnih pladnjev in pakiranj z novejšimi, naprednimi rešitvami je pogosto potrebna za procesor, ki išče višjo učinkovitost, zmogljivost in zanesljivost, zato proizvajalci nenehno iščejo izboljšave svoje ponudbe.

Na primer, Raschig GmbH (Ludwigshafen, Nemčija; www.raschig.com) je pred kratkim izdal Raschig Super-Ring Plus, novo, visokozmogljivo naključno pakiranje, ki presega zmogljivost prejšnjega Raschig Ring.»Optimizirana struktura Raschig Super-Ring Plus omogoča nadaljnje povečanje zmogljivosti pri stalni učinkovitosti,« pravi Micheal Schultes, tehnični direktor pri Raschigu.»Izdelek je rezultat razvoja dizajna na podlagi dolgoletnih raziskav.Cilj je bil ohraniti vse prednosti Super-Ringa, vendar izboljšati zmogljivost in zmanjšati padec tlaka.”

Dobljeni izdelek zmanjša padec tlaka z razporeditvijo ravnih sinusoidnih trakov v izjemno odprto strukturo, poveča zmogljivost z prednostnim pretokom filma pri neprekinjenih sinusoidnih razporeditvah trakov, poveča učinkovitost z zmanjševanjem nastajanja kapljic znotraj embalaže in zmanjša nagnjenost k obraščanju z zmanjšanjem razvoja kapljic in ponuja nizko padec tlaka.Občutljivost za obraščanje se zmanjša tudi z ustvarjanjem neprekinjenih tekočih filmov, ki zmočijo celoten polnilni element.

Podobno je AMACS raziskoval za izboljšanje svojega izdelka SuperBlend.»Raziskave so pokazale, da je mogoče z zamenjavo obstoječega naključnega pakiranja z našim SuperBlend 2-PAC učinkovitost stolpa povečati za 20 % ali zmogljivost za 15 %,« pravi Moize Turkey, vodja aplikacijskega inženiringa pri AMACS.Tehnologija SuperBlend 2-PAC je mešanica visokozmogljivih velikosti embalaže, nameščenih v eni postelji.»Mešamo dve velikosti najboljše kovinske naključne geometrije in v kombinaciji patentirana mešanica doseže prednosti učinkovitosti manjše velikosti embalaže, hkrati pa ohranja zmogljivost in padec tlaka večje velikosti embalaže,« pravi.Mešana postelja je priporočljiva za absorpcijo in odstranjevanje, fino kemično destilacijo, frakcionatorje v rafinerijah in možnosti naknadne vgradnje v katerem koli stolpu za prenos mase ali toplote, omejenem s konvencionalnim ali naključnim pakiranjem tretje generacije.

Razvijajo se tudi izboljšave notranjih delov za pomoč pri težavah, kot so umazanija in težki pogoji.

»Zanesljivost je izjemno pomembna za vsakodnevna razmišljanja.Ne glede na to, kako dobro deluje naprava, če ne zdrži pogojev onesnaženja v procesu, ne bo uspešna,« pravi Mark Pilling, vodja tehnologije v ZDA pri podjetju Sulzer (Winterthur, Švica; www.sulzer. com)."Sulzer je v zadnjih petih letih porabil ogromno časa za razvoj celotne linije opreme, odporne proti obraščanju."V pladnjih podjetje ponuja VG AF in pladnje proti obraščanju ter nedavno uvedene ventile UFM AF, ki so visoko zmogljivi glede zmogljivosti in učinkovitosti ter izjemno odporni proti obraščanju.Na področju embalaže je podjetje lansiralo embalažo Mellagrid AF proti obraščanju, ki je primerna za uporabo embalaže z visoko obraščanjem, kot so pralni deli vakuumskih stolpov.

Pilling dodaja, da je Sulzer za težave s penjenje delal na dvojnem pristopu.»Medtem ko razvijamo opremo in dizajne za uporabo pri penjenju, sodelujemo tudi z našimi strankami pri določanju potencialnih aplikacij za penjenje,« pravi.»Ko veste, da obstaja penjenje, ga lahko oblikujete.Težave povzročajo primeri, ko ima stranka stanje penjenja in za to ne ve.Vidimo vse vrste penjenja, kot so pene Marangoni, Ross in pene v obliki delcev, in sodelujemo s strankami pri prepoznavanju takšnih situacij.«

In za aplikacije, kjer sta lahko obraščanje in koksanje zelo resna, je Koch-Glitsch razvil mrežno tesnilo Proflux za težke storitve, pravi Nieuwoudt (slika 1).Novo visoko zmogljivo mrežno tesnilo za zahtevne pogoje uporabe združuje učinkovitost strukturiranega pakiranja z robustnostjo in odpornostjo proti obraščanju mrežnega pakiranja.Je sklop robustnih valovitih plošč, privarjenih na palice velikega profila.Kombinacija varjene palice in valovitih plošč povečane debeline materiala zagotavlja robustno zasnovo, ki je odporna na poškodbe zaradi pretresov stolpa ali erozije.Reže med ploščami zagotavljajo izboljšano odpornost proti obraščanju.»Embalaža je bila zdaj nameščena že skoraj 100-krat v storitvah z zelo resnimi obraščanji in resnično dobro deluje v primerjavi z izdelki, ki jih nadomešča.Daljša življenjska doba in nižji padec tlaka, ki ga zagotavlja, povzročita nižje obratovalne stroške za stranko,« pravi Nieuwoudt.

Slika 1. Mrežno pakiranje Proflux za težke obremenitve je visoko zmogljivo mrežno polnilo za težke obremenitve, ki združuje učinkovitost strukturiranega pakiranja z robustnostjo in odpornostjo proti obraščanju mrežnega polnila Koch-Glitsch

Tudi pri destilaciji pogosto obstajajo izzivi, specifični za proces, ki jih je treba obravnavati s posebnimi ukrepi.

»Obstaja trg za rešitve po meri, ki so prilagojene specifičnemu procesu in potrebam strank,« pravi Christian Geipel, generalni direktor pri RVT Process Equipment (Steinwiesen, Nemčija; www.rvtpe.com).»To še posebej velja za prenove obstoječih obratov, ki so prilagojeni za izpolnjevanje novih zahtev.Izzivi so različni in vključujejo cilje, kot so daljše in bolj predvidljive dolžine delovanja za obraščanje, večja zmogljivost in nižji padec tlaka ali širši razponi delovanja za večjo prilagodljivost.«

Za obravnavo posebnih potreb je RVT razvil visokozmogljivo strukturirano embalažo SP-Line (slika 2)."Zaradi spremenjene geometrije kanala sta dosežena nižji padec tlaka in večja zmogljivost."Poleg tega je za zelo nizke obremenitve s tekočino, kar je še en izziv, specifičen za aplikacijo, ta tesnila mogoče kombinirati z novimi vrstami razdelilnikov tekočine.»Razvit je bil izboljšan razdelilnik pršilnih šob, ki združuje pršilne šobe z brizgalnimi ploščami in se uspešno uporablja v aplikacijah, kot so vakuumski stolpi rafinerije,« pravi Geipel."Zmanjšuje vnos in s tem umazanijo v pakirnih delih nad razdelilnikom, ne da bi pri tem žrtvoval kakovost distribucije tekočine v pakirnem delu spodaj."

Slika 2. Novo visoko zmogljivo strukturirano tesnilo, SP-Line iz RVT, ponuja spremenjeno geometrijo kanala, nižji padec tlaka in večjo zmogljivost procesne opreme RVT

Še en nov razdelilnik tekočine podjetja RVT (slika 3) je razdelilnik koritastega tipa z brizgalnimi ploščami, ki združuje nizke količine tekočine z višjim delovnim območjem in robustno zasnovo, odporno na obraščanje.

