깊이 있고 좋은 기사　오래된 장비를 합리적으로 개조하여 에너지 절약과 효율성 향상을 달성하는 방법!

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깊이 있고 좋은 기사　오래된 장비를 합리적으로 개조하여 에너지 절약과 효율성 향상을 달성하는 방법!2016-08-13 Shihuayuan 태도 Shihuayuan 타워의 처리 능력을 향상시키기 위한 변형에 착수할 때 오래된 장비의 잠재력이 얼마나 되는지, 오래된 장비의 처리 능력을 제한하는 핵심 요소는 무엇인지, 경제적이면서 생산 증가 요구 사항을 충족할 수 있는 변형을 수행하기 위해 채택해야 하는 방법과 같은 몇 가지 문제를 해결해야 합니다. 여기서 핵심 문제는 본질적으로 타워의 최대 처리 용량을 예측하는 것입니다. 하지만 이번에는 설계 단계부터가 다르다. 잠재적인 태핑 및 변환 중에는 보다 정확한 예측이 필요합니다. 설계 단계에서는 일반적으로 10~20%의 오차가 허용되지만 잠재적 태핑 및 변형 단계에서는 이러한 오차가 너무 큽니다. 이때 장점은 오래된 장치, 풍부한 운영 경험 및 관련 정보가 있다는 것입니다.이러한 유리한 조건을 최대한 활용하여 예측을 보다 정확하고 현실적으로 만들어야 합니다.병목 현상 해소 단계 중 최대 용량 예측은 일반적인 상관 관계가 아닌 신뢰할 수 있는 측정을 기반으로 합니다.이는 노후설비를 개조할 때의 기본적인 관점이며, 제품의 품질향상과 에너지절약에 있어서도 마찬가지라고 할 수 있다. 기존 장치의 최대 처리 능력, 즉 최대 원료 처리 능력 또는 최대 제품 용량을 얻으려면 두 가지 테스트를 수행해야 합니다. 먼저, 공급 위치를 변경하고 최상의 공급 위치를 결정합니다.；그런 다음 환류비 R을 점진적으로 낮추는 동시에 제품의 품질을 확인하고 적격 제품을 생산하는 데 사용해야 하는 최소 작동 환류비를 결정합니다.이러한 값은 일반 생산 작업의 R보다 작으며 이는 타워에 일정량의 여유 용량이 있음을 나타냅니다.마지막으로, 이 최소 작동 환류 비율에서 타워의 액체 범람 테스트를 수행하여 타워의 최대 유량을 결정합니다. 위의 테스트를 통해 기존 장치의 최대 원료 처리 능력 또는 최대 제품 용량을 계산할 수 있습니다. 이 처리량이 생산량 증가 요구 사항을 충족할 수 있으면 문제는 성공적으로 종료됩니다.여전히 일정한 간격이 있는 경우 타워를 수정해야 합니다. 이때 타워의 처리능력을 제한하는 요인을 파악한 후 개조방안을 결정하는 것이 필요하다.타워의 시뮬레이션 계산은 장비 개조에 있어 중요한 역할을 할 수 있지만, 시뮬레이션 계산에 사용된 다양한 상관관계와 기본 데이터를 증류탑의 관련 측정 데이터와 함께 확인하여 시뮬레이션 계산 결과가 타워의 실제 작동을 나타낼 수 있는지 확인해야 합니다.증류탑 시뮬레이션 계산에 있어서 가장 기본적인 상관관계 및 데이터는 다음과 같은 측면을 포함한다. 1. 상평형 상관관계는 측정된 상평형 데이터에서 가장 잘 도출되며, 측정된 데이터는 고품질이어야 합니다.즉, 열역학적 일관성 테스트를 통과하려면 확립된 상관관계에 의해 예측된 상평형 데이터와 실제 측정값 사이의 오차가 작아야 하며, 측정된 데이터의 농도 범위가 외삽을 피하기 위해 탑 내 전체 농도 범위를 포괄해야 합니다. 예를 들어 제품의 농도가 99.5%인데 측정된 데이터는 95% 이하에 불과합니다. 측정된 데이터의 범위가 너무 좁습니다. 95%에서 99.5%까지 외삽법은 별로 없는 것 같습니다. 그러나 이 범위의 정제에는 많은 플레이트가 필요합니다. 약간의 오류는 계산된 값에 큰 영향을 미칩니다. 2. 물질 전달 효율 데이터는 플레이트 타워에 자주 사용되며 정류 섹션과 스트리핑 섹션에도 다른 값을 사용할 수 있습니다. 포장 타워의 경우 HETP가 사용됩니다.측정된 제품 조성, 공급물 조성 및 열 상태, 공급량 및 제품량, 환류 비율 및 작동 압력, 측면 위치, 배출량 및 조성(있는 경우)으로부터 정확한 상 균형 상관 관계를 통해 시뮬레이션 계산을 통해 전체 타워(및 각 섹션)의 실제 이론단 수를 얻을 수 있으며 이를 통해 타워 효율(또는 각 섹션의 효율) 또는 HETP를 얻을 수 있습니다. 이 테스트에서는 주요 구성 요소 분리 시 핀치 문제와 잘못된 결과를 방지하기 위해 환류 비율이 더 커야 합니다. 패킹타워 테스트에서는 액체 분배기의 분배 품질에 특별한 주의를 기울여야 합니다.분배기 설계의 분배 품질은 구조 도면을 확인하여 얻을 수 있습니다. 일반적으로 정상적으로 작동하고 설계 사양을 충족할 수 있는 타워 액체 분배기의 분배 품질은 설계 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 생산 작업 중 액체 분배기의 분배 품질에 의문이 있는 경우 현장 테스트를 통해 확인할 수 있습니다. 균형 데이터와 효율성이 생산 작업과 일치하는지 엄격하게 검증하려면 현장 테스트 중에 타워 높이에 따른 온도 분포를 측정해야 합니다. 물론, 타워 높이에 따른 농도 분포를 측정할 수 있다면 더 좋을 것입니다. 이러한 데이터를 사용하여 시뮬레이션 계산 결과를 확인하고, 상관 관계를 반복적으로 분석 및 조정하여 보다 현실적인 위상 균형 상관 관계 및 효율성 데이터를 얻습니다. 3. 증기상과 액체상의 엔탈피 상관관계는 실제 측정된 데이터를 통해 가장 잘 확인됩니다. 그러나 이 분야에는 데이터가 많지 않고, 문헌에서 일관되게 권장되는 일부 상관관계만 선택할 수 있는 경우가 많습니다.엔탈피의 정확도는 주로 탑의 증기-액체 2상 유량과 응축기 및 리보일러의 열 부하에 영향을 미칩니다. 열부하의 오차가 작을 경우 이를 이용한 시뮬레이션 계산 결과는 수용 가능하다. 4. 트레이 또는 충전탑의 일부 유체역학적 특성 사이의 가장 중요한 상관관계는 액체 범람 증기 속도와 비틀림 강하 사이의 관계입니다. 먼저, 액체 범람의 원인을 파악한 후, 사용된 상관식을 선택하여 확인하는 것이 필요하다.Kister는 충전 컬럼 공급업체의 지나치게 낙관적인 홍수 상관관계로 인해 개조 후 달성할 수 있는 확장 비율이 잘못된 예를 제시했습니다.신뢰할 수 있는 상관관계를 올바르게 선택하기 위해서는 문헌의 각 상관관계가 기초가 되는 실험 데이터의 양, 변수 변화의 범위, 실험 재료 시스템 등을 이해하는 것이 매우 중요합니다. 적절한 상관 관계를 올바르게 선택하고 공장 장비와 필요한 테스트 측정 데이터를 사용하여 상관 관계를 확인함으로써 시뮬레이션 계산 결과가 타워의 실제 조건을 올바르게 반영할 수 있습니다. 그래야만 시뮬레이션 계산을 장비 처리량을 제한하는 주요 요인을 결정하고 변환 계획을 수립하는 데 유용한 도구로 사용할 수 있습니다. 타워 처리 용량을 늘리는 방법 ► 타워 장비 내부를 변경합니다. ►현지 조건에 맞게 프로세스를 조정합니다. ►타워의 작동 압력을 높이고 트레이를 추가하여 환류 비율을 줄이는 것도 생산량을 늘릴 수 있습니다. 1. 타워 장비의 내부 부품을 변형합니다. (1) 기존 유형의 패킹이나 트레이를 교체하기 위해 새로운 고효율 패킹을 사용합니다. 3세대 패킹과 구조화된 패킹은 2세대 패킹보다 압력 강하가 낮고 효율(소형 HETP)과 유량(소형 FP)이 높습니다. 오래된 패킹을 교체한 후 타워의 액체 범람 속도(즉, 플럭스)가 직접적으로 향상됩니다.；또한, 동일한 높이의 패킹층에 대한 이론단수를 증가시켜 운전환류율을 감소시킬 수 있으며, 간접적으로 원료처리능력 및 생산량을 증가시킬 수 있습니다.한 가지 강조해야 할 점은 새로운 고효율 충진제의 요구 사항에 맞게 액체 분배기와 재분배기도 수정되어야 한다는 점입니다. 패킹타워와 플레이트타워는 감압, 상압, 저압 등 최적의 조건에서 작동합니다. 구조화된 포장은 효율성과 흐름 모두에서 이점을 갖습니다.；고압(>2MPa)에서는 위의 구조적 포장의 장점이 사라지는 경향이 있는 반면, 고효율 벌크 포장에는 특정 장점이 있습니다.타워 개조 시 트레이 대신 패킹을 사용하면 각 이론단의 압력 강하를 거의 90%까지 줄일 수 있어 생산량 증가 효과가 더욱 커집니다. 일반적으로 각 트레이의 압력 강하는 0.4~1.05kPa로 진공 증류 중에 낮아집니다. 금속 새들 링과 같은 벌크 패킹의 압력 강하는 55Pa/이론적 플레이트만큼 낮을 수 있으며 구조적 패킹의 압력 강하는 13Pa/이론적 플레이트만큼 낮을 수 있습니다.이러한 탁월한 장점은 고진공 증류탑의 변형에 있어 확실한 이점을 제공합니다. 왜냐하면 탑 직경의 계산은 지정된 압력 강하에 의해 결정되고 더 높은 증기 속도는 작은 압력 강하로 포장하는 데 사용될 수 있기 때문입니다. Streiger의 추정에 따르면 동일한 작은 압력 강하에서도 금속 새들 링 패킹은 플레이트 타워보다 약 70% 더 큰 처리 능력을 가질 수 있으며 표면에 구조화된 패킹을 적용하면 더 큰 생산 능력을 달성할 수 있습니다.스티렌 증류탑을 변형하기 위해 고효율 포장을 적용하는 것은 엄청난 경제적 이익을 달성하는 전형적인 예입니다. 천진대학교는 판형 골판지 구조 패킹을 사용하여 10개 이상의 타워를 성공적으로 변형했습니다. 이러한 변형은 생산량을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 기본적으로 스티렌 중합 손실을 없애고 탑 바닥 온도와 전체 스트리핑 구간의 평균 온도 감소로 인해 스티렌 수율을 높이고 탑 내 액체 보유 용량을 감소시켜(따라서 체류 시간 단축) 스티렌 수율을 높일 수 있습니다. 대기압 및 고압 증류의 경우 충전탑의 작은 저항과 작은 액체 보유 용량의 장점은 더 이상 중요하지 않지만 플레이트 타워 대신 패킹을 사용하면 여전히 상당한 생산량 증가 효과를 얻을 수 있습니다.Brierley는 장기간의 성공적인 적용 경험으로 인해 고압(>2MPa)에서 플레이트 타워를 사용하는 것이 더 안정적이라고 믿고 있지만 여전히 고압에서 벌크 패킹을 사용하면 분명한 결과를 얻을 수 있다는 점을 인정합니다. 플레이트 타워와 비교하여 구조화된 패킹은 저압 구역의 대부분의 상황에서 더 큰 처리 용량과 효율성을 갖습니다.Streiger는 고압 타워에서 트레이 대신 금속 새들 링을 사용하면 생산량을 약 25% 늘릴 수 있다고 믿습니다. 주된 이유는 고압의 플레이트 타워가 오버플로 영역을 위해 상당한 면적을 차지해야 하는 반면, 패킹 타워의 전체 영역은 2상 접촉 물질 전달에 사용될 수 있다는 것입니다.30만톤 에틸렌 공장의 고압 탈메탄탑에서는 생산량 제한 부분의 플로트 밸브를 금속 새들링으로 교체해 약 20%의 생산량 증가를 달성했다. 