חישוב גודלם הכלכלי של יחידות הפרדה בתהליכים פטרוכימיים

הבנת החשיבות של פיזור כלכלי ביחידות הפרדה פטרוכימיות

קביעת גודלם הכלכלי של יחידות הפרדה בתהליכים קטרוטמיים מייצגת אחת ההחלטות הקריטיות ביותר בתכנון תהליכים ואופטימיזציה צמחית.השילוב הנכון של יחידות אלה משפיע ישירות הן על ההשקעה הראשונית הון והן על הרווחיות התפעולית ארוכת הטווח של מתקנים קטרוטמיים. מהנדסים חייבים לאזן בזהירות גורמים מתחרים מרובים להגיע בתכנון אופטימלי הממקסם את ההחזרים הכלכליים תוך עמידה בדרישות תהליכים וסטנדרטי בטיחות.

ציוד הפרדה קיים כמעט בכל שמן וגז הזיכוך או צמחי פטרוכימי, המשמש כבחירה העיקרית להפרדה של תערובת של שלבים מרובים. יחידות אלה נעות מנוזלים פשוטים שתי-phase המחלקים גז מזרמים נוזליים לעמודות מורכבות של זיקוקים מורכבים כי שבריר של פחמן תערובת לתוך מוצרים רבים.

תהליך הזיוף כרוך בקביעת הממדים הפיזיים של ציוד הפרדה - כולל קוטר, גובה ותצורה פנימית - אשר יטפלו בתפוקה הנדרשת תוך השגת טיהור מוצרים מוגדר. יחידה תת-ממדית לא תספיק לעמוד במטרות הייצור או מפרטים המוצר, בעוד שאחת יחידות גדולות מבזבז הון ועלולה לפעול באופן לא יעיל ביכולת חלקית.

עקרונות היסוד של יחידת הפרדה

התפקיד של דרישות תהליכים

הבסיס של כל יחידת הפרדה המאמת חישוב מתחיל עם דרישות תהליך מוגדרות בבירור.פרטים אלה מכתיבים את הסטנדרטים המקובלים המינימליים כי הציוד חייב להשיג. פרמטרים של תהליך מפתח כוללים את קצב זרימת ההזנת, הזנה, טיהור המוצר הרצוי, שיעורי התאוששות, ומאפשרים טיפות לחץ על פני המערכת.

תכונות האכלה ממלאות תפקיד חשוב במיוחד בקבלת החלטות. Mass Flowrate ממלא תפקיד משמעותי בקביעת המכונה המתאימה.עבור מערכות החילוץ נוזלי-liquid, בזרימות נמוכות מאוד (פחות מ 1 gal /min), שלב יחיד או סדרה של תמצית צנטריפוג עשוי להיות מתאים, בעוד עמודה החילוץ יהיה יעיל יותר עבור זרימה מתונה של 1-1,000 / ליטר, 000 / ליטר, אבל לא רק את גודל זה יכול להיות מתאים.

דרישות טוהר המוצר משפיעות באופן משמעותי על מספר שלבי הפרדה הדרושים, אשר בתורו משפיע על גודל הציוד.בדרך כלל, השלבים יותר בעמודה, את ההפרדה הגדולה יותר שניתן להשיג.מפרטים טוהר גבוה דורשים שלבים תיאורטיים יותר, לתרגם בעמודות גבוהות יותר או מערכות מורכבות יותר של הפרדה בשלב זה.מהנדסים חייבים להעריך בזהירות אם שיפורים מצטברים בטוהר המוצר להצדיק את ההון הנוסף ועלויות התפעוליות הקשורות בציוד גדול יותר.

תכונות פיזיקליות והשפעתם על Sizing

התכונות הפיזיות והתרמודינמיקה של תהליך הזרמים מפעילים השפעה עמוקה על ממדים יחידת הפרדה.הבדלים בין שלבים, סטיות, מתח פני השטח, ומערכות איזון נוזליות ריקות כל גורם בחישובים מתפתלים.עבור מפרידים עמידים גז, הקוטר של מפריד נקבע על בסיס המהירות של הירידה ההיפותטית, שהיא המהירות של הכוחות המפלים מטה.

ביישומים של דינקיה, נתוני שיווי משקל פנויים קובעים את מספר המינימום התיאורטי של שלבים הדרושים להפרדה מסוימת.השווי משקל פנוי (VLE) קובע את מספר השלבים המינימלי הנדרש כדי להשיג את מידת הפרידה הנדרשת.השלב היחסי בין רכיבים - מדד של כמה בקלות ניתן להפריד - באופן ישיר השפעות ישירות על עמודות למערכות עם תנודתיות גבוהה דורשות נמוכה יותר ושימוש במתח נמוך יותר, בעוד שפחות נמוך יותר עם עמודות נמוכה יותר, בעוד שפחות נמוכה יותר, בעוד שכמות נמוכה יותר, כאשר הם יכולים להיות נמוכה יותר עם עמודות נמוכה יותר.

תנאי טמפרטורה ולחץ משפיעים גם באופן משמעותי על sizing.לחץ תפעול משפיע על צפיפות vapor וקצבי זרימה בנפחיים, אשר בתורו משפיע על קוטר העמודה הנדרשת. לחץ גבוה בדרך כלל לגרום לנפיחות גבוהה יותר ושיעורי זרימה נמוכים יותר, פוטנציאל המאפשר בעמודות קוטר קטנות יותר.עם זאת, הלחץ משפיע גם על תנודתיות יחסית ועשוי לדרוש כלי לחץ עם קירות עבים, עלייה בעלויות ההון.

שיקולים כלכליים בעיצוב יחידת הפרדה

הון עלות

עלויות ההון מייצגות את ההשקעה העליונה הנדרשת לרכישת, להתקין וציוד הפרדה.עלויות אלה בקנה מידה עם גודל ציוד אבל לא בצורה ליניארית.היחסים בין גודל הציוד לבין העלות בדרך כלל הם חוק כוח, שבו עלות עולה כפונקציה של יכולת המועלה לתושב בין 0.6 ל-0.תופעה זו, המכונה כלכלה של קנה מידה, כלומר להכפיל את יכולת יחידת הפרדה בדרך כלל עולה עלות רק ב 50-75%.

מרכיבים גדולים של הון כוללים את מעטפת כלי השיט, רכיבים פנימיים (צילומים, אריזה, מפיץ), ציוד עזר (reboilers, condensers, משאבות), כלי שיט ומערכות בקרה, פיטורים ושסתום, מערכות תמיכה מבנית, ועבודת ההתקנה.הספינה עלות תלויה בעיקר בקוטר, גובה, עובי, וחומר של בנייה.

רכיבים פנימיים יכולים לייצג חלק משמעותי של עלויות ההון הכוללות, במיוחד עבור עמודות דינקיה.סוג מגש הפשוט והפחות יקר הוא מגש הסיבי שהוא גיליון מתכת עם חורים שהוקצו לו כדי לאפשר זרימת vapor. עיצובים של מגש מתוחכם יותר או אריזה מובנה מציעים ביצועים טובים יותר אבל בעלות גבוהה יותר.הבחירה בין סוגים פנימיים שונים כרוכה במסחר בין עלויות, יעילות, לחץ, ירידה, גמישות תפעולית.

