Trong các ngành công nghiệp chế biến hóa học (CPI), phần lớn việc phân tách được thực hiện thông qua các cột chưng cất.Và khi phần còn lại của quy trình phụ thuộc vào các cột đó thì sự thiếu hiệu quả, tắc nghẽn và ngừng hoạt động sẽ có vấn đề.Trong nỗ lực duy trì quá trình chưng cất — và phần còn lại của nhà máy — hoạt động bình thường, các bộ phận bên trong cột đang được tinh chỉnh và làm lại để giúp tối ưu hóa hiệu quả và độ tin cậy của cột.

“Cho dù đó là trong quá trình tinh chế, xử lý hóa học hay sản xuất nhựa, hầu hết việc phân tách giữa các hóa chất hữu cơ đều được thực hiện bằng quá trình chưng cất.Đồng thời, có một áp lực liên tục đối với các bộ xử lý hóa học trong việc làm cho quy trình của họ hiệu quả hơn về mặt chi phí,” Izak Nieuwoudt, giám đốc kỹ thuật của Koch-Glitsch (Wichita, Kan.; www.koch-glitsch.com) cho biết.“Bởi vì cột chưng cất là nguồn tiêu thụ năng lượng rất lớn và vì mọi người không muốn tốn nhiều thời gian để sửa chữa thiết bị nên việc nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của cột chưng cất là ưu tiên hàng đầu hiện nay.”

Antonio Garcia, giám đốc phát triển kinh doanh chuyển giao hàng loạt của AMACS Process Tower Internals (Arlington, Tex.; www.amacs.com), cho biết thường thì sau khi một quy trình được thiết lập và chạy, các bộ xử lý nhận thấy rằng mức tiêu thụ năng lượng cao hơn nhiều so với họ mong đợi.“Để đạt được hiệu quả sử dụng năng lượng tốt hơn, họ phải khám phá các phương án cải thiện hiệu suất truyền khối,” ông nói.“Ngoài ra, các nhà xử lý thường tìm cách giải quyết tình trạng tắc nghẽn trong quy trình nhằm đạt được các yêu cầu về công suất và phân tách tốt hơn, đồng thời việc bám bẩn là nguyên nhân phổ biến gây ra tắc nghẽn, vì vậy việc tìm kiếm các công nghệ hỗ trợ giải quyết những vấn đề này cũng rất quan trọng”.

Sự tắc nghẽn và thời gian ngừng hoạt động do tắc nghẽn hoặc các vấn đề cơ học, chẳng hạn như rung động hoặc các cơ chế bên trong các cột bị tách rời, có thể trở nên rất tốn kém.Nieuwoudt cho biết: “Mỗi lần bạn phải đóng cửa một cột chưng cất sẽ rất tốn kém vì nó thường dẫn đến việc đóng cửa các thiết bị thượng nguồn và hạ nguồn”.“Và những lần ngừng hoạt động ngoài kế hoạch này sẽ dẫn đến tổn thất lớn mỗi ngày.”

Vì lý do này, các nhà sản xuất phần bên trong cột đang phát triển các sản phẩm được thiết kế để hỗ trợ bộ xử lý tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng và độ tin cậy.

Việc thay thế các khay và bao bì thông thường bằng các giải pháp tiên tiến, mới hơn thường là cần thiết đối với bộ xử lý đang tìm kiếm hiệu quả, công suất và độ tin cậy cao hơn, vì vậy các nhà sản xuất không ngừng tìm cách cải tiến sản phẩm của họ.

Ví dụ: Raschig GmbH (Ludwigshafen, Đức; www.raschig.com) gần đây đã phát hành Raschig Super-Ring Plus, một loại bao bì ngẫu nhiên mới, hiệu suất cao, vượt xa hiệu suất của Raschig Ring trước đó.Micheal Schultes, giám đốc kỹ thuật của Raschig cho biết: “Cấu trúc được tối ưu hóa của Raschig Super-Ring Plus cho phép tăng công suất hơn nữa với hiệu suất không đổi”.“Sản phẩm này là kết quả của quá trình phát triển thiết kế dựa trên nhiều năm nghiên cứu.Mục tiêu là duy trì tất cả các ưu điểm của Super-Ring nhưng cải thiện công suất và giảm sụt áp.”

