Etylénová krakovacia pec: Dizajn, materiály rúr a prevádzkové úvahy

Predstavte si moment, keď sa na sálavej cievke pece na krakovanie etylénu uprostred výrobného cyklu objaví horúce miesto. Kovové teploty trubíc začínajú stúpať rýchlejšie ako počas predchádzajúceho cyklu a tím údržby si rezervuje neplánované vypnutie dekódovania. V závode na výrobu etylénu s objemom jeden milión ton ročne môže každý stratený výrobný deň vymazať významný podiel na štvrťročnej prevádzkovej marži. To je dôvod, prečo etylénová krakovacia pec , jadrová konverzná jednotka celého etylénového komplexu, si pri obstarávaní zaslúži rovnakú pozornosť ako pri každodennej prevádzke.

Etylénová krakovacia pec, tiež nazývaná pyrolýzna pec alebo parná krakovacia jednotka, tepelne štiepi uhľovodíkové suroviny, ako je nafta, etán, propán a bután na etylén, propylén, butadién a pyrolýzny benzín v prítomnosti riediacej pary. Hoci sa tomu hovorí pec, skutočná reakcia prebieha vo vnútri sálavej cievky, kde teploty na výstupe z cievky dosahujú 820 až 870 °C a teploty kovov rúr často presahujú 1000 °C. Tieto podmienky určujú výťažok cenných olefínov a interval medzi dekódovacími zastávkami, takže výber dizajnu v peci má priamy vplyv na ziskovosť závodu.

Pre dodávateľov EPC a majiteľov zariadení nie je praktickou otázkou nákupu len to, či pec dokáže ohrievať vsádzku. Otázkou je, či si vybraný dizajn udrží svoju metalurgiu, odolá koksovaniu, udrží stabilný tepelný tok a zaručí garantovanú životnosť počas mnohých prevádzkových cyklov. Kompletné etylénová krakovacia pec supply package musí integrovať geometriu cievky, výber horáka, povrchovú plochu konvekčnej sekcie a dizajn systému zhášania do jedného koherentného riešenia, ktoré možno navrhnúť, postaviť a uviesť do prevádzky v rámci harmonogramu projektu.

Čína výrobca etylénovej krakovacej pece, zákazková továreň Tuopu Industry je čínsky výrobca pecí na krakovanie etylénu a zákazková továreň, dodávame EPC v plnom rozsahu pre pec na krakovanie etylénu... Zobraziť produkt →

Základy procesu: Odkiaľ pochádza výnos

Reakcia praskania vo vnútri žiarivej cievky nasleduje mechanizmus reťazca voľných radikálov. Etylénová selektivita sa zlepšuje, keď je doba zotrvania krátka, parciálny tlak uhľovodíkov je nízky a teplotný profil sa blíži k maximu len v blízkosti výstupu z cievky. Moderné pece pracujú s dobou zdržania 0,1 až 0,5 sekundy v závislosti od konfigurácie cievky a používajú hmotnostné pomery pary k uhľovodíkom približne 0,3 až 0,8 na potlačenie koksovania a obmedzenie nárastu teploty rúrových kovov.

Sálacia sekcia, konvekčná sekcia a systém zhášania

Žiarivý úsek je miestom, kde skutočne dochádza k praskaniu. Násada najskôr vstupuje do konvekčnej sekcie, kde sa predhrieva a odparuje horúcimi spalinami; tam sa prehrieva aj riediaca para. Po opustení radiačnej cievky pri teplote 820 až 870 °C sa krakovaný plyn rýchlo ochladzuje vo výmenníku prenosového potrubia (TLE), aby sa zastavili sekundárne reakcie a obnovila sa vysokotlaková para, ktorá zvyčajne poháňa turbínu kompresora krakovaného plynu. Pec preto funguje skôr ako integrovaný energetický systém než ako jednoduchý ohrievač, a preto sa tepelná účinnosť a rekuperácia tepla musia hodnotiť súčasne s výťažkom procesu.

Bežné typy pecí a konfigurácie cievok

Priemyselné krakovacie pece sa vyvinuli do niekoľkých známych rodín konfigurácií cievok, z ktorých každá je optimalizovaná pre špecifický rozsah surovín a závažnosť krakovania. V tabuľke nižšie sú zhrnuté hlavné rozdiely.

Praktický rozdiel nie je obmedzený na výnos. Konfigurácie s kratšou dobou zdržania vo všeobecnosti vyžadujú pokročilé zliatiny rúr, aby tolerovali vyššie výstupné teploty, čo zvyšuje počiatočné náklady na zariadenie, ale môže znížiť množstvo koksu a predĺžiť dĺžku chodu. Optimálna voľba závisí od bridlice východiskovej suroviny závodu, obmedzení sekcie spätného získavania po prúde a hodnoty, ktorú operátor prikladá dostupnosti v prevádzke.

