Chiny Producent reaktorów ciężkoolejowych

Producent ciężkich reaktorów olejowych w Chinach

Odpowiedź na kluczowe pytanie: Co oferuje rafineriom ciężki reaktor olejowy firmy Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd? Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel) produkuje reaktory do uszlachetniania ciężkich olejów, które przekształcają pozostałości próżniowe i ciężką ropę naftową w lżejsze, sprzedawalne produkty, w tym reaktory hydrokrakingu i hydroodsiarczania w złożu stałym, hydroodsiarczalniki pozostałości i bębny koksownicze. Hydrokraking pracuje przy ciśnieniu 10-20 MPa z ciśnieniem parcjalnym wodoru do 18 MPa w temperaturze 350-450°C, a reaktory są budowane jako naczynia z gorącą ścianą z okładziną 347SS lub 316L na stali chromowo-molibdenowej SA-387, o grubości ścianki do 200 mm i zaprojektowane do ochrony przed wysokotemperaturowym atakiem wodoru i pełzaniem.

1. Trasy konwersji ciężkich olejów

Cztery trasy zamieniają dno beczki w wartość, a każda definiuje inny reaktor:

• Hydrokraking: Ciężki olej gazowy i pozostałości reagują z wodorem na dwufunkcyjnym katalizatorze przy ciśnieniu 10-20 MPa i temperaturze 350-450°C, rozbijając duże cząsteczki na naftę, paliwo lotnicze i olej napędowy z niemal całkowitą konwersją. Reaktor jest wielostopniowym złożem stałym z chłodzeniem między stopniami w celu kontrolowania silnie egzotermicznej reakcji, zbudowany jako naczynie z gorącą ścianą z wewnętrzną okładziną, ponieważ cała obudowa znajduje się w wodór w wysokiej temperaturze. Hydrokraking daje najwyższą wartość produktów, ale wymaga najostrzejszego ciśnienia i materiałów.
• Hydroodsiarczanie pozostałości: Pozostałości próżniowe są odsiarczane, odmetaloizowane i odkarboryzowane przy ciśnieniu 5-15 MPa i temperaturze 350-420°C, aby zasilić fluidalny katalizator krakingu lub mieszalnik paliwa opałowego. Ponieważ pozostałości zawierają metale i węgiel Conradsona, katalizator dezaktywuje się od góry, dlatego reaktor wykorzystuje stopniowane ładowanie katalizatora i materiał ochronny, a obudowa musi wytrzymać ten sam atak wodoru, co hydrokraking, choć przy niższym ciśnieniu. Wydajność i długość pracy są określane przez usuwanie metali, a nie tylko przez kinetykę.
• Wisbreaking i łagodne uszlachetnianie: Pozostałości są podgrzewane do 420-450°C przy ciśnieniu bliskim atmosferycznemu i krótko przetrzymywane w celu rozkruszenia najcięższej frakcji bez tworzenia koksu, poprawiając płynność i zmniejszając wydajność paliwa opałowego. Reaktor jest prostym bębnem wygrzewającym lub wężownicą z odparowaniem, znacznie łagodniejszym niż hydrokraking, z konstrukcją ze stali węglowej lub niskostopowej i bez potrzeby stosowania wodoru. Jest to trasa o najniższym kapitale, ale także o najniższej konwersji, stosowana tam, gdzie potrzebne jest tylko umiarkowane uszlachetnienie.
• Koksowanie opóźnione i fluidalne: Pozostałości są podgrzewane do 480-510°C w obecności wodoru, tak że ciężka frakcja rozkłada się na parę i koks, pozostawiając w bębnie złoże koksu, które jest odkokowywane cyklicznie. Bęben koksowniczy jest naczyniem ciśnieniowym ze stali węglowej z wykładziną ogniotrwałą i cyklami termicznymi co 12-24 godziny, zaprojektowanym do powtarzających się naprężeń od ogrzewania i chłodzenia wodą. Jest to trasa ostatniej szansy dla najcięższych wsadowych, ale odzyskuje z nich najwięcej lekkiego produktu.

2. Inżynieria ciężkich reaktorów olejowych do pracy z wodorem

Wysokotemperaturowy wodór jest najtrudniejszym medium w rafinerii. Stosuje się cztery rozwiązania konstrukcyjne:

