بخاری آتش‌زا برای پالایشگاه نفت چیست؟ انواع توضیح داده شده

Content

1 نحوه عملکرد بخاری پالایشگاهی
2 دو دسته اصلی بخاری های پالایشگاهی
- 2.1 هیتر واکنش
- 2.2 بخاری تقطیر
3 راندمان حرارتی: جایی که گرما می رود
4 محصولات بخاری سوخته برای صنعت پالایش نفت
5 بودجه عملیاتی به کجا می رسد
6 سبد محصولات بر اساس واحد فرآیند
7 کک سازی: تهدید اصلی برای عملیات چرخه طولانی
8 مواد و قطعات کوره که عمر سرویس را تعیین می کنند
9 کنترل احتراق و انطباق با محیط زیست
10 سوالات متداول
11 راهنمای انتخاب بر اساس نوع پروژه
- 11.1 پروژه های جدید پالایشگاهی
- 11.2 پروژه های بازسازی

پاسخ مستقیم

بخاری آتش‌زا برای پالایشگاه نفت، تجهیزات حرارتی هسته‌ای است که گاز سوخت یا نفت کوره را می‌سوزاند تا دمای سیالات فرآیندی را که از طریق سیم‌پیچ‌های لوله‌ای داخل کوره جریان می‌یابند، بالا ببرد. این گرمای دقیق و قابل کنترل مورد نیاز برای تقطیر خام، هیدروکراکینگ، کک سازی تاخیری، اصلاح کاتالیزوری و تصفیه آب را تامین می کند و معمولاً زمانی که بخش های تابشی و همرفتی به درستی طراحی شده باشند، به بازده حرارتی 85 تا 92 درصد می رسد.

850-1000 درجه سانتیگراد محدوده عملیاتی لوله فلزی برای خدمات واکنش

85-92٪ راندمان حرارتی معمولی یک واحد مدرن

60-65٪ سهم هزینه انرژی در کل هزینه عملیاتی

نحوه عملکرد بخاری پالایشگاهی

احتراق در انتهای کوره انجام می شود و گاز دودکش داغ قبل از خروج از پشته از طریق دو ناحیه متصل به هم بالا می رود. سیال فرآیند از طریق لوله های همرفت وارد می شود، گرمای باقیمانده را از گاز دودکش جذب می کند، سپس به سیم پیچ تابشی که در آن بالاترین شار حرارتی رخ می دهد، عبور می کند.

احتراق مشعل

گاز سوخت یا نفت کوره در مشعل های کف یا دیوار مشتعل می شود و دمای گاز دودکش را ایجاد می کند که می تواند بیش از 1300 درجه سانتیگراد در نزدیکی منطقه شعله باشد.

جذب کویل تابشی

سیم پیچ تابشی، ساخته شده از لوله های آلیاژی ریخته گری گریز از مرکز، گرما را عمدتاً از طریق تشعشع جذب می کند و به دمای فلز لوله از 850 تا 1000 درجه سانتیگراد می رسد.

بازیابی بخش همرفت

لوله‌های همرفت پره‌دار گرمای باقیمانده را از گاز دودکش در حال افزایش قبل از خروج از پشته بازیابی می‌کنند، که عاملی حیاتی برای بازده حرارتی کلی است.

منیفولد، کلکتور و لوله کشی

سیال گرم شده از سیم پیچ از طریق منیفولد خروجی و کلکتور خارج می شود که توسط اتصالات ورق لوله که جریان را به رآکتور یا ستون پایین دست هدایت می کند، متصل می شود.

دو دسته اصلی بخاری های پالایشگاهی

هیتر واکنش

گرمایش و واکنش های کاتالیزوری به طور همزمان در داخل لوله واکنش در دمای 850 تا 1000 درجه سانتیگراد رخ می دهد. برای هیدروکراکینگ و اصلاح کاتالیزوری استفاده می شود، جایی که بخاری با یک سیستم لوله کاتالیست برای حفظ محیط واکنش کار می کند.

بخاری تقطیر

جریان های هیدروکربنی را بدون ایجاد واکنش های ترک ناخواسته به دمای هدف خاص افزایش می دهد. برای تقطیر خام و جداسازی آروماتیک استفاده می شود، جایی که یکنواختی دما در سراسر سیم پیچ به طور مستقیم بر کیفیت برش محصول تأثیر می گذارد.

طبق استانداردهای API 560، پیکربندی‌های متداول شامل بخاری‌های استوانه‌ای عمودی، بخاری‌های کویل افقی کابین، بخاری‌های جعبه‌ای با لوله‌های عمودی و بخاری‌های کویل مارپیچ هستند. بخاری های استوانه ای عمودی راندمان انتقال حرارت بالا و توزیع یکنواخت دما را ارائه می دهند. بخاری های کویل افقی کابین دارای ردپای جمع و جور هستند. بخاری‌های جعبه‌ای با لوله‌های عمودی امکان دسترسی آسان به تعمیر و نگهداری را فراهم می‌کنند، در حالی که بخاری‌های کویل حلزونی افت فشار و پتانسیل رسوب را در سرویس‌های با ویسکوزیته بالا به حداقل می‌رسانند.

