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Trennung bis zum (am) Limit. Aktuelle Entwicklung bei Kolonneneinbauten

Hand outLunch & Learn am 13. Mai 2011

© Siemens AG 2011. Alle Rechte vorbehalten.Industry SectorSeite 2

Kompetenzfeld Einbauten Vorteile durch Mitgliedschaft bei FRI

Fractionation Research, Inc. Ist ein Forschungskonsortium (non-profit), finanziert durch Beiträge der Mitglieder (aktuell mehr als 60 Mitglieder aus 17 Ländern). Details siehe www.fri.org

Siemens EC ist Mitglied bei FRI

Vorteile der Mitgliedschaft: Versuchskolonnen mit 1,2 und 2,4 m Durchmesser

Direkter Zugang zu den Messdaten (Validierung von Inhouse Tools, unabhängig von Herstellerauswertung)

Abstimmung der Versuchsreihen (direktes Stimmrecht)

Regelmäßiger Erfahrungsaustausch innerhalb der “deutschen Mitglieder” (derzeit BASF, Evonik, Linde, Lurgi, Shell, Siemens)


Übersicht Nichttrennwirksame Einbauten bei gepackten Kolonnen Übersicht

Flüssigkeitsverteiler

Flüssigkeitssammler Niederhalterost

Tragrost


Entwicklung bei Füllkörpern

1. Generation Zylinder

Raschig Ring

R-Ring (Sulzer)

Einfache Geometrie (Rohrstücke)Stabiler AufbauPreiswert in der Herstellung

Öffnung der WandGeringere WandstärkenGrößeres Lückenvolumen

Zielsetzung: Geringerer Druckverlust

2. Generation

Pall-Ring/Ralu-Ring (Raschig)Raflux/Hiflow (Rauschert)VSP Ring (VFF)CMR (Koch-Glitsch)C-Ring, P-Ring (Sulzer)

Bilder Raschig


Entwicklung bei Füllkörpern

3. Generation Gitterfüllkörper

IMTP/Fleximax (Koch-Glitsch)Nutter-Ring/I-Ring (Sulzer)RMSR-Ring (VFF)Inerpak (VFF)

Offene Gitterstrukturgrößeres Lückenvolumen

Zielsetzung: Effektivere Ausnutzung der StoffaustauschflächeErhöhung Trennleistung

4. und neueste Generation

Raschig Super RingIntalox Ultra (Koch Glitsch)

„Bausatz“ für strukturierte Packung

Zielsetzung: Weitere Reduktion des Druckverlustes und Erhöhung der Trennleistung

IMTP Koch-Glitsch

Bild IMTP Koch-Glitsch

Intalox Ultra L Koch-GlitschRaschig Super Ring


Übersicht Bauformen von strukturierten Packungen

Gewebepackungen

Geringer Druckverlust / VakuumExzellente Benetzung aufgrund von Kapillarkräften Niedrige Flüssigkeitslast

Bilder Fa. GKD

Standard-Blechpackungen

Montz Sulzer/Kühni

Grid/Streckmetall

Niedrige TrennleistungVerschmutzung

Koch-Glitsch


Entwicklung: Hochleistungspackungen (am Beispiel Sulzer)

Standardpackung

z. B. Sulzer 250Y oder Montz B1-250

Hochleistungspackung

Engpassbeseitigung führt zurentsprechenden Kapazitätserweiterung


Hochleistungsböden

Seit mehr als einem Jahrzehnt werben die verschiedenen Lieferanten mit sogenannten Hochleistungsböden die lt. Hersteller jeweils die maximale Kapazitätsreserve am Markt aufweisen

Beispiele:

Koch-Glitsch: Nye Tray, Bifrac, Superfrac, Ultrafrac

Shell HIFI Plus, Shell Consep Tray (Bezug über Sulzer)

Sulzer MVGT, Sulzer VGPlus

ACS Maxflow

Norton Triton

Jaeger COFLOW

UOP SimulFlow


Welche Effekte werden bei den Böden 2. Generation ausgenutzt (Modifikation auf dem Boden)

Vergrößerung Verhältnis Lochfläche/Aktiven FlächeStrömungsbeeinflussung durch Ventile oder andere EinbautenReduzierung 2 -Phasen-Schicht → geringerer DruckverlustHorizontaler Push bei Schachtaustritt (z. B. Nye, Baffle Bars, Bubblingpromoters)Vermeidung stagnierender Zonen durch Einsatz von Push ValvesGesamt ca. 10 % mehr Durchsatz (gasseitig) realisierbar

Koch Glitsch

Sulzer


Welche Effekte werden bei den Böden 2. Generation ausgenutzt (Schachtmodifikationen)

Quelle Sulzer

Eingezogener Downcomer, spezielles Downcomerdesign

Vergrößerung der aktiven Fläche

Reduzierung Mitriss

Damit höhere Gaslast möglich

Ca. 10 % mehr Gas-Durchsatz möglich


Welche Effekte werden bei den Böden 2. Generation ausgenutzt (Wehrmodifikationen)

