+ All Categories
Home > Documents > Parallel Overhead Condensers

Parallel Overhead Condensers

Date post: 05-Apr-2018
Category:
Upload: andi-ndoel
View: 221 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
12
Contro l of Parallel Overhead Condensers Methanol Distillation To: [email protected] Subject: Parallel condensors in Methanol Distillation column  Date: Tue, 27 Aug 2002 14:04:30 +0600 From: D. B. S. Asian Chemical Company Dear Mr. Sloley: We are carrying out revamp of our Methanol distillation column with new trays. The existing condenser is limiting. In the column we intend to install a new condenser in parallel with the existing condenser. The new condenser is for and additional 25% capacity. We would like to know the precautions to be taken for designing/installing a new condenser to take care of hydraulics and pressure control of the column at various loads. D. B. S. To: DBS Subject: Parallel condensors in Methanol Distillation column  Date: Wed, 28 Aug 2002 From: [email protected] Do you mean that you are: A. Installing a second stab-in condenser in parallel with an existing stab-in bundle? B. Installing a second bundle in parallel in a conventional overhead system? A. Sloley To: Andrew Sloley <[email protected]> Subject: Re: Parallel condensors in Methanol Distillation column  Date: Thu, 29 Aug 2002 11:33:38 +0500 From: DBS  Thanks for the prompt reply. We are installing a second condenser (condenser already available from another plant) in parallel with the existing condenser. Hence, vapour from the column will be distributed into the two condensers. We are worried about following:
Transcript
Page 1: Parallel Overhead Condensers

7/31/2019 Parallel Overhead Condensers

http://slidepdf.com/reader/full/parallel-overhead-condensers 1/12

Control of Parallel Overhead Condensers

Methanol Distillation

To: [email protected]: Parallel condensors in Methanol Distillation column

 Date: Tue, 27 Aug 2002 14:04:30 +0600

From: D. B. S. Asian Chemical Company 

Dear Mr. Sloley:

We are carrying out revamp of our Methanol distillation column with new trays. The existing

condenser is limiting. In the column we intend to install a new condenser in parallel with the

existing condenser. The new condenser is for and additional 25% capacity. We would like toknow the precautions to be taken for

designing/installing a new condenser to take care of hydraulics and pressure control of thecolumn at various loads.

D. B. S.

To: DBS 

Subject: Parallel condensors in Methanol Distillation column

 Date: Wed, 28 Aug 2002

From: [email protected] 

Do you mean that you are:

A. Installing a second stab-in condenser in parallel with an existing stab-in bundle?

B. Installing a second bundle in parallel in a conventional overhead system?

A. Sloley

To: Andrew Sloley <[email protected]>

Subject: Re: Parallel condensors in Methanol Distillation column

 Date: Thu, 29 Aug 2002 11:33:38 +0500

From: DBS  

Thanks for the prompt reply.

We are installing a second condenser (condenser already available from another plant) in parallel

with the existing condenser. Hence, vapour from the column will be distributed into the twocondensers. We are worried about following:

Page 2: Parallel Overhead Condensers

7/31/2019 Parallel Overhead Condensers

http://slidepdf.com/reader/full/parallel-overhead-condensers 2/12

HIGH LOAD OPERATION

Pressure drop calculated across 1st condenser is 0.15 bar, condensing capacity 15000 kg/hrvapour. Pressure drop across parallel condenser is 0.1 bar, condensing capacity 5000 kg/hr.

Now when the plant operates at 20000 kg/hr of vapour from the tower, ideally the vapour to the

existing condenser should be 15000 kg/hr & new condenser should be 5000 kg/hr. But aspressure drop across the new condenser is low, more vapour will be pushed through this

condenser and due to limitation of condensing capacity of only 5000 kg/hr, we envisageuncondensed vapour from new exchanger.

To control the distribution, we are thinking to install a low pressure drop control valve on thevapour line to the new condenser.

What is your experience with parallel condensors ?

If we use this valve & during operation this valve is throttled very much, is there any chance of 

vacuum creation in the condenser.

I am attaching the schematic of the system for better understanding.

To: DBS 

Subject: Parallel condensors in Methanol Distillation column

 Date: Wed, 28 Aug 2002

From: [email protected] 

Overall, my experience with parallel condensers has been very satisfactory. In any unit revamp

you have to balance between adding condensers in parallel and adding them in series. Both

choices have different circumstances that favor them.

The best situation for parallel exchangers is to have identical exchangers with a symmetrical

piping network. This solves most major flow distribution problems. However, non-identicalexchangers in parallel can also work. It is common practice to put a low-pressure drop (often

butterfly) valve to prevent excessive flow through an exchanger that has a lower pressure drop at

desired operating conditions. I have done this many times myself. The real question in this

configuration is what you control the butterfly valve with. We will come back to this point later.