Sản phẩm thu được giảm thiểu sự sụt giảm áp suất bằng cách sắp xếp các dải hình sin phẳng thành một cấu trúc cực kỳ mở, tối đa hóa công suất bằng cách ưu tiên dòng màng khi sắp xếp dải hình sin liên tục, tăng hiệu quả bằng cách giảm thiểu sự hình thành giọt nước bên trong lớp đệm và giảm xu hướng tắc nghẽn bằng cách giảm sự phát triển của giọt nước và tạo ra áp suất thấp. giảm áp suất.Độ nhạy bám bẩn cũng được giảm bằng cách tạo ra các màng chất lỏng liên tục, làm ướt toàn bộ bộ phận đóng gói.

Tương tự như vậy, AMACS đã và đang nghiên cứu để cải tiến sản phẩm SuperBlend của mình.Moize Thổ Nhĩ Kỳ, giám đốc kỹ thuật ứng dụng của AMACS, cho biết: “Nghiên cứu đã chỉ ra rằng bằng cách thay thế việc đóng gói ngẫu nhiên hiện có bằng SuperBlend 2-PAC của chúng tôi, hiệu suất của tháp có thể tăng thêm 20% hoặc công suất thêm 15%.Công nghệ SuperBlend 2-PAC là sự kết hợp của các kích cỡ bao bì hiệu suất cao được đặt trong một giường đơn.Ông nói: “Chúng tôi pha trộn hai kích thước của hình học ngẫu nhiên kim loại tốt nhất và khi kết hợp, hỗn hợp được cấp bằng sáng chế sẽ đạt được lợi ích về hiệu quả của kích thước đóng gói nhỏ hơn, trong khi vẫn duy trì công suất và độ giảm áp suất của kích thước đóng gói lớn hơn”.Giường pha trộn được khuyên dùng để hấp thụ và loại bỏ, chưng cất hóa chất tinh khiết, máy phân tách trong nhà máy lọc dầu và các cơ hội trang bị thêm trong bất kỳ tháp truyền khối hoặc truyền nhiệt nào bị hạn chế bởi việc đóng gói ngẫu nhiên thông thường hoặc thế hệ thứ ba.

Những cải tiến về phần bên trong cũng đang được phát triển để hỗ trợ các vấn đề như tắc nghẽn và các điều kiện khó khăn.

“Độ tin cậy là cực kỳ quan trọng đối với những cân nhắc hàng ngày.Mark Pilling, giám đốc công nghệ Hoa Kỳ của Sulzer (Winterthur, Thụy Sĩ; www.sulzer) cho biết, dù thiết bị hoạt động tốt đến đâu, nếu nó không thể chịu được các điều kiện bám bẩn trong một quy trình thì nó sẽ không thể thành công. com).“Sulzer đã dành rất nhiều thời gian trong 5 năm qua để phát triển một dòng thiết bị chống bám bẩn hoàn chỉnh.”Về các khay, công ty cung cấp VG AF và các khay chống bẩn, đồng thời mới ra mắt van UFM AF, vừa có hiệu suất cao về công suất và hiệu quả, vừa có khả năng chống bám bẩn cực cao.Trong lĩnh vực đóng gói, công ty đã cho ra mắt gói lưới chống bẩn Mellagrid AF, phù hợp cho các ứng dụng đóng gói có mức độ bám bẩn cao, chẳng hạn như các bộ phận rửa tháp chân không.

Pilling cho biết thêm rằng đối với các vấn đề về tạo bọt, Sulzer đang nghiên cứu phương pháp tiếp cận theo hai hướng.Ông nói: “Trong khi chúng tôi phát triển thiết bị và thiết kế để xử lý các ứng dụng tạo bọt, chúng tôi cũng làm việc với khách hàng của mình để xác định các ứng dụng tạo bọt tiềm năng”.“Một khi bạn biết khả năng tạo bọt tồn tại, bạn có thể thiết kế nó.Những trường hợp khách hàng gặp tình trạng tạo bọt mà không biết về nó sẽ có xu hướng gây ra vấn đề.Chúng tôi thấy tất cả các loại bọt tạo bọt, chẳng hạn như bọt Marangoni, Ross và bọt dạng hạt, đồng thời làm việc với khách hàng để xác định những tình huống như vậy.”

