Čo je vykurovaný ohrievač pre ropnú rafinériu? Vysvetlenie typov

Priama odpoveď

Ohrievač pre ropnú rafinériu je jadrové tepelné zariadenie, ktoré spaľuje vykurovací plyn alebo vykurovací olej na zvýšenie teploty procesných kvapalín prúdiacich cez rúrkové špirály vo vnútri pece. Dodáva presné, regulovateľné teplo potrebné na destiláciu ropy, hydrokrakovanie, oneskorené koksovanie, katalytické reformovanie a hydrogenačnú rafináciu a typicky dosahuje tepelnú účinnosť 85 až 92 percent, keď sú sálavé a konvekčné sekcie správne navrhnuté.

850-1000 °C Prevádzkový rozsah kovových rúrok pre reakčnú službu

85 – 92 % Typická tepelná účinnosť modernej jednotky

60 – 65 % Podiel nákladov na energiu na celkových prevádzkových nákladoch

Ako funguje vykurovacie teleso v rafinérii

Spaľovanie prebieha na dne pece a horúce spaliny stúpajú cez dve spojené zóny predtým, ako opustia komín. Procesná kvapalina vstupuje cez konvekčné rúrky, absorbuje zvyškové teplo zo spalín, potom prechádza do sálavého hada, kde dochádza k najväčšiemu tepelnému toku.

Horák Spaľovanie

Vykurovací plyn alebo vykurovací olej sa vznieti na podlahových alebo nástenných horákoch, pričom vznikajú teploty spalín, ktoré môžu v blízkosti zóny plameňa presiahnuť 1300 stupňov Celzia.

Absorpcia žiarivej cievky

Žiarivá cievka vyrobená z odstredivo odlievaných zliatinových rúrok pohlcuje teplo hlavne sálaním a dosahuje teploty kovu rúrok 850 až 1000 stupňov Celzia.

Obnova konvekčnej sekcie

Rebrové konvekčné rúrky získavajú zvyškové teplo zo stúpajúcich spalín predtým, ako opustia komín, čo je kritický faktor pre celkovú tepelnú účinnosť.

Rozdeľovač, zberač a potrubie

Ohriata tekutina vystupuje z cievky cez výstupné potrubie a kolektor, ktoré sú spojené armatúrami z rúrkového plechu, ktoré smerujú prúd do reaktora alebo kolóny po prúde.

Dve hlavné kategórie ohrievačov vykurovaných rafinériou

Reakčný ohrievač

Ohrievacie a katalytické reakcie prebiehajú súčasne vo vnútri reakčnej trubice pri 850 až 1000 stupňoch Celzia. Používa sa na hydrokrakovanie a katalytické reformovanie, kde ohrievač spolupracuje so systémom katalyzátorových rúrok na udržanie reakčného prostredia.

Destilačný ohrievač

Zvyšuje prúdy uhľovodíkov na špecifickú cieľovú teplotu bez spustenia nežiaducich krakovacích reakcií. Používa sa na destiláciu surovej suroviny a separáciu aromátov, kde rovnomernosť teploty v cievke priamo ovplyvňuje kvalitu rezu produktu.

Podľa noriem API 560 bežné konfigurácie zahŕňajú vertikálne valcové ohrievače, kabínové horizontálne ohrievače cievok, boxové ohrievače s vertikálnymi rúrami a špirálové ohrievače. Vertikálne valcové ohrievače ponúkajú vysokú účinnosť prenosu tepla a rovnomerné rozloženie teploty. Kabínové horizontálne špirálové ohrievače majú kompaktný pôdorys. Skriňové ohrievače s vertikálnymi rúrkami umožňujú ľahký prístup k údržbe, zatiaľ čo špirálové ohrievače minimalizujú pokles tlaku a potenciál znečistenia pri vysokoviskóznej prevádzke.

Tepelná účinnosť: Kam ide teplo

Regenerácia sálaním a konvekciou spolu typicky zachytáva 85 až 92 percent vstupnej energie paliva, pričom zvyšok sa stráca cez komín a plášť pece. Zlepšenie konštrukcie konvekčnej sekcie a zníženie prebytočného vzduchu sú dve najúčinnejšie páky na zúženie tejto medzery.