ניתוח עלויות ניתוח

עלויות התפעול מצטברות לאורך חיי הציוד ולעתים קרובות עולה על עלויות ההון במהלך תקופה מבצעית טיפוסית של 20-30 שנה.צריכת האנרגיה שולטת בדרך כלל בהוצאות התפעוליות של יחידות הפרדה, במיוחד ביישומים של דיקיציה היא שיטת ההפרדה הכלכלית ביותר לתערובת נוזלית ברוב המקרים, עם זאת, היא יכולה להיות אינטנסיבית באנרגיה ויכולה לצרוך יותר מ-50% מהעלויות האנרגיה התפעוליות של הצמח.

עלויות האנרגיה בזינוק נובעות בעיקר מחובת חום reboiler ודרישות קירור condenser. עמודות גדולות יותר עם יותר שלבים בדרך כלל דורשות יחס reflux גבוה יותר וקלט אנרגיה גדול יותר. עם זאת, היחסים מורכבים - לפעמים עמודה גבוהה יותר שפועלת ב-reflux נמוך יותר יכול למעשה להפחית צריכת האנרגיה הכוללת בהשוואה לטור קצר יותר הדורש reflux גבוה יותר. מהנדסים חייבים להתאים את הסחר בין מספר השלבים של reflux ולהפחית את עלויות למזער.

עלויות תפעול משמעותיות אחרות כוללות תחזוקה ותיקון, זרז או צריכת כימיקלים (בכמה תהליכי הפרדה), עבודה לפעולה ופיקוח, שירותים מעבר לאנרגיה (כלי מים, אוויר כלי), ועלויות תחזוקה של פסולת נוטים להגדיל עם מורכבות ציוד ומספר החלקים הנעים. יחידות גדולות יותר עשויים לדרוש נהלי תחזוקה נרחבים יותר, אך לא בהכרח עולים בקנה מידה גבוה יותר.

מחיר ההון-ההפסד

האתגר הבסיסי בזינוק כלכלי הוא אופטימיזציה של המסחר בין הון לבין עלויות תפעול.בדרך כלל, יחידות הפרדה גדולות יותר עם יותר שלבים או יכולת גדולה יותר יש עלויות הון גבוהות יותר, אבל עלויות התפעול הנמוכות ליחידת הייצור.

זה מסחר-off בולט בבירור בעיצוב עמודה דיטרציה. at Total reflux, מספר הלוחות התיאורטיים הנדרשת הוא מינימום, וככל יחס reflux מופחת (על ידי נטילת המוצר), מספר הלוחות הנדרשת עולה.מינימום reflux Ratio הוא הערך הנמוך ביותר של reflux שבו ניתן להשיג אפילו עם מספר אינסופי של צלחות, והוא אפשרי להשיג הפרדה בכל יחס מינימלי של reflux מעל יחס מינימלי.

עיצוב משותף הוא עתידני מציע לפעול ב- 1.2 עד 1.5 פעמים יחס ה-reflux המינימלי.שימוש בהליכים קיצור דרך המבוסס על ניתוח ריפלוקס הכולל מאפשר יחס reflux מינימלי ומספר מינימלי של של שלבים אידיאליים להיות נחושים, ושימוש יחס reflux בפועל של 1.2 פעמים יחס reflux מינימלי יאפשר מספר אופטימלי של שלבים להיות מוערך.

שיטות וטכניקה עבור חישוב גודל כלכלי

תהליך סימבול ומודל

תוכנת סימולציה של תהליכים מודרניים יש מהפכה עיצוב יחידת הפרדה על ידי מתן מהנדסים להעריך במהירות חלופות עיצוב מרובים.מרבית סימולציות תהליכים מסחריים (כגון HYSYS) יש עיצובי מגש ברירת מחדל ובאופן אוטומטי לציין ממדים, עם זאת, ממדים אלה שנבחרו או מחושבים על ידי הסימולציות עשויים לא לתת את הביצועים הטובים ביותר עבור המערכת שלך. ... [+] כלים סימבולציה לאפשר למהנדסים מודל התנהגות תרמודינמית מורכבת, לחזות ביצועים, להעריך שינויים אנרגיה עם דיוק גבוה.

סימולטורים תהליכים מעסיקים מודלים תרמודינמיים קפדניים כדי לחשב איזון פנוי, יצירות שלב-על-ידי-במה, טמפרטורה ופרופילי לחץ, וחום ואיזונים חומריים בכל יחידת ההפרדה.הם יכולים בקלות לשמש לבדיקה ולספק מידע חשוב על גודל יחידות התהליך, כמו גם את תנאי התפעול של גליון תהליך זרימה שלם בתוך זמן קצר.

ניתוח רגישות מייצג יישום רב עוצמה של סימולציה תהליך עבור אופטימיזציה.מהנדסים יכולים באופן שיטתי לשנות את הפרמטרים עיצוב מפתח - כגון מספר שלבים, יחס reflux, לחץ תפעול, או מיקום להאכיל - ולצפות את ההשפעות שלהם על ביצועי הפרדה וצריכת תועלת.זה מחקר שיטתי של חלל העיצוב מסייע לזהות את התצורה כי מיטב מאזן דרישות ביצועים עם מגבלות כלכליות.

שיטות קצרות ועיצוב

בעוד סימולציה קפדנית מספקת תוצאות מפורטות, שיטות קיצור מציעות הערכות ראשוניות בעלות מאמץ חישובי מינימלי.גישות פשוטות אלה עוזרות למהנדסים במהירות עיצוב המסך חלופות וקביעת נקודות התחלה סבירות עבור אופטימיזציה מפורטת.כמה משוואות המשמשות בדרך כלל בתעשייה מאוירים להעריך את מספר מינימלי של שלבים ואת יחס reflux מינימלי של עמודה המבוססת על נתוני VLE, כגון משוואות פנק-Underwood.

משוואה פנסקה מעריכה את המספר המינימלי של שלבים תיאורטיים הנדרשים בתנאים של ריפלוקס מוחלט, בעוד משוואות מתחת לווד חישוב יחס המינימום של ריפלוקס. הגבולות התיאורטיים האלה קובעים גבולות עבור עיצובים מעשיים.נקודת ההפעלה בפועל חייבת ליפול בין הקיצוניים האלה, ותאים שונים עוזרים להעריך את מספר השלבים האופטימליים עבור יחס reflux מסוים או להיפך.

אתרי עיצוב מבוססים על חוויות עיצוב ו לקחת בחשבון הן את גורמי הבטיחות והכלכלה.כללי אצבע נפוצים כוללים עמודות זיקוק הפעלה של 1.2-1.5 פעמים ריפלוקס מינימלי, שמירה על יחסי אורך עד למטר מתחת 30 (עדיף מתחת 20), והגבלת גובה המגדל עד 60 מ"מ עקב עומס הרוח ודאגות היסוד.האורך של קוטר צריך להיות פחות מ -30 רצוי מתחת ל -20 (עדיף מתחת 20) וגובה של המגדל הוא 60 מטרים יותר מאשר 60 מגובה של מתחמיג הרוח.

שיטות הערכה כלכליות

מספר שיטות הערכה כלכליות מסייעות למהנדסים להשוות חלופות עיצוב ולבחור את התצורה הכלכלית ביותר.הגישות הנפוצות ביותר כוללות ניתוח עלות שנתי הכולל, חישובי ערך נוכחיים נטו, הערכת תקופת ההחזר, ולחזור לניתוח השקעות.כל שיטה מציעה תובנות שונות לאטרקטיביות הכלכלית של אפשרויות עיצוב.

סך העלות השנתית (TAC) ניתוח משלב עלויות הון שנתיות עם עלויות תפעול שנתיות לספק מדד יחיד להשוואה. עלויות הון שנתיות על ידי חלוקת ההשקעה הכוללת על ידי חיי הציוד הצפויים או על ידי יישום גורם שיקום הון מתאים המהווה את הערך של זמן של כסף. חלופה עיצוב עם העלות השנתית הנמוכה ביותר מייצג את האפשרות הכלכלית ביותר מנקודת מבט זו.

שלושה מדדים איכותיים שימשו והשוואתם: גורם היכולת של לואן, עלות שנתית כוללת, ורווח שנתי.השילובים הטובים ביותר של שלבים תיאורטיים ויחסי ריפלוקס התקבלו לכל שיטה, וגילינו כי השילובים הטובים ביותר תמיד נדרשים יחסי reflux קרוב למינימום.כלל, רווח שנתי היה מדד האיכות הטוב ביותר.

ערך נוכחי נטו (NPV) ניתוח מהווה ערך עבור ערך הזמן של כסף על ידי הנחה של תזרים מזומנים עתידיים לערך הנוכחי שלהם. שיטה זו מכירה כי דולר שנשמר או הרוויח בעתיד שווה פחות מדולר היום. חישובים NPV דורשים הערכות של עלויות הון, עלויות התפעול השנתיות, הכנסות המוצר, חיי החיים, וקצב הנחה מתאים.

שיקולים ספציפיים עבור סוגים שונים של יחידת הפרדה

תגית: Sizing

עמודות דינקה מייצגות את יחידות ההפרדה השכיחות והחוניות ביותר בתהליכים קטרוטימיים.עמודה דינקייה בגודל על ידי קביעת קוטר המגדל, והערכה ראשונית של קוטר המגדל ניתן לעשות בהתבסס על התוספת והטענות הנוזליות.הקוטר חייב להיות מספיק כדי להתמודד עם התנועה החוסמת ללא הצפה תוך מתן זמן מגורים הולם לכל שלב.

קוטר העמודה הוא בגודל המתאים לשיעורי המצופה המקסימלי של זרימת vapor ונוזל דרך העמודה, ובדרך כלל, הקוטר נקבע בעיקר על ידי קצב זרימת ה- Vapor. מהנדסים בדרך כלל עיצוב עמודות לפעול ב 70-85% מהמהירות הצפה לספק שולי בטיחות ולתאים את וריאציות תהליך.הפעלה קרובה מדי לשיטפונות של סיכונים נמוכים ונוזל, תוך הפעלת אחוז נמוך מאוד של שיטפון על פני ציוד מצפות.

גובה העמודה תלוי במספר השלבים התיאורטיים הנדרשים והיעילות של הפנים.עבור עמודות מגש, המספר האמיתי של מגשים שווה את השלבים התיאורטיים מחולקים על ידי יעילות מגש.מגש טיפוסי טווח מ 50-90% בהתאם לתכונות המערכת ולתנאי התפעול. Tray Efficiency אינו משתנה הרבה עם סוג של מגש או מגש, אבל משתנה עם לחץ להיות נמוך יותר עבור ריקרציה עבור לחץ על כ- 0, 0.

עבור עמודות ארוזות, גובה נקבע על ידי מידת שיווי משקל גבוהה ללוח תאורטי (HETP) מוכפל על ידי מספר השלבים התיאורטיים. HETP הוא "Height Equivalent ללוח תאורטי", או גובה האריזה לספק שלב אידיאלי של הפרדה.עמוד קוטר גדול הדורש 10 שלבים אידיאליים 30 מטר של 1" סדדות, בתוספת שטח עבור הפצה נוזלית, כלומר, ל- 0.32 מטרים, כלומר, ל-1.5 מטרים, ל-1.5 מטרים, ל-1.5 מטר רגיל, ל-1.5 מטרים, בדרך כלל, כדי לתקן, ל-1.5 מטרים, ל-קליטר, כלומר, ל-1.5 מטרים, ל-1.5 מטרים, כדי לתקן, ל-1.5 מטרים, כדי לתקן את גודל רגיל, כלומר, כלומר, ל-1.5 מטרים, כלומר, כלומר, ל-1.5 מטרים, ל-1.5 מטרים, ל-1.5 מטרים, ל-1.5 מטרים, כלומר, כדי לתקן את גודל רגיל, כדי לתקן, כדי לתקן, כדי לתקן את גודל אקראיים, כלומר, כלומר, כלומר, כדי לנקות, כדי לתקן את גודל רגיל, כדי לתקן את גודל רגיל, ל-1.5 מטרים, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כדי לנקות את גודל רגיל, ל-1.5 מטרים, כדי לנקות את גודל אקראיים

גז-ליקוויד-ספרדס Sizing

גז-ליקוויטורים, הנקרא גם תופים או תופים פלאש, להסיר טיפות נוזליות מזרמי גז או גז נפרד מזרמים נוזליים ברובם. שמן וגז יכול להיות שלוש תצורות כלליות: אנכי, אופקי, וספירי. ורוטרי מ -20 מטר עד 70 מטר יכול להשתנות בגודל של 10 או 12 אינץ' בקוטר ו 4 עד 5 מטרים עד ים עד לגובה של עד 10 מטרים או 15 מטר עד 15 מטר רבועים, בעוד מטר עד 15 מטר עד 15 מטר עד 15 מטר רבועים או 15 מטר רוחב מטר ו ים או 15 מטר רבועים או 15 מטר רוחב מטר ו ים או 15 מטר רבועים או 15 מטר ו ים או 15 מטר רבועים או 15 מטר רבועים בים או 15 מטר רוחב מטר רוחב מטר רוחב מטר ו ים עד 15 מטר עד 15 מטר רוחב מטר מרובעים או 15 מטר מרובעים, בעוד מטר רבועים, בעוד מטר עד 15 מטר עד 15 מטר רוחבימטרים עד 15 מטר רוחב מטר עד 15 מטר רבועים עד 15 מטר עד 15 מטרים, 000 מטרים, 000 מטרים, 000 מטרים, 000 מטרים, 000 מטרים, 000 מטרים, 000 מטרים, 000 מטרים, 000 מטרים, 000 מטרים, 000 מטרים, 000 מטרים רבועים עד 15 מטרים, 000 מטרים רבוע

הצעד הראשון הוא לציין אם ה-Sparator הוא אנכי או אופקי, וככלל של אצבע, לבחור סוג אנכי אם הגז יחס נוזלי (V / L) הוא גבוה. Vertical separators בדרך כלל להתמודד עם יחס גז גבוה לשקיקה יעילה יותר ודורש פחות שטח, בעוד שמנטורים אופקיים מצטיינים בטיפול בנפחים נוזליים גדולים ולספק הפרדה נוזלית טובה יותר בשלושה יישומים.

