133- アクリレンプラント触媒スチーブ再生工程用蒸気塔の蒸気脱塩液滴捕集用専用羽根式分離捕集器
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この投稿は、2022年11月30日16時53分にluoli519によって最終的に編集されました。国内のアクリル製造プラントにおいては、触媒に吸着した炭化水素をスチームで抽出して再活性化するため、専用の工程用蒸気塔が必要です。また、一部の企業からは、触媒のスチームティーティングによる再生後に使用寿命が大幅に短縮されたとの報告があり、検査の結果、スチーム中の塩分を含む金属イオンの濃度が著しく基準を超えていることが判明しました。その主な原因は、蒸気を発生させるプロセス用蒸気タワーの蒸気脱泡装置や液滴捕捉器が設置されていないか、または設計仕様が不適切であることによるものです。この技術記事では、同触媒のスチームによる再生処理における蒸気塔内の泡除去および液滴捕捉装置の設計・構成について詳しく論じ、まとめています。これにより、前述のように触媒の使用寿命が大幅に短縮してしまった企業が問題を特定し、効果的な対策を講じるのに役立ちます。
ここでは、西北地域のある大手企業のアクリレンプラントにおける触媒スチームストリッピング再生に使用される工程用蒸気塔から発生する蒸気が、触媒スチームストリッピング再生の過程で直面する問題を事例として取り上げ、検討・分析を行う。このアクリロニトリルプラントは、国内の有名なエンジニアリング会社によって設計されました。その中には、アクリロニトリルプラントの触媒をスチームで再生するための工程用蒸気塔の設計も含まれています。
まず、アクリロニトリルプラントの触媒スチーブン再生に使用されるこの工程用蒸気塔に関して、プロセスパッケージが提供する運転条件パラメータを見てみましょう。一、通常の運転条件パラメータ：1、気相媒体：蒸気；液相媒体：脱塩水。 2、操作圧力：1.8MPaG。 3、操作温度：210℃。 4、蒸気流量：153500 kg/hr。 5、予想される液滴の運搬量：1250 kg/hr。 6、気液二相のその他の物性パラメータについては、設計院からは提供されておらず、設計者が自ら補充するものとする。 二、最大動作条件パラメータ： 1、気相媒体：蒸気；液相媒体：脱塩水。 2、操作圧力：1.8MPaG。 3、操作温度：210℃。 4、蒸気流量：225500 kg/hr。 5、予想される液滴の運搬量：1750 kg/hr。 6、気液二相のその他の物性パラメータについては、設計院からは提供されておらず、設計者が自ら補充するものとする。
この投稿は、2019年12月5日21時03分にluoli519によって最終的に編集されました。このプロセス用の蒸気塔の設計を担当したエンジニアリング会社も、プロセスパッケージで提供された単純な運転条件のデータに基づいて通常の設計を行っただけで、実際の製造は機器製造業者に委託されました。下図がその工程の蒸気塔の図です：
上図からわかるように、このプロセスの蒸気塔は、内部再沸器や内部逆流凝縮器を備えている点を除けば、その他の構造は通常の塔と変わらず、塔システムから蒸気が出る前に何らかの浄化処理を行っていない。気液分離の専門的な観点から見ると、図面通りに製造されたこのプロセス用の蒸気塔から供給される蒸気の品質はあまり良くないでしょう。
この投稿は、2019年6月11日21時55分にluoli519によって最終的に編集されました。実際の使用において、スチームリサイクル処理を施した触媒の活性が急速に低下し、その使用寿命も通常値より著しく短くなることがわかりました。オーナーは設計業者と共に体系的な分析を行った結果、疑いの焦点を蒸気の純度に置いた。そこで、所有者は専門の検査機関に依頼して工程用蒸気塔で生成される蒸気を検査させたところ、蒸気中のNa+やK+イオンが基準値を超えていることが判明しました。プロセスパッケージ供給業者によると、金属イオンが基準値を超えた蒸気こそが、触媒の活性が急速に低下し、使用寿命が通常値よりも著しく短くなる原因であると指摘されている。プロセスパッケージ供給業者は、プロセス蒸気塔に気液分離用の内部部品を取り付け、蒸気に含まれる液滴や泡、およびそれらに溶存する金属イオンを除去することを要求している。
この投稿は、2019年7月2日13時24分にluoli519によって最終的に編集されました。装置の停止・点検期間が短いため、発注者は在庫がありコストも低い従来型の簡易スクリーン式除泡器を、その工程用の蒸気塔に設置することにしました。スクリーン型消泡器を採用したこのプロセスの蒸気塔部分の構造図は以下の通りです：
