Дестилационни колони: тарелки, отлагания и поддръжка

Дестилационни колони: тави, образуване на отлагания и поддръжка е инженерната дисциплина за експлоатация и поддръжка на високите апарати за разделяне, които разделят течна смес на продукти въз основа на разликите в точките на кипене

като използват ребойлер за подаване на топлина в основата, кондензатор и рефлукс за връщане на течност в горната част и вътрешни елементи, тави или пълнеж, за създаване на многократен контакт между пара и течност. Когато вътрешните елементи работят правилно, колоната постига целите за чистота и пропускателна способност.

Когато се замърсят, корозират или преливат, разделянето се срива и разходите за енергия нарастват. Тази статия обхваща как работи колоната, хидравличните неизправности, които я ограничават, механизмите на увреждане, които атакуват вътрешните елементи, и инспекционния режим, който поддържа апарата надежден.

Как дестилационната колона извършва разделянето

Подаването навлиза в колоната и се разделя на издигащ се пар и спускаща се течност. На всяко стъпало парът отдава по-тежките си компоненти на течността и поема по-леките, така че горният продукт се обогатява с нискокипящия компонент, а остатъкът, с висококипящия компонент.

Ребойлерът осигурява паровия поток, кондензаторът и рефлуксният съд осигуряват течния поток, а отношението между тях (рефлуксно отношение) определя резкостта на разделянето. Качеството на разделянето зависи изцяло от добрия контакт между пара и течност през вътрешните елементи, затова състоянието на вътрешностите определя представянето на колоната повече от която и да е отделна настройка на управлението.

Тави срещу пълнеж

Вътрешните елементи се разпадат на три основни семейства, всяко с различно поведение при замърсяване и поддръжка:

• Тави (решетъчни, клапанни, с мехурести капаци): хоризонтални платформи със спускатели. Здрави, толерантни към замърсяване и лесни за инспектиране, но с по-голям спад на налягането.
• Структуриран пълнеж: вълнообразни листови блокове, които дават голяма повърхност, нисък спад на налягането и висока ефективност, но са чувствителни към замърсяване, неправилно разпределение и лошо първоначално разпределяне на течността.
• Случаен пълнеж: насипни пръстени или седла, среден вариант, използван когато се иска умерена печалба в ефективността спрямо тавите при умерена цена.

Разпределителите на течност над пълнежа са често слабо звено. Запушен или наклонен разпределител изпраща течността по едната страна на слоя, оставяйки останалата част суха и унищожавайки ефективността дори когато самият пълнеж е чист.

Хидравлични неизправности, които влошават разделянето

Повечето внезапни загуби на разделяне са хидравлични, а не химични. Четирите класически режима на повреда са преливане, просмукване, увличане и пенообразуване:

• Преливане: скоростта на пара е твърде голяма или спускателните канали са задръстени, така че течността не може да се спуска. Спадът на налягането и диференциалът се повишават рязко и продуктите излизат извън спецификация едновременно.
• Просмукване: скоростта на пара е твърде ниска, така че течността се просмуква през отворите на тавата вместо да преминава през прага, което намалява ефективността на тавата.
• Увличане: парът носи капчици течност нагоре към тавата над нея, предизвиквайки обратно смесване и влошаване на разделянето.
• Пенообразуване: повърхностно активни вещества или фини твърди частици стабилизират пяна, която запълва спускателните канали и симулира преливане при ниски парни скорости.

Замърсяване, корозия и коксуване на вътрешните елементи

По-бавното влошаване произлиза от отлагания и загуба на метал. Образуване на полимери и смоли, преципитация на соли, корозионни продукти и при горещи услуги, кокс, се натрупват по тавите и пълнежа, повишавайки спадa на налягането и запушвайки отвори.