Và, đối với các ứng dụng mà tình trạng bám cặn và luyện cốc có thể rất nghiêm trọng, Koch-Glitsch đã phát triển gói lưới đóng gói chuyên dụng Proflux, Nieuwoudt cho biết (Hình 1).Việc đóng gói lưới dịch vụ khắc nghiệt hiệu suất cao mới kết hợp hiệu quả của việc đóng gói có cấu trúc với độ bền và khả năng chống bám bẩn của việc đóng gói lưới.Nó là tập hợp các tấm tôn chắc chắn được hàn vào các thanh có khổ lớn.Sự kết hợp giữa cụm thanh hàn và các tấm tôn có độ dày vật liệu tăng lên mang đến một thiết kế chắc chắn có khả năng chống lại hư hỏng do đảo lộn hoặc xói mòn tháp.Khoảng cách giữa các tấm giúp cải thiện khả năng chống bám bẩn.“Tính đến nay, bao bì đã được lắp đặt gần 100 lần trong các dịch vụ bám bẩn rất nghiêm trọng và thực sự hoạt động tốt so với các sản phẩm mà nó đang thay thế.Nieuwoudt cho biết tuổi thọ dài hơn và mức giảm áp suất thấp hơn mang lại kết quả là chi phí vận hành thấp hơn cho khách hàng.

Hình 1. Đóng gói lưới dịch vụ nghiêm trọng Proflux là đóng gói lưới dịch vụ khắc nghiệt hiệu suất cao kết hợp hiệu quả của việc đóng gói có cấu trúc với độ bền và khả năng chống bám bẩn của việc đóng gói lưới Koch-Glitsch

Khi nói đến quá trình chưng cất, cũng thường có những thách thức cụ thể đối với một quy trình cần được giải quyết thông qua các biện pháp đặc biệt.

Christian Geipel, giám đốc điều hành của RVT Process Equipment (Steinwiesen, Đức; www.rvtpe.com) cho biết: “Có một thị trường dành cho các giải pháp được thiết kế riêng phù hợp với quy trình cụ thể và nhu cầu của khách hàng”.“Điều này đặc biệt có giá trị đối với việc cải tạo các nhà máy hiện có nhằm đáp ứng nhu cầu mới.Các thách thức rất đa dạng và bao gồm các mục tiêu như thời gian chạy dài hơn và dễ dự đoán hơn cho các ứng dụng gây tắc nghẽn, công suất cao hơn và giảm áp suất thấp hơn hoặc phạm vi hoạt động rộng hơn để linh hoạt hơn.”

Để giải quyết các nhu cầu cụ thể, RVT đã phát triển loại bao bì có cấu trúc công suất cao, SP-Line (Hình 2).“Do hình dạng kênh được sửa đổi nên mức giảm áp suất thấp hơn và công suất cao hơn đạt được.”Hơn nữa, đối với tải chất lỏng rất thấp, một thách thức khác dành riêng cho ứng dụng, những lớp đệm này có thể được kết hợp với các loại bộ phân phối chất lỏng mới.Geipel cho biết: “Một nhà phân phối vòi phun cải tiến kết hợp vòi phun với tấm giật gân đã được phát triển và được sử dụng thành công trong các ứng dụng như cột chân không của nhà máy lọc dầu”.“Nó làm giảm sự cuốn theo và do đó gây tắc nghẽn trong các bộ phận đóng gói phía trên bộ phân phối mà không ảnh hưởng đến chất lượng phân phối chất lỏng cho bộ phận đóng gói bên dưới.”

Hình 2. Bao bì có cấu trúc công suất cao, mới, SP-Line từ RVT, cung cấp hình dạng kênh được sửa đổi, giảm áp suất thấp hơn và Thiết bị xử lý RVT công suất cao hơn

Một nhà phân phối chất lỏng mới khác của RVT (Hình 3) là nhà phân phối kiểu máng có tấm chắn nước kết hợp tốc độ chất lỏng thấp với phạm vi hoạt động cao hơn và thiết kế chắc chắn, chống bám bẩn.

Hình 3. Đối với tải chất lỏng rất thấp, một thách thức khác dành riêng cho ứng dụng, việc đóng gói có thể được kết hợp với các loại thiết bị phân phối chất lỏng mới Thiết bị xử lý RVT

