Chine Fabricant de réacteurs à pétrole lourd

Fabricant de réacteurs pour pétrole lourd en Chine

Répondre à la question centrale : Que fournit un réacteur pour pétrole lourd de Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd aux raffineurs ? Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel) fabrique des réacteurs de valorisation du pétrole lourd qui convertissent les résidus sous vide et le brut lourd en produits plus légers et commercialisables, notamment des réacteurs d'hydrocraquage et d'hydrotraitement à lit fixe, des hydrotraiteurs de résidus et des tambours de cokéfaction. L'hydrocraquage fonctionne à des pressions de 10 à 20 MPa avec une pression partielle d'hydrogène allant jusqu'à 18 MPa à des températures de 350 à 450 °C, et les réacteurs sont construits comme des récipients à paroi chaude avec un revêtement en 347SS ou 316L sur de l'acier chrome-molybdène SA-387, avec une épaisseur de paroi allant jusqu'à 200 mm et conçus pour résister à l'attaque d'hydrogène à haute température et au fluage.

1. Voies de conversion du pétrole lourd

Quatre voies transforment le fond de baril en valeur, et chacune définit un réacteur différent :

• Hydrocraquage : Le gasoil lourd et les résidus sont mis à réagir avec de l'hydrogène sur un catalyseur bifonctionnel à des pressions de 10 à 20 MPa et des températures de 350 à 450 °C, brisant les grosses molécules en naphta, kérosène et diesel avec une conversion quasi complète. Le réacteur est un lit fixe multi-étages avec un quench entre les lits pour contrôler la réaction fortement exothermique, construit comme un récipient à paroi chaude avec un revêtement interne car toute la coque est immergée dans de l'hydrogène à haute température. L'hydrocraquage donne la gamme de produits la plus valorisée mais exige les pressions et les matériaux les plus sévères.
• Hydrotraitement des résidus : Les résidus sous vide sont désulfurés, démétallisés et décarbonisés à des pressions de 5 à 15 MPa et des températures de 350 à 420 °C pour alimenter un craqueur catalytique à lit fluidisé ou un mélangeur de fioul. Comme les résidus contiennent des métaux et du carbone Conradson, le catalyseur se désactive de haut en bas, de sorte que le réacteur utilise un chargement de catalyseur gradué et un matériau de garde, et la coque doit résister à la même attaque d'hydrogène que l'hydrocraquage, bien qu'à une pression plus basse. Le débit et la durée de fonctionnement sont déterminés par l'élimination des métaux, et non par la cinétique seule.
• Viscoréduction et valorisation légère : Les résidus sont chauffés à 420 à 450 °C à pression quasi atmosphérique et maintenus brièvement pour craquer la fraction la plus lourde sans formation de coke, améliorant la fluidité et réduisant le rendement en fioul. Le réacteur est un simple tambour de trempe ou une bobine plus un flash, beaucoup plus doux que l'hydrocraquage, avec une construction en acier au carbone ou en acier faiblement allié et sans besoin d'hydrogène. C'est la voie la moins coûteuse en capital mais aussi la moins convertissante, utilisée là où seule une valorisation modeste est nécessaire.
• Cokéfaction retardée et fluidisée : Les résidus sont chauffés à 480 à 510 °C en l'absence d'hydrogène, de sorte que la fraction lourde se craque en vapeur et en coke, laissant un lit de coke dans le tambour qui est décoké par cycle. Le tambour de cokéfaction est un récipient sous pression en acier au carbone avec un revêtement réfractaire et un cyclage thermique toutes les 12 à 24 heures, conçu pour les contraintes répétées dues au chauffage et au refroidissement à l'eau. C'est la voie de dernier recours pour les charges les plus lourdes, mais elle permet de récupérer le plus de produits légers à partir d'elles.

2. Ingénierie des réacteurs pour pétrole lourd en service hydrogène

L'hydrogène à haute température est le service le plus difficile en raffinage. Quatre réponses de conception s'appliquent :