חישוב sizing עבור מפרידים אנכיים מתמקד לספק שטח שטח שטח מספיק שטח עבור זרימת גז במהירויות מתחת למהירות הטיפה התיישבות. טרמינל מהירות ניתן לחשב באמצעות נוסחה שבה K הוא פונקציה של גודל טיפות, גז וצפיפות נוזלי, מולקולות ולחץ תפעול, וככלל טוב של אצבע, ניתן לקחת K=10.1 (SI).

זמן שימור נוזלי מייצג פרמטר קריטי נוסף של פיזור.החוק חייב לספק נפח מספיק כדי לצבור נוזל בין פעולות בקרת רמות וכדי לאפשר בועות גז מאומנים להתנתק בשלב הנוזל.זמני שימור טיפוסיים נעים בין 1-3 דקות עבור רוב היישומים, אם כי דרישות תהליך ספציפיות עשויות להכתיב יותר או יותר זמן.

עיצוב משולש

שלושה מורדים צריכים להשיג את המשימה המורכבת יותר של הפרדת גז, שמן, וימי מים בו זמנית.המטרה היא לעצב את העלות יעילה של שלושה-phase אופקית לביצועי הפרדה אופטימליים, ואת השלבים הבסיסיים בעיצוב של מפריד אופקי או sizing נחשבים המטרות של עבודת המחקר.יחידות אלה חשובות במיוחד שמן הזרם וייצור גז שבו נוזלים מכילים היטב את כל השלבים.

שלושה מפריים שימושיים עבור דלי ונויר עיצובים עם זרימת שמן גבוהה ו / או הבדלים צפיפות קטנה.השינג חייב להכיל שלושה אזורי הפרדה נפרדים נפרדים: סעיף הפרדה גז שבו טיפות נוזלים להתיישב משלב הגז, סעיף הפרדה של שמן מים שמן שבו טיפות שמן יורדות טיפות יורדות טיפות מים התיישבות, וקטעי איסוף נוזלי עבור שני מצבי שמן ומים מים.

סעיף הפרדת המים שמן דורש פיזור זהה על בסיס מהירות ההתנחלות של טיפות שמן במים או טיפות מים שמן שמן שמן טיפות מים או טיפות מים שמן שמן שמן הם זרמי לחר, והחוק של סטוקס שולט מודל עיצוב זה. כי קשה לחזות את גודל טיפות המים כי חייב להתיישב משלב הנפט, ערכים בטווח של עד 500 מיקרומטר, עבור מערכות שמן כבד, 000 מנפח הוא בגודל של מים טהור הוא 3 ליטרים.

זה תמיד כלכלי לבחור גודל API סטנדרטי של כלי API עבור משתנים קטנים.שימוש גדלים סטנדרטיים להפחית עלויות ייצור וזמני משלוח בהשוואה לכלים מעוצבים אישית.

אסטרטגיות אופטימיזציה של מערכות הפרדה

אופטימיזציה של Multi-Stage

תהליכים פטרוכימיים רבים משתמשים בשלבים מרובים של הפרדה הפועלים בלחץ נמוך יותר בהדרגה כדי למקסם את ההתאוששות הנוזלית ואת איכות המוצר.שלב ההפרדה של שמן וגז מתבצעת עם סדרה של מפרידים הפועלים בלחץ מופחת ברציפות.האופטימיזציה של מערכות מרובות שלבים כרוכה בקביעת המספר האופטימלי של שלבים ואת הלחץ התפעולי עבור כל שלב.

אם אנו מסתכלים על עיצוב וקידוד של מתקן ההפרדה, אנו רוצים לדעת את התנאים האופטימליים של לחץ וטמפרטורה תחתיו אנו מקבלים את הרווח הכלכלי ביותר מהמבצע. בהקשר זה, הפרדה שלב שואפת להפחית את הלחץ של נוזל המיוצר בצעדים זניחים כך שעדיף יותר ויותר התאוששות שמן / מאגרים יובילו למעשה לקביעת תנאי הפרדה: לחץ חלופיים וטמפרטורה של פיזור.

עבור שלוש מערכות הפרדה של שלבים, המפתח לתכנון מערכת של שלושה שלבים הוא מציאת הלחץ האופטימלי שבו להפעיל את ה-Sparator השני.השאלה כי אנו לענות היא "מה הלחץ אשר יביא לנוזל האיכות הטוב ביותר היוצא מהמכל המלאי למכירה?", הלחץ הראשון הוא בדרך כלל מוגבל על ידי תנאי זרימה, והשלב הסופי פועל בלחץ אטמוספירי, מה שמוביל ללחץ ביניים כאופטימיזציה ראשונית.

הערך האופטימלי של הלחץ לשלב האמצעי הוא זה המייצר את התשואות הנוזל המקסימלי (על ידי minimizing GOR ו- Bo) של איכות מקסימלית (על ידי למקסם את כוח הכבידה של API מלאי-טנק) קטן יותר הערך של GOR ו-Bo, גדול יותר הניבות הנוזליות. מהנדסים יכולים להשתמש חישובים שלב וסימולציה כדי להעריך באופן שיטתי לחץ ביניים שונה לזהות את התצורה האופטימלית.

שילוב עם עיצוב תהליכים כללי

יחידות הפרדה פועלות לעתים נדירות בבידוד - הן מהוות מרכיבים בלתי-אינטגראליים של מערכות תהליכים גדולות יותר.התמונים של אופטימיזציה חייבים לשקול אינטראקציות עם ציוד במעלה הזרם והדחיפה מטה, מערכות השירות, וכלכלת הצמח כולה.עיצוב המבדילה הוא חשוב משום שספינת הפרדה היא בדרך כלל כלי העיבוד הראשוני בכל מתקן, ועיצוב לא תקין של רכיב זה יכול "לנק" ולהקטין את יכולת המתקן כולו.

הזדמנויות אינטגרציה חום יכולות להשפיע באופן משמעותי על הכלכלה של מערכות הפרדה.פסולת חום מיחידת הפרדה אחת עשויה לספק חימום עבור אחר, צמצום צריכת השירות הכוללת.לדוגמה, overhead vapor מתוך עמודה של זיקוק בלחץ גבוה עשוי לספק חום חוזר עבור עמודה בלחץ נמוך יותר.זיהוי וניצול הזדמנויות שילוב כאלה במהלך שלב המיזוג יכול לשפר באופן משמעותי את תהליך הכלכלה.

בחירת לחץ תפעול ליחידות הפרדה משפיעה לא רק על היחידה עצמה אלא גם על דרישות דחיסה במעלה הזרם ותנאי עיבוד במורד הזרם. לחץ תפעול גבוה יותר עשוי להפחית את גודל ה-Sparator, אלא גם להגדיל את עלויות הדחיסה הנמוכות יותר עשויים לדרוש כלי שיט גדולים יותר, אלא להפחית את האנרגיה הדחיסה.

