化学プラントにおける第一次流体処理システムの効率を改善する方法

第一次流体処理システムは、化学プラントの循環型ネットワークであり、原材料、中間体、触媒、および終えられた製品が毎日配管のマイルを介して行われます。これらのシステムは非効率的な動作を行うと、ペナルティは直接行われます。より高いエネルギー法案、メンテナンスコストの増加、スループットの低減、およびより大きな安全リスク。第一次流体処理システムの効率の改善は、一回限りのプロジェクトではなく、プラントの各部分に触れる継続的な規準が直接的です。配管および管制の制御の手順を把握し、最適な技術および技術に関するトレーニングを実施します。

流体処理システムのコアコンポーネントの理解

最適化する前に、分離された部品のコレクションではなく、システム全体として統合的に確認することが重要である。各コンポーネントは、全体的な効率と信頼性に貢献します。

ポンプおよび圧縮機

遠心ポンプは、ほとんどの化学プラントの作業場であり、水から粘液スラリーまですべてを処理します。コンプレッサーは、ガスに類似した役割を果たし、植物の電気負荷の重要なシェアを消費します。これらの回転機械の正しいサイジング、材料の選択、およびメンテナンスは、エネルギー消費とシステム稼働時間に直接影響します。

配管・バルブ

配管ネットワークは、流体輸送のためのバックボーンを作成します。パイプ径、材料(炭素鋼、ステンレス鋼、PVCなど)、ルーティング複雑性、条件(腐食、スケーリング)は、すべての圧力低下とフロー安定性に影響を及ぼします。バルブは、フローと分離セクションを調整しますが、適切に選択または部分的に閉鎖されたバルブは、エネルギー損失の主要な情報源になることができます。

貯蔵タンクおよび貯蔵所

中間貯蔵容器は緩衝容量、decouplingプロセスステップを提供し、植物全体をシャットダウンすることなくメンテナンスを可能にします。槽の断熱、不適切な換気、不十分なレベルの制御は、エネルギーを無駄にし、蒸発損失を増やすことができます。

制御システムと制御機器

現代の化学プラントは、分散制御システム(DCS)と、流量、温度、およびレベルトランスミッタに依存して、リアルタイムで条件を監視および調整します。正確な計測と応答コントローラがなければ、最高の設計の機械システムでさえ、不効率性に漂流します。

効率を改善するための体系的な戦略

効率の改善は、ベースラインの評価、機会を特定し、変化を実装し、結果を検証するという構造的なアプローチに従うべきです。次の戦略は、最も影響力のある領域をカバーしています。

定期的なメンテナンスと積極的な検査

予測および予防保全プログラムでは、大きな損失を引き起こす前に、小さな問題が起きています。焦点領域は次のとおりです。

漏れ検出と修理[]] - 高圧ラインの漏れさえもエネルギーを無駄にし、安全危険性を作成します。隠された漏れを見つけるために超音波または音響方法を使用してください。
腐食監視] – 内部および外部の腐食は表面粗さを高め、摩擦を上げ、そして最終的に失敗につながります。定期的な厚さ測定とクーポンテストは不可欠です。
[]ポンプとコンプレッサーアライメント - 不整列シャフトは振動、シールウェア、および過度の電力の描画を引き起こします。スケジュールされた間隔でレーザーアライメントは、これらの問題を軽減します。
バルブ状態評価] - バルブシート、パッキン漏れ、アクチュエータの漂流で摩耗をチェックします。立ち往生または部分的に開いたバイパスバルブは、何年もの間、サイレント廃棄物エネルギーを消費することができます。

ポンプとコンプレッサーの操作を最適化

液体処理におけるエネルギー消費量の最大シェアのためのポンプとコンプレッサーアカウント。 3つの戦略は際立っています。

可変周波数ドライブ(VFD)

VFDs のポンプの改良は速度が実際の要求に一致させ、回転弁のエネルギー無駄かリサイクルの流れを避けます。多くの植物は VFD の取付けの後でポンプエネルギーの 20~50% の減少を報告します。圧縮機のために、VFDs は低負荷の期間の間に力の使用を減らす間一定した圧力を維持できます。

最適なサイジングと選択

大型ポンプは、最も優れた効率点(BEP)から遠くに実行され、キャビテーション、過度の振動、および低効率性につながります。機器を交換する際には、徹底したシステムカーブ解析を行い、BEP付近の動作するポンプを通常のデューティ条件で選択します。コンプレッサーでは、排出圧力要件を評価し、不要な圧力のポンドが電力消費に追加されます。

インペラのトリミングと速度変更

恒久的に大きすぎる遠心ポンプのために、インペラ径(最大20%)をトリミングすることで、ヘッドとフローを削減し、効率性を向上させます。速度削減と組み合わせることで、重要な節約を達成しながら、新しいポンプの費用を回避できます。

高度な制御システムを実装

オートメーションとリアルタイムの最適化により、一貫性のある、ほぼ特定の操作を実現します。主な技術は次のとおりです。

[モデル予測制御(MPC)[ - 複数の変数を同時に調整し、エネルギーを最小限に抑えながら、流入や圧を密接なウィンドウ内で保持します。
[ 条件ベースの監視[] - 故障が起きる前に、振動、温度、フローセンサーを使用して、無人停止時間を減らす。
[]リモートコントロールとSCADAインテグレーション - 集中管理演算子は、プラント全体のデータに基づいて設定ポイントを調整し、ユニット全体で最適化することができます。

高度な制御は、新しいプラントだけでなく、スマート送信機とフィールドバスプロトコルで多くの古い施設を改装して重要な節約を解除することができます。 ]]]]エネルギーのポンプシステム評価と改善の部門]ガイドは、ステップバイステップの手法を提供します。

配管設計による圧力低下を削減

配管、継手、バルブの各足は摩擦損失を追加します。不要な圧力降下を減らすことは、ポンプから必要な頭を下げ、直接エネルギーを節約します。これらの戦術を考慮する:

パイプ径を増加させる。可能であれば、パイプ径を倍増させると、ユニット長の摩擦損失が大まかに抑えられますが、重量とコストの制約が適用される。
[] ルーティングを簡素化 - 肘、ティー、不要なベンドを最小限に抑えます。スペースが許すときに、短距離の代わりに、長い半径エルボを使用してください。
]冗長バルブを取り外し - 多くの場合、より分離バルブが必要に応じてインストールされます。各クローズまたは部分的に開いたバルブは、抵抗を追加します。
クリーンなインテリアをメインに – スケール、沈殿物、および重合は、時間をかけて蓄積し、荒さを増加させます。機械的または化学的洗浄は、元の流量を回復します。

パイプとタンクを熱効率に絶縁します。

化学プラントでは、多くの流体は特定の温度で保持されなければなりません。粘度を維持するのに十分な温度が保たれ、劣化を防ぐのに十分な冷却。不十分な断熱材は、熱損失(または利益)につながり、加熱または冷却システムを強制して、硬化します。蒸気または温水ラインの場合、断熱材は90%のエネルギー損失を削減できます。高温または冷水を保存タンクは、湿気の侵入を防ぐための蒸気バリアで完全な断熱材を持っている必要があります。 DODO]工業用断熱材のガイドライン[FLT]と[FLT]パイプを規定]と[FLT]の断熱材]を規定]に示すようにしてください。

高効率バルブと継手を使用する

バルブは、圧力低下の面では同じではありません。完全なボールバルブとゲートバルブは、地球弁よりもはるかに低い抵抗を提供します。制御用途のために、高性能バタフライバルブまたは低固有の圧力低下を有するボールバルブを使用します。同様に、断面の突然の変化に対する掃引ティーとグラデーション減速機を選択すると、エネルギー廃棄物が削減されます。

可能なエネルギーを回復する

蒸気システムや制御弁の圧力削減などの高圧プロセス - エネルギー回収のための機会を削減します。直接電気や駆動装置を生成するタービン(油圧またはガス膨張)をインストールします。同様に、熱効率からの熱は、熱交換器を介して供給を予熱するために使用することができ、ボイラー負荷を軽減します。 ]]製造所のプロセス効率技術には、そのようなプロジェクトの研究が含まれます。

定期的にスタッフを訓練

最高の機器や制御でも、熟練したオペレーターが必要です。定期的なトレーニングはカバーする必要があります。

ポンプカーブの読み出しとBEPの理解
不効率(キャビテーション、振動、高電流描画)の徴候を特定
適切なバルブ位置管理
緊急シャットダウンとプロセスのセットアップを最小限に抑える手順を再起動します。

省エネの実践の背後にある「なぜ」を理解するオペレータは、それらを持続する可能性がはるかに高いです。能力のマトリックスと定期的なリフレッシュコースの使用を検討してください。

測定と持続的な改善

効率の向上は、測定できる場合にのみ現実的です。すべての主要な流体処理システムに永続的なフロー、圧力、および電力メーターを設置します。以下のような主要な性能指標(KPI)を追跡します。

単位の容積ごとのポンプエネルギー移動(kWh/gallonかkWh/m3)
時間の上のシステム圧力低下
モーター駆動装置のためのパワー要因
ポンプおよび圧縮機のための失敗(MTBF)間の平均時間

これらのメトリックを毎月見直し、アップグレード前に確立されたベースラインと比較します。異常は、注意が必要な問題を開発することができます。さらに、ポンプとコンプレッサーのパフォーマンステストの[]]アメリカン石油研究所(API))標準を使用して、改善を検証します。

資本プロジェクトへの効率の統合

新規の流体処理システムが設計されているとき、開始から効率を組み込む。資本、エネルギー、メンテナンス、ダウンタイムコストを含むフルライフサイクルコスト分析(LCC)を、初期価格の最低限に抑えます。 VFD対応モーター、大型パイプヘッダー、および将来の拡張のためのバイパススキームは、プラントの操業寿命を何度も払い戻します。

コンテンツ

化学プラントにおける第一次流体処理システムの効率性を改善することは、単一の取り組みではなく、評価、実施、およびモニタリングの継続的なサイクルです。ポンプ、配管、バルブ、制御の相互作用を理解することで、VFDや高度な制御などのターゲティングされたアップグレードを適用し、明日、スタッフの間での運用の卓越性の文化を育成することで、信頼性と安全性を向上させる一方で、植物は、流体処理エネルギーコストの15〜30%削減を達成することができます。各植物はユニークです。したがって、より事前の投資戦略を使用して、徹底的なシステムを開始し、より長い作業を成功させるには、より長い作業が必要です。