Диагностика нерационального в Башни

Гамма CAT-технологии сканирования дает возможность сбора гораздо более важную информацию онлайн процесса по сравнению с обычными методами диагностики.

Поток нерационального в процессе единицы, такие как насадочных колонн может серьезно снизить эффективность процесса и удобство в работе. Для решения этого вопроса, компьютерная томография (CAT), используя лучи высоких энергий гамма может предоставить информацию о распределении жидкостей, паров и твердых веществ внутри судна (1).

CAT-сканирование создания поперечного сечения профиля плотности колонки или стояка на фиксированной высоте. Этот профиль разработан принимать несколько различных угловых измерений между источником и детектором из разных точек на окружности (1). Гамма-томография использует свойства проникающего высоких энергий гамма-излучения для обнаружения внутренних плотности процесса реакторов, амортизаторы и ректификационные колонны. В последние десятилетия наблюдается бурный рост в процессе томография (2).

В данной статье описывается использование гамма-CAT-сканирования для измерения распределения жидкости в промышленных packedbed колонны, а также для устранения такого оборудования.

Гамма CAT-технологии сканирования

Много различных изотопов могут быть использованы как гамма-источников. Правильный выбор источника имеет решающее значение для успеха или неудачи гамма-сканирования. При выборе источника, придерживайтесь следующих правил в виду:

Энергии фотонов. Больше или плотной кровать, более энергичным источник должен быть. Источник энергии должен быть адаптирован к колонке диаметр, плотность и процесс отложений в постели хорошие передачи и точность.

Деятельность. Достаточные источником активности необходимо проникнуть в судно, тугоплавких и упаковки, а также технологических жидкостей. Когда источник низкой активности, регистрируемого излучения невелика, и уровень радиационного фона может быть довольно значительной (с низким отношением сигнал-шум). Более длительные сроки подсчета необходимых для небольших источников, так как точность измерения скорости счета зависит от подсчета времени. Чтобы свести к минимуму время подсчета, наибольшая активность источника должен быть выбран. С другой стороны, источники с высокой активностью может уменьшить разрешение и создают проблемы облучения персонала.

Детекторы. Сцинтилляционных счетчиков с твердых неорганических кристаллов превосходят газонаполненных детекторов (например, GeigerMueller счетчиков) с точки зрения устойчивости и чувствительности. Средних размеров кристалла (например, NaI) будет обнаружить рассеянного излучения в дополнение к импульса измеряется от оригинальной моно-энергетических источников гамма-излучения. Рассеянная радиация может помешать достижению точного результата, если его действие не признается и эффективно управлять с помощью соответствующего оборудования, процедур и настроек оборудования. Как кристалла увеличивается размер, разброс составляющая становится все менее значительным (3). Размер кристалла должна быть приспособлена к работе.

Сканирования линий. В первом томографии гамма-эксперимента (4). 5-милликюри источник кобальта-60 и датчик GeigerMueller были использованы. Он участвует 18 дискретных измерений, которые были сформированы в веерообразно. Плотность распределения рассчитывается графически и аналитически на основе этих результатов. Для аналитического метода, данные были восстановлены, если предположить, четвертого порядка полиномиальная функция плотности и определения ее коэффициентов по методу наименьших квадратов.

Такой подход может быть пересмотрен для упакованных башен. В отличие от трубопровода с реактора, поглощения гамма-и плотности воздействия упаковки должны быть рассмотрены, так как будет меняться при установке и эксплуатации. Во-вторых, более сканирует, необходимых для башен, так как большинство башни больше в диаметре, и, следовательно, площадь поперечного сечения. Третий и наиболее важным фактором в промышленных башни состоит в разработке системы, которая является одновременно функциональной и переносные - система должна быть гибкой, приспосабливаясь к индивидуальности дизайна столбца и строительства, а также компактными, благодаря чему его можно легко перемещать из одного места в другое своевременно. Она должна обеспечить воспроизводимое позиционирование как источника и детектора на несколько сканов.