Tương tự, GTC Technology US, LLC (Houston; www.gtctech.com) đang phát triển các sản phẩm mới để hỗ trợ các nhà chế biến cải thiện hiệu suất của các cột chưng cất dựa trên nhu cầu cụ thể của họ.Brad Fleming, tổng giám đốc bộ phận Công nghệ Thiết bị Quy trình của GTC, cho biết một trong những phát triển mới nhất bao gồm các khay hiệu suất cao GT-OPTIM.Hàng trăm cơ sở lắp đặt công nghiệp cùng với thử nghiệm tại Fractionation Research Inc. (FRI; Stillwater, Okla.; www.fri.org) đã chứng minh rằng khay hiệu suất cao đạt được hiệu suất và cải thiện công suất đáng kể so với các khay thông thường.Các khay chéo được tùy chỉnh theo nhu cầu của người dùng cuối để đạt được hiệu quả cao thông qua sự kết hợp giữa các thiết bị được cấp bằng sáng chế và độc quyền tạo nên từng thiết kế khay.Fleming lưu ý: “Chúng tôi có thể cung cấp một tập hợp các công nghệ và tính năng có thể được sử dụng để giải quyết các mục tiêu cụ thể”.“Mục tiêu của một bộ xử lý có thể là tăng hiệu suất, trong khi một bộ xử lý khác muốn tăng công suất và một bộ xử lý khác nữa muốn giảm thiểu sụt áp, giảm thiểu tắc nghẽn hoặc kéo dài thời gian chạy.Chúng tôi có nhiều loại vũ khí khác nhau trong kho thiết kế thiết bị của mình, vì vậy chúng tôi có thể tập trung vào mục tiêu hướng tới của khách hàng để cải tiến quy trình cụ thể của họ.”

Trong khi đó, AMACS đã giải quyết một thách thức chưng cất phổ biến khác mà các nhà máy lọc dầu, nhà máy hóa dầu, nhà máy khí đốt và các cơ sở tương tự phải đối mặt.Thông thường, trống loại thẳng đứng hoặc thiết bị phân tách có lắp đặt thiết bị loại bỏ sương mù không loại bỏ được chất lỏng tự do khỏi dòng khí xử lý.Garcia của AMACS cho biết: “Thay vì cố gắng giải quyết hoặc sửa chữa các triệu chứng, chúng tôi tìm kiếm nguyên nhân gốc rễ, thường liên quan đến thiết bị loại bỏ sương mù trong trống loại.Để giải quyết vấn đề, công ty đã phát triển Maxswirl Cyclone, một thiết bị loại bỏ sương mù công suất cao, hiệu quả cao, sử dụng lực ly tâm để mang lại hiệu suất phân tách tiên tiến nhất.

Các ống Lốc xoáy Maxswirl bao gồm một bộ phận xoáy cố định, tác dụng lực ly tâm lên hơi chứa sương mù để tách chất lỏng bị cuốn theo khỏi dòng khí.Trong xoáy thuận hướng trục này, lực ly tâm sinh ra sẽ đẩy các giọt chất lỏng ra ngoài, nơi chúng tạo ra một màng chất lỏng trên thành trong của xoáy thuận.Chất lỏng đi qua các khe trên thành ống và được thu lại ở đáy hộp lốc xoáy và thoát ra ngoài nhờ trọng lực.Khí khô tập trung ở trung tâm ống lốc xoáy và thoát ra ngoài qua lốc xoáy.

Trong khi đó, DeDietrich (Mainz, Đức; www.dedietrich.com) đang tập trung nỗ lực vào việc cung cấp các cột và bộ phận bên trong cho các quy trình có tính ăn mòn cao ở nhiệt độ lên tới 390°F, Edgar Steffin, người đứng đầu bộ phận tiếp thị của DeDietrich cho biết.“Cột lên đến DN1000 được làm bằng thủy tinh borosilicate QVF 3.3 hoặc thép lót thủy tinh DeDietrich.Các cột lớn hơn đến DN2400 chỉ được làm bằng thép lót kính DeDietrich.Vật liệu chống ăn mòn được làm bằng thủy tinh borosilicate 3.3, SiC, PTFE hoặc Tantalum” (Hình 4).

Hình 4. DeDietrich tập trung vào cột và các bộ phận bên trong dành cho các quá trình có tính ăn mòn cao ở nhiệt độ lên tới 390°F.Cột đến DN1000 được làm bằng thủy tinh borosilicate QVF 3.3 hoặc thép lót thủy tinh DeDietrich.Các cột lớn hơn đến DN2400 chỉ được làm bằng thép lót kính DeDietrich.Vật liệu chống ăn mòn được làm bằng thủy tinh borosilicate 3.3, SiC, PTFE hoặc tantalum DeDietrich

Ông nói thêm rằng hầu hết các quy trình ở nhiệt độ cao trên 300°F đều yêu cầu tránh sử dụng PTFE.SiC có khả năng chịu nhiệt độ cao hơn và cho phép thiết kế các bộ phân phối và thu gom lớn hơn, ít nhạy cảm hơn đối với thức ăn có chứa chất rắn hoặc những thức ăn có xu hướng tạo bọt, khử khí hoặc bốc cháy.