Absorpcia žiarenia a konvekcie – 88 %
Strata komínových spalín – 8 %
Strata plášťa a žiarenia – 4 %

Vykurovacie produkty pre priemysel rafinácie ropy

Každá procesná jednotka rafinérie potrebuje vykurovacie teleso skonštruované pre svoj vlastný teplotný profil, viskozitu tekutiny a tendenciu koksovania. Nižšie uvedená zostava pokrýva najbežnejšie jednotky, ktoré sa nachádzajú v modernej rafinérii.

Destilácia

Oneskorený ohrievač koksu

Kam ide prevádzkový rozpočet

Spotreba paliva a energie dominuje prevádzkovým nákladom vykurovacieho telesa, a preto má kontrola spaľovania a čistota konvekčnej časti veľký vplyv na ekonomiku rafinérie.

Palivo a energia

62 %

Údržba a odkoksovanie

15 %

Práca a operácie

10%

Katalyzátor a chemikálie

Iné

Portfólio produktov podľa procesnej jednotky

Názov produktu	Aplikačná jednotka	Hlavná funkcia
Ohrievač pre CDU a VDU	Surová destilačná jednotka	Zahrievanie ropy na destilačnú teplotu na oddelenie zložiek
Hydrokrakovací ohrievač	Hydrokrakovacia jednotka	Poskytovanie vysokoteplotného zdroja tepla pre hydrokrakovacie reakcie ťažkého oleja
Hydrokrakovací ohrievač zvyškov	Jednotka na hydrospracovanie zvyškov	Spracovanie zvyškov s vysokým obsahom síry a kovov na zlepšenie výťažku ľahkého oleja
Reformátor výroby vodíka	Výroba vodíka Unit	Poskytovanie tepla na úrovni 1000 stupňov Celzia na reformovanie uhľovodíkovou parou
Reformačný ohrievač štyri v jednom	Jednotka katalytickej reformy	Integrácia viacpriechodového reakčného ohrevu na zlepšenie kompaktnosti jednotky
Oneskorený ohrievač koksu	Oneskorená koksovacia jednotka	Zahrievanie ťažkých zvyškov na krakovaciu teplotu na výrobu ropného koksu
Dieselový ohrievač hydrogenačnej rafinácie	Dieselová hydrorafinačná jednotka	Predhrievanie suroviny pre hydrodesulfurizačné a denitrifikačné reakcie
Pec na spaľovanie síry	Jednotka regenerácie síry	Spaľovanie odpadového plynu obsahujúceho síru, aby sa splnili environmentálne normy

Koksovanie: hlavná hrozba pre prevádzku s dlhým cyklom

Koksovanie je primárne spôsobené nadmernou teplotou filmu steny rúrky, nízkou rýchlosťou tekutiny a predĺženým časom zotrvania vo vnútri vyžarovacej cievky. Pri každom zvýšení teploty filmu o 20 až 25 stupňov Fahrenheita sa rýchlosť zakoksovania približne zdvojnásobí, a preto je kontrola teploty filmu dôležitejšia ako priemerná objemová teplota.

Relatívny multiplikátor rýchlosti koksovania, keď teplota filmu stúpne nad návrhový bod

Prevencia zahŕňa zvýšenie rýchlosti hmoty na nižšiu teplotu filmu, vstrekovanie pary na zníženie rýchlosti koksovania približne o 16 percent a prijatie usporiadania s malým plameňom s viacerými horákmi na vyhladenie tepelného toku cez povrch reakčnej rúrky.

Materiály a diely pece, ktoré určujú životnosť

Žiarivá cievka a reakčná trubica

Typy rúr pre pece na odstredivé liatie série HP, ako sú HP-50 a HP-Plus, zostávajú stabilné nad 950 stupňov Celzia, pričom ponúkajú odolnosť voči tečeniu pri vysokej teplote a ochranu proti nauhličeniu pre sálavú cievku aj reakčnú rúru.

Plutvy konvekčnej sekcie

Rebrované konvekčné rúrky vyrovnávajú tepelnú odolnosť proti korózii spalín a podporujú efektívne získavanie odpadového tepla počas celého prevádzkového cyklu.

Rozdeľovač, zberač a hadicová doska

Rozdeľovač, kolektor a rúrkovnica tvoria spojovaciu sieť medzi priechodmi cievok, rovnomerne rozdeľujú prietok a bránia lokálnemu prehriatiu v každom spoji časti pece.

Modulárna žiaruvzdorná výstelka

Ľahké žiaruvzdorné vláknité moduly nahrádzajú tradičné tehlové obloženie, ponúkajú vynikajúcu izoláciu a rýchlejšiu inštaláciu počas prestavby.

