У хімічній промисловості (CPI) більшість поділів здійснюється за допомогою дистиляційних колон.І коли решта процесу залежить від цих стовпців, неефективність, вузькі місця та зупинки є проблематичними.Для того, щоб процеси дистиляції — і решта заводу — не переривалися, внутрішні елементи колони налагоджуються та переробляються, щоб допомогти оптимізувати ефективність і надійність колон.

«Незалежно від того, чи йдеться про нафтопереробку, хімічну обробку чи виробництво пластмас, більша частина розділення органічних хімікатів відбувається за допомогою дистиляції.У той же час існує постійний тиск на хімічні переробники, щоб зробити свої процеси економічно ефективнішими», — говорить Ізак Нівудт, головний технічний директор Koch-Glitsch (Вічіта, Кан.; www.koch-glitsch.com).«Оскільки дистиляційні колони є великим споживачем енергії та оскільки люди не хочуть витрачати багато часу на ремонт обладнання, підвищення ефективності та надійності колон зараз є на першому місці».

Часто після того, як процес запущено, процесори виявляють, що споживання енергії набагато вище, ніж вони очікували, каже Антоніо Гарсіа, менеджер з розвитку бізнесу з транспортування маси в AMACS Process Tower Internals (Арлінгтон, Техас; www.amacs.com).«Щоб досягти кращої енергоефективності, вони повинні вивчити свої варіанти покращення продуктивності масообміну», — каже він.«Крім того, переробники часто шукають способи усунути вузькі місця процесу, щоб отримати кращі вимоги до розділення та продуктивності, а забруднення є поширеною причиною вузьких місць, тому пошук технологій, які допомагають у вирішенні цих проблем, також є важливим».

Вузькі місця та простої, спричинені забрудненням або механічними проблемами, такими як вібрація або механізми всередині колон, що розходяться, можуть коштувати дуже дорого.«Щоразу, коли вам доводиться вимикати дистиляційну колону, це дуже дорого, тому що це також часто призводить до зупинки установок вище та нижче за течією», — каже Ньювудт.«І ці незаплановані зупинки призводять до великих втрат на день».

З цієї причини виробники внутрішніх елементів колон розробляють продукти, призначені для допомоги процесорам у підвищенні енергоефективності та надійності.

Заміна звичайних лотків і упаковок на новіші передові рішення часто необхідна для процесора, який прагне вивищити ефективність, ємність і надійність, тому виробники постійно прагнуть удосконалити свої пропозиції.

Наприклад, компанія Raschig GmbH (Людвігсхафен, Німеччина; www.raschig.com) нещодавно випустила Raschig Super-Ring Plus, нову високоефективну довільну упаковку, яка перевищує продуктивність попередньої моделі Raschig Ring.«Оптимізована структура Raschig Super-Ring Plus забезпечує подальше збільшення потужності при постійній ефективності», — говорить Майкл Шультес, технічний директор Raschig.«Продукт є результатом розробки дизайну на основі багаторічних досліджень.Мета полягала в тому, щоб зберегти всі переваги Super-Ring, але збільшити пропускну здатність і зменшити падіння тиску».

Отриманий продукт мінімізує падіння тиску шляхом розміщення плоских синусоїдальних смуг у надзвичайно відкритій структурі, максимізує пропускну здатність за рахунок переваги потоку плівки на безперервних синусоїдальних смугах, підвищує ефективність за рахунок мінімізації утворення крапель всередині упаковки та зменшує тенденцію до забруднення за рахунок зменшення утворення крапель і пропонування низького рівня перепад тиску.Чутливість до забруднення також зменшується завдяки утворенню безперервних рідких плівок, які змочують весь елемент упаковки.

Подібним чином AMACS проводить дослідження, щоб покращити свій продукт SuperBlend.«Дослідження показали, що, замінивши існуючу довільну упаковку нашим SuperBlend 2-PAC, ефективність колони можна підвищити на 20% або пропускну здатність на 15%», — говорить Moize Turkey, менеджер із розробки додатків AMACS.Технологія SuperBlend 2-PAC — це суміш високопродуктивних розмірів упаковки, розміщених на одному ліжку.«Ми змішуємо два розміри найкращої металевої довільної геометрії, і в поєднанні запатентована суміш забезпечує переваги ефективності меншого розміру упаковки, зберігаючи при цьому ємність і перепад тиску більшого розміру упаковки», — говорить він.Змішаний шар рекомендований для абсорбції та десорбції, тонкої хімічної дистиляції, фракціонаторів нафтопереробного заводу та можливостей модернізації в будь-якій масо- чи теплообмінній вежі, обмеженій звичайним або випадковим пакуванням третього покоління.

Удосконалення внутрішніх елементів також розробляються для вирішення таких проблем, як забруднення та складні умови.

«Надійність надзвичайно важлива для повсякденних міркувань.Незалежно від того, наскільки добре працює пристрій, якщо він не може протистояти умовам забруднення в процесі, він не буде успішним», – каже Марк Піллінг, менеджер із технологій у США Sulzer (Вінтертур, Швейцарія; www.sulzer. com).«За останні п’ять років компанія Sulzer витратила величезну кількість часу на розробку повної лінії обладнання, стійкого до забруднення».У лотках компанія пропонує VG AF і лотки проти забруднення, а також нещодавно випущені клапани UFM AF, які мають високу продуктивність і ефективність, а також надзвичайно стійкі до забруднення.Що стосується упаковок, то компанія випустила сітчасті ущільнювачі Mellagrid AF проти обростання, які підходять для ущільнень із високим рівнем забруднення, таких як мийні секції вакуумної вежі.

Піллінг додає, що Sulzer працював над двостороннім підходом до питань піноутворення.«У той час як ми розробляємо обладнання та конструкції для роботи з піноутворенням, ми також працюємо з нашими клієнтами, щоб визначити потенційні піноутворення», — говорить він.«Коли ви дізнаєтесь, що піноутворення існує, ви можете спроектувати його.Це випадки, коли клієнт матиме піноутворення і не знає про це, як правило, створює проблеми.Ми бачимо всі види піноутворення, такі як піни Marangoni, Ross і піни з частинками, і працюємо з клієнтами, щоб виявити такі ситуації».

А для застосувань, де забруднення та коксування можуть бути дуже сильними, компанія Koch-Glitsch розробила набивку сітки Proflux для важких умов експлуатації, каже Ньвудт (рис. 1).Нове високоефективне сітчасте ущільнення для важких умов експлуатації поєднує ефективність структурованого ущільнення з міцністю та стійкістю до забруднення сіткового ущільнення.Це збірка міцних гофрованих листів, приварених до стрижнів великого калібру.Комбінація зварного стрижневого вузла та гофрованих листів збільшеної товщини матеріалу забезпечує міцну конструкцію, яка протистоїть пошкодженню внаслідок викривлення вежі або ерозії.Зазори між листами забезпечують підвищену стійкість до забруднення.«Упаковка була встановлена ​​майже 100 разів у службах з дуже сильним забрудненням, і справді добре працює порівняно з продуктами, які вона замінює.Довший термін експлуатації та менший перепад тиску, які він забезпечує, призводять до зниження експлуатаційних витрат для клієнта», — каже Ньвудт.

Малюнок 1. Ущільнення сітки Proflux для важких умов експлуатації — це високоефективне ущільнення сітки для важких умов експлуатації, яке поєднує в собі ефективність структурованого ущільнення з міцністю та стійкістю до забруднення ущільнення сітки Коха-Гліча

Що стосується дистиляції, також часто виникають проблеми, характерні для процесу, які необхідно вирішити за допомогою спеціальних заходів.

«Існує ринок індивідуальних рішень, налаштованих на конкретний процес і потреби клієнтів», — каже Крістіан Гейпель, керуючий директор RVT Process Equipment (Steinwiesen, Німеччина; www.rvtpe.com).«Це особливо актуально для модернізації існуючих установок, які модифікуються відповідно до нових вимог.Виклики різноманітні та включають такі цілі, як більша та більш передбачувана довжина циклу для застосувань із забрудненнями, більша продуктивність і менший перепад тиску або більш широкі робочі діапазони для більшої гнучкості».

Щоб задовольнити конкретні потреби, RVT розробила структуроване пакування великої ємності SP-Line (рис. 2).«Завдяки зміненій геометрії каналу досягається менший перепад тиску та більша пропускна здатність».Крім того, для дуже низьких навантажень рідини, що є ще одним завданням, пов’язаним із застосуванням, ці сальники можна комбінувати з новими типами розподільників рідини.«Був розроблений вдосконалений розподільник розпилювальних форсунок, який поєднує розпилювальні форсунки з розбризкувальними пластинами, і успішно використовується в таких додатках, як вакуумні колони нафтопереробного заводу», — говорить Гейпель.«Це зменшує захоплення і, отже, забруднення в секціях ущільнення над розподільником без шкоди для якості розподілу рідини в секції ущільнення нижче».

Малюнок 2. Нове структуроване ущільнення високої місткості, SP-Line від RVT, пропонує модифіковану геометрію каналу, менший перепад тиску та більшу продуктивність RVT Process Equipment

Ще один новий розподільник рідини від RVT (рис. 3) — це розподільник желобкового типу з розбризкувальними пластинами, який поєднує в собі низьку швидкість рідини з вищим робочим діапазоном і міцну конструкцію, стійку до забруднення.

Малюнок 3. Для дуже низьких навантажень рідини, іншої проблеми, пов’язаної з конкретним застосуванням, ущільнення можна поєднувати з новими типами розподільників рідини RVT Process Equipment

Так само GTC Technology US, LLC (Х’юстон; www.gtctech.com) розробляє нові продукти, щоб допомогти переробникам покращити продуктивність дистиляційних колон відповідно до їхніх конкретних потреб.Однією з останніх розробок є високопродуктивні лотки GT-OPTIM, каже Бред Флемінг, генеральний менеджер підрозділу GTC Process Equipment Technology.Сотні промислових установок, а також випробування в Fractionation Research Inc. (FRI; Stillwater, Okla.; www.fri.org) продемонстрували, що високопродуктивний лоток досягає значного підвищення ефективності та ємності порівняно зі звичайними лотками.Лотки з перехресним потоком налаштовані відповідно до потреб кінцевого користувача для досягнення високої ефективності за допомогою комбінації запатентованих і фірмових пристроїв, які складають конструкцію кожного лотка.«Ми можемо надати набір технологій і функцій, які можна використовувати для досягнення конкретних цілей», — зазначає Флемінг.«Метою одного процесора може бути підвищення ефективності, тоді як інший бажає збільшити потужність, а третій — мінімізувати падіння тиску, пом’якшити забруднення або подовжити час роботи.У нашому арсеналі проектування обладнання є багато різних видів зброї, тому ми можемо зосередитися на цільових цілях клієнта для вдосконалення конкретного процесу».

Тим часом AMACS вирішив ще одну поширену проблему дистиляції, з якою стикаються нафтопереробні, нафтохімічні заводи, газові заводи та подібні підприємства.Часто вертикальний відбійний барабан або сепаратор із встановленим обладнанням для видалення туману не здатний видалити вільну рідину з потоку технологічного газу.«Замість того, щоб намагатися усунути або усунути симптоми, ми шукаємо першопричину, яка зазвичай пов’язана з обладнанням для видалення туману в вибійному барабані», — каже Гарсія з AMACS.Щоб вирішити цю проблему, компанія розробила Maxswirl Cyclone, потужний високоефективний пристрій видалення туману, який використовує відцентрові сили для забезпечення найсучаснішої продуктивності сепарації.

Трубки Maxswirl Cyclone складаються з фіксованого завихрювального елемента, який застосовує відцентрову силу до запорошеної пари, щоб відокремити захоплену рідину від потоку газу.У цьому циклоні з осьовим потоком результуюча відцентрова сила виштовхує краплі рідини назовні, де вони створюють плівку рідини на внутрішній стінці циклону.Рідина проходить через щілини в стінці труби і збирається на дні циклонної коробки та дренується під дією сили тяжіння.Сухий газ концентрується в центрі циклонної труби і виходить через циклон.

Тим часом DeDietrich (Майнц, Німеччина; www.dedietrich.com) зосереджує зусилля на постачанні колон і внутрішніх елементів для висококорозійних процесів при температурах до 390°F, говорить Едгар Стеффін, керівник відділу маркетингу DeDietrich.«Колонки до DN1000 виготовлені з боросилікатного скла QVF 3.3 або сталі DeDietrich, покритої склом.Великі колони до DN2400 виготовляються лише зі сталі DeDietrich, покритої склом.Корозійностійкі матеріали виготовлені з боросилікатного скла 3.3, SiC, PTFE або танталу» (рис. 4).

Рисунок 4. DeDietrich зосереджується на колонах і внутрішніх частинах для висококорозійних процесів при температурах до 390°F.Колони до DN1000 виготовлені з боросилікатного скла QVF 3.3 або сталі DeDietrich.Більші колони до DN2400 виготовляються лише зі сталі DeDietrich, покритої склом.Корозійностійкі матеріали виготовлені з боросилікатного скла 3.3, SiC, PTFE або танталу DeDietrich

Він додає, що більшість процесів при підвищених температурах вище 300°F вимагають уникнення PTFE.SiC має вищу термостійкість і дозволяє створювати більші розподільники та колектори, менш чутливі до подачі, що містить тверді речовини або ті, які мають тенденцію до спінювання, дегазації або спалаху.

Структурована упаковка компанії Durapack із боросилікатного скла 3.3 підходить для стійкого до корозії скла 3.3 або сталевих колон, покритих склом, оскільки вона має таку саму стійкість до корозії, що й скляна колона, і зберігає свою термостабільність при вищих температурах порівняно з полімерами.Боросилікатне скло 3.3 не є пористим, що значно знижує ерозію та корозію порівняно з еквівалентною керамічною упаковкою.

І вежі, які мають бічний зріз, але є термічно неефективними, каже Флемінг з GTC, можуть бути хорошими кандидатами на технологію колон із роздільними стінами.«Багато дистиляційних колон мають верхній і нижній продукт, а також бічний продукт, але це пов’язано з значною термічною неефективністю.Технологія колон із роздільною стінкою — де ви модернізуєте традиційну колону — це один із способів збільшити потужність, одночасно зменшуючи споживання енергії або кількість домішок, що виходять із продукту», — говорить він (рис. 5).

Малюнок 5. Вежі з боковим вирізом, але термічно неефективні, можуть бути хорошими кандидатами на технологію колон із роздільними стінами GTC Technologies

Колона з роздільною стінкою розділяє багатокомпонентний корм на три або більше очищених потоків в одній вежі, усуваючи потребу у другій колоні.У конструкції використовується вертикальна стіна, щоб розділити середину колони на дві секції.Корм направляється в одну сторону колони, яка називається секцією попереднього фракціонування.Там легкі компоненти рухаються вгору по колоні, де вони очищаються, тоді як важкі компоненти рухаються вниз по колоні.Потік рідини з верхньої частини колони та потік пари знизу направляються до відповідних сторін розділової стінки.

З протилежного боку стінки відводиться побічний продукт із зони найбільшої концентрації середньокиплячих компонентів.Ця система здатна виробляти набагато чистіший проміжний продукт, ніж звичайна бічна колона з тією самою потужністю та з більшою швидкістю потоку.

«Перехід на колону з роздільною стіною досліджується, коли ви бажаєте внести значні покращення, які не могли б зробити інакше в межах традиційної вежі, але якщо ви зможете перейти на технологію роздільної стіни, ви побачите значне зниження у споживанні енергії», – каже він.«Загалом загальне споживання енергії при певній пропускній здатності зменшується на 25–30%, значно підвищується вихід і чистота продуктів, а також часто збільшується продуктивність».

Він додає, що також є можливість використовувати колону розділової стіни замість традиційної послідовності двох веж.«Ви можете використовувати колони роздільної стіни для виконання тієї ж операції та виробництва тих самих продуктів, але ви робите це в одній фізичній вежі порівняно зі схемою з двома вежами.У масовій сфері суттєвого скорочення капітальних витрат можна досягти за допомогою технології колон із роздільними стінами».

Ця публікація містить текст, графіку, зображення та інший вміст (разом «Вміст»), який призначений лише для інформаційних цілей.Деякі статті містять лише особисті рекомендації автора.ПОВАЖАЄТЬСЯ НА БУДЬ-ЯКУ ІНФОРМАЦІЮ, НАДАНУ У ЦІЙ ПУБЛІКАЦІЇ, ЛИШЕ НА ВАШ ВЛАСНИЙ РИЗИК.© 2019 Access Intelligence, LLC – Усі права захищено.