Сухие сканирования. Для приложений, связанных с общей торговой упаковки и экологически чистых процессов, кровать плотности и коэффициентов поглощения гамма может быть определена в лаборатории. В противном случае, "сухой скандировать" башни необходимо для учета упаковки. Эта сухая проверки должно быть сделано, когда башня не работает, либо до запуска или после его остановки.

Данные реконструкции. Четвертого порядка полиномиальная функция плотности содержит 15 коэффициентов, которые должны быть определены регрессии сканирования. Чем больше точек данных (сканирование пути), тем выше статистическая точность регресс профиля плотности. Однако, чем больше точек данных мер, потребуется больше времени для выполнения сбора данных, которые могут быть проблемы, если столбец является неустойчивым.

CAT-сканирование насадочных колонн

"Новое поколение" упакованных колонки могут проявлять большую емкость, повысить эффективность и низкий перепад давления, чем trayed колонке того же размера. Однако, это основано на принципе хороший пар / жидкость распределения в плотный слой.

В промышленных колонны дистилляции, распространенных причин нерационального жидкости включают в себя: проектирование, изготовление и монтаж дефектов дистрибьюторов или упаковка мест, повреждение или подключения и процесса нарушений. Задача по устранению неполадок инженеров диагностики нерационального проблем внутри кровати.

С 1980-х годов, исходной жидкости распространение получил более пристального внимания, и многие принципы и испытательное оборудование для разработки и оценки распределители жидкости были разработаны (5), однако, понимая распределение жидкости в промышленных насадочных колонн еще не более чем математической спекуляции на основании лабораторных испытаний (6, 7).

В упакованы башни, неравномерное распределение жидкости могут быть классифицированы как микро-нерационального (случайных) или macromaldistribution (не случайных). Micro-неравномерное распределение характеризуется легкой и случайные изменения в потоках с точки капельно через дистрибьютора, или от "случайных блужданий" жидкости в упаковке каналов. Этот тип нерационального можно компенсировать за счет бокового перемешивания жидких движения в плотный слой, который уравновешивает дурное влияние на общую эффективность (8). Тем не менее, влияние крупного макро-неравномерное распределение является гораздо более серьезным (5). Неисправность распределители жидкости и засорение / подключить в упаковке кровати две общие проблемы, которые вызывают макро-неравномерное распределение.

В промышленного назначения, CAT-сканирование обнаружить на макро-, но не микро-, нерационального. Это не практично и разумно ожидать, четвертого порядка многочлена обеспечить highresolution изображения. Если микро-нерационального стать серьезной проблемой, более сложным моделям для сбора данных и реконструкции будут необходимы.

Данные, собранные от 20 до 200 строк развертки, как правило, достаточно построить Представитель томографии большинства промышленных упакованы башен. На рисунке 1 показана веерной схеме 3 вращения вентилятора, с 9 сканирования путей на одну замену (3? 9 корпус). Объект для оптимизации размещения сканирования путей для получения наилучшего изображения. 2 показаны два различных конвенций представления CAT-результаты сканирования.

Демонстрация техники

Для оценки точности CAT-сканирования методы выявления жидкой нерационального, серия сканирование проводилось на 3-м средах. (914 мм) оргстекла разделе башня с 5 футов (1524 мм) случайных кровать упаковки, в Koch-Glitsch Research Center. Поставщика труб лестнице распространения Уолер в верхней части кровати (при отсутствии потока пара противотока), а жидкость собирается в кольцевой коллектор или аккорд коллектора под плотный слой (рис. 3). Жидкие Расходы, приведенные были измерены для каждой секции или кольца помощью ведра и секундомер-метод. По уплотнения некоторые поставщика отверстий, кольцевых и аккордов жидких структур нерационального были смоделированы при температуре жидкого Расходы, приведенные в диапазоне от 5 до 20 gpm/ft2 (12-19 (м3 / ч) / м2). CAT-сканирования фасад 6 дюймов (152 мм), выше нижней поддержки постели. 9? 9 сканирования модель была использована.

