химиялық өндірістердегі оптимизацияланған колонна мен ішкі құрылғыларды жеткізу туралы зерттеулер

Құрама колонналық ішкі құрылғылармен дистилляцияның тиімділігін арттыру

Дәстүрлі дистилляция колонналарындағы жиі кездесетін тарлау орындар

Ескі моделі айдау баштары жұмыс істеу кезінде табақшалардың ескіріп кетуі немесе толтырғыш материалдардың тозуы салдарынан туындайтын толқындалу, бу тамшыларының тасымалдануы және көбіктелу сияқты көптеген проблемаларға тап болады. Өткен жылы жүргізілген материал беріктігі бойынша соңғы зерттеулерге сәйкес, мұндай тиімсіздіктер жаңа жүйелермен салыстырғанда будың және сұйықтың арасындағы шынайы контактілік бетін 15%-дан 30%-ға дейін қысқартады. Жабдықтар ескірген сайын мәселе түбегейлі өткірленеді, себебі ескі инфрақұрылым сұйық пен будың жүйе бойынша тең бөлінбеуіне әкеледі. Бұл теңсіз таралу бөлу процесін дәлдіксіз етеді және нәтижесінде бірдей нәтижеге жету үшін көбірек энергия қажет етеді.

Жетілдірілген бағаналық ішкі құрылғылардың бөліну тиімділігін қалай арттыратыны

Құрылғы ішіндегі фазалардың өзара әрекеттесуін жақсартуда құрылымдық толтырғыш материалдар мен дамытылған табақша жүйелері сияқты жаңа ішкі компоненттер елеулі жетістіктерге жеткізді, бұрынғы конструкциялық тәсілдердегі көптеген мәселелерді шешті. Жоғары тиімділікті клапанды табақшаларды мысалға алсақ, олар қысымның жоғалуын 40-60 пайызға дейін азайтады, бірақ күнделікті өзгеріп отыратын шикізат құрамы кезінде де жұмыс істеуді сақтап қалады. Химиялық өңдеу қондырғылары қазір гидрокарбондардың 99,5%-ға жақын тазалық стандартына жетеді, бұл кәдімгі сүзгіш табақшалардан 12-18 пайызға асып түседі. Осы заманауи компоненттердің ұтымды пішіні сұйықтың ілеспеуін азайтады, сондықтан жұмыс жағдайлары өзгерген кезде бүкіл жүйе тезірек реакция береді.

Тиімділігі 92–100% құрайтын Суперфрак табақшалары: дизайн және әсері

Superfrac табағы бұрқылдақ қақпақшалы және сүзгіш таба технологияларының ең жақсы жақтарын біріктіретін екі бағыттағы ағын дизайнымен ерекшеленеді. Бұл табалардың бөлек будың каналдары С3 сплиттерінде 92% -дан жуық 100%-ға дейінгі тиімділікке жетеді. Өткен жылғы кейбір салалық салыстыруларға сәйкес, бұл көрсеткіш стандартты табалармен салыстырғанда шамамен 25 пайыздық нүктемен жоғары. Жақсартылған өнімділік зауыттардың этилен колонналарының өткізу қабілетін 10-15 пайызға дейін арттыруына мүмкіндік береді, ал олар үлкен колонналар орнатуды қажет етпейді, сондықтан бұл табалар барлық құрылғыларды жаңарту үшін өте тартымды болып табылады. Тағы бір маңызды артықшылық: полимерлік сортты пропилен өндіру кезінде ластануды болдырмау үшін қолданылатын арнайы қаптамалар дәстүрлі жүйелерге қарағанда техникалық қызмет көрсету тоқтатуларының жиілігін шамамен үштен екіге дейін азайтады.

Бұл жетістіктер оптимизацияланған химиялық санатқа арналған құрылғы өзгерткіші дистилляциялық өнімділікті жақсартуда. Қазіргі заманғы ішкі жабдықтарды қолданатын қондырғылар тиімді энергия пайдалануы мен өткізу қабілетін арттыру арқылы әдетте 18 айдан кем уақытта пайда әкеледі.

