Τι είναι ένα πετροχημικό δοχείο πίεσης; Σχεδιασμός, πρότυπα και εφαρμογές

Τι είναι ένα πετροχημικό δοχείο πίεσης; Σχεδιασμός, πρότυπα και εφαρμογές

Απαντώντας στην βασική ερώτηση:Τι είναι ένα πετροχημικό δοχείο υπό πίεση και πώς διαφέρει από τον γενικό βιομηχανικό εξοπλισμό υπό πίεση;Ένα δοχείο πίεσης πετροχημικής παραγωγής είναι δοχείο πίεσης που κωδικοποιείται από το τμήμα VIII του ASME και έχει σχεδιαστεί ειδικά για την επεξεργασία υδρογονανθράκων, κατασκευασμένο για να αντέχει σε αυξημένες θερμοκρασίες (-46°C έως 540°C),υψηλές πιέσεις (0.1-20 MPa), και επιθετικά χημικά περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένου του θειούχου υδρογόνου, του υδρογόνου και του υδροφθοριούχου οξέος.Τα εν λόγω δοχεία συμμορφώνονται με πρόσθετα βιομηχανικά πρότυπα, όπως το API 660 (θερμομεταλλευτές κελύφους και σωλήνα), API 661 (αεροψυγμένοι ανταλλακτές) και NACE MR0175 / ISO 15156 για υπηρεσίες οξέος αερίου όπου η μερική πίεση H2S υπερβαίνει τα 0,05 kPa,που απαιτεί υλικά με ελεγχόμενη σκληρότητα και θερμική επεξεργασία μετά την συγκόλληση (PWHT) για την πρόληψη της ρωγμάτωσης με σούλφειδα (SSC).

1Βασικές αρχές σχεδιασμού πετροχημικών δοχείων υπό πίεση

Ο σχεδιασμός πετροχημικών δοχείων επεκτείνεται πέρα από τους υπολογισμούς πίεσης του τμήματος VIII του ASME για την αντιμετώπιση της εύθραυσης του υδρογόνου, της εύθραυσης της θερμοκρασίας, της υποβάθμισης της οξείας υπηρεσίας,και κυκλικές θερμικές φορτίες που είναι μοναδικές για περιβάλλοντα επεξεργασίας υδρογονανθράκων.

• NACE MR0175 Συμμόρφωση με τις απαιτήσεις της υπηρεσίας "Sour Service":Όταν οι ροές διεργασίας περιέχουν H2S σε μερικές πιέσεις άνω των 0,05 kPa (0,0007 psi) σε συνολικές πιέσεις άνω των 0,45 MPa (65 psi), το δοχείο εμπίπτει στις απαιτήσεις λειτουργίας οξέος της NACE MR0175 / ISO 15156.Τα συστατικά του χάλυβα άνθρακα πρέπει να περιορίζονται στην μέγιστη σκληρότητα 22 HRC., με ζώνες θερμότητας (HAZ) που ελέγχονται σε Vickers HV10 ≤ 248.11/22) require PWHT at 620-690°C for 1-2 hours per 25 mm thickness to reduce residual stresses below 20% of yield strength and temper hard martensitic microstructures susceptible to *sulfide stress cracking (SSC)*.
• Βλάβη υδρογόνου και υποβάθμιση σε υψηλές θερμοκρασίες:Στις μονάδες υδροπεξεργασίας (υδροεπεξεργαστές, υδροκράκερς), τα δοχεία λειτουργούν με μερικές πιέσεις υδρογόνου 3-20 MPa σε θερμοκρασία 350-450°C. Η επιλογή υλικού ακολουθεί το πρότυπο API 941 (καμπύλες Nelson),οι οποίες καθορίζουν το ασφαλές περιβάλλον λειτουργίας για το χάλυβα άνθρακαΠάνω από το όριο καμπύλης Nelson, η επίθεση υδρογόνου υψηλής θερμοκρασίας (HTHA) προκαλεί το σχηματισμό φυσαλίδων μεθανίου και τη ρωγμή.Ο παράμετρος Larson-Miller* LMP = T ((20 + log t) * 10−3 προβλέπει τη διάρκεια ζωής του σπασμού, όπου T είναι η θερμοκρασία Kelvin και t είναι ώρες, καθοδηγώντας τα περιθώρια σχεδιασμού για 20 χρόνια ζωής.
• Πρόληψη της εύθραυσης από τη θερμοκρασία:Οι χαμηλής κράσεως χάλυβες Cr-Mo σε θερμοκρασία 350-575°C είναι ευαίσθητες σε θραύσιμη θραύσιμη ∆ιαχωρισμός των ορίων κόκκων των P, Sn, Sb,και ως στοιχεία που αυξάνουν τη θερμοκρασία μετάβασης από εύκαμπτο σε εύθραυστο (DBTT)Ο συντελεστής *J* = (Si + Mn) * (P + Sn) * 104 πρέπει να διατηρείται κάτω από 100 για δοχεία 2,25Cr-1Mo, που επιτυγχάνεται προσδιορίζοντας χάλυβα χαμηλής ακαθαρσίας (P ≤ 0,010%, Sn ≤ 0,005%).Η θερμική επεξεργασία ψύξης σταδίου κατά τη διάρκεια της κατασκευής επαληθεύει μετατόπιση DBTT ≤ 28°C, διασφαλίζοντας την ασφαλή εκκίνηση από την θερμοκρασία περιβάλλοντος χωρίς εύθραυστο κάταγμα.