Vergrößerung der Wehrlänge Austritt

Reduziert Wehrüberhöhung und damit den Druckverlust des Bodens

Reduzierter Gasmitriss in den Downcomer

Reduziert Durchregnen und verbreitert Lastbereich

Ca. 10 % mehr Flüssigkeitslast realisierbar

Shell HIFI Tray


Böden der 3. Generation

Böden arbeiten im Austragregime (Gleichstrom von Gas und Flüssigkeit)

Die ausgetragenen Flüssigkeit wird mit Abscheidern gefangen und der den Boden verlassenden Flüssigkeit zugeführt

z. Zt. sind 3 Typen zu kaufen:

ULTRA-FracTM von KochGlitsch

ConSepTM von Shell über Sulzer

SimulFlowTM von UOP


Consep Tray

Contacting

Contacting

Separation deck

Separation deck

Quelle: AIChE Meeting Spring 2005: Application of ultra high capacity ConSep® trays for debottlenecking of Gas and Ethylene plant Fractionation Trains Waldo de Villiers & Peter Wilkinson Shell Global Solutions; Dan Summers, Sulzer Chemtech


Leistungsspektrum von EC im Bereich von Kolonneneinbauten

Simulation/ Thermodynamik:Simulation/Optimierung der jeweiligen Trennaufgabe Bereitstellung von Stoffdaten (auch durch eigene Messung)Experimentelle Untersuchung in LaborkolonnenUnterstützung bei Betriebsversuchen

Berechnung/ Hydraulik:Auswahl der geeigneten Einbauten für die jeweilige Anwendung (Herstellerunabhängig!)Hydraulische Auslegung von Kolonnen mit kommerzieller und Inhouse Software => Spezifizierung der Kolonnen auf Siemens DatenblätternEinbautenvergleich: Böden, strukturierte Packungen und Füllkörper (Herstellerunabhängig!)=> tech. Angebotsvergleich


Leistungsspektrum von EC im Bereich von Kolonneneinbauten

Berechnung/Engineering: Auswahl und Spezifizierung von nichttrennwirksamen Einbauten (Flüssigkeitsverteiler, Tragroste, Niederhalteroste, Entnahmeböden)

Erstellung von Funktionsskizzen für Zulauf- und Entnahmestellen

Zeichnungsprüfung und Designcheck bei Detail Engineering (Überwachung Hersteller)

Abnahme der Einbauten beim Hersteller (z. B. Verteilertest)

Betriebsunterstützung:

Troubleshooting (ex-fähiges Pyrometer,Kolonnenspiegel)

Debottlenecking

Inbetriebnahmeunterstützung

Auswahl des geeigneten Regelungskonzeptes


Übersicht Tools Siemens EC Kolonnenauslegung (Teil 1)

Auslegung von Packungskolonnen mit Montz PackungenMontz-Pak 1.1 Firmensoftware von Fa. Montz

Auslegung von Boden-, Packungs- und Füllköperkolonnen; Verteilerberechnung; Erstellung von Bodenaufrissen

TrayHeart 2.4.1 , Fa. Welchem

Hydraulische Auslegung und Nachrechnung von Füllkörper und Packungskolonnen mit Auslegung von Flüssigkeitsverteilern (im Programm sind derzeit ca. 40 verschiedene Füllkörpertypen mit den entsprechenden Größen und Materialien, sowie ca. 60 verschiedene Strukturpackungen hinterlegt)

Kopa4Eigenentwicklung

Hydraulische Auslegung und Nachrechnung von Bodenkolonnen (Siebböden, Glockenböden, Tunnelböden, Ventilböden), im Programm sind Normreihen für die verschiedenen Böden hinterlegtKobo4

Eigenentwicklung


Übersicht Tools Siemens EC Kolonnenauslegung (Teil 2)

Gängige Böden (Ventil, Glocken, Tunnel...), sowie Packungen und FüllkörperFRI DRP Vers. 2.1

Auslegung von Packungen, Füllkörper und Böden von Raschig-JägerWinsorpFirmensoftware von Raschig-Jäger

Auslegung von Packungs- und Füllkörperkolonnen mit Sulzer Produkten (Modelle und Quellcode sind imKOPA4 vollständig hinterlegt). Des weiteren dient das Programm zur Auslegung von Sulzerböden.

Sulcol 2.0Firmensoftware von Sulzer Chemtech

Auslegung von Packungs-, Füllkörper- und Bodenkolonnen mit Koch-Glitsch Produkten.KG-Tower 4.0Firmensoftware von Koch-Glitsch

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André OhligschlägerIndustry Sector, I IA AS PA EC CON

Industriepark Höchst, B59865926 Frankfurt am Main

Telefon: +49 (0)69 797-84695

E-Mail: [email protected]

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