고압영역에 구조화된 패킹을 적용하는 방법은 아직 널리 보급되지 않았으므로 적용 시 주의가 필요합니다.문헌에는 건식 탈메탄기(압력 3MPa), 탈프로판기(1.8MPa), 탈에탄기(2MPa) 및 C3/C4 타워(3.2MPa)의 성공적인 전환 사례가 있으며, 생산량 증가 효과는 20~25%에 이릅니다. 그러나 분리 효율은 저압만큼 좋지 않아 추가적인 연구가 필요하다. American Distillation Research Company가 3.2MPa의 압력에서 Intelox 2T 구조 패킹에 대해 산업 규모 테스트를 수행했다는 보고가 문헌에 있습니다. 시험물질은 isobutane-n-butane이었는데, 분리효율과 flux 측면에서 만장일치로 만족스러운 결과를 얻지 못했다. 트레이 대신 패킹을 사용할 경우, 타워에 있는 원래의 트레이 지지링을 제거해야 하며, 남은 너비는 12mm 미만이어야 합니다. 그렇지 않으면 대규모 액체 분포 불량이 발생하고 분리 효율이 떨어지며 타워의 유량이 감소합니다.또한 원자재, 증기 인터페이스, 압력 및 온도 측정과 같은 기기 인터페이스도 주의 깊게 배치하고 검사해야 하며 때로는 이동해야 합니다. 한 가지 짚고 넘어가야 할 점은 지금 우리가 논의하고 있는 것이 생산량을 늘리기 위한 타워의 변신이라는 점이다. 타워 내부를 변형하면 생산량 증가 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 새로운 장치를 만드는 것보다 항상 더 경제적입니다. 내부 부품의 가격이 더 높더라도 여전히 비용 효율적입니다.이는 신규 공장의 설계와는 다르다. 어떤 경우에도 패킹 타워가 플레이트 타워보다 항상 더 나은 것은 아닙니다. (2) 원래 트레이의 구조적 치수를 수정하거나 일반적으로 원래 설계의 다양한 관련 오류로 인해 효율성이 높고 처리 용량이 큰 새 트레이를 선택할 때 안전 요소를 채택하여 설계의 신뢰성을 높이고 생산량과 탭 잠재력을 더욱 높일 수 있는 가능성도 제공합니다.그러나 특정 요소의 한계로 인해 적절한 변형 없이는 생산량을 크게 늘리는 것이 어려운 경우가 많습니다. 측정된 데이터와 트레이 유체역학의 상관관계를 확인한 후 재설계 계산을 현실화하고 제한 요소를 발견하여 최적의 구조를 달성할 수 있습니다.Capps는 트레이 로드 성능 다이어그램(그림 7-1) 사용을 권장합니다. 그림 7-1 트레이 구조의 크기가 최적화되었는지 확인하기 위한 규정 준수 성능 차트. 그림 7-lb는 다운커머 오버플로가 조기에 발생함을 보여줍니다. 트레이 개구 비율, 오버플로 위어 높이, 하강 바닥 간격 또는 플레이트 간격을 조정하여 최적화를 달성할 수 있습니다.；그림 7-1c는 하강관의 단면이 너무 작아서 액체 범람을 차단하고 타워의 처리 용량을 제한한다는 것을 보여줍니다.；그림 7-ld는 과도한 미스트 혼입 또는 혼입된 액체 범람이 타워의 처리 용량을 제한한다는 것을 보여 주며, 이는 플레이트 간격, 위어 높이 및 구멍을 조정하여 최적화할 수 있습니다.트레이를 적절하게 수정한 후에는 생산량을 더 늘리고 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 특정 분리 물질 시스템, 작동 조건 및 증기-액상 부하 조건을 결합하여 특히 적합한 새 트레이를 선택하는 것도 실제 타워의 생산량을 늘리는 방법입니다. 