מערכות הפרדה היברידיות

שילוב טכנולוגיות נפרדות שונות יכול לפעמים להשיג כלכלה כללית טובה יותר מאשר להסתמך על שיטת הפרדה אחת.אם הפרדה קרום לבד שימש, זה כמעט בלתי אפשרי להשיג הן שאריות של טיהור גבוה וזרם חד-תכליתי גבוה, ללא צורך בשקדה של שלבים רבים של קרום.העיצוב ההיברידי מציע גמישות כדי להתאים את הפרמטרים התפעוליים של כל יחידה ליעילות אופטימלית ואיכותית של המוצר.

היברידיות של Membrane מייצג דוגמא נפוצה אחת שבה membranes לבצע את הפרידה הגדולה והשקיקה מספקת טיהור סופי.גישה זו יכולה להפחית את הגודל והצריכת האנרגיה של עמודה ההשלמה תוך הימנעות מהצורך של שלבים מרובים של membra. עיצוב תהליכים הופך לבעיה מרכזית בכלכלה של תהליך הפרדה מבוסס membrane, ואופטימיזציה של שני membran ושיפור תהליך זה הוא הגורם העיקרי של תהליך הפרדה מבוסס.

תצורה היברידית אחרת כוללת מערכות membrane-cryogenic עבור הפרדה גז, שילובי מודעות להפרדה קשה, ורצף של הזיקוקציה עבור תערובת azeotropic.ההערכה הכלכלית של מערכות היברידיות חייבת לקחת בחשבון את ההון ואת עלויות התפעול של שתי הטכנולוגיות תוך הכרה הסינרגיות שהופכות את השילוב אטרקטיבי יותר מאשר טכנולוגיה בודדת.

שיקולים עיצוביים ובטיחות מרג'ינס

חשבונאות עבור תהליך

תהליכים פטרוכימיים בעולם האמיתי פועלים לעתים נדירות בתנאי עיצוב יציבים.הזנת יצירות פלוגט, שערי זרימה משתנים עם דרישות ייצור, תנאי הסביבה משתנים עונתיים, וביצועי ציוד מתפוגגות לאורך זמן.

שולי עיצוב נעים בדרך כלל מ -10-25% מעל יכולת נומינאלית, בהתאם לדרגה הצפויה של ריקנות והשלכות של יחידות תחת ביצועים. יחידות קריטיות שיכולות לבקבוק מתקנים שלמים, הן יכולות לקבוע שוליות גדולים יותר מאשר ציוד לא קריטי.

יכולת הטרנספורמציה – היכולת לפעול ביעילות בקיבולת מופחתת – מייצגת שיקול חשוב נוסף.כמה טכנולוגיות הפרדה שומרות על ביצועים טובים בטווח רחב של מחשבים, בעוד שאחרים סובלים מהפסדים משמעותיים של יעילות כאשר הם פועלים מתחת ליכולת העיצוב.

התרחבות עתידית וניקוי

מתקנים פטרוכימיים עוברים לעתים קרובות התרחבות קיבולת במהלך חייהם התפעוליים, כאשר שווקים גדלים או הזדמנויות חדשות, החלטות מיישנות צריכות לשקול את צרכי ההתרחבות הפוטנציאליים העתידיים ואת יכולת הפעולה של פירוק המזהמים.

גישות עיצוב מודולריות יכולות להקל על התרחבות עתידית על ידי מתן יחידות הפרדה נוספות להיות מותקנות במקביל עם ציוד קיים. אסטרטגיה זו עובדת במיוחד עבור מפרשים עמידים גז וכמה סוגים של ציוד החילוץ. דישוט קשה יותר להרחיב באופן מודולרי, אם כי הוספת פיגור ביניים או condensers לעתים יכול להגדיל את היכולת ללא החלפת העמודה כולה.

פריסת האתר והקצאת החלל על מנת לצפות להרחיב את ההתרחבות הפוטנציאלית.לעזוב את החלל עבור ציוד נוסף או יחידות החלפת גדולות יותר עולה מעט בהתחלה, אך מספק גמישות משמעותית לשינויים עתידיים.

זמינות ציוד והתאמה

הזמינות של ציוד מיצרנים יכולה להשפיע על החלטות sizing. גודל ציוד סטנדרטי בדרך כלל עולה פחות ויש להם זמני משלוח קצרים יותר מאשר יחידות מחוספס מותאם אישית. Packing הוא המועדף על מגדלים קטנים יותר בעוד מגשים משמשים בעיקר בעמודות גדולות יותר, עם קוטרים גדולים מ 3 רגל או 1 מ '. השימוש של מגשים עם קוטרים ב 1 רגל, 6 או 457 מ"מ ל 2ft או 610 מ"מ הוא בדרך כלל לא המגדל כלכלי כזה.

סטנדרטיזציה על פני מתקן או חברה יכולה לספק הטבות כלכליות באמצעות מלאי חלקי חילוף מופחת, נהלי תחזוקה פשוטים, ומוכרים משופרים של המפעיל.בחירת גודלי ציוד וסוגים התואמים לסטנדרטים הקיימים עשויים להצדיק קבלת ביצועים תת-אופטימיים במקצת ביחידות בודדות כדי להשיג את היתרונות הרחבים האלה.

מגבלות תחבורה לפעמים מגבילות את גודל הציוד, במיוחד עבור עמודות גדולות או כלי שיט.כביש, רכבת, וניקוי מים לכפות ממדים מקסימליים עבור ציוד שיש לשלוח שלם.העברת הגבולות האלה דורש ייצור שדה, אשר בדרך כלל עולה יותר ולוקח יותר מאשר קניות. מגבלות מעשיות אלה עלולות לעקוף אופטימיזציה כלכלית גרידא במקרים מסוימים.

חומרים של בנייה

בחירת החומרים של בנייה משפיעה באופן משמעותי הן על עלויות ההון והן על אמינות תפעולית.זרי תהליכים קורוזיים עשויים לדרוש ⁇ יקר, בעוד שירותי שפיר יכולים להשתמש בפלדה פחמן.העלות המצטברת של חומרים עמידים על קורוזיה חייבת להיות שקולה נגד הסיכון של כישלון מוקדם ועלות של תחליף תכוף יותר.

בחירת חומרית אינטראקציה עם החלטות מתפתלות בכמה דרכים. קירות Thicker הדרושים עבור שירות בלחץ גבוה עלות יותר ⁇ יקר מאשר בפלדה פחמן, עשוי לתמוך עיצובים בלחץ נמוך כאשר עמידות קורוזיה נדרשת.חלק מהחומרים יש מגבלות ייצור כי הגבלת גודל כלי שיט מקסימלי או דורש טכניקות בנייה שונות.

רכיבים פנימיים דורשים גם בחירת חומרים מתאימים.חומרי טריי חייבים לעמוד בפני קורוזיה מנוזלי תהליכים תוך שמירה על שלמות מכנית.חבילה חומרים נע בין פלסטיק זול מתאים לטמפרטורה נמוכה, שירות לא קורוזיבי לקרמיקה יקרה או ⁇ מיוחדים לתנאים קשים.המבחר של חומרים פנימיים יכול להשפיע באופן משמעותי על עלויות ציוד הכולל, במיוחד עבור עמודות גדולות.

טכניקות מתקדמות וטכנולוגיות מתפתחות

Fluid Dynamics in Separator Design

דינמיקת נוזל Computational (CFD) התפתחה ככלי רב עוצמה עבור עיצוב ציוד הפרדה וסימולציות CFD יכול מודל דפוסי זרימה מורכבים, מהירויות טיפה, וחלוקות שלב בתוך מפרידים עם הרבה יותר מפורט מאשר שיטות עיצוב מסורתיות.

עבור פיזור גז, CFD יכול לחזות את היעילות של עיצובים שונים של מכשירים אינלט, אופטימיזציה המיקום של eliminators לא נכון, לזהות בעיות של הנדסת נוזל פוטנציאלי מחדש הבנה מפורטת זו יכול להוביל עיצובים קומפקטיים יותר כי לשמור או לשפר יעילות הפרדה בהשוואה ציוד בקנה מידה קונבנציונלי.הון עלות חיסכון של ציוד מופחת יכול להצדיק את המאמץ הנדסי נוסף הנדרש לניתוח CFD.

ביישומים של זיקוק, CFD עוזר לייעל מגש ועיצובים אריזה על ידי מודלים דפוסים מגע פנויים, זיהוי ערוצים או בעיות הפצת מחלות, וחיזוי יעילות מגש בתנאים תפעוליים שונים. תובנות אלה יכולות להודיע החלטות על מגשים, מטה למטה sizing, ומערכות הפצה נוזלי, פוטנציאל לאפשר עיצובים קומפקטיים יותר ללא ביצוע מקרי הקרבה.

תהליך העצמת היחסות

הגדלת תהליכים מבקשת להפחית באופן דרמטי את גודל הציוד תוך שמירה או שיפור ביצועים באמצעות טכנולוגיות חדשניות וגישות עיצוב. ציוד הפרדה מוגבר יכול להציע חיסכון בעלויות הון משמעותי וצמצום דרישות שטח העלילה, אם כי לעתים קרובות על חשבון מורכבות מוגברת או חומרים מיוחדים.

רוטטת מיטות ארוזות, הידוע גם בשם Higee (כובד ראש גבוה) אנשי קשר, להשתמש בכוח צנטריפוגה כדי לשפר את שיעורי העברת המסה, פוטנציאל להפחית את נפח הציוד על ידי גורמים של 10-100 בהשוואה בעמודות קונבנציונליות.יחידות קומפקטיות אלה אטרקטיביות במיוחד עבור פלטפורמות offshore, צמחים ניידים, או רטרוfits שבו החלל הוא מוגבל מאוד.עם זאת, מכונות רוטינג מוסיף מורכבות ותחזוקה כי יש לבצע הערכה כלכלית.

עמודות קיר נפרדות שני עמודות זיקוק קונבנציונליות לתוך מעטפת אחת עם חלוקה פנימית, צמצום עלויות ההון על ידי 25-40% צריכת אנרגיה עד 20-30% עבור יישומים מתאימים.היתרונות הכלכליים הם משמעותיים, אבל הטכנולוגיה דורשת עיצוב זהיר והוא מתאים ביותר עבור משימות הפרדה ספציפיות מעורבים שלושה או יותר רכיבים עם תנודתיות יחסית מתאימה.

אנשי קשר ממוחנים מספקים אפשרות נוספת של הגדלת אפשרות להפרדה מסוימת, המציעה שטח על פני השטח גבוה מאוד נפח יחידה ואת היכולת לפעול ללא הבדלי צפיפות כוח המניע. בעוד עלויות membrane נשאר גבוה יחסית, המשך שיפורים בחומרים membrane ייצור מרחיבים את טווח היישומים אטרקטיביים מבחינה כלכלית.

אופטימיזציה של Algorithms ו-AI

אלגוריתמים מתקדמים מאפשרים מחקר מקיף יותר של מרחב העיצוב מאשר גישות מסורתיות של ניסוי וטרור. אלגוריתמים גנטיים, אופטימיזציה של חלקיקים, ושיטות מטא-הירויסטיות אחרות יכולות לייעל במקביל מספר משתנים עיצוב תוך סיפוק מגבלות מורכבות.טכניקות אלה הן בעלות ערך מיוחד עבור מערכות הפרדה מורכבות עם פרמטרים רבים של עיצוב אינטראקציה.

למידת מכונה ואינטליגנציה מלאכותית מתחילים להשפיע על עיצוב ציוד הפרדה ואופטימיזציה.רשתות נילי המוכשרות על נתוני עיצוב היסטוריים יכולות לחזות במהירות ביצועים ועלויות עבור תצורה חדשה, תוך הפחתה של שלב העיצוב הראשוני. אופטימיזציה המבוססת על בינה מלאכותית יכולה לזהות פתרונות עיצוב לא-מכובדים שמהנדסי אנוש עלולים להתעלם מהם.

תאומים דיגיטליים – העתקים וירטואליים של ציוד הפרדה פיזי המעודכן בזמן אמת על בסיס נתוני חיישן – אופטימיזציה רציפה של תנאי הפעלה ויכולים ליידע החלטות לגבי שינויים בציוד או החלפתם.כיחידות הפרדה או השפלה משפיעות על הביצועים, תאומים דיגיטליים עוזרים למפעילים להתאים את התנאים לתחזוקה אופטימלית למרות שינוי מאפייני הכלכלה.

תוצאות חיפוש ויישומים בתעשייה

מערכות הפרדה נפט

מתקני ייצור הנפט Crude מספקים דוגמאות מצוינות של סיבור כלכלי המתפתל בפועל. a הפקה מפריד משמש להפריד את נוזל המיוצר היטב מן טוב, קבוצה של בארות, או חכירה על בסיס יומי או מתמשך. פיזור הייצור יכול להיות אנכי, אופקי, או spherical, יכול להיות שני-phase או שלושה-phase הפקה בטווח בין 12 ל קיבולת של עד 10, 000 רגל, 000 עד 30 עד 30 עד 30.

המגוון הרחב של גדלים מפריד משקף את המגוון של תנאי הייצור ואת המגבלות הכלכליות בתעשיית הנפט והגז. מינוס על החוף עם שיעורי ייצור נמוכים להשתמש קומפקטיים, זול, בעוד פלטפורמות offshore גדולים טיפול הייצור ממגוון רחב דורש הרבה יותר כלי שיט גדולים יותר. אופטימיזציה כלכלית שונה באופן דרמטי בין יישומים אלה עקב הבדלים במגבלות חלל, עלויות ההתקנה, ואת הערך של מוצרים התאושש.

הלחץ האופטימלי לשמור על מפריד הוא הלחץ אשר יביא לתשואות הכלכליות הגבוהות ביותר ממכירת פחמימנים נוזליים וגזיים.עקרון זה מנחה את בחירת לחץ תפעול וכתוצאה מכך, את הפחתת של משרידי ייצור.לחץ גבוה יותר מאפשרים בדרך כלל כלי שיט קטנים יותר, אך עשוי להפחית התאוששות נוזלים, בעוד לחץ נמוך יותר מגביר את גודל כלי השיט אך יכול לשפר את התשואות הנוזליות.

מקררים דלק

מערכות הפרדת גז ממקרר חייבות להתמודד עם תערובת מורכבות של מימן, הידרופחמנים קלים, ורכיבים אחרים מיחידות תהליכים שונות. בשל האופי המשולב של עיצוב תהליכים, הקושי בסינון אופטימלי, תהליך ייצור רב-מנועי הוא בלתי-מספיק מקבוצתיים, אך שילוב עם הגידול בשיטות הפרידה הזמינות ומספר הרכיבים.

הנתח הכלכלי בעיבוד גזי זיכוך הם משמעותיים.ההערכות הכלכליות הובילו לרווח שנתי של מוצרים גולמיים של 38.62 × 106 ותקופת החזר של פחות מארבעה חודשים.התוצאה הכלכלית המרשימה הזו היא מחלימה מימן יקרי ערך ופחמימנים קלים שאחרת נשרפו כגז דלק. תקופת התגמול הקצרה מצדיקה השקעה משמעותית באספקת הון בציוד הפרדה בגודל תקין.

הפרדה Membrane צברה יישום גובר בעיבוד גזי זיכוך בשל יכולתו להתמודד עם קומפוזיציה של מזון משתנה וזרימה שיעורי ללא פגיעה משמעותית בביצועים.השילוב של מערכות membrane כרוך בקביעת אזור membrane הנדרש, אשר תלוי להאכיל את הרכב, טיהור המוצר הרצוי, וסלקטיביות membrane ו permeability. אופטימיזציה כלכלית של מעלים נגד אנרגיה ושיקום.

בקשות להורדת פטרוכימיקלים

קומפלקסים פטרוכימיים מעסיקים עמודות רבות של זיקוקים, ארומטיות ומוצרים יקרים אחרים.עמודות אלה מייצגים לעתים קרובות את ההשקעות הגדולות ביותר הון וצרכנים אנרגיה גבוהה ביותר במתקן, מה שהופך את הכלכלה למצוץ במיוחד קריטי. פיץ' פרופהן, למשל, דורשות עמודות גבוהות מאוד עם שלבים רבים בשל התנודתיות היחסית הנמוכה בין רכיבים אלה.

אופטימיזציה הכלכלית של הפרדה קשה כזו כרוכה בהתקפה זהירה בין גובה העמודה (מספר של שלבים), קוטר (קיבולת של vapor), יחס reflux (צריכת אנרגיה), ולחצים תפעוליים גבוהים יותר מגבירים את התנודתיות היחסית מעט אך גם מגבירים את צפיפות ה-Vapor, פוטנציאל המאפשר עמודות קוטר קטנות יותר.עם זאת, לחצים גבוהים יותר גם להגדיל את עלויות הדחיסה ועשויים מורכבים יותר, קירות כלי שיט יקר יותר.

בדרך כלל, העיצוב של ה-Sparator נעשה באמצעות ניסוי וטעייה. זה אומר שהחישוב ייעשה עבור מספר יחס L / D (height לקוטר), ולאחר חישוב עובי, המחיר הסופי (כולל חומר ובנייה) עבור כל יחס L / D יוערך לבסוף, העיצוב האופטימלי של מפריד אנכי הוא אחד עם דרישות מחיר נמוך ומינימום של שטח ההתקנה.

שיקולים סביבתיים וקיימות

אנרגיה וטביעת רגל

תקנות סביבתיות ומחויבות קיימות תאגידית משפיעות יותר ויותר על החלטות הפרדת יחידות.עיצובים יעילים באנרגיה המפחיתים את פליטת גזי החממה עשויים להצדיק עלויות הון גבוהות יותר, במיוחד באזורים עם תמחור פחמן או מגבלות פליטות קפדניות.הגודל הכלכלי חייב כעת לקחת בחשבון את העלות של פליטות פחמן על פני החיים של הציוד, לא רק עלויות אנרגיה ישירות.

שילוב חום ושיקום אנרגיה הופכים חשובים עוד יותר כאשר עלויות פחמן נחשבות.עיצובים הממקסימים את ההתאוששות החום בין זרמי תהליכים או ניצול חום פסולת להפחית את עלויות האנרגיה ואת פליטת הפחמן.העלות המצטברת של חילופי חום ומורכבות האינטגרציה חייבת להיות לשקול נגד היתרונות המשולבים של צריכת אנרגיה מופחתת וטביעת פחמן נמוכה יותר.

טכנולוגיות חלופיות עם צריכת אנרגיה נמוכה עלולות להיות אטרקטיביות מבחינה כלכלית כאשר עלויות פחמן כלולים.פרדות מנברן, תהליכי מודעות או מערכות היברידיות המפחיתות את צריכת האנרגיה בהשוואה להפחתה קונבנציונלית מגיע הערכה כלכלית זהירה בסביבה הרגולטורית הנוכחית.הבחירה הטכנולוגית אופטימלית ושילוב עשוי להיות שונה באופן משמעותי כאשר עלויות סביבתיות יש לקחת בחשבון כראוי.

בזבזנות וכלכלה מעגלית

יחידת הפרדה משפיעה על ייצור הפסולת ועל עלויות הפינוי.יחידות גדולות עלולות לייצר יותר פסולת במהלך ניקוי ותחזוקה, בעוד יחידות פחות גדולות הפועלות ביכולת מקסימלית עלולות לייצר מוצרים ספציפיים יותר, הדורשים עיבוד מחדש או סילוק.הגודל האופטימלי מבחינה כלכלית צריך למזער את ייצור הפסולת הכולל לאורך חיי הציוד.

עקרונות כלכלה מעגליים מעודדים תכנון מערכות הפרדה המאפשרות התאוששות חומרית ומחזור ציוד בגודל של טיפול ביצירות מזון ואיכויות שונות יכול לעבד חומרים ממוחזרים לצד הזנות בתולה, תמיכה ביוזמות כלכלה מעגלית.הגמישות לעבד הזנות מגוונות עשויה להצדיק מעט ציוד הפרדה גדול יותר או מתוחכם יותר מאשר להיות אופטימלי עבור הזנות בתולה בלבד.

שיקולי סוף-חיים הם בעלי חשיבות בתכנון הציוד והחלטות מגרדות.יחידות הפרדה המיועדות להחלמה קלה וחומרית במטרות הקיימות של החיים, ועשויות להפחית את עלויות ההקצאה האולטימטיביות. בעוד שיקולים אלה יש השפעה מינימלית על אופטימיזציה אופטימלית, הם משפיעים על בחירת חומרים ופרטי עיצוב המשפיעים על עלויות מחזור חיים הכוללות.

יישום ו-Aspects

המלצות והתחלות

הגודל הכלכלי של ציוד הפרדה חייב לקחת בחשבון עבור עמלות ועלויות סטארט-אפ, אשר יכול להיות משמעותי עבור יחידות גדולות או מורכבות. ציוד גדול יותר דורש בדרך כלל נהלים נרחבים יותר, זמני התחלה ארוכים יותר, כמויות גדולות יותר של נוזל עמלה. אלה עלויות חד פעמיות צריך לכלול בהערכה כלכלית, במיוחד עבור פרויקטים עם לוחות זמנים הדוקים או תקציבים מוגבלים.

ציוד בקנה מידה עם שולים נאותה וגמישות תפעולית בדרך כלל עמלות חלקה יותר מאשר יחידות שעוצבו בקצה של הזכאות.העלות של גיוס מורחב עקב ציוד פחות גדול או שולי לא מספיק יכול לעלות על החיסכון הון ממינימום sizing. שמרני המבטיח התחלה יעילה ופעולה עשוי להוכיח יותר כלכלית למרות עלויות הון גבוהות יותר.

יחידות הפרדה מודולריות או מקודדות מציעות יתרונות במהלך הגיוס על ידי מתן בדיקות במפעל לפני המשלוח לאתר. בעוד בנייה מודולרית עשויה להטיל מגבלות גודל, הסיכון מופחת גיוס וזמן התקנת האתר הקצר יותר יכול לספק הטבות כלכליות כי החלות כל פשרה של ביצועים ממגבלות גודל.

תחזוקה וגמישות

דרישות תחזוקה ושיקולי אמינות משפיעים באופן משמעותי על כלכלת מחזור החיים של ציוד הפרדה.יחידות גדולות יותר עשויות לדרוש נהלי תחזוקה נרחבים יותר, אך לא בהכרח להיכשל לעתים קרובות יותר מאשר יחידות קטנות יותר.היחסים בין גודל ועלויות תחזוקה מורכבים ותלויים בסוג הציוד, בתנאי התפעול ואסטרטגיות תחזוקה.

הגישה לבדיקה ותחזוקה צריכה להיחשב במהלך sizing.ציוד ציוד המיועד עם יציאות גישה נאותה, פלטפורמות, וניקוי מאפשר תחזוקה ולהפחית את זמן השבת.העלות המצטברת של תכונות עיצוב ידידותיות תחזוקה היא בדרך כלל קטנה בהשוואה לחיסכון מזמני תחזוקה מופחתים ושיפור אמינות.

אסטרטגיות קיבולת פנויות וכושר פנוי משפיעות על החלטות מרתיעות אופטימליות. התקנת שתי יחידות קטנות יותר במקום יחידה אחת גדולה מספקת ריצוף ומאפשרת המשך הפעולה במהלך תחזוקה, אך בעלות הון גבוהה יותר.המסחר הכלכלי תלוי עלות ההפסדים בייצור במהלך שעות הנפילה, האמינות הציוד, ואת תדירות התחזוקה הנדרשת.

מערכות בקרה ובקרה

מערכות ניטור מתקדמות ובקרה מאפשרות ציוד הפרדה לפעול קרוב יותר לתנאים אופטימליים בטווח רחב יותר של תנאי מזון.עלות מערכות כלי שיט ובקרה מתוחכמות יש לשקול נגד היתרונות של ביצועים משופרים ואת היכולת להשתמש בציוד קטן יותר על ידי צמצום שולי בטיחות הדרושים.

מערכות אופטימיזציה בזמן אמת אשר מתאימות כל הזמן תנאי הפעלה המבוססים על תכונות הזנה הנוכחיות ודרישות המוצר יכולות להפיק ערך מקסימלי מציוד הפרדה.מערכות אלה עשויות להצדיק תצורה מורכבת או גדולה יותר של ציוד המציע גמישות תפעולית גדולה יותר ופוטנציאל אופטימיזציה.

מערכות תחזוקה חיזוי באמצעות חיישנים מתקדמים וניתוח יכולים להפחית את זמן השבתה הבלתי מתוכנן ולהאריך את חיי הציוד.הערך הכלכלי של אמינות משופרת עשוי להצדיק השקעה נוספת בתחום הבנייה ועלול להשפיע על ציוד אופטימלי המפחית את הצורך בשוליים עיצוב שמרניים.

מסקנות ועיסוקים טובים

חישוב גודלו הכלכלי של יחידות הפרדה בתהליכים קטנוכימיים דורש גישה מקיפה שמשנהתנת עלויות הון, הוצאות תפעול, דרישות ביצועים ומגבלות מעשיות.הגודל האופטימלי הוא לא רק היחידה הקטנה ביותר העומדת במפרט או ליחידה הגדולה ביותר שמתאימה לתקציב, אלא התצורה שממקסימה את הערך הכלכלי על פני חיי התפעוליים של הציוד.

פרויקטים מוצלחים של sizing לעקוב אחר כמה שיטות טובות ביותר. הראשון, להגדיר בבירור דרישות תהליכים ומגבלות לפני תחילת העבודה עיצוב מפורט. Ambiguous או שינוי מפרטים להוביל עיצובים תת-אופטימיים ושינויים יקרים. שנית, להשתמש בכלים ושיטות מתאימים לשלב העיצוב - סימולציה קפדנית עבור אופטימיזציה מפורטת, שיטות קיצור דרך עבור בדיקות ראשוניות, וטכניקות הערכה כלכלית כי חשבון עבור זמן של כסף.

שלישית, לשקול את מגוון רחב של תנאי הפעלה, לא רק את נקודת העיצוב.ציוד המבצעת היטב רק בתנאים נומיאליים, אלא גם סובל מהפך או קיבולת שיא עשוי להוכיח פחות כלכלית מאשר עיצובים גמישים יותר.

חמישית, יחידת הפרדה משלבת עם אופטימיזציה של תהליכים הכוללים ולא קידוד יחידות בבידוד.האינטראקציות בין ציוד הפרדה ליחידות תהליכים אחרות שולטות לעיתים קרובות בכלכלה הכוללת. 6th, משלבות עלויות סביבתיות ושיקולי קיימות להערכות כלכליות, שכן גורמים אלה משפיעים יותר ויותר על ציות הכלכלה והתקנות הרגולטוריות של הפרויקט.

לבסוף, לזהות כי sizing כלכלי כרוך שיפוט וניסיון, כמו גם חישוב. עיצוב הייסטרים ושיטות הטובות בתעשייה משקפים ידע מצטבר על מה עובד בפועל. בעוד אלגוריתמים אופטימיזציה וכלים סימולציה לספק תובנות יקרות ערך, מהנדסים מנוסים חייבים לפרש תוצאות לאור שיקולים מעשיים, מגבלות ספציפיות לאתר ומטרות חברות.

תחום טכנולוגיית ההפרדה ממשיך להתפתח עם חומרים חדשים, עיצובים חדשניים של ציוד, ואסטרטגיות מתקדמות של בקרה. מהנדסים המעורבים בציוד הפרדה צריך להישאר הנוכחי עם התפתחויות טכנולוגיות ולהיות מוכנים להעריך גישות חדשות שעשויות להציע יתרונות כלכליים על עיצובים קונבנציונליים.

(ב) למידע נוסף על תהליכי הפרדה ועיצוב ציוד, משאבים יקרים כוללים את ה-FLT:0 (American Institute of Chemical Engineers (AIChE) , אשר מספק פרסומים טכניים והזדמנויות פיתוח מקצועי, ואת ה-FLT:2Chemical Engineering, Access Engineering, 5) אשר כולל באופן קבוע מאמרים על טכנולוגיה ואופטימיזציה של תהליך.