Ретрофит шешімдері арқылы химиялық өңдеу колонналарының өнімділігін арттыру

Жоғары өткізу қабілеті үшін ескірген дистилляциялық инфрақұрылымдардың тар маңдайын ашу

2000 жылдан бұрын салынған дистилляциялық колонналардың жартысынан астамы өзінің тостағаншаларының ескіргені және тарату жүйелерінің заманауи талаптарға сай келмейтіндігі салдарынан қатаң өткізу мәселелерімен кездесуде. Зауыттар осы ескі жүйелерді жаңа құрылымды пакеттеу материалдарымен және көне көпіршікті қақпақшалардың орнына екіжақты ағынды тостағаншаларды орнату арқылы жаңартқан кезде, IntechOpen-ның соңғы зерттеулері бойынша, әдетте қысымның түсуі шамамен 20% азаяды. Мысалы, полиэтилен өндіретін нақты осы зауытта инженерлер дәстүрлі бес өтпелі клапанды тостағаншалардың орнына «желінбейтін» конструкция деп аталатын нұсқасын қолданып, сонымен қатар берілетін затты тарату жүйесін түбегейлі қайта жоспарлады. Нәтижесінде? Құрылымдарды бұзбастан немесе қайта салмай-ақ таза жабдықтарды жаңарту арқылы жалпы өнімділікті 40% арттыруға қол жеткізілді.

Зерттеу жағдайы: Сплиттер башнясын жаңарту арқылы этилен өндіру көлемінің 26% артуы

Көп уақыт бойы екікөміртегі сплиттерінде су тасқыны мәселесіне тап болып жүрген Гульфиялық жағалаудағы үлкен этилен зауыты оны шешу мақсатында мақсатты түрде жаңарту жұмыстарын жүргізді:

• Бу жүктемесін 32% жоғары деңгейде ұстай алатын толқынды MVG табақшалары орнатылды
• Қайта қыздырғыштан қайтып келетін құбырлардың диаметрі 18"-ден 24"-ге дейін ұлғайтылды
• CFD бағдарламасымен оптимизацияланған қорек беру шүмектері енгізілді

2023 жылы шамамен 9,2 миллион долларға салынған жоба жылдық этилен өндірісін тағы 47 миллион долларлық қосымша сатылым тудыратындай арттыра отырып, энергияны пайдалануды шамамен 15 пайызға қысқартты. Бұл этилен бөлгіштің жаңартылуымен не болғанын қарастырсақ, зауытты жаңарту мен толықтай қайта салу арасындағы қызықты нәрсе байқалады. Компаниялар бүкіл башняларды алмастыру орнына бар болған жабдықтарды жаңартуды таңдаса, олар ақшаларын көптеген есе тезірек қайтарып алады. Бұл нақты жоба үшін инвестициялардың қайтарылуы тек 11 ай ішінде болды, ал бүкіл башняларды алмастыру әдетте қаржылық түрде түзетуге үштен төрт жылға дейін уақыт кетеді.

Олефин және C4 бөлгіштерге арналған тиесілі жаңартулар

Олефин өндіру саласы кейбір нақты мәселелермен айналысады, әсіресе полимерлердің жиналу мәселесіне келгенде. Мысалы, жылына шамамен 450 000 метрикалық тонна өнімді өңдейтін C4 бөлгішті алып қарастырайық. Осы жердегі операторлар стандартты 304SS материалдарымен салыстырғанда ластануы шамамен 80% аз болатын беті қапталған 317L нержіс болаттан жасалған табақтарды орнатқаннан кейін, сонымен қатар түбектен түбекке сұйық тарату жүйелері мен будың енуін тазартатын будың мүйізшелерін енгізгеннен кейін, өнім шығымы 18%-ға артты. Болжам бойынша неше? Бутадиеннің тазалығын әлі де 99,5% құрайтын өте жоғары деңгейде ұстап тұрды. Инженерлердің зерттеулері бойынша, мұндай түрдегі дайындамалық модернизация шешімдері жабдықтардың қызмет ету мерзімін 12-ден 15 жылға дейін ұзарта алады. Техникалық қызмет көрсетуге кететін шығындар да қатты төмендейді, әдеттегі 25 жылдық жұмыс істеу мерзімі ішінде жылына $3,2 миллион мен $4,8 миллион арасында үнемдеу болады. Бұл зауыт менеджерлері үшін банктің шекарасын бұзбай отырып, өз операцияларын оптимизациялау мақсатында инвестициялардан қайтарым алу үшін өте үлкен пайда.