Vật liệu đóng gói có cấu trúc Durapack bằng thủy tinh borosilicate 3.3 của công ty phù hợp với cột thủy tinh chống ăn mòn 3.3 hoặc cột thép lót kính vì nó có khả năng chống ăn mòn tương tự như cột thủy tinh và giữ ổn định nhiệt ở nhiệt độ cao hơn so với polyme.Thủy tinh Borosilicate 3.3 không xốp, giúp giảm đáng kể sự xói mòn và ăn mòn so với bao bì gốm tương đương.

Và những tòa tháp có đường cắt ngang nhưng kém hiệu quả về mặt nhiệt, Fleming của GTC cho biết, có thể là ứng cử viên sáng giá cho công nghệ cột vách ngăn.“Nhiều cột chưng cất có sản phẩm trên và dưới cũng như sản phẩm hút bên, nhưng điều này dẫn đến kém hiệu quả về nhiệt.Công nghệ cột vách ngăn - nơi bạn cải tiến cột truyền thống - là một cách để tăng công suất đồng thời giảm mức tiêu thụ năng lượng hoặc giảm tạp chất trong sản phẩm,” ông nói (Hình 5).

Hình 5. Tháp có đường cắt ngang nhưng kém hiệu quả về nhiệt có thể là ứng cử viên sáng giá cho công nghệ cột vách ngăn GTC Technologies

Cột tường ngăn tách nguồn cấp dữ liệu nhiều thành phần thành ba hoặc nhiều luồng tinh khiết trong một tháp duy nhất, loại bỏ sự cần thiết của cột thứ hai.Thiết kế sử dụng một bức tường thẳng đứng để chia phần giữa cột thành hai phần.Nguồn cấp dữ liệu được gửi đến một bên của cột, được gọi là phần phân đoạn trước.Ở đó, các thành phần nhẹ di chuyển lên cột, nơi chúng được tinh chế, trong khi các thành phần nặng di chuyển xuống cột.Dòng chất lỏng từ đỉnh cột và dòng hơi từ phía dưới được dẫn đến các phía tương ứng của vách ngăn.

Từ phía đối diện của bức tường, sản phẩm phụ được lấy ra khỏi khu vực tập trung nhiều thành phần sôi ở giữa.Sự sắp xếp này có khả năng tạo ra sản phẩm trung gian tinh khiết hơn nhiều so với cột kéo phụ thông thường có cùng nhiệm vụ và ở lưu lượng cao hơn.

“Việc chuyển đổi sang cột tường ngăn được nghiên cứu khi bạn đang xem xét thực hiện những cải tiến đáng kể mà bạn không thể thực hiện được trong những hạn chế của tháp truyền thống, nhưng nếu bạn có thể chuyển đổi sang công nghệ tường ngăn, bạn sẽ thấy sự giảm đáng kể. trong việc tiêu thụ năng lượng,” ông nói.“Nói chung, mức tiêu thụ năng lượng tổng thể giảm từ 25 đến 30% cho một công suất nhất định, năng suất và độ tinh khiết của sản phẩm được cải thiện đáng kể, đồng thời công suất cũng thường tăng lên.”

Ông nói thêm rằng cũng có cơ hội sử dụng cột tường ngăn để thay thế dãy hai tháp truyền thống.“Bạn có thể sử dụng các cột tường ngăn để thực hiện cùng một hoạt động và tạo ra các sản phẩm giống nhau, nhưng bạn đang thực hiện việc đó trong một tòa tháp vật lý so với sơ đồ hai tòa tháp.Ở cấp cơ sở, có thể giảm đáng kể chi phí vốn nhờ công nghệ cột phân chia.”

Ấn phẩm này chứa văn bản, đồ họa, hình ảnh và nội dung khác (gọi chung là “Nội dung”), chỉ nhằm mục đích cung cấp thông tin.Một số bài viết chỉ chứa các khuyến nghị cá nhân của tác giả.TIN CẬY VÀO BẤT KỲ THÔNG TIN NÀO ĐƯỢC CUNG CẤP TRONG XUẤT BẢN NÀY HOÀN TOÀN RỦI RO CỦA BẠN.© 2019 Access Intelligence, LLC – Bảo lưu mọi quyền.