Reboilerinis šildytuvas: praktinis atrankos, projektavimo ir projekto pirkimo vadovas

A Reboilerinis šildytuvas yra svarbus šildymo komponentas daugelyje distiliavimo ir atskyrimo sistemų. Jo užduotis nėra tiesiog „šildyti apatinį produktą“. Perkaitimo katilas turi užtikrinti reikiamą garinimo funkciją, išlaikant stabilią cirkuliaciją, kontroliuojant temperatūrą, vengiant pernelyg didelio užsiteršimo ir atitikti viso proceso įrenginio veikimo reikalavimus.

Naftos perdirbimo, naftos chemijos ir chemijos pramonės projektams renkantis katilą tik pagal šildymo galią arba įrangos kainą vėliau gali kilti problemų. Rengiant techniškai tinkamą dizainą, kartu turi būti atsižvelgta į šiluminę galią, proceso skystį, garavimo koeficientą, slėgio kritimą, užsiteršimą, medžiagas, valdymo reikalavimus ir techninės priežiūros galimybes.

Šiame vadove paaiškinama, kaip įvertinti Reboiler Heater prieš perkant ir ką inžinierių komandos turėtų aptarti su gamintoju.

Kas yra reboilerinis šildytuvas?

Reboileris šildo apatinę distiliavimo arba atskyrimo kolonos dalį.

Dėl tiekiama šilumos dalis dugno skysčio išgaruoja. Susidarę garai grįžta į kolonėlę ir užtikrina atskyrimui reikalingą garų srautą aukštyn.

Pagrindinį procesą galima supaprastinti taip:

Šilumos įvedimas → Apatinis skysčio šildymas → Dalinis garinimas → Garai grįžta į kolonėlę → Atskyrimas

Priklausomai nuo proceso, katilas gali naudoti:

Garas

Karštas aliejus

Apdorokite karštą skystį

Šildymas kūrenamas

Kitos šilumos perdavimo{0}}terpės

Tinkama konfigūracija priklauso nuo proceso sąlygų ir reikiamo šilumos kiekio.

Naftos, chemijos ir gamtinių{0} dujų reikmėms API Std 660 konkrečiai apima apvalkalų-ir-vamzdinius keitiklius, naudojamus kaipreboileriai, apimantis mechaninį projektavimą, medžiagas, gamybą, tikrinimą ir bandymus.

Kodėl reboilerio pasirinkimas yra sudėtingesnis, nei atrodo

Tarkime, kad distiliavimo kolonai reikalinga 10 MW reboilerio darbo.

Kyla pagunda tiesiog pasirinkti šilumokaitį, galintį tiekti 10 MW.

Tačiau iš karto atsiranda keletas papildomų klausimų:

Kokia yra apatinė{0}}produkto sudėtis?

Kiek procentų pašaro reikia išgarinti?

Koks yra darbinis slėgis?

Kokia virimo temperatūra?

Ar proceso skystis yra korozinis?

Ar skystis linkęs koksuoti?

Koks yra leistinas slėgio kritimas?

Kaip bus valomas katilas?

Ar reikalinga natūrali cirkuliacija?

Ar priverstinė apyvarta tinkamesnė?

Kas atsitinka, kai gamykla dirba 50% apkrova?

Šie klausimai gali turėti didelės įtakos galutiniam dizainui.

1. Pradėkite nuo Reboiler Heat Duty

Pirmasis parametras, kurį reikia nustatyti, yra reikalingas šilumos kiekis.

Supaprastintai sistemai:

Q = m × ΔH

kur:

Q= reikalingas šilumos režimas

m= masės srautas

ΔH= reikalingas entalpijos pakeitimas

Tikrosios distiliavimo sistemos skaičiavimