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. Запазете демонстрация на Fabrico , за да видите как се пази историята.

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.