Czym jest naczynie ciśnieniowe petrochemiczne? Projekt, normy i zastosowania

Co to jest zbiornik ciśnieniowy petrochemiczny?

Odpowiedź na podstawowe pytanie:Co to jest zbiornik ciśnieniowy w petrochemicznej przemyśle i czym różni się od ogólnego przemysłowego sprzętu ciśnieniowego?Naczynie ciśnieniowe petrochemiczne to naczynie ciśnieniowe zakodowane w sekcji VIII ASME zaprojektowane specjalnie do przetwarzania węglowodorów, zaprojektowane do wytrzymania podwyższonych temperatur (-46 °C do 540 °C),wysokie ciśnienie (0.1-20 MPa) oraz agresywne środowiska chemiczne, w tym siarkowodór, wodór i kwas fluorowodorowy.Pojemniki te spełniają dodatkowe standardy branżowe, takie jak API 660 (wymienniki ciepła w formie muszli i rurki), API 661 (wymienniki chłodzone powietrzem) i NACE MR0175 / ISO 15156 dla gazu kwaśnego, w przypadku gdy ciśnienie częściowe H2S przekracza 0,05 kPa,wymagania stosowania materiałów o kontrolowanej twardości i obróbki cieplnej po spawaniu (PWHT) w celu zapobiegania pękaniu pod wpływem siarki (SSC).

1. Podstawowe zasady projektowania zbiorników ciśnieniowych petrochemicznych

Projekt zbiornika petrochemicznego wykracza poza obliczenia ciśnienia według sekcji VIII normy ASME w celu rozwiązania problemów związanych z kruchością wodoru, kruchością temperamentu, degradacją kwasów,i cykliczne obciążenia termiczne, które są wyjątkowe dla środowisk przetwarzania węglowodorów.

• Zgodność z przepisami NACE MR0175 w zakresie obsługi kwaśnej:W przypadku gdy strumienie procesowe zawierają H2S przy ciśnieniach częściowych powyżej 0,05 kPa (0,0007 psi) przy ciśnieniach całkowitych powyżej 0,45 MPa (65 psi), naczynie podlega wymogom NACE MR0175 / ISO 15156 dotyczącym usługi na kwas.Komponenty ze stali węglowej muszą mieć maksymalną twardość 22 HRC, z strefami cieplnymi (HAZ) kontrolowanymi do 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)*.
• Uszkodzenie wodorem i degradacja w wysokich temperaturach:W jednostkach hydroprocesowych (hydrotratory, hydrocrackery) zbiorniki pracują przy ciśnieniach częściowych wodoru 3-20 MPa w temperaturze 350-450°C. Wybór materiału jest zgodny z API 941 (krzywy Nelsona),które określają bezpieczną przestrzeń eksploatacyjną dla stali węglowejPowyżej granicy krzywej Nelsona atak wodoru w wysokiej temperaturze (HTHA) powoduje powstawanie bańek metanu i pęknięcie.* Parametr Larson-Miller* LMP = T(20 + log t) * 10−3 przewiduje czas trwania pęknięcia., gdzie T jest temperaturą Kelvina i t godzinami, kierując marżami projektowymi dla 20-letniej żywotności.
• Zapobieganie łamliwości temperatury:Niski stopowe stali Cr-Mo poddane temperaturze 350-575°C są podatne na łagodzenie ocieplenia/segregację granicy ziarna P, Sn, Sb,i jako elementy podnoszące temperaturę przejścia od elastycznego do kruchego (DBTT)*J-faktor* = (Si + Mn) * (P + Sn) * 104 musi być utrzymywany poniżej 100 dla zbiorników 2,25Cr-1Mo, osiągnięty poprzez określenie stali o niskiej zanieczyszczeniu (P ≤ 0,010%, Sn ≤ 0,005%).Obróbka cieplna stopniowego chłodzenia podczas produkcji sprawdza przesunięcie DBTT ≤ 28°C, zapewniając bezpieczne uruchomienie z temperatury otoczenia bez łamliwych złamań.

2Główne typy zbiorników ciśnieniowych w sektorze petrochemicznym

Kompleksy petrochemiczne wykorzystują rodzinę naczyń ciśnieniowych, z których każda jest zoptymalizowana dla określonej operacji jednostkowej w łańcuchu rafinacji i syntezy chemicznej.Większość instalacji polowych obejmuje trzy główne kategorie::