2Οι κύριοι τύποι πετροχημικών δοχείων πίεσης

Τα πετροχημικά συγκροτήματα χρησιμοποιούν μια οικογένεια δοχείων πίεσης, το καθένα από τα οποία είναι βελτιστοποιημένο για μια συγκεκριμένη λειτουργία μονάδας εντός της αλυσίδας διύλισης και χημικής σύνθεσης.Τρεις κύριες κατηγορίες αντιπροσωπεύουν την πλειονότητα των εγκαταστάσεων πεδίου:

• Υδροπεξεργαστικά δοχεία αντιδραστήρων:Αυτοί οι πυρηνικοί αντιδραστήρες σφυρηλατημένου τοιχώματος με παχύ τοίχωμα (100-250 mm) λειτουργούν σε θερμοκρασία 8-20 MPa και 350-450 °C σε υδροπεξεργασία και υδροκράκινγκ.25V (προσαρμοσμένο με βανάδιο για βελτιωμένη αντοχή στην έλξη)Η *παραμέτρηση Larson-Miller* επιβεβαιώνει τη διάρκεια ζωής διακοπής στροφής 200.000 ωρών σε θερμοκρασία σχεδιασμού.Βάρος σκάφους 500-1Για την εγκατάσταση πεδίου, απαιτούνται ειδικοί γερανοί μεταφοράς και βαρέων μεταφορών, με συγκόλληση πεδίου και PWHT που εκτελούνται σύμφωνα με τις κοινές απαιτήσεις API 660/ASME.
• Συσκευές ανταλλακτών θερμότητας κελύφους και σωλήνων:Σχεδιασμένα σύμφωνα με τις προδιαγραφές API 620/660 και TEMA κατηγορίας R, τα δοχεία αυτά χειρίζονται την ανταλλαγή θερμότητας τροφοδοσίας / απορρίψεων, την επαναθεραπεία και την συμπύκνωση σε πετροχημικές μονάδες.,μήκους σωλήνων 6-12 m και αριθμό σωλήνων 200-5,000Τα υλικά κυμαίνονται από χάλυβα άνθρακα (SA-516 Gr.70) για ελαφριά υδρογονανθράκη έως διπλό 2205 για νερό ψύξης που περιέχει χλωρίδιο.Ο συντελεστής διόρθωσης *log μέση διαφορά θερμοκρασίας (LMTD) * Ft > 0Το.75 διατηρείται μέσω διαστημικών σωλήνων πολλαπλών περάσεων (1-2, 2-4 ή TEMA G με διαιρεμένη ροή).
• Τριφογενείς δοχεία διαχωρισμού:Οριζόντια σκάφη ASME (διάμετρος 2-4 m, μήκος 6-15 m) διαχωρίζουν πετρέλαιο, αέριο και νερό σε εγκαταστάσεις πετροχημικών εγκαταστάσεων άνω και ενδιάμεσης ροής.1-10 MPa με θερμοκρασίες σχεδιασμού από -46°C έως 200°C, ενσωματώνουν συσκευές εισόδου (τύπου φτερούγα ή κυκλώνας), απορροφητήρες ομίχλης (σύρματη πλέκα ή συσκευή φτερούγα) και πλάκες φρεατίου για τον έλεγχο της διεπαφής πετρελαίου-νερού.Οι χρόνοι διαμονής 1-5 λεπτών στο υγρό τμήμα εξασφαλίζουν την αποθέτηση σταγονιδίων στα 100 μm+ σταγονίδια νερού., υπολογίζεται με τον νόμο του Stokes: vs = g· ((ρw-ρo) · d2 / (18· μo).

Τύποι πετροχημικών αγγείων υπό πίεση

Συχνές ερωτήσεις (FAQ)

Ε: Ποια είναι η αιτία της κατάταξης NACE MR0175 για τα δοχεία υπό πίεση πετροχημικής βιομηχανίας;

Α: Η ταξινόμηση της λειτουργίας οξέος ενεργοποιείται όταν η ροή της διαδικασίας περιέχει H2S σε μερική πίεση άνω των 0,05 kPa (0.0007 psia) σε συνολικές πιέσεις άνω των 0,45 MPa (65 psia).η σφαιρίδιο-κρεκαρίσματος υπό πίεση (SSC) γίνεται αξιόπιστη μέθοδος αποτυχίας για τους χάλυβες άνθρακα και χαμηλής κράμασηςΗ NACE MR0175 / ISO 15156 απαιτεί μέγιστη σκληρότητα (22 HRC για χάλυβα άνθρακα), απαιτήσεις PWHT και περιορισμούς υλικών για την πρόληψη εύθραυστης βλάβης SSC κατά μήκος της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα.

Ε: Πώς η καμπύλη API 941 Nelson καθοδηγεί την επιλογή υλικών για την υδρογόνο;

Α: Η καμπύλη Nelson σχεδιάζει την μερική πίεση του υδρογόνου σε σχέση με τη θερμοκρασία λειτουργίας, καθορίζοντας ασφαλείς ζώνες λειτουργίας για κάθε κλάση χάλυβα.Πάνω από αυτό.Για την κατασκευή συσκευών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ηλεκτρικών συσσωρευτών, απαιτείται 1,25Cr-0,5Mo (SA-387 Gr.11)· σε υψηλότερη σοβαρότητα, προσδιορίζεται 2,25Cr-1Mo (SA-387 Gr.22) ή 2,25Cr-1Mo-0,25V τροποποιημένο με βανάδιο.Η υπέρβαση του ορίου καμπύλης ενέχει κίνδυνο επίθεσης υδρογόνου υψηλής θερμοκρασίας (HTHA), προκαλώντας μη αναστρέψιμο σχηματισμό φυσαλίδων μεθανίου και ρωγμές στο εσωτερικό του χάλυβα.

Ε: Τι είναι ο παράγοντας J και γιατί είναι κρίσιμος για τα πετροχημικά δοχεία 2,25Cr-1Mo;

Α: Ο συντελεστής J = (Si + Mn) * (P + Sn) * 104 ποσοτικοποιεί την ευαισθησία σε θραύσιμη θέρμανση σε χάλυβα Cr-Mo χαμηλής σύνθεσης.Ένας συντελεστής J κάτω από 100 εξασφαλίζει ότι ο διαχωρισμός στα όρια των κόκκων των στοιχείων τράμπ (P, Sn, Sb, As) παραμένει κάτω από το κατώτατο όριο που αυξάνει τη θερμοκρασία μετάβασης από εύκαμπτο σε εύθραυστο (DBTT) κατά περισσότερο από 28 °C κατά τη διάρκεια της σταδιακής ψύξης.Πλήρη αποθήκευση των υλικών, καθώς το DBTT μπορεί να μετατοπιστεί πάνω από την θερμοκρασία περιβάλλοντος μετά από χρόνια λειτουργίας σε υψηλές θερμοκρασίες.

Ε: Ποιος είναι ο ελάχιστος χρόνος διαμονής για αποτελεσματικό τριστάσιο διαχωρισμό σε πετροχημικό διαχωριστή;

Α: Ο χρόνος διαμονής της υγρής τομής πρέπει να είναι επαρκής για να αποθηκευτούν σταγονίδια νερού ≥ 100 μm από τη φάση του ελαίου.η τελική ταχύτητα καθίζησης για σταγονίδια 100 μm σε ελαφρύ αργό (μo = 5 cP)Δρ = 100 kg/m3) είναι περίπου 0,001 m/s. Για βάθος υγρού 2 m, απαιτούνται 2.000 δευτερόλεπτα (33 λεπτά), αλλά με βοηθήματα συγχώνευσης,Οι πρακτικοί χρόνοι διαμονής 1-5 λεπτών επιτυγχάνουν 95%+ απομάκρυνση νερού για σταγονίδια ≥ 150 μm.

Ετικέτες:Πυρηνικός αντιδραστήρας από ανοξείδωτο χάλυβα,Σύστημα χημικού αντιδραστήρα,Βιομηχανικός χημικός αντιδραστήρας