Slika 3. Za zelo majhne obremenitve s tekočino, še en izziv, specifičen za aplikacijo, je mogoče tesnila kombinirati z novimi vrstami razdelilnikov tekočine Procesna oprema RVT

Podobno GTC Technology US, LLC (Houston; www.gtctech.com) razvija nove izdelke za pomoč predelovalcem pri izboljšanju delovanja destilacijskih kolon na podlagi njihovih posebnih potreb.Eden od najnovejših dosežkov vključuje visoko zmogljive pladnje GT-OPTIM, pravi Brad Fleming, generalni direktor GTC-jevega oddelka za tehnologijo procesne opreme.Na stotine industrijskih naprav in testiranje pri Fractionation Research Inc. (FRI; Stillwater, Okla.; www.fri.org) je pokazalo, da visoko zmogljiv pladenj dosega znatno učinkovitost in izboljšanje zmogljivosti v primerjavi z običajnimi pladnji.Pladnji s prečnim tokom so prilagojeni potrebam končnega uporabnika za doseganje visoke učinkovitosti s kombinacijo patentiranih in zaščitenih naprav, ki sestavljajo zasnovo vsakega pladnja.»Lahko zagotovimo zbirko tehnologij in funkcij, ki jih je mogoče uporabiti za reševanje specifičnih ciljev,« ugotavlja Fleming.»Cilj enega procesorja je lahko povečati učinkovitost, medtem ko drugi želi povečati zmogljivost, tretji pa želi čim bolj zmanjšati padec tlaka, ublažiti onesnaženje ali podaljšati čas delovanja.V našem arzenalu načrtovanja opreme imamo veliko različnih orožij, tako da se lahko osredotočimo na ciljne cilje strank za izboljšanje njihovih specifičnih postopkov.«

Medtem je AMACS obravnaval še en pogost izziv destilacije, s katerim se soočajo rafinerije nafte, petrokemične tovarne, plinarne in podobni obrati.Pogosto navpični izločilni boben ali separator z nameščeno opremo za odstranjevanje megle ne odstrani proste tekočine iz toka procesnega plina."Namesto da bi poskušali obravnavati ali popraviti simptome, iščemo glavni vzrok, ki običajno vključuje opremo za odstranjevanje meglice v izbijalnem bobnu," pravi Garcia iz AMACS.Da bi odpravili težavo, je podjetje razvilo Maxswirl Cyclone, visoko zmogljivo in učinkovito napravo za odstranjevanje megle, ki uporablja centrifugalne sile za zagotavljanje najsodobnejše učinkovitosti ločevanja.

Cevi Maxswirl Cyclone so sestavljene iz fiksnega vrtinčnega elementa, ki deluje s centrifugalno silo na hlape, obremenjene z meglo, da loči vneseno tekočino od toka plina.V tem ciklonu z aksialnim tokom posledična centrifugalna sila potisne kapljice tekočine navzven, kjer ustvarijo film tekočine na notranji steni ciklona.Tekočina prehaja skozi reže v steni cevi in ​​se zbira na dnu ciklonske škatle ter odteka zaradi gravitacije.Suhi plin se koncentrira v središču ciklonske cevi in ​​izstopa skozi ciklon.

Medtem se DeDietrich (Mainz, Nemčija; www.dedietrich.com) osredotoča na zagotavljanje stebrov in notranjih delov za zelo korozivne procese pri temperaturah do 390 °F, pravi Edgar Steffin, vodja trženja pri DeDietrichu.»Stebri do DN1000 so izdelani iz QVF borosilikatnega stekla 3.3 ali DeDietrichovega jekla.Večji stebri do DN2400 so izdelani samo iz DeDietrichovega jekla s steklom.Materiali, odporni proti koroziji, so izdelani iz borosilikatnega stekla 3.3, SiC, PTFE ali tantala« (slika 4).

Slika 4. DeDietrich se osredotoča na stebre in notranjost za zelo korozivne procese pri temperaturah do 390 °F.Stebri do DN1000 so izdelani iz QVF borosilikatnega stekla 3.3 ali DeDietrichovega jekla.Večji stebri do DN2400 so izdelani samo iz DeDietrichovega jekla s steklom.Materiali, odporni proti koroziji, so izdelani iz borosilikatnega stekla 3.3, SiC, PTFE ali tantala DeDietrich

Dodaja, da večina procesov pri povišanih temperaturah nad 300 °F zahteva izogibanje PTFE.SiC ima višjo temperaturno odpornost in omogoča načrtovanje večjih razdelilnikov in zbiralnikov, ki so manj občutljivi za dovode, ki vsebujejo trdne snovi ali tiste, ki se nagibajo k penjenju, razplinjevanju ali bliskanju.