Materiály žiarivej cievky a mechanizmy zlyhania

Sálacia cievka je najdôležitejšou bezpečnostnou súčasťou pece. Väčšina zvitkov sa vyrába odstredivým liatím z austenitických žiaruvzdorných nehrdzavejúcich ocelí. Klasická trieda HK-40 (25Cr-20Ni) bola v moderných peciach s vysokou tvrdosťou nahradená modifikáciami HP-40 (25Cr-35Ni) a nióbom stabilizovanými HP-40, ktoré ponúkajú vyššiu pevnosť pri tečení a lepšiu odolnosť voči nauhličovaniu. Indikatívna medza pevnosti pri tečení 100 000 hodín pri 1000 °C je približne 15 až 20 MPa pre HK-40 v porovnaní s 25 až 35 MPa pre nióbom modifikované typy HP-40. Táto metalurgická rezerva je dôvodom, prečo prakticky všetky nové krakovacie pece špecifikujú vysokolegovaný materiál.

Nauhličovanie zostáva dominantným dlhodobým degradačným mechanizmom. Uhlík z procesného plynu difunduje do steny rúrky, zráža karbidy chrómu a robí kov krehkejším. Poškodenie tečením, tepelná únava a oxidácia potom iniciujú praskliny, ktoré si nakoniec vynútia výmenu cievky. Z týchto dôvodov operátori a nákupcovia EPC potrebujú dodávateľa žiarivých cievok, ktorý kontroluje chémiu zliatin, kvalitu odlievania a postupy zvárania s dokumentovanou sledovateľnosťou. Dodávatelia s vyhradenými produkty na praskanie trubíc a žiariviek môže bežne poskytnúť záznamy o pozitívnej identifikácii materiálu, správy o rozmeroch a postupy opráv zvarov, ktoré uspokoja projektový kontrolný orgán.

Čína Radiant Coil Výrobca, továreň na praskanie rúrok Tuopu Industry je čínsky výrobca žiarivých cievok, ktorý dodáva vysokovýkonné krakovacie trubice a kolektory priamo z našej továrne. Vysoká... Zobraziť produkt →

Tepelný tok, koksovanie a dĺžka chodu

Tepelný tok je riadiacou veličinou pre selektivitu aj životnosť cievky. Priemerný tepelný tok sálavého prierezu je typicky obmedzený na 50 až 80 kW/m² pre krakovanie ťažkého benzínu, ale lokálne vrcholy v blízkosti horákov a na vstupe do špirály môžu prekročiť priemer o faktor dva. Nižšie uvedená tabuľka znázorňuje typický cyklus: ako sa koks hromadí na vnútornej stene rúry, efektívny tepelný odpor sa zvyšuje, takže teplota kovu v rúre stúpa nahor, aby sa udržala rovnaká výstupná teplota procesu.

Keď sa teplota kovu v rúre priblíži maximálnej prípustnej hodnote pre zvolenú zliatinu, pec sa odkoksuje zmesou pary a vzduchu a vráti sa do prevádzky. Dlhšie prevádzky vyžadujú zliatinu odolnejšiu voči tečeniu, prísnejšie riadenie pomeru paliva a vzduchu na vyrovnanie lokálneho tepelného toku alebo nižšiu náročnosť procesu. Nedávne vylepšenia konštrukcie horákov a povrchové úpravy cievok môžu tiež oddialiť priľnavosť koksu a predĺžiť čas prevádzky.

Tepelná účinnosť a rekuperácia energie

Pec na krakovanie etylénu je jedným z najväčších spotrebiteľov energie v petrochemickom komplexe. Moderné pece dosahujú 92 až 94 percent celkovej tepelnej účinnosti na báze nižšej výhrevnosti (LHV), keď konvekčná časť zahŕňa spätné získavanie tepla zo vstupného a odpadového prúdu, predohrev spaľovacieho vzduchu a správne dimenzovaný TLE. Donutový graf nižšie uvádza orientačný rozpis distribúcie tepla paliva.

Orientačný rozvod tepla paliva modernej pece na krakovanie etylénu na báze LHV.

Každý percentuálny bod odvrátiteľnej straty spalín sa premieta do merateľných prevádzkových nákladov počas dvadsaťročnej životnosti pece. Nákladovo najefektívnejšie zlepšenie je zvyčajne hlbšie modul konvekčnej sekcie s rebrovanými alebo nopovými rúrkami na spätné získavanie citeľnejšieho tepla zo spalín. V kombinácii s predhrievaním spaľovacieho vzduchu poháňaným regenerovaným odpadovým teplom to môže znížiť výstupnú teplotu spalín na približne 100 až 120 °C a účinnosť zdvíhacej pece sa blíži k 95 percentám.

