1. Kolonneneinbauten

Trennung bis zum (am) Limit.
Aktuelle Entwicklung bei Kolonneneinbauten
Hand out
Lunch & 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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Industry Sector
Übersicht Nichttrennwirksame Einbauten bei gepackten Kolonnen Übersicht
Tragrost
Flüssigkeitsverteiler
Flüssigkeitssammler
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Niederhalterost
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Entwicklung bei Füllkörpern
1. Generation Zylinder
Einfache Geometrie (Rohrstücke)
Stabiler Aufbau
Preiswert in der Herstellung
Raschig Ring
R-Ring (Sulzer)
2. Generation
Pall-Ring/Ralu-Ring (Raschig)
Raflux/Hiflow (Rauschert)
VSP Ring (VFF)
CMR (Koch-Glitsch)
C-Ring, P-Ring (Sulzer)
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Bilder Raschig
Öffnung der Wand
Geringere Wandstärken
Größeres Lückenvolumen
Zielsetzung:
Geringerer Druckverlust
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Entwicklung bei Füllkörpern
Offene Gitterstruktur
größeres Lückenvolumen
3. Generation Gitterfüllkörper
IMTP/Fleximax (Koch-Glitsch)
Nutter-Ring/I-Ring (Sulzer)
RMSR-Ring (VFF)
Inerpak (VFF)
IMTP Koch-Glitsch
„Bausatz“ für strukturierte
Packung
4. und neueste Generation
Raschig Super Ring
Intalox Ultra (Koch Glitsch)
Bild IMTP Koch-Glitsch
Raschig Super Ring
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Zielsetzung: Effektivere
Ausnutzung der
Stoffaustauschfläche
Erhöhung Trennleistung
Zielsetzung:
Weitere Reduktion des
Druckverlustes und
Erhöhung der Trennleistung
Intalox Ultra L Koch-Glitsch
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Übersicht Bauformen von strukturierten Packungen
Standard-Blechpackungen
Gewebepackungen
Bilder Fa. GKD
Montz
Sulzer/Kühni
Geringer Druckverlust / Vakuum
Exzellente Benetzung aufgrund von
Kapillarkräften Niedrige Flüssigkeitslast
Grid/Streckmetall
Niedrige Trennleistung
Verschmutzung
Koch-Glitsch
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Industry Sector
Entwicklung: Hochleistungspackungen (am Beispiel Sulzer)
Standardpackung
z. B. Sulzer 250Y oder Montz B1-250
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Hochleistungspackung
Engpassbeseitigung führt zur
entsprechenden 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:
ƒ Koch-Glitsch: Nye Tray, Bifrac, Superfrac, Ultrafrac
ƒ Shell HIFI Plus, Shell Consep Tray (Bezug über Sulzer)
ƒ Sulzer MVGT, Sulzer VGPlus
ƒ ACS Maxflow
ƒ Norton Triton
ƒ Jaeger COFLOW
ƒ UOP SimulFlow
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Industry Sector
Welche Effekte werden bei den Böden 2. Generation ausgenutzt (Modifikation
auf dem Boden)
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Vergrößerung Verhältnis Lochfläche/Aktiven Fläche
Strömungsbeeinflussung durch Ventile oder andere Einbauten
Reduzierung 2 -Phasen-Schicht → geringerer Druckverlust
Horizontaler Push bei Schachtaustritt (z. B. Nye, Baffle Bars, Bubbling
promoters)
Vermeidung stagnierender Zonen durch Einsatz von Push Valves
Gesamt ca. 10 % mehr Durchsatz (gasseitig) realisierbar
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Sulzer
Koch Glitsch
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Welche Effekte werden bei den Böden 2. Generation ausgenutzt
(Schachtmodifikationen)
ƒEingezogener Downcomer, spezielles Downcomerdesign
ƒVergrößerung der aktiven Fläche
ƒReduzierung Mitriss
ƒDamit höhere Gaslast möglich
ƒCa. 10 % mehr Gas-Durchsatz möglich
Quelle Sulzer
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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
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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:
ƒULTRA-FracTM von KochGlitsch
ƒConSepTM von Shell über Sulzer
ƒSimulFlowTM von UOP
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Industry Sector
Consep Tray
Contacting
Separation deck
Contacting
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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Industry Sector
Leistungsspektrum von EC im Bereich von Kolonneneinbauten
Simulation/ Thermodynamik:
Simulation/Optimierung der jeweiligen Trennaufgabe
Bereitstellung von Stoffdaten (auch durch eigene Messung)
Experimentelle Untersuchung in Laborkolonnen
Unterstützung 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 Datenblättern
Einbautenvergleich: 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)
Kobo4
Hydraulische Auslegung und Nachrechnung von Bodenkolonnen (Siebböden, Glockenböden, Tunnelböden,
Ventilböden), im Programm sind Normreihen für die verschiedenen Böden hinterlegt
Eigenentwicklung
Kopa4
Eigenentwicklung
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)
TrayHeart 2.4.1 , Fa. Auslegung von Boden-, Packungs- und Füllköperkolonnen; Verteilerberechnung; Erstellung von
Bodenaufrissen
Welchem
Montz-Pak 1.1
Firmensoftware von
Fa. Montz
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Auslegung von Packungskolonnen mit Montz Packungen
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Übersicht Tools Siemens EC Kolonnenauslegung (Teil 2)
Sulcol 2.0
Firmensoftware von
Sulzer Chemtech
Auslegung von Packungs- und Füllkörperkolonnen mit Sulzer Produkten (Modelle und Quellcode sind im
KOPA4 vollständig hinterlegt). Des weiteren dient das Programm zur Auslegung von Sulzerböden.
FRI DRP Vers. 2.1
Gängige Böden (Ventil, Glocken, Tunnel...), sowie Packungen und Füllkörper
Winsorp
Auslegung von Packungen, Füllkörper und Böden von Raschig-Jäger
Firmensoftware von
Raschig-Jäger
KG-Tower 4.0
Auslegung von Packungs-, Füllkörper- und Bodenkolonnen mit Koch-Glitsch Produkten.
Firmensoftware von
Koch-Glitsch
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Industry Sector
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
André Ohligschläger
Industry Sector, I IA AS PA EC CON
Industriepark Höchst, B598
65926 Frankfurt am Main
Telefon: +49 (0)69 797-84695
E-Mail: andre.ohligschlaeger@siemens.com
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