• Naczynia reaktorowe hydroprocesorowe:Reaktory te o grubości ściany (100-250 mm) działają w temperaturze 8-20 MPa i 350-450 °C w hydrotreating i hydrocracking.25 V (modyfikowane wanadium w celu zwiększenia odporności na pełzanie), posiadają wewnętrzne łóżka katalizatora z zimnymi strefami tłumienia wodoru między warstwami katalizatora.Masy naczyń 500-1,500 ton wymagają specjalnych dźwigów transportowych i ciężkich do montażu w terenie, z spawaniem w terenie i PWHT wykonywanym zgodnie ze wspólnymi wymaganiami API 660/ASME.
• Pojemniki wymienników ciepła w formie muszli i rur:Zaprojektowane zgodnie z API 620/660 i klasą TEMA R, zbiorniki te obsługują wymianę ciepła paszowego / odpadowego, ponowne gotowanie i kondensację w jednostkach petrochemicznych.,długości rury 6-12 m, a liczba rur 200-5000Materiały obejmują od stali węglowej (SA-516 Gr.70) do lekkiej służby węglowodorów do dupleksu 2205 do wody chłodzącej zawierającej chlorek.* logarytmiczna średnia różnica temperatury (LMTD) * współczynnik korekty Ft > 0.75 jest utrzymywany za pomocą układów rury wielokrotnego przejścia (1-2, 2-4, lub podzielonych przepływów TEMA G).
• Naczynia trójfazowe:Horyzontalne statki ASME (2-4 m średnicy, 6-15 m długości) oddzielają ropę naftową, gaz i wodę w instalacjach petrochemicznych w górnym i środkowym zakresie.1-10 MPa przy temperaturze projektowej od -46°C do 200°C, zawierają one urządzenia wpuszczalne (typu płyny lub cyklonowe), odprowadzki mgły (sieci drutowe lub zestaw płyny) i płyty z oprawami do sterowania interfejsem olej-woda.Czas pobytu w sekcji ciekłej wynoszący 1-5 minut zapewnia osadzenie kropli 100 μm + kropli wody., obliczone według prawa Stokesa: vs = g· ((ρw-ρo) · d2 / (18· μo).

Typy zbiorników ciśnieniowych w sektorze petrochemicznym

Często zadawane pytania (FAQ)

P: Co wywołuje klasyfikację NACE MR0175 dla zbiornika ciśnieniowego w sektorze petrochemicznym?

A: Klasyfikacja w stanie kwaśnym jest uruchamiana, gdy strumień procesu zawiera H2S przy ciśnieniu częściowym powyżej 0,05 kPa (0,0007 psi) przy ciśnieniu całkowitym powyżej 0,45 MPa (65 psi).krakingiem siarki (SSC) staje się wiarygodnym trybem awarii dla stali węglowej i nisko stopnionej. NACE MR0175 / ISO 15156 wymaga maksymalnej twardości (22 HRC dla stali węglowej), wymogów PWHT i ograniczeń materiałowych w celu zapobiegania łamliwym awariom SSC wzdłuż strefy dotkniętej ciepłem.

P: W jaki sposób krzywa API 941 Nelson kieruje wyborem materiału do serwisu wodorowym?

Odpowiedź: krzywa Nelsona przedstawia ciśnienie częściowe wodoru w stosunku do temperatury pracy, określając bezpieczne strefy pracy dla każdej klasy stali.Nad nią., 1,25Cr-0,5Mo (SA-387 Gr.11) jest wymagany; w przypadku większego nasilenia określono 2,25Cr-1Mo (SA-387 Gr.22) lub 2,25Cr-1Mo-0,25V zmodyfikowane wanadium.Przekroczenie granicy krzywej stwarza ryzyko ataku wodoru w wysokiej temperaturze (HTHA), powodując nieodwracalne powstawanie bańek metanu i pęknięcia w stali.

P: Co to jest czynnik J i dlaczego jest on krytyczny dla naczyń petrochemicznych 2,25Cr-1Mo?

A: Wskaźnik J = (Si + Mn) * (P + Sn) * 104 określa ilościowo podatność na kruchość w stali o niskim stopniu stopu Cr-Mo.Współczynnik J poniżej 100 zapewnia, że segregacja granic ziarna elementów tramp (P, Sn, Sb, As) pozostaje poniżej progu, który podnosi temperaturę przejścia od elastyczności do kruchości (DBTT) o ponad 28°C podczas stopniowego chłodzenia.Naczynia z J > 100 ryzykiem złamania kruchości podczas zimnego uruchamiania, ponieważ DBTT może przesunąć się ponad temperaturę otoczenia po wielu latach pracy w wysokich temperaturach.

P: Jaki jest minimalny czas pobytu dla skutecznego trójfazowego separacji w separatorze petrochemicznym?

A: Czas pobytu sekcji ciekłej musi być wystarczający, aby kropelki wody ≥ 100 μm osiadły z fazy olejowej.prędkość osadzenia końcowego dla 100 μm kropli w lekkim surowcu (μo = 5 cP), Δρ = 100 kg/m3) wynosi około 0,001 m/s. W przypadku głębokości płynu 2 m, wymaga to 2000 sekund (33 minuty), ale przy pomocy środków koalizujących,praktyczne czasy pobytu 1-5 minut osiągają 95%+ usuwanie wody dla kropli ≥ 150 μm.

/Tags:Reaktor ze stali nierdzewnej,System reaktora chemicznego,Reaktor chemiczny przemysłowy