Výrobca modulu konvekčnej sekcie v Číne, továreň Tuopu Industry je čínsky výrobca a továreň modulov konvekčných sekcií, ktorá dodáva vysokovýkonné modulárne konvekčné sekcie pece ... Zobraziť produkt →

Čo si overiť pri výbere dodávateľa pecí

Pretože krakovacia pec spája výkonnosť procesu, metalurgiu a veľkoplošnú montáž na poli, rozhodnutie o kúpe by nikdy nemalo spočívať len na kótovanej cene. Pred vystavením objednávky si overte tri praktické oblasti.

• Schopnosť realizácie projektu. Dodávateľ by mal preukázať záznam o dodávke EPC, vrátane inžinieringu, obstarávania a stavebného manažmentu, nielen pri výrobe obchodu. Požiadajte o referenčný zoznam s typom pece, surovinou a rokom uvedenia do prevádzky.
• Šírka vlastnej výroby. Dodávateľ, ktorý odlieva svoje vlastné vyžarovacie cievky, vyrába konvekčné moduly a montuje sálavý box v kontrolovanej dielni, dáva majiteľovi lepšiu kontrolu nad harmonogramom a kvalitou ako dodávateľ, ktorý sprostredkúva komponenty z rôznych dielní.
• Systém kvality a certifikácia. Výrobňa by mala fungovať podľa systému kvality založeného na ISO a zvárači a inšpekční pracovníci by mali mať certifikáty zodpovedajúce kódom špecifikovaným v projekte. Pre projekty v Číne je kvalifikácia ako prvotriedny dodávateľ pre Sinopec, CNPC alebo CNOOC silným signálom skríningu.

Tuopu Industry (Jiangsu) Co., Ltd. je jedným z dodávateľov, ktorý kombinuje tieto vlastnosti. Jej činnosť v oblasti pecí siaha až do roku 1998 a jej výrobná základňa zahŕňa centrum ťažkých zariadení s rozlohou 40 000 m² s nosnosťou 150 ton, robotické zváracie linky a vyhradené ro-ro nábrežie pre nadrozmerné vykurovacie moduly. Spoločnosť je kótovaným prvotriednym dodávateľom pre spoločnosti Sinopec, CNPC a CNOOC a dodáva pece na krakovanie etylénu na báze EPC. Ak vytvárate užší zoznam, praktickým prvým krokom je použiť firemný zoznam kontaktná stránka vyžiadať si príslušné referencie projektu. Môžete si prečítať aj technický list článok o výbere vykurovacieho telesa a technických aplikáciách v petrochemických závodoch , ktorá vysvetľuje, ako sa typ ohrievača, výkon a rozloženie robia v skutočných projektoch.

Často kladené otázky

Aký je rozdiel medzi pecou na krakovanie etylénu a parným reformátorom?

Pec na krakovanie etylénu tepelne krakuje uhľovodíky bez katalyzátora a využíva krátky čas zdržania na maximalizáciu výťažkov olefínov. Parný reformátor, ktorý sa používa na výrobu vodíka alebo syntézneho plynu, sa spolieha na niklový katalyzátor vo vnútri zliatinových rúrok a pracuje pri nižších výstupných teplotách a vyšších vnútorných tlakoch.

Prečo potrebuje pec na krakovanie etylénu riediacu paru?

Riediaca para znižuje parciálny tlak uhľovodíkov, čo posúva krakovaciu rovnováhu smerom k olefínom a znižuje rýchlosť usadzovania koksu na stene rúry. Para tiež zmierňuje nárast teploty kovu v rúre a pomáha prenášať krakovaný plyn cez cievku.

Ako často sa musí pec na krakovanie etylénu odkoksovať?

Typické dĺžky chodu sa pohybujú od 30 do 80 dní pre surovinu nafty a dlhšie pre etán, v závislosti od konštrukcie cievky, tepelného toku, závažnosti krakovania a kvality suroviny. Chod končí, keď teplota kovu v rúre dosiahne konštrukčnú medzu alebo keď pec už nedokáže udržať svoju výstupnú teplotu.

Dokáže jedna krakovacia pec spracovať viacero surovín?

Mnoho moderných pecí je navrhnutých pre flexibilitu medzi etánom, LPG a naftou. Geometria cievky a očakávaná dĺžka chodu sa však líšia v závislosti od suroviny, takže prechod na ťažší prívod zvyčajne skracuje dĺžku chodu a vyžaduje úpravu pomeru pary a výstupnej teploty z cievky.