Kontrola spaľovania a súlad so životným prostredím

Každé zvýšenie pomeru prebytočného vzduchu o jedno percento zvyšuje spotrebu paliva približne o 0,5 percenta, čo zodpovedá zodpovedajúcim nárastom emisií NOx a CO2. Presné monitorovanie obsahu kyslíka v spalinách a teploty steny rúrky umožňuje vykurovaciemu telesu dosiahnuť ciele účinnosti spaľovania aj emisií súčasne. Horáky s nízkym obsahom NOx využívajúce postupné spaľovanie a recirkuláciu spalín dokážu udržať emisie NOx pod 30 miligramov na bežný meter kubický.

Fázy spúšťania a odstavovania prinášajú najvyššie bezpečnostné riziko v prevádzke rafinérie. Spoľahlivá detekcia plameňa, automatické vypnutie paliva a ventilačné blokovacie systémy sú štandardnými požiadavkami na inžinierstvo projektov vykurovaných vykurovacích telies a rovnaká bezpečnostná logika platí pre vyhrievané vykurovacie telesá pre služby petrochemického priemyslu, ako je pec na krakovanie etylénu alebo pec na krakovanie etylénu.

Často kladené otázky

Q1 Akú tepelnú účinnosť môže zvyčajne dosiahnuť ohrievač vykurovaný rafinériou?

Moderné jednotky zvyčajne dosahujú 85 až 92 percent tepelnej účinnosti. Sálavá časť odovzdáva teplo sálaním a konvekciou, zatiaľ čo konvekčná časť rekuperuje zvyškové teplo rebrovanými rúrkami. Udržiavanie vhodného pomeru prebytočného vzduchu a pravidelné čistenie znečistenia konvekciou udržiava účinnosť blízko vrcholu tohto rozsahu.

Q2 Aké sú hlavné konfigurácie ohrievačov používané v rafinériách?

Podľa API 560 bežné konfigurácie zahŕňajú vertikálne valcové ohrievače, kabínové horizontálne špirálové ohrievače, boxové ohrievače s vertikálnymi rúrkami a špirálové špirálové ohrievače. Výber závisí od procesných požiadaviek, priestoru pozemku a investičného rozpočtu.

Q3 Aká je typická dĺžka prevádzkového cyklu medzi odkoksovaním?

Ohrievače s odloženým koksovaním sa zvyčajne podrobujú online odkoksovaniu každých 3 až 6 mesiacov, pričom odkoksovanie parou a vzduchom približne každých 12 mesiacov. Ohrievače na surovú destiláciu môžu medzi hlavným odkoksovaním bežať 3 až 5 rokov, v závislosti od kvality suroviny a kontroly výpalu.

Q4 Ako znečistenie konvekčnej časti ovplyvňuje výkon ohrievača?

Znečistenie pôsobí ako tepelná izolácia, znižuje účinnosť prenosu tepla, zvyšuje teplotu komína a zvyšuje spotrebu paliva. Pravidelné čistenie parnými dúchadlami sadzí je nevyhnutné a musí sa zabezpečiť suchosť pary, aby sa zabránilo poškodeniu eróziou vnútri konvekčnej banky.

Q5 Aké sú výhody EPC kontraktov pre projekt vykurovaného ohrievača?

Kontraktovanie EPC umiestňuje návrh, obstarávanie a výstavbu pod jeden zodpovedný subjekt, čím sa skracuje harmonogram a znižujú sa náklady na správu rozhrania v porovnaní s rozdelením rozsahu medzi samostatných dodávateľov.

Usmernenie k výberu podľa typu projektu

Nové projekty rafinérie

Uprednostňujte vysokoúčinné, vysoko automatizované konfigurácie ohrievačov na kontrolu dlhodobých prevádzkových nákladov. Použite odstredivo liate rúrky z vysokoteplotnej zliatiny v sálavej cievke, rebrované rúrky odolné voči korózii v konvekčnej časti a modulárne vláknový žiaruvzdorný obklad.

Prepracovanie projektov

Zamerajte sa na potenciál zlepšenia energetickej účinnosti a spôsoby dodržiavania emisií. Zostavte úplný systém monitorovania teploty steny trubice, naplánujte pravidelné ladenie optimalizácie spaľovania a nastavte plán odkoksovania na základe údajov, aby ste predĺžili prevádzkový cyklus.