Цифры показывают, 4-7 CAT-результаты сканирования общей плотности кровать для моделирования операций, связанных с:

* Хорошее распределение

* Аккорд нерационального (больше жидкости, протекающей в одну сторону)

* Центре кольцевой нерационального (больше жидкости, протекающей по направлению к центру площади)

* Наружный кольцевой нерационального (более жидкости, протекающей по отношению к внешней поверхности).

С качественной точки зрения, кровать плотности, определяемого по CAT-сканирование отражают фактической структуры нерационального очень хорошо.

Количественные CAT-сканирования результаты, однако, присутствует более сложной задачей. Как отмечалось ранее, сухой сканирования достаточно для измерения плотности упаковки и распределения в целях устранения упаковки вклад от общей плотности постели.

Рисунок 8 представлены результаты сухой CAT-сканирование испытательном стенде. Bed плотность изменялась в пределах от 8-12 кг / м ^ 3 ^ SUP (130-195 кг / м ^ 3 ^ SUP) через башню области, хотя средняя плотность кровать была близка к упаковке насыпной плотностью 10,6 кг / м ^ SUP 3 ^ (170 кг / м ^ 3 ^ SUP). Случайные упаковки могут иметь локальные отклонения кровать плотности за счет установки и загрузки процедур, но весовые испытания кровати, которые были упакованы иначе не показали существенных различий плотности. Дальнейшее расследование показало, что разница тест колонна из-за различной ориентации прокладками на пути сканирования.

Это означает, что насыпная плотность упаковки не является единственным фактором, который необходимо учитывать при расследовании нерационального в плотный слой. Сухой проверки необходимо учитывать для упаковки ориентации и внешних воздействий, таких как кольца жесткости и трубопроводов, которые также могут повлиять на результаты сканирования.

Объемной доли жидкости в общем потоке по какой-либо конкретной области может быть получена за счет интеграции жидкости плотность распределения, который представляет собой разницу между распределением операционной кровать плотности и сухой постели распределение плотности.

Цифры 9 и 10 сравнить жидкие распределения полученных ведро и секундомер-метод и CAT-сканирования. Распределения находятся в хорошем согласии на "хорошее распределение" и "гармоничные нерационального" случаев. Наблюдения в ходе испытания показали, что часть кольцевой коллектор был затоплен и жидких захлестнула от одного кольца к другому. Это исключает количественное сравнение распределений из жидкого CAT-сканирование и коллектор для кольцевых испытаний нерационального. Однако, существует мало оснований сомневаться в возможности измерения кольцевой нерационального количественно с CATscan подход, основанный на хорошем качественном изображения для кольцевых испытаний неравномерное распределение (рис. 6 и 7) и отличные количественные соглашения для испытаний хорошее распределение и гармоничные неравномерное распределение (рис. 9 и 10).

Поиск и устранение неисправностей башня завода вакууме

Фракционирования эффективности верхней фракционирования смазочных вакуумной колонны в плотный слой значительно снизилась, что повлияет на урожайность и качество верхней побочный продукт. Эта потеря объясняется жидкости в результате нерационального от продуктов коррозии подключить жидких предварительного поставщика тайский кормили самотечного поставщика над кроватью. Возможные финансовые последствия утраты фракционирования были значительными. НПЗ сотрудники смогли выявить наиболее вероятной причиной проблемы башня на тепловых профилей, аналитические данные и историю башня инспекции. Для количественной оценки местоположения и величины распределения жидкости, гамма-CAT-сканирования диагностической техники была использована.

Сетка сканирование осуществляется на башню (рис. 11), чтобы обеспечить первоначальный взгляд на распределение мест 2 упаковки (верхняя кровать фракционирования (F1) и верхней pumparound кровать (ДТС) выше). Сетка сканирования состоит из четырех равных проверки, за каждого квадранта башни. Для каждого сканирования, детектора и радиоактивных источников снижаются одновременно по башне и измерения интенсивности gammaray принимаются на конкретных районах. В идеальных условиях и неоднородной жидкости нагрузки, каждый скан сюжет будет тесно наложением следующего. Неоднородной жидкости или механическим нагрузкам такие предметы, как люки могут вызвать отклонения от сканирования участков (л).