• Odporność na wysokotemperaturowy atak wodoru: Powyżej około 200°C i kilku MPa, wodór dyfunduje do stali węglowej i reaguje z węglikami, tworząc metan, powodując pęcherze i szczeliny. Odporność zapewnia stal chromowo-molibdenowa (SA-387) oraz okładzina spawana 347SS lub 316L na powierzchni zwilżanej, przy czym grubość okładziny i zawartość chromu w metalu bazowym są wybierane z krzywej Nelsona dla temperatury pracy i ciśnienia parcjalnego wodoru. Naczynie zaprojektowane poniżej krzywej ulegnie awarii w eksploatacji, niezależnie od jego klasy ciśnieniowej.
• Pełzanie i wytrzymałość długoterminowa: W temperaturze 350-450°C metal bazowy pełza, więc grubość ścianki do 200 mm jest obliczana nie tylko pod kątem ciśnienia, ale także dopuszczalnego naprężenia w temperaturze przez 20 lat, z dyszami i dennicami wzmocnionymi przeciwko lokalnemu pełzaniu. Projekt wykorzystuje analizę Dywizji 2, gdzie waga i grubość mają znaczenie, a certyfikat materiałowy podaje długoterminowe właściwości w podwyższonej temperaturze, a nie tylko wytrzymałość na rozciąganie w temperaturze otoczenia.
• Integralność okładziny i napawanie: Wewnętrzna okładzina ze stali nierdzewnej musi wytrzymać cykle termiczne, narażenie na wodór i ścieranie przez katalizator bez pękania lub rozcieńczenia. Jest ona nakładana metodą automatycznego napawania, badana ultradźwiękowo pod kątem przyczepności i rozcieńczenia, a rozcieńczenie jest utrzymywane na tyle niskim, aby chemia powierzchni spełniała wymagania korozyjne. Jakakolwiek wada okładziny na całej grubości naraża bazę chromowo-molibdenową na działanie wilgotnego siarkowodoru, najbardziej niszczycielskiej kombinacji w jednostce.
• Cykle termiczne i materiały ogniotrwałe: Bębny koksownicze i niektóre hydroodsiarczalniki podlegają wahaniom temperatury, które powodują zmęczenie dysz i kotew wykładziny. Konstrukcja uwzględnia rozszerzalność cieplną, wspiera materiał ogniotrwały przez setki cykli i utrzymuje obudowę poniżej zakresu pełzania w gorącym końcu. Żywotność cyklu od szwu do szwu, a nie tylko pierwsze napełnienie, jest miarą bębna koksowniczego, a system mocowania wykładziny jest kwalifikowany dla rzeczywistego profilu ogrzewania i chłodzenia wodą.

Macierz porównawcza ciężkich reaktorów do uszlachetniania olejów

Często zadawane pytania (FAQ)

P: Czym jest wysokotemperaturowy atak wodoru i jak mu zapobiegać?

O: Powyżej około 200°C i kilku MPa, wodór atomowy dyfunduje do stali węglowej i reaguje z węglikami żelaza, tworząc metan wewnątrz metalu, powodując wewnętrzne pęcherze i szczeliny, które ostatecznie rozrywają ściankę. Zapobiega się temu poprzez stosowanie stali chromowo-molibdenowej, takiej jak SA-387, oraz poprzez nakładanie spawanej okładziny ze stali nierdzewnej 347SS lub 316L na powierzchnię zwilżaną, przy czym zarówno zawartość chromu w bazie, jak i okładzina są wybierane z krzywej Nelsona dla rzeczywistej temperatury i ciśnienia parcjalnego wodoru. Naczynie zaprojektowane poniżej tej krzywej ulegnie awarii w eksploatacji, niezależnie od jego klasy ciśnieniowej, dlatego odporność na atak wodoru jest projektowana, a nie sprawdzana później.

P: Dlaczego ciężkie reaktory olejowe są budowane jako naczynia z okładziną z gorącą ścianą?

O: W hydrokrakingu i hydroodsiarczaniu pozostałości cała obudowa znajduje się w wodór w temperaturze 350-450°C, więc sama granica ciśnienia musi wytrzymać atak wodoru i korozję procesową. Naczynie z gorącą ścianą wykorzystuje bazę chromowo-molibdenową dla wytrzymałości i cienką wewnętrzną okładzinę ze stali nierdzewnej dla odporności na korozję, utrzymując koszt znacznie poniżej litego stopu, jednocześnie spełniając wymagania eksploatacyjne. Alternatywa, naczynie z zimną ścianą z grubą wykładziną ogniotrwałą i chłodniejszą obudową, jest stosowana tam, gdzie pozwala na to zadanie, ale gdy tylko obudowa znajdzie się w otoczce wodoru, wymagane jest podejście z okładziną z gorącą ścianą.

P: Czym różni się bęben koksowniczy od reaktora hydrokrakingowego?

O: Bęben koksowniczy pracuje przy ciśnieniu bliskim atmosferycznemu i temperaturze 480-510°C bez wodoru, przekształcając najcięższe pozostałości w parę i stały koks, który gromadzi się wewnątrz i jest usuwany w cyklu 12-24 godzin. Bęben jest naczyniem ze stali węglowej z wykładziną ogniotrwałą, które jest wielokrotnie podgrzewane, parowane i chłodzone wodą, więc jego miarą projektową jest żywotność cyklu termicznego od szwu do szwu, a nie ciągła praca z wodorem. Reaktor hydrokrakingowy, przeciwnie, pracuje ciągle przy ciśnieniu 10-20 MPa w wodór, zbudowany jako grube naczynie z okładziną z gorącą ścianą. Te dwa elementy mają niewiele wspólnego poza słowem reaktor.

P: Co powinien zweryfikować kupujący w przypadku ciężkiego reaktora olejowego do pracy z wodorem?

O: Cztery sprawdzenia. Kod i krzywa: potwierdzić ASME VIII Dywizja 2 lub specyfikację projektu oraz że materiał znajduje się wewnątrz krzywej Nelsona dla temperatury pracy i ciśnienia parcjalnego wodoru. Okładzina: wymagać badania ultradźwiękowego napawania pod kątem przyczepności i rozcieńczenia, z udokumentowanym progiem. Podstawa pełzania: wymagać dopuszczalnego naprężenia w podwyższonej temperaturze przez 20-letni okres projektowy, a nie tylko danych o wytrzymałości na rozciąganie w temperaturze otoczenia. Testy: test hydrostatyczny przy 1,3-krotności ciśnienia projektowego plus zapisy z obróbki cieplnej po spawaniu, kwalifikacje procedury spawania dla chromowo-molibdenu i okładziny oraz NDE wszystkich szwów, muszą znajdować się w dostarczonym pliku przed akceptacją.