• Résistance à l'attaque d'hydrogène à haute température : Au-dessus d'environ 200 °C et de quelques MPa, l'hydrogène diffuse dans l'acier au carbone et réagit avec les carbures pour former du méthane, provoquant des cloques et des fissures. La résistance est assurée par l'acier chrome-molybdène (SA-387) et par un revêtement de soudure en 347SS ou 316L sur la surface mouillée, l'épaisseur du revêtement et la teneur en chrome du métal de base étant choisies à partir de la courbe de Nelson pour la température de fonctionnement et la pression partielle d'hydrogène. Un récipient spécifié en dessous de la courbe échouera en service, quelle que soit sa pression nominale.
• Fluage et résistance à long terme : À 350 à 450 °C, le métal de base flue, de sorte que l'épaisseur de la paroi jusqu'à 200 mm est calculée non seulement pour la pression, mais aussi pour la contrainte admissible à température sur une durée de vie de 20 ans, avec les piquages et les fonds renforcés contre le fluage local. La conception utilise une analyse Div 2 lorsque le poids et l'épaisseur sont importants, et le certificat de matériau indique les propriétés à température élevée à long terme, et non seulement la résistance à la traction ambiante.
• Intégrité du revêtement et surfaçage : Le revêtement interne en acier inoxydable doit résister aux cycles thermiques, à l'exposition à l'hydrogène et à l'abrasion du catalyseur sans fissuration ni dilution. Il est appliqué par surfaçage automatique, examiné par ultrasons pour la liaison et la dilution, et la dilution est maintenue suffisamment faible pour que la chimie de surface réponde aux exigences de corrosion. Tout défaut traversant le revêtement expose la base chrome-moly à du sulfure d'hydrogène humide, la combinaison la plus dommageable dans l'unité.
• Cyclage thermique et réfractaire : Les tambours de cokéfaction et certains hydrotraiteurs subissent des variations de température qui fatiguent les piquages et les ancrages de revêtement. La conception prévoit la dilatation thermique, supporte le réfractaire sur des centaines de cycles et maintient la coque en dessous de la plage de fluage à l'extrémité chaude. La durée de vie en cycle couture à couture, et non seulement le premier remplissage, est la mesure d'un tambour de cokéfaction, et le système de fixation du revêtement est qualifié pour le profil réel de chauffage et de refroidissement à l'eau.

Matrice de comparaison des réacteurs de valorisation du pétrole lourd

Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Qu'est-ce que l'attaque d'hydrogène à haute température et comment est-elle prévenue ?

R : Au-dessus d'environ 200 °C et de quelques MPa, l'hydrogène atomique diffuse dans l'acier au carbone et réagit avec les carbures de fer pour former du méthane à l'intérieur du métal, provoquant des cloques et des fissures internes qui finissent par rompre la paroi. Elle est prévenue en utilisant de l'acier chrome-molybdène tel que le SA-387 et en appliquant un revêtement de soudure en acier inoxydable 347SS ou 316L sur la surface mouillée, le chrome de base et le revêtement étant choisis à partir de la courbe de Nelson pour la température réelle et la pression partielle d'hydrogène. Un récipient spécifié en dessous de cette courbe échouera en service, quelle que soit sa pression nominale, de sorte que la résistance à l'attaque d'hydrogène est conçue, et non inspectée après coup.

Q : Pourquoi les réacteurs pour pétrole lourd sont-ils construits comme des récipients à paroi chaude revêtus ?

R : Dans l'hydrocraquage et l'hydrotraitement des résidus, toute la coque est immergée dans de l'hydrogène à 350 à 450 °C, de sorte que la frontière de pression elle-même doit résister à l'attaque d'hydrogène et à la corrosion du procédé. Un récipient à paroi chaude utilise une base chrome-moly pour la résistance et un mince revêtement interne en acier inoxydable pour la résistance à la corrosion, ce qui maintient le coût bien inférieur à celui d'une forge en alliage massif tout en répondant au service. L'alternative, un récipient à paroi froide avec un réfractaire épais et une coque plus froide, est utilisée lorsque le service le permet, mais une fois que la coque est dans l'enveloppe d'hydrogène, l'approche à paroi chaude revêtue est requise.

Q : Quelle est la différence entre un tambour de cokéfaction et un réacteur d'hydrocraquage ?

R : Un tambour de cokéfaction fonctionne à une pression quasi atmosphérique et à 480 à 510 °C sans hydrogène, convertissant les résidus les plus lourds en vapeur et en coke solide qui s'accumule à l'intérieur et est retiré par cycle de 12 à 24 heures. Le tambour est un récipient en acier au carbone avec un revêtement réfractaire qui est chauffé, traité à la vapeur et refroidi à l'eau de manière répétée, de sorte que sa mesure de conception est la durée de vie en cycle thermique couture à couture plutôt que le service continu en hydrogène. Un réacteur d'hydrocraquage, en revanche, fonctionne en continu à 10 à 20 MPa dans de l'hydrogène, construit comme un épais récipient à paroi chaude revêtue. Les deux ne partagent presque rien, sauf le mot réacteur.

Q : Que doit vérifier un acheteur pour un réacteur pour pétrole lourd en service hydrogène ?

R : Quatre vérifications. Code et courbe : confirmer ASME VIII Div 2 ou la spécification du projet et que le matériau se situe à l'intérieur de la courbe de Nelson pour la température de fonctionnement et la pression partielle d'hydrogène. Revêtement : exiger un examen par ultrasons du surfaçage pour la liaison et la dilution, avec un seuil documenté. Base de fluage : exiger la contrainte admissible à température élevée sur la durée de vie de conception de 20 ans, et non seulement les données de traction ambiante. Essais : l'essai hydrostatique à 1,3 fois la pression de conception plus les enregistrements du traitement thermique post-soudage, les qualifications de la procédure de soudage pour le chrome-molybdène et le surfaçage, et le contrôle non destructif de toutes les soudures, doivent figurer dans le dossier livré avant acceptation.