가이드 플로트 밸브는 체판과 플로트 밸브 트레이를 광범위하게 대체하여 생산량을 늘리는 효과를 얻을 수 있는 것으로 보입니다. 2. 전환 과정 유휴 타워의 분리 용량 및 처리 용량이 요구 사항을 충족하지 못하는 경우 현재 생산 타워와 결합하면 처리 용량이 크게 향상됩니다.그림 7-2는 세 가지 가능한 조합을 보여주며, 프로세스 시뮬레이션을 통해 가장 적절한 조합을 결정할 수 있습니다. 그림 7-2 유휴타워와 생산타워의 조합 1 - 생산타워；2-유휴 타워 특정 제품의 분리가 직렬로 확장된 2개의 타워로 구성되는 경우 정류 섹션으로 사용되는 타워의 처리 용량은 스트리핑 섹션의 처리 용량보다 분명히 큽니다. 동시에, 스트리핑 섹션의 액체 범람은 전체 타워의 처리 용량을 심각하게 제한합니다. 전체 탑의 처리 능력을 향상시키기 위해 정류 구역의 탑 하부에 중간 리보일러를 추가하여 스트리핑 구역의 증기 및 액상 부하 중 일부를 정류 구역으로 전달하여 두 구역 간의 부하 균형을 달성하고 생산량을 늘릴 수 있습니다.에너지 활용의 관점에서 볼 때 중간 리보일러에 입력되는 열량계는 증류 섹션에서 분리 역할을 할 수 있지만 활용률은 낮습니다.공장에 저온 열원이 남아 있으면 합리적이고 포괄적인 에너지 활용이 가능합니다. 타워 높이를 높이도록 허용하는 조건에서 트레이 수를 적절하게 늘리고(R을 줄일 수 있음) 피드 입구 위치를 최적의 위치로 조정하고 피드의 열 상태를 조정합니다(예: 스트리핑 섹션이 처리 용량을 제한하는 핵심이며 증기-액상 혼합 피드 또는 증기상 피드로 변경) 등은 모두 생산량을 적절하게 늘리는 목적을 달성할 수 있습니다. 3. 타워의 운전압력을 높여 가압운전을 하는 이유는 타워 상부의 응축기 온도를 높여 공냉식, 수냉식 또는 그 이상의 온도의 냉매를 사용할 수 있도록 하기 위함이다.；감압 운전을 하는 이유는 탑 케틀의 온도를 낮추어 재료의 과열 및 열화나 코킹, 중합 등을 방지하거나 수증기나 약간 낮은 온도의 가열제를 사용하기 위함이다. 탑 케틀의 온도가 재료 열화, 중합 또는 코킹의 발생에 의해 결정되지 않는 한 탑 압력을 높일 수 있는지 여부는 경제적 회계의 문제임을 알 수 있습니다. 압력을 높여서 생산량을 늘리려는 목적을 달성하고 새로운 장비에 대한 투자를 절약할 수 있다면 경제적으로 매력적인 경우가 많습니다. 압력을 높이면 생산량이 증가하는 이유는 압력이 증가함에 따라 증기 밀도도 비례적으로 증가하기 때문입니다.탑의 압력이 상승함에 따라 탑의 액체 범람 속도는 감소하지만 탑의 허용 가스 질량 유량은 크게 증가합니다. 환류율이 변하지 않는다면, 즉 탑의 생산량이나 처리되는 원료의 양은 동등하게 향상될 것입니다.그러나 압력이 기하급수적으로 증가함에 따라 상대 휘발성도 약간 감소하므로 최소 환류 비율이 증가하고 작동 환류 비율도 증가하여 pG의 생산 증가 효과를 부분적으로 상쇄하게 됩니다. 일반적으로 진공 증류와 준압력 증류는 장비 강도 문제 없이 작은 절대압력을 증가시켜 pG를 두 배로 늘릴 수 있기 때문에 압력을 높이는 방향으로 쉽게 변형될 수 있습니다.고압 증류로 pG를 두 배로 늘리려는 경우 장비 강도 문제가 발생하고 고압 충전탑의 정상적인 작동이 더욱 어려워집니다. 플레이트 타워는 하강 장치가 너무 작아지는 문제를 일으킬 수도 있습니다.이 글은 화학산업 707에서 발췌한 것입니다. 정보 공유를 위해서만 복제되었습니다. 저작권은 원저작자에게 있습니다.