Оптимизацияланған ішкі құрылғылар арқылы энергияны тиімді пайдалану және жұмыс шығындарын азайту

Қазіргі заманғы химиялық зауыттар өсу үстіндегі энергия құны мен тұрақты өнім көлемін тепе-теңдікке келтіруі тиіс. Дистилляциялық бағаналардың ішкі бөліктерін жаңарту — тиімділікті арттырудың, жұмыс шығындарын және қоршаған ортаға әсерін азайтудың дәлелденген жолы болып табылады.

Жоғары тиімділікті табақшаларды қолдану арқылы қайнау қатынасын және будың тұтынысын азайту

Екіжақты ағынды және көп құйғышты конфигурациялар сияқты алдыңғы қатардағы табақша үлгілері гидравликалық градиенттерді минималдандырады және кәдімгі саңылаулары бар табақшалармен салыстырғанда қайнау қатынасын 15–30% дейін азайтуға мүмкіндік береді. Бұл тікелей қайнау қондырғысының жүктемесін және будың тұтынысын төмендетеді. Кейбір табақшалар геометриясы стандартты будың жылдамдығының 60% деңгейінде де бөлу тиімділігін сақтайды, төмен сұраныс кезеңінде жұмыс икемділігін қамтамасыз етеді.

Өнімділік деректері: Жаңартудан кейін будың пайдаланылуы 20% азайды

C4 сплиттерін 2023 жылы жаңарту нәтижесінде өлшенетін жақсарулар көрсетілді:

Метрика	Жаңарту алдында	Артқы жөндеуден кейінгі
Жыртқы қолданылуы	38,2 тонна/сағ	30,5 тонна/сағ
Қайнау қатынасы	3.8:1	3.1:1
$1,2 млн жаңарту энергия шығындарын үнемдеу арқылы 14 ай ішінде өзін-өзі қайтарды, бұл инновациялардың химиялық санатқа арналған құрылғы өзгерткіші дистилляциялық операцияларда тез пайда әкелетінін көрсетеді.

Капиталдық инвестицияны ұзақ мерзімді энергия үнемдеумен теңестіру

Қарапайым емес ішкі құрылғылардың бастапқы құны 25–40% жоғары болса да, олардың 8–15% сәйкес келетін тиімділік үздіксіз пайда әкеледі. Олефин өндірісінің өмірлік циклдық талдауы оптимизацияланған табақшалардың бес жыл ішінде иелік шығынын (TCO) 18–22% төмендететінін және ластанудың азаюына байланысты техникалық қызмет көрсету интервалдарының 30–50% ұзаруын көрсетеді.

Симуляциялық модельдердің колонналардың жұмыс режимін оптимизациялаудағы рөлі

Қазіргі заманның сұйықтық динамикасының (CFD) есептеу моделдері айналдыру диапазонындағы табақша жұмысын 3% дәлдікпен болжайды. Инженерлер осы құралдарды пайдаланып, цифрлық түрде 50-ден астам ішкі конфигурацияны бағалайды және тазалық мақсаттарына жетуге, сонымен қатар энергияның пайдалануын азайтуға мүмкіндік беретін оптималды орнатуларды анықтайды. Симуляцияны пайдаланатын операторлар дәстүрлі сынап-қате әдістерімен салыстырғанда оптимизация циклдарын 40% жылдам орындайды.

Қиын химиялық процестер үшін ақауларды табу және арнайы шешімдер

Сплиттер колонналарындағы тозу мен ластануды диагностикалау

Ластану және ішкі бөлшектердің тозуы химиялық айдау жүйелеріндегі жоспарланбаған тоқтатулардың 42%-ын құрайды (IChemE 2023). Кешенді диагностикалық әдістер табақшалардың деформациясын бағалау үшін лазерлік сканерлеуді CFD модельдеумен үйлестіреді және мыналарды анықтайды:

• Жобалық мәндерден 15%-дан асатын қысымның төмендеуі
• C4 сплиттерінің енгізу аймақтарындағы коррозия ошақтары
• Олефин колонналарының төменгі құбырларындағы полимерлік басылулар

Нақты уақытта гамма-сканерлеу өте тиімді болды, 2022 жылғы этилен зауытының зерттеуі қажетті техникалық қызмет көрсетудің уақытын болжауда 89% дәлдікті көрсетті.