Сетка сканирования дала показаны на рисунке 12. Эти данные свидетельствуют о том, кровати были на месте и в них наблюдается неравномерное распределение тяжелой жидкости. Верхней (ДТС) кровать появилась в выставке жидких смещение к югу стороны башни сопровождается жидким дефицита на западной стороне башни. F1 постели, как представляется, держа в руках значительное количество жидкости в верхней части упаковки и выставлены тяжелой жидкости неравномерное распределение в верхней половине упаковки. Нерационального оказалась менее тяжелой нижней в постели, о том, что структурированные упаковка была перераспределение жидкости.

Пристальное внимание на гамма поглощения для трубы лоток между кроватями показали, что жидкость была переполнена стояки в южной и восточной сканирования. Жидкий, как представляется, примерно даже в верхней части стояков на севере сканирования и 2:58 см ниже верхней части стояков во время проверки на запад. Высокий уровень жидкости может быть вызвано подключен капельного трубы или пониженная ставка извлечь из коллектора.

CAT-сканирование осуществляется на каждой кровати упаковки на высоте отметил на рисунке 12 в целях количественного жидких нерационального. Рисунок 13 представляет CAT-сканирование осуществляется на кровать Fl расположенных ниже вакуумного газойля (ВГО) Draw. Два сухих пятен были выявлены 1 в северо-восточном квадранте и других на западной стороне башни.

Зная нерационального моделей, группа НПЗ персонала, местных инженерно-дизайн подрядчиком персонала и корпоративного инженеры разработали роман, первый в akind онлайн исправить, что связано с насос-обратно рефлюкс схема с верхней pumparound. CAT-сканирования была использована для определения ориентации новой жидкостной системы распределения, сосредоточив внимание на низколиквидных густонаселенных районах башни сечения. После запуска новой схемы, 650 -70% от верхнего побочный потеряли урожай был восстановлен, превысив ожидания F 9).

Identifing причиной неправильного распределения жидкости в обновленную дистилляции башня

Нефтехимический завод выполнил основные реконструкции одного из своих наиболее важных башни дистилляции. Эта башня была более 150 футов (всего более 20 футов в диаметре, и содержит несколько большие кровати структурированных упаковки. Сферу включены реконструкция удаления всех старых дистрибьюторов и упакованы кровати, заменив их более эффективные конструкции.

При запуске, башня была необычайно неустойчиво. Операции сотрудники не могут увеличить скорость подачи при сохранении желаемого качества продукции. И накладные расходы и днища продукты не соответствующие спецификации, даже тогда, когда башня была стабильной и эксплуатации ниже дизайн номера.

В качестве первого шага диагностические образцы были приняты на каждой кровати упакованы. Анализ этих проб показал, что все кровати были неэффективны, но источник проблемы не может быть определено. Один из вариантов было неравномерное распределение пара и / или жидкости через все кровати. Если бы распределение было хорошо, то упаковка падал значительно меньше его конструкции эффективности. Другая возможность заключается в том, что механические повреждения, возможно, txcurred во время запуска.

Чтобы определить причину проблемы, сетка проверку башня была проведена. Сетка сканирования бы выявить каких-либо механических повреждений и предоставить информацию о качестве жидкости / пара распределения в каждом из мест.

Результаты проверки показали, сетки, что все дистрибьюторы, коллекционеров и плотном слое были на месте без признаков механических повреждений. Она также показала небольшое жидкости неравномерное распределение во всех кроватях, которые не появляются достаточно серьезны, чтобы вызвать очень низкую эффективность башни. Линии сканирования ориентации и сетки результаты сканирования из канала кровать показаны на рисунке 14.

Из сетки сканирования состоит из четырех линий сканирования, не дать картину всей площади поперечного сечения башни. Сетка проверки будут выявлены жидких нерационального только тогда, когда она асимметричный (например, жидкого направлению вниз одной стороны, и пара направления другую сторону).