Корозията напада обвивката, тавите и спускателните канали там, където се концентрират вода, хлориди, амини или органични киселини, често в зоната на подаване и в горната част, където се образува първият кондензат. Коксуването доминира в високотемпературни колони като суровинни и вакуумни установки, където термичното разцепване отлага въглерод по вътрешните елементи и в ребойлерния кръг.

Тези механизми са близки до замърсяването на топлообменниците, и същите замърсители във фуража, които замърсяват колоната, замърсяват и нейния ребойлер и надглавни топлообменници. Следете и двете заедно, защото нарастващият топлинен товар на ребойлера често е първият признак за замърсяване на колоната. Вижте нашата бележка за замърсяване на топлообменници за общите механизми.

Референтна таблица: проблем, симптом и действие

Инспекция и поддръжка

Поддръжката на колоната протича по два пътя: диагностични методи онлайн и инспекция при спиране за ремонт. В онлайн режим, гама-сканирането е ключов инструмент.

Чрез преместване на запечатан радиоактивен източник и детектор по противоположните страни на колоната се създава карта на вътрешната плътност, която локализира заливани тави, колабирали платформи, липсващ пълнеж и нарушения на ниво без отваряне на съда, това е безценно за работеща инсталация с понижено представяне.

Нейтронният обратен разсейващ метод е допълнителен за потвърждаване на заливане на спускатели и загуба на уплътнения. При планов ремонт съдът се отваря за директни работи:

• Инспекция на тавите за корозия, липсващи клапани, повдигнати платформи и повреди на спускателните канали.
• Инспекция на пълнежа и разпределителя за запушвания, наклон и износване на канали.
• Проверки на дебелината на стените и корозионни проверки чрез ултразвуково и визуално обследване в зоната на подаване, горната част и всички известни тънки участъци.
• Потвърждение на сплавта на подменяни вътрешни елементи чрез положителна идентификация на материалите, за да се избегнат монтажи с неправилен метал.

Не пренебрегвайте външната част на съда. Опорните юбки, дюзите и всяка точка, където изолацията задържа влага, са основни места за корозия под изолацията, което може да изтъни обвивката незабелязано между спиранията.

CMMS (система за управление на поддръжката), като Fabrico, свързва тези сканирания, измервания на дебелината и задачи по време на спиранията с актива, така че тенденциите да са видими преди следващата повреда. Прочетете как Fabrico проследява престоите, за да видите как се пази историята.

Fabrico е софтуер за OEE, проследяване на престоите и поддръжка. Не продаваме резервни части и не предлагаме ремонтни услуги.

Често задавани въпроси

Каква е разликата между преливане и пенообразуване?

И двете повишават диференциалното налягане и причиняват пренос на течност, но преливането настъпва при високо парно натоварване, докато пенообразуването се появява при ниско натоварване. Ако симптомите се проявят при леко натоварване на колоната, заподозрете пяна и проверете за повърхностноактивни вещества или фини твърди частици преди да намалявате дебитите още повече.

Защо да използваме гама-сканиране вместо да отворим колоната?

Гама-сканирането диагностицира повредени или заляни вътрешни елементи докато инсталацията е в работа, така че можете да планирате ремонта и да потвърдите неизправността преди скъп престой. Отварянето на работеща колона не е опция, а сканирането често показва точно кои тави да се таргетират при плановия ремонт.

Тавите или пълнежът по-лесни за поддръжка?

Тавите понасят по-добре замърсявания и са по-прости за инспекция и почистване, затова са подходящи за замърсени услуги. Структурираният пълнеж дава по-висока ефективност и по-нисък спад на налягането, но изисква чист фураж и добре настроен разпределител на течността, за да работи ефективно.

Как се свързва замърсяването на колоната с ребойлера?

Същите замърсители, които замърсяват тавите, също замърсяват ребойлера, и нарастващият топлинен товар на ребойлера при запазен дебит често е най-ранният признак за замърсяване. Тренирайте/следете спада на налягането на колоната и товара на ребойлера заедно, а не поотделно.