Зерттеу жағдайы: Антифульгіру технологиясымен метанол өндірісінің ластануын шешу

Оңтүстік Азиядағы метанол өндіруші тазарту мұнарасында амин тұздарының тұнбаға түсуіне байланысты жиі өнім көлемі төмендеді. Антифульгіру технологиясын орнатқаннан кейін мынадай нәтижелер алынды:

Метрика	Жаңарту алдында	Артқы жөндеуден кейінгі
Жұмыс ұзақтығы	58 күн	182 күн
Колоннаның ΔP	1,8 бар	1,1 бар
Метанолдың тазалығы	99.2%	99.7%

Шешім мыналарды қамтиды:

1. Өте тегіс антисульфидтік қаптамалар (Ra ≤ 0,8 мкм)
2. Қабырғадан ағып кетуді болдырмау үшін 30° бұрышпен бүркуге арналған сұйықтық таратқыштар
3. Жұмыс істеу кезінде бөлшектерді сыртқа лақтыратын өзін-өзі тазартатын тава клапандары

Бұл шара жылдық тоқтатуды 1440 сағатқа қысқартып, өткізу қабілетін 19% арттырды.

Формальдегид және қатаң жағдайда жұмыс істейтін реакторлар үшін ерекше ішкі конфигурациялар

Формальдегид синтезі коррозияға төзімді материалдар мен бақыланатын масса алмасуды талап етеді. Соңғы орнатуларға мыналар жатады:

• Жергілікті қыздыруды болдырмау үшін буды қайта тарату жүйелері
• Бөлшектеу тиімділігін максималдандыратын гибридті флегма-тава орналасуы
• -80°C температурада жұмыс істейтін этилен оксидін алу қондырғылары үшін криогендік бейімделулер

Хлор-сілтілік процестерде ылғалды хлор буына ұшыраған кезде циркониймен жабылған купорлардың қызмет ету мерзімі стандартты 316SS-ке қарағанда сегіз есе ұзақ болады, бұл алмастырудың жиілігін және қауіпсіздік қаупін айтарлықтай төмендетеді.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

Конвейерлік дистилляциялық бағандардағы жиі кездесетін мәселелер қандай?

Конвейерлік дистилляциялық бағандар жиі қабаттасу, буға тасымалдану, көбіктелу және ағынның теңсіздігі сияқты мәселелерге тап болады, бұл нәтижесінде тиімсіздік пайда болады және энергия тұтыну артады.

Жетілдірілген баған ішкі құрылғылары дистилляциялық тиімділікті қалай жақсартады?

Құрылымдық толтырғыш материалдар мен жоғары тиімділікті табақшалар сияқты жетілдірілген баған ішкі құрылғылары фазалық әрекеттесуді айтарлықтай жақсартады және қысым шығынын азайтады, осылайша бөліну тиімділігін жақсартып, энергия тұтынуды төмендетеді.

Superfrac табақшалары қандай пайдасын әкеледі?

Superfrac табақшалары екі жақты ағын дизайнына ие, бұл үлкен бағандарды қажет етпей-ақ тиімділікті және өткізу қабілетін арттырады, сондықтан бұлар барлық инфрақұрылымды жаңарту үшін идеалды нұсқа болып табылады.

Тұтас өндірістегі этилен өндіруге тұтынушыға лайықталған ішкі жаңартулар қалай әсер етеді?

Тұтынушыға лайықталған жаңартулар сияқты нақты мәселелерді шешу арқылы өткізу қабілетін және тазалық деңгейлерін арттырып, өндіру қуатын көбейтіп, техникалық қызмет көрсету құнын төмендетуге мүмкіндік береді.

Дистилдеу процестерін оптимизациялауда симуляцияның қандай рөлі бар?

Есептеуіш гидродинамикасы (CFD) сияқты симуляциялық модельдер табақша өнімділігін дәл болжауға және оны оптимизациялауға мүмкіндік береді, соның арқасында өндіріс жұмыстары тезірек және тиімдірек жүргізіледі.