Жидкие неравномерное распределение по-прежнему сильно подозревал. Чтобы получить более детальное распределение профиля, CAT-сканирование было проведено в верхней части кровати.

CAT-результаты сканирования (рис. 15) показали, что большое количество жидкости направления по центру кровати. Это подтверждает, что проблема неправильного распределения жидкости, а не плохой работы упаковки, является причиной эффективности сокращения в башне.

В информации, представленной сканирования персонала завода решил закрыть башни и проверить распределители жидкости. В результате осмотра, ошибка в установке поставщика было обнаружено. Проблема была решена, и башня была возобновлена без инцидентов. Башня была сдвинута на максимальных ставок дизайна и требуемого разделения эффективность новой упаковки была достигнута.

CAT-сканирование в FCC райзер

Рисунок 16 изображена типичная жидкости завода каталитического крекинга (FCC) ступени. Гамма проверку стояка в сочетании с CAT-сканирования могут быть использованы для оценки эффективности системы впрыска. Райзер сканирования осуществляется путем размещения источника гамма-и детектора по стояка диаметром, обеспечивает катализатор профиля плотности по высоте стояка. CAT-сканирования производит распределение плотности по стояка сечения в данной высоты.

Оптимизация Райе нагнетания пара. Эффективность преобразования нефтяного газа в бензин в райзер FCC был ниже, чем ожидалось. На основании опыта эксплуатации и технических спецификаций, инженеров, в основном касались режимов псевдоожижения частиц катализатора в зоне канала. Для улучшения распыления подачи масла, измеряли количество пара, как правило, вводится с ним. Инженеры также проявили интерес влияние скорости подачи пара на псевдоожижения режимов.

Обычных измерений с помощью термопар, установленных на зона питания не обеспечивают достаточную информацию для анализа процесса псевдоожижения катализатора или распределения внутри стояка. CAT-сканирование было проведено изучение влияния подачи пара на флюидизации.

Вертикального (или райзер) скан дал профиля плотности катализатора по высоте стояка при высоких и низких пара валют (рис. 17). Оказалось, что общая плотность катализатора в зоне корма райзер на проверку высоте 13-18-футовый (4,0-5,5 м) был ниже, на более высоких пара курса. Сканирования также отметил, что катализатором путешествовал вверх около 8 футов (2,4 м) из канала сопла до канала был полностью испаряется.

CAT-сканирование Затем выполняется выше высота канала сопла 'от 12 футов (3,7 м) в целях распределения катализатора через райзер на 2 номера пар (рис. 18). Существовал с высокой плотностью зоны в центре стояка на обеих операционных условий, а это означает, что катализатор в центре стояка не равномерно в кипящем зона питания. Тем не менее, основные области с высокой плотностью и не стал меньше с более высокой скоростью пар. На основании испытаний, операторы смогли оптимизировать пара номера для повышения производительности в райзер.

Диагностика корма сопла подключения. Бедные выход продукта крекинга может быть вызвано подключен или коксующихся райзер корма сопел, которые имеют решающее значение для эффективного катализатора / углеводородных перемешивания и флюидизации.

Сопла райзер корма устройство состояло из 6 сопла равномерно распределяются на 60 друг от друга. Оперативного штаба испытывает озабоченность по поводу целостности и функциональности сопел. Райзер сканирования выполняется, хотя все шесть сопел операционной показал стояка плотности против высоты, и включен CATscan высоты, которые будут отобраны на основе анализа углеводородов с катализатором смешивания / 1. CAT-сканирование стояка около 3 м над канал сопла в катализаторе / корма ускорения зоны, то выполняется (рис. 19).

Углеводородного сырья на один из сопла (сопло

Райзер сканирует показали существенной разницы в профиле ускорения плотности между всеми 6 сопла операционной, и только пять операционных. CAT-сканирование стояка с насадками Feed

Заключительное слово

CAT-scun ч с нами доказано, он практическим инструментом для исследования распределения потока пара / пара и жидкости / надежных систем в процессе суда.