راندمان حرارتی: جایی که گرما می رود

بازیابی تابشی و همرفتی با هم معمولاً 85 تا 92 درصد از انرژی ورودی سوخت را جذب می‌کنند و باقیمانده از طریق پشته و پوشش کوره از دست می‌رود. بهبود طراحی بخش همرفت و کاهش هوای اضافی دو اهرم موثر برای کاهش این شکاف هستند.

جذب تابشی و همرفت - 88٪
تلفات دودکش - 8٪
از دست دادن پوشش و تشعشع - 4٪

محصولات بخاری سوخته برای صنعت پالایش نفت

هر واحد فرآوری پالایشگاهی به یک بخاری احتراق نیاز دارد که برای مشخصات دمایی، ویسکوزیته سیال و تمایل کک‌سازی خود مهندسی شده باشد. ترکیب زیر رایج ترین واحدهای موجود در یک پالایشگاه مدرن را پوشش می دهد.

تقطیر

بخاری کک سازی تاخیری

بودجه عملیاتی به کجا می رسد

مصرف سوخت و انرژی بر هزینه‌های جاری یک بخاری آتش‌زا غالب است، به همین دلیل است که کنترل احتراق و پاکیزگی بخش همرفت تأثیر زیادی بر اقتصاد پالایشگاه دارد.

سوخت و انرژی

62%

تعمیر و نگهداری و پخت و پز

15%

کار و عملیات

10%

کاتالیزور و مواد شیمیایی

دیگر

سبد محصولات بر اساس واحد فرآیند

نام محصول	واحد کاربردی	عملکرد اصلی
بخاری روشن برای CDU و VDU	واحد تقطیر خام	حرارت دادن نفت خام تا دمای تقطیر برای جداسازی اجزا
بخاری هیدروکراکینگ	واحد هیدروکراکینگ	ارائه منبع حرارتی با دمای بالا برای واکنش های هیدروکراکینگ نفت سنگین
هیتر هیدروکراکینگ باقیمانده	واحد هیدروفرآوری پسماند	پردازش باقیمانده با گوگرد بالا و فلز بالا برای بهبود عملکرد روغن سبک
اصلاح کننده تولید هیدروژن	تولید هیدروژن Unit	ارائه حرارت در سطح 1000 درجه سانتیگراد برای اصلاح بخار هیدروکربنی
بخاری آتش‌زای اصلاح‌کننده چهار در یک	واحد اصلاح کاتالیزوری	ادغام گرمایش واکنش چند گذری برای بهبود فشردگی واحد
بخاری کک سازی تاخیری	واحد کک سازی تاخیری	حرارت دادن بقایای سنگین تا دمای ترک برای تولید کک نفتی
بخاری سوخت دیزلی هیدروتریتینگ	واحد تصفیه آب دیزل	پیش گرم کردن مواد اولیه برای واکنش‌های سولفورزدایی و نیترات زدایی
کوره سوزاننده گوگرد	واحد بازیابی گوگرد	سوزاندن گازهای حاوی گوگرد برای رعایت استانداردهای زیست محیطی

کک سازی: تهدید اصلی برای عملیات چرخه طولانی

کک سازی عمدتاً به دلیل دمای بیش از حد لایه دیواره لوله، سرعت کم سیال و زمان ماند طولانی در داخل سیم پیچ تابشی ایجاد می شود. به ازای هر 20 تا 25 درجه فارنهایت افزایش دمای فیلم، نرخ کک شدن تقریباً دو برابر می شود، به همین دلیل است که کنترل دمای فیلم بیش از دمای متوسط حجیم اهمیت دارد.

ضرب کننده نرخ کک نسبی با افزایش دمای فیلم از نقطه طراحی

پیشگیری شامل افزایش سرعت جرم تا دمای فیلم پایین تر، تزریق بخار برای کاهش نرخ کک شدن تقریباً 16 درصد و اتخاذ ترتیبات چند مشعل با شعله کوچک برای صاف کردن شار گرما در سطح لوله واکنش است.

مواد و قطعات کوره که عمر سرویس را تعیین می کنند

سیم پیچ تابشی و لوله واکنش

گریدهای لوله کوره های ریخته گری گریز از مرکز سری HP مانند HP-50 و HP-Plus در دمای بالای 950 درجه سانتیگراد پایدار می مانند و مقاومت در برابر خزش در دمای بالا و ضد کربوریزه شدن را برای سیم پیچ تابشی و لوله واکنش ارائه می دهند.

باله های بخش همرفت

لوله‌های همرفت پره‌دار مقاومت حرارتی را در برابر خوردگی گازهای دودکش متعادل می‌کنند و از بازیابی گرمای اتلاف کارآمد در طول چرخه عملیاتی کامل پشتیبانی می‌کنند.

منیفولد، کلکتور و ورق لوله

منیفولد، کلکتور و ورق لوله شبکه اتصال بین گذرهای سیم پیچ را تشکیل می دهند، جریان را به طور یکنواخت توزیع می کنند و از گرمای بیش از حد موضعی در هر مفصل قسمت کوره جلوگیری می کنند.

آستر نسوز مدولار

ماژول‌های الیاف نسوز سبک جایگزین روکش آجری سنتی می‌شوند و عایق عالی و نصب سریع‌تر را در طول کار چرخشی ارائه می‌دهند.

کنترل احتراق و انطباق با محیط زیست

هر یک درصد افزایش در نسبت هوای اضافی، مصرف سوخت را تقریباً 0.5 درصد افزایش می‌دهد، با افزایش متناظر در انتشار NOx و CO2. نظارت دقیق بر میزان اکسیژن گازهای دودکش و دمای دیواره لوله به بخاری آتش‌زده اجازه می‌دهد تا به طور همزمان به اهداف احتراق و انتشار ضربه بزند. مشعل های کم NOx با استفاده از احتراق مرحله ای و گردش مجدد گاز دودکش می توانند انتشار NOx را کمتر از 30 میلی گرم در هر متر مکعب معمولی نگه دارند.

مراحل راه اندازی و خاموشی بالاترین خطر ایمنی را در عملیات پالایشگاه به همراه دارد. سیستم‌های تشخیص شعله قابل اعتماد، خاموش کردن خودکار سوخت و سیستم‌های قفل تهویه الزامات استاندارد مهندسی برای پروژه‌های بخاری آتش‌زا هستند و منطق ایمنی یکسانی برای بخاری آتش‌زا برای خدمات صنعت پتروشیمی مانند کوره‌های ترک اتیلن یا EPC برای کوره‌های کراکینگ اتیلن اعمال می‌شود.

سوالات متداول

Q1 یک بخاری پالایشگاهی معمولاً چه بازده حرارتی می تواند به دست آورد؟

واحدهای مدرن معمولاً به بازده حرارتی 85 تا 92 درصد می رسند. بخش تابشی گرما را از طریق تابش و همرفت منتقل می کند، در حالی که بخش همرفت گرمای باقیمانده را با لوله های پره دار بازیابی می کند. حفظ نسبت هوای اضافی مناسب و تمیز کردن رسوب‌های همرفتی به طور مرتب کارایی را نزدیک به بالای آن محدوده نگه می‌دارد.

Q2 پیکربندی اصلی بخاری مورد استفاده در پالایشگاه ها چیست؟

تحت API 560، پیکربندی‌های رایج عبارتند از بخاری‌های استوانه‌ای عمودی، بخاری‌های کویل افقی کابین، بخاری‌های جعبه‌ای با لوله‌های عمودی، و بخاری‌های کویل حلزونی. انتخاب بستگی به نیازهای فرآیند، فضای طرح و بودجه سرمایه گذاری دارد.

Q3 طول چرخه عملیاتی معمولی بین رویدادهای دک کردن چقدر است؟

بخاری‌های کک‌سازی تاخیری معمولاً هر 3 تا 6 ماه یک‌بار به صورت آنلاین پخته می‌شوند و تقریباً هر 12 ماه یک‌بار با بخار-هوا پخته می‌شوند. بخاری‌های تقطیر خام بسته به کیفیت مواد اولیه و کنترل پخت، می‌توانند بین 3 تا 5 سال بین دک‌زدایی اصلی کار کنند.

Q4 رسوب بخش همرفت چگونه بر عملکرد بخاری تأثیر می گذارد؟

رسوب به عنوان عایق حرارتی عمل می کند، راندمان انتقال حرارت را کاهش می دهد، دمای پشته را افزایش می دهد و مصرف سوخت را افزایش می دهد. تمیز کردن منظم با دمنده های دوده بخار ضروری است و برای جلوگیری از آسیب فرسایش در داخل بانک همرفت باید از خشکی بخار اطمینان حاصل شود.

Q5 مزایای قرارداد EPC برای پروژه بخاری آتش سوزی چیست؟

قرارداد EPC طراحی، تدارکات و ساخت و ساز را تحت یک نهاد مسئول واحد قرار می دهد، برنامه ها را کوتاه می کند و هزینه های مدیریت رابط را در مقایسه با تقسیم محدوده بین پیمانکاران جداگانه کاهش می دهد.

راهنمای انتخاب بر اساس نوع پروژه

پروژه های جدید پالایشگاهی

برای کنترل هزینه های عملیاتی طولانی مدت، پیکربندی های بخاری با راندمان بالا و بسیار خودکار را در اولویت قرار دهید. از لوله های ریخته گری گریز از مرکز آلیاژی با دمای بالا در سیم پیچ تابشی، لوله های پره دار مقاوم در برابر خوردگی در بخش همرفت و پوشش نسوز الیاف مدولار استفاده کنید.

پروژه های بازسازی

روی پتانسیل بهبود بهره وری انرژی و مسیرهای انطباق با انتشار تمرکز کنید. یک سیستم نظارت بر دمای دیواره لوله کامل بسازید، تنظیم منظم بهینه سازی احتراق را برنامه ریزی کنید، و یک برنامه دیک زدایی مبتنی بر داده را برای گسترش چرخه عملیات تنظیم کنید.