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Trennung bis zum (am) Limit. Aktuelle Entwicklung bei Kolonneneinbauten
Hand outLunch & Learn am 13. Mai 2011
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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)
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Übersicht Nichttrennwirksame Einbauten bei gepackten Kolonnen Übersicht
Flüssigkeitsverteiler
Flüssigkeitssammler Niederhalterost
Tragrost
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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
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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
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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
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Entwicklung: Hochleistungspackungen (am Beispiel Sulzer)
Standardpackung
z. B. Sulzer 250Y oder Montz B1-250
Hochleistungspackung
Engpassbeseitigung führt zurentsprechenden Kapazitätserweiterung
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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]
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!