CAT-сканирования были использованы в плотный слой тумана и фильтр приложений с колонкой диаметром от 2 м до 35 м (0.6-10.7 ноль. И в fluidi / CD кровати катализатора в реакторах, начиная от 0,7 м до 6 м (0.2-1. S м).

Применение гамма-CAT-технологии сканирования в упакованном ректификационные колонны и FCC стояки сделало возможным и практичным собирать гораздо более важную информацию онлайн процесс, чем просто при использовании обычных методов для процесса диагностики.

ЛИТЕРАТУРА

1. Боумен, J, D., "Сухой Troubleshool башни с радиоизотопами". Chem Eng. "Прогресс". 89 (9), с. 34-41 сентября 1993).

2. Скотт, DM, Р. Уильямс, ред "" границ в Industrial Pro налог томография, "Инженерная Фонда. Нью-Йорк. Нью-Йорк (1995).

3. Цена, В. J., "Ядерная радиационная". McGraw-Hill, Нью-Йорк, NY (1964).

4. Варфоломей, RN, и РАО Casagrunde, "Измерение концентрации твердых тел в псевдоожиженном системы путем поглощения гамма-лучей", штат Индиана Eng. Химреагент 49 (3). pp.428-431 (март 1457).

5. Killat, GR, и TD-Рей ", правильно оценить нерационального в Упакованные Башни". Химреагент Eng. Прогресс, 92 (5). с. 69-73 (19 мая%).

6. Клема, Л. и А. Бонилья ", Accuraiely Оценка Упакованные-Column эффективности". Химреагент Eng. "Прогресс". 91 (7), с. 27-44 (июль 1995).

7. Stikkelman, RM, "газа и жидких Maldistributions в насадочных колонн", Academisch Bocken Centrum. Делфте. Нидерланды (1989).

8. Кистер, H., "Distllation Дизайн". McGraw-Hill. Нью-Йорк. Нью-Йорк (1992).

9.Xu, SX и др. "Поиск и устранение неисправностей промышленных насадочных колонн по гамма-томографии", представил на CE Expo'99. Хьюстон, штат Техас (9 июня. 1999).

SIMON X. XU

Шоу STONE

WILLIAM Миксон

TRACERCO

SIMON (XIAOMIN) XU K настоящее время увольнения специалиста с Шоу камень

WILLIAM Миксон является Восточный региональный менеджер по TRACERCO (8181GSRI Rd .. Батон-Руж. ЛА 70820, телефон: (225) 761-0621, факс: (225) 7672637, E-почта: <A HREF = "mailto: wiiliam.mixon @ tracerco.com "> wiiliam.mixon @ <tracerco.com />). После получения степени бакалавра в области химического машиностроения штата Луизиана университет, он вступил в Tru-Tec услуги (в настоящее время TRACERCO) в качестве инженера проекта в Юго-Восточной ttie служба регионального, а затем был назначен руководитель этого отделения. В свой нынешний пост Восточный региональный менеджер, его территории в настоящее время охватывает Юго-Региональное отделение в г. Батон-Руж, Луизиана, и Северо-Региональное отделение в Ньюарк, DE.

Благодарности

Авторы выражают благодарность Mike Фленникен из Quest TruTec Л.П. за помощь в подготовке дела FCC исследований и Koch-GNtsch, Inc для использования тест колонки. Они также ценят указаний C, Конфорти, Т. Mafut и Дж. Dusseault из ExxonMobtl для полевых испытаний.

Манге проектов эффективно

Для смешивания жидких компонентов

Кинетика гомогенных многоступенчатым

После аудит качества закрытие цикла о ревизии процесса,

Сотрудничество является ключом к будущему

Преуспеть в бизнесе в Германии и Швейцарии

Дорленд 2001 избран вице-президентом

Всемирный совет начал в Мельбурне Всемирного конгресса

2001 Институт награды

2001 платы директоров награды

CCPS конференции по безопасности технологического процесса успеха

2,5 млн. долл. США гранта на подготовку учащихся к инженерной карьеры