Strukturirano pakiranje podjetja Durapack iz borosilikatnega stekla 3.3 je primerno za korozijsko odporno steklo 3.3 ali jeklene stebre, obložene s steklom, saj ima enako odpornost proti koroziji kot stekleni steber in ohranja svojo toplotno stabilnost pri višjih temperaturah v primerjavi s polimeri.Borosilikatno steklo 3.3 je neporozno, kar bistveno zmanjša erozijo in korozijo v primerjavi z enakovrednim keramičnim pakiranjem.

In stolpi, ki imajo stranski rez, vendar so toplotno neučinkoviti, pravi Fleming iz GTC, so lahko dobri kandidati za tehnologijo stebrov z ločilno steno.»Številni destilacijski stolpi imajo zgornji in spodnji produkt, pa tudi stranski vlečeni produkt, vendar s tem pride do velike toplotne neučinkovitosti.Tehnologija stebrov z ločilno steno – kjer prenovite tradicionalni steber – je eden od načinov za povečanje zmogljivosti ob zmanjšanju porabe energije ali zmanjšanju izkoristka nečistoč izdelkov,« pravi (slika 5).

Slika 5. Stolpi, ki imajo stranski rez, vendar so toplotno neučinkoviti, so lahko dobri kandidati za tehnologijo stebrov z ločilno steno GTC Technologies

Steber z ločilno steno loči večkomponentni dovod v tri ali več prečiščenih tokov znotraj enega stolpa, kar odpravlja potrebo po drugem stolpu.Zasnova uporablja navpično steno za razdelitev sredine stebra na dva dela.Krma se pošlje na eno stran kolone, imenovano odsek za predfrakcioniranje.Tam lahke komponente potujejo po koloni navzgor, kjer se prečistijo, medtem ko težke komponente potujejo po koloni navzdol.Tok tekočine z vrha stolpca in tok hlapov z dna sta speljana na svoji strani ločilne stene.

Z nasprotne strani stene se stranski produkt odstrani iz območja, kjer so komponente srednjega vrelišča najbolj koncentrirane.Ta ureditev je sposobna proizvesti veliko čistejši srednji produkt kot običajna stranska vlečena kolona enake obremenitve in pri višji stopnji pretoka.

»Pretvorba v steber s pregradno steno je raziskana, ko iščete bistvene izboljšave, ki jih drugače ne bi mogli doseči v okviru omejitev tradicionalnega stolpa, a če lahko preidete na tehnologijo pregradne stene, boste opazili znatno zmanjšanje pri porabi energije,« pravi."Na splošno je 25 do 30-odstotno zmanjšanje skupne porabe energije za določen pretok, dramatično izboljšan izkoristek in čistost izdelkov ter pogosto tudi povečanje pretoka."

Dodaja, da obstaja tudi možnost uporabe stebra z ločilno steno za zamenjavo tradicionalnega zaporedja dveh stolpov.»Stebre z ločilno steno lahko uporabite za izvedbo iste operacije in proizvodnjo istih izdelkov, vendar to počnete v enem fizičnem stolpu v primerjavi s shemo z dvema stolpoma.V množičnem okolju je mogoče doseči znatno zmanjšanje kapitalskih izdatkov s tehnologijo stebrov z ločilno steno.«

Ta publikacija vsebuje besedilo, grafiko, slike in drugo vsebino (skupaj »vsebina«), ki je samo v informativne namene.Nekateri članki vsebujejo samo osebna priporočila avtorja.ZANAŠANJE NA KAKRŠNE KOLI PODATKE, NAVEDENE V TEJ PUBLIKACIJI, JE SAMO NA VAŠO LASTNO ODGOVORNOST.© 2019 Access Intelligence, LLC – Vse pravice pridržane.