この投稿は最後にluoli519によって2019年7月2日13時25分に編集されました。こちらには、国内のあるメッシュ型消泡装置の供給業者が提供する、簡易型メッシュ型消泡装置の取り付け図も添付してあります：
工程用蒸気タービン内にメッシュ型消泡器を設置した後、工程での蒸気使用量の変動により、蒸気中の金属イオン濃度が元の値と比べて上下し、あまり安定していない。工程での蒸気使用量が多い場合、蒸気中の金属イオン濃度は、スクリーン型除泡器を設置していなかった当初の基準値を超えてしまう；また、タワー内のメッシュ式消泡器から低くわずかに振動するような騒音が聞こえる。推測するに、スクリーン型消泡器の蒸気量が処理上限を超えたことで「液泛」が発生したものと思われる。ご存知の通り、従来のスクリーン型脱泡器の使用においては、通常、その上限処理能力を設計値の110％を超えないように制御します。さもなければ「液泛」が発生しやすく、消泡分離機能を失うだけでなく、メッシュ表面に液がたまって湧き上がり、装置が振動したりメッシュがひっくり返ったりすることもある。
この投稿は、2023年9月26日16時56分にluoli519によって最終的に編集されました。海外のプロセスパッケージ供給業者および外国の専門家のアドバイスを受け、当社では専用の羽根板分離装置を導入して技術的なアップグレードを行いました。当社の技術案は、再燃焼装置の煙脱洗浄システムで採用した羽根式分離除霧器や、MVR蒸発器の二次蒸気浄化用専用羽根式分離器の仕組みを基本としており、気流の出口側にある元のケーシングの内側に専用の分離用内部部品を追加することで、ケーシング内の既存の内部部品はそのまま変更せずに済みます。このような利点は、最小限の工事量と改修費用で技術アップグレードを実現できるだけでなく、短期間で改修工事を完了し、迅速に生産を再開できることです。
この投稿は、2019年7月2日13時26分にluoli519によって最終的に編集されました。下の図は、工程用蒸気塔の頂部に専用の羽根状分離部品を取り付けるための設計図です
この投稿は、2019年7月2日13時26分にluoli519によって最終的に編集されました。当社が提供する蒸気脱塩用の液滴捕捉用特殊分離部品セットには、この写真にある取り外し可能なG50D型プリコンジュゲーション分配部品セットも含まれています
この投稿は最後にluoli519によって2019-7-2 13:27に編集されました。この画像に示されているのは、Pシリーズの精密な羽根状の分離用内部部品セットです
この投稿は最後にluoli519によって2019年7月2日13時28分に編集されました。また、当社独自の「サイフォン現象」や「短絡」に対処できる、多様な動作条件に対応した新型の液滴降下システムもあります。これにより、蒸気流量が急激に増加した際に内部部品の実際の圧力損失が急上昇し、すでに分離された液体や金属イオンが「サイフォン現象」によって再び抽出されて出口の蒸気中に混入するのを防ぎます。当社の「サイフォン現象」および「短絡」に対抗する、複雑で多様な動作条件に対応した新型降液システムの写真は以下の通りです：
この投稿は、2019年6月12日18時39分にluoli519によって最終的に編集されました。当社が提供する専用の羽根板式分離ユニット（プリコアクショネーションディストリビューター＋高精度羽根板式分離ユニット＋サイフォン現象や短絡を防ぐ多条件対応の降液システム）は、導入してから8年以上が経過しています。技術的に改良された蒸気塔によって生成される蒸気の金属イオン濃度は常に基準値を維持しており、また、その蒸気によって再生される触媒も良好な活性と使用寿命を保っているため、発注者、設計会社、プロセスパッケージ供給業者から高い評価を受けています。また、実際の最大発生ガス量516,000Ib/hrの状態における実運転圧力降下は0.667psiであり、通常の発生ガス量355,000Ib/hrの状態では0.311psiで、分離精度は4N×5.26～5.43ミクロンという優れた水準を維持している。
この投稿は最後にluoli519によって2019年7月2日13時28分に編集されました。こちらにも、当社が他の反応装置用の蒸気専用羽根式分離器の写真をご紹介します：
この投稿は、2023年9月26日16時56分にluoli519によって最終的に編集されました。ノベルのさらなる分離技術に関する情報については、ノベル分離技術専用サイトwww.novelseparationtech.comにアクセスしてご確認いただくか、NOVEL北京支社に直接お問い合わせください。