Your other question was could the system in the new exchanger run in vacuum if the flow to the

new exchanger went to a very low rate. Based on your simplified piping diagram (Figure 1), the

answer is no. If you have low flow to the second exchanger and it acts as a total condenser andstarts to create a pressure in the shell lower than the existing exchanger, you will get vapor flow

from the drum to the new exchanger. If your existing pressure control system is adequate toprevent vacuum in the drum it will continue to operate adequately.

Page 3: Parallel Overhead Condensers

7/31/2019 Parallel Overhead Condensers

http://slidepdf.com/reader/full/parallel-overhead-condensers 3/12

Figure 1 Proposed overhead system

Control of your two exchanger system is the real question. Figure 2 shows adding a butterflyvalve to the feed to the new exchanger. Figure 3 shows the alternate location for this valve, in the

outlet line to the drum. While the line is larger, I recommend the location in the line to the drum(Figure 2). In your configuration, putting the control valve in the outlet line (Figure 3) has the

potential to create two problems. First, you could hold a liquid leg on the valve that partially

floods the new condenser and reduces its capacity below your desired level. This could be

avoided by careful place of the exchanger and valve relative to the reflux drum. Second, you use

a nitrogen injection upstream of the condensers to prevent drum pressure from going too low.The nitrogen may serve two purposes: A-it partially blankets the heat-transfer surface of the

exchangers dropping heat transfer and B-adding vapor to the drum to increase its pressure. The

nitrogen guarantees that the flow in the outlet lines from the condenser to the reflux drum is two-phase. Control valves in two-phase flow have erratic performance and many maintenance

problems. This configuration should be avoided. Of course, you could always move the nitrogen

make-up to the drum directly.

Page 4: Parallel Overhead Condensers

7/31/2019 Parallel Overhead Condensers

http://slidepdf.com/reader/full/parallel-overhead-condensers 4/12

Figure 2 Recommended location for flow control valve

Page 5: Parallel Overhead Condensers

7/31/2019 Parallel Overhead Condensers

http://slidepdf.com/reader/full/parallel-overhead-condensers 5/12

Figure 3 Potential problems with flow control in outlet line

Staying with the good practice of having the control valve in the feed line to the new exchanger,the simplest system would be to use a flow orifice in the lines to the condensers to measure flow

and use a flow ratio control on the valve to maintain a constant split between the exchangers(Figure 4). You need to be careful in this case to prevent condensation that forms upstream of the

orifice plates from accumulating. Liquid pools upstream of the orifice make the flow readings

inaccurate. Additionally, in some piping layouts a liquid leg upstream of an orifice can

accumulate and significantly raised the tower pressure. On one memorable troubleshooting

occasion, pressure field pressure readings revealed a 7 meter tall liquid stack created bycombining a poor piping layout with a readily condensable overhead and an orifice plate.

Page 6: Parallel Overhead Condensers

7/31/2019 Parallel Overhead Condensers

http://slidepdf.com/reader/full/parallel-overhead-condensers 6/12

Figure 4 Flow control to parallel exchangers

The tempting alternative of using a DP cell across the exchangers with a differential pressureratio control (Figure 5) should be resisted in your case. You have only a 0.15 bar (2.2 psi)

pressure drop across one exchanger and a 0.10 bar (1.5 psi) pressure drop across the other. Youwould be trying to control on a small number derived from the difference between two larger

numbers. This is a classic error that is always warned against but often made. The differential

pressures would also decrease at low flow rates, making the situation worse.

Page 7: Parallel Overhead Condensers

7/31/2019 Parallel Overhead Condensers

http://slidepdf.com/reader/full/parallel-overhead-condensers 7/12

Figure 5 Differential pressure control to parallel exchangers

(Only recommended if differential pressures are high)

If using direct flow control is unattractive, you can control to have a differential temperature of zero between two thermocouples placed downstream of the condensers (Figure 6). I have usedthis system with great success in several installations.

Page 8: Parallel Overhead Condensers

7/31/2019 Parallel Overhead Condensers

http://slidepdf.com/reader/full/parallel-overhead-condensers 8/12

Figure 6 Outlet temperature control

Best Regards.Andrew Sloley

DGI

Images have been sized for full screen display on an 800x600 monitor. This page updated 30 August 2002.

© 2002 Andrew W. Sloley. All rights reserved. 

Page 9: Parallel Overhead Condensers

7/31/2019 Parallel Overhead Condensers

http://slidepdf.com/reader/full/parallel-overhead-condensers 9/12

Pengendalian Kondensor Overhead Paralel

Distilasi Metanol

Untuk: [email protected]

Subject: condensors Paralel di kolom Metanol Distilasi

Tanggal: Tue, 27 Agustus 2002 14:04:30 0600

Dari: D. B. S. Asia Chemical Company

Dear Mr Sloley:

Kami sedang melakukan perombakan dari kolom distilasi metanol kami dengan nampan baru.

Kondensor yang ada membatasi. Pada kolom kami berniat untuk menginstal sebuah kondensor baru

secara paralel dengan kondensor yang ada. Kondensor baru untuk dan kapasitas 25% tambahan. Kami

ingin tahu tindakan pencegahan akan diambil untuk

merancang / memasang kondensor baru untuk mengurus hidrolik dan kontrol tekanan dari kolom pada

beban yang bervariasi.

D. B. S.

Untuk: DBS

Subject: condensors Paralel di kolom Metanol Distilasi

Tanggal: Wed, 28 Agustus 2002

Dari: [email protected]

Apakah Anda berarti bahwa Anda adalah:

A. Instalasi menusuk-in kedua kondensor secara paralel dengan yang ada tusukan-in bundel?

B. Instalasi bundel kedua secara paralel pada sistem overhead yang konvensional?

A. Sloley

Untuk: Andrew Sloley <[email protected]>

Subject: Re: condensors Paralel di kolom Metanol Distilasi

Tanggal: Thu, 29 Agustus 2002 11:33:38 +0500

Dari: DBS

Page 10: Parallel Overhead Condensers

7/31/2019 Parallel Overhead Condensers

http://slidepdf.com/reader/full/parallel-overhead-condensers 10/12

Terima kasih untuk balasan secepatnya.

Kami memasang kondensor kedua (kondensor sudah tersedia dari pabrik lain) secara paralel dengan

kondensor yang ada. Oleh karena itu, uap dari kolom akan didistribusikan ke dalam dua kondensor. Kami

khawatir berikut:

TINGGI LOAD OPERASI

Tekanan penurunan dihitung di 1 kondensor adalah 0,15 bar, kondensasi kapasitas 15000 kg / jam uap.

Tekanan penurunan di kondensor paralel adalah 0,1 bar, kondensasi kapasitas 5000 kg / jam.

Sekarang ketika pabrik beroperasi pada 20000 kg / jam uap dari menara, idealnya uap ke kondensor

yang ada harus 15000 kg / jam & kondensor baru harus 5000 kg / jam. Tapi seperti penurunan tekanan

di kondensor baru rendah, uap lebih akan didorong melalui kondensor ini dan karena keterbatasan

kondensasi kapasitas hanya 5000 kg / jam, kita membayangkan uncondensed uap dari penukar baru.

Untuk mengontrol distribusi, kita berpikir untuk menginstal penurunan tekanan katup kontrol yang

rendah pada garis uap ke kondensor baru.

Apa pengalaman Anda dengan condensors paralel?

Jika kita menggunakan katup ini & selama operasi katup ini mencekik sangat banyak, apakah ada

kemungkinan penciptaan vakum dalam kondensor.

Saya melampirkan skema sistem untuk pemahaman yang lebih baik.

Untuk: DBS

Subject: condensors Paralel di kolom Metanol Distilasi

Tanggal: Wed, 28 Agustus 2002

Dari: [email protected]

Secara keseluruhan, pengalaman saya dengan kondensor paralel telah sangat memuaskan. Dalam setiap

unit merubah Anda harus menyeimbangkan antara menambahkan kondensor secara paralel dan

menambahkannya secara seri. Kedua pilihan memiliki keadaan yang berbeda yang mendukung mereka.

Situasi terbaik untuk penukar paralel adalah memiliki penukar identik dengan jaringan pipa simetris. Ini

memecahkan masalah aliran distribusi yang paling utama. Namun, non-identik penukar secara paralel

 juga dapat bekerja. Ini adalah praktek umum untuk menempatkan penurunan tekanan rendah (sering

kupu-kupu) katup untuk mencegah aliran berlebihan melalui exchanger yang memiliki penurunan

tekanan rendah pada kondisi operasi yang diinginkan. Saya telah melakukan ini berkali-kali diriku sendiri.

Pertanyaan sebenarnya dalam konfigurasi ini adalah apa yang Anda mengontrol katup kupu-kupu

dengan. Kita akan kembali ke titik ini nanti.

Page 11: Parallel Overhead Condensers

7/31/2019 Parallel Overhead Condensers

http://slidepdf.com/reader/full/parallel-overhead-condensers 11/12

Pertanyaan Anda yang lain yang bisa sistem dalam jangka penukar baru dalam ruang hampa jika aliran

ke penukar baru pergi ke tingkat yang sangat rendah. Berdasarkan diagram perpipaan sederhana Anda

(Gambar 1), jawabannya tidak. Jika Anda memiliki aliran rendah untuk penukar kedua dan ia bertindak

sebagai kondensor total dan mulai menciptakan tekanan di shell lebih rendah dari exchanger yang ada,

Anda akan mendapatkan aliran uap dari drum ke penukar baru. Jika ada tekanan Anda sistem kontrol

adalah cukup untuk mencegah vakum dalam drum itu akan terus beroperasi secara memadai.

Gambar 1

Usulan overhead sistem

Pengendalian dua sistem penukar Anda adalah pertanyaan sesungguhnya. Gambar 2 menunjukkan

menambahkan katup kupu-kupu dengan umpan ke penukar baru. Gambar 3 menunjukkan lokasi

alternatif untuk katup ini, di baris outlet ke drum. Sementara garis lebih besar, saya sarankan lokasi di

baris ke drum (Gambar 2). Dalam konfigurasi Anda, menempatkan katup kontrol di baris stopkontak

(Gambar 3) memiliki potensi untuk menciptakan dua masalah. Pertama, Anda bisa mengadakan kaki

cairan pada katup yang sebagian banjir kondensor baru dan mengurangi kapasitasnya di bawah tingkat

yang diinginkan. Hal ini bisa dihindari dengan tempat-hati dari penukar dan katup relatif terhadap drum

refluks. Kedua, Anda menggunakan injeksi nitrogen hulu dari kondensor untuk mencegah tekanan

gendang dari pergi terlalu rendah. Nitrogen dapat melayani dua tujuan: A-itu sebagian selimut

permukaan transfer panas dari penukar menjatuhkan perpindahan panas dan B-menambahkan uap ke

drum untuk meningkatkan tekanannya. Nitrogen menjamin bahwa aliran di garis keluar dari kondensor

ke drum refluks adalah dua fase. Kontrol katup dalam dua fase aliran memiliki kinerja yang tidak

menentu dan banyak masalah pemeliharaan. Konfigurasi ini harus dihindari. Tentu saja, Anda selalu bisa

bergerak nitrogen make-up untuk drum langsung.

Gambar 2

Direkomendasikan lokasi untuk katup kontrol aliran

Gambar 3

Potensi masalah dengan kontrol aliran sejalan stopkontak

Tetap dengan praktek yang baik memiliki katup kontrol di garis umpan ke penukar baru, sistem yangpaling sederhana adalah menggunakan lubang aliran dalam baris ke kondensor untuk mengukur aliran

dan menggunakan kontrol aliran rasio pada valve untuk mempertahankan konstan perpecahan antara

penukar (Gambar 4). Anda perlu berhati-hati dalam hal ini untuk mencegah kondensasi yang

membentuk hulu dari pelat orifice dari terakumulasi. Kolam Cair hulu lubang membuat angka aliran

tidak akurat. Selain itu, dalam beberapa layout pipa kaki cair hulu dari suatu lubang dapat terakumulasi

dan secara signifikan meningkatkan tekanan menara. Pada satu kesempatan pemecahan masalah

Page 12: Parallel Overhead Condensers

7/31/2019 Parallel Overhead Condensers

http://slidepdf.com/reader/full/parallel-overhead-condensers 12/12

diingat, pembacaan lapangan tekanan tekanan mengungkapkan setumpuk cair 7 meter tinggi yang

dibuat dengan menggabungkan tata letak pipa miskin dengan overhead yang mudah terkondensasi dan

pelat orifice.

Gambar 4

Arus kontrol untuk penukar paralel

Alternatif menggoda menggunakan sel DP di seluruh penukar dengan kontrol tekanan diferensial rasio

(Gambar 5) harus ditolak dalam kasus Anda. Anda hanya memiliki bar 0,15 (2,2 psi) penurunan tekanan

di satu penukar dan bar 0,10 (1,5 psi) tekanan penurunan di sisi lain. Anda akan mencoba untuk

mengontrol pada sejumlah kecil berasal dari perbedaan antara dua nomor lebih besar. Ini adalah

kesalahan klasik yang selalu diperingatkan tetapi sering dibuat. Tekanan diferensial juga akan menurun

pada laju alir yang rendah, membuat situasi semakin buruk.

Gambar 5

Perbedaan tekanan kontrol untuk penukar paralel

(Hanya dianjurkan jika tekanan diferensial adalah tinggi)

Jika menggunakan kontrol aliran langsung adalah tidak menarik, Anda dapat mengontrol memiliki

temperatur diferensial dari nol antara dua termokopel ditempatkan hilir dari kondensor (Gambar 6).

Saya telah menggunakan sistem ini dengan sukses besar di beberapa instalasi.

Gambar 6

Outlet kontrol suhu

Salam.

Andrew Sloley

DGI

Gambar telah ukuran untuk tampilan layar penuh pada monitor 800x600.

Halaman ini diperbarui 30 Agustus 2002.

© 2002 Andrew W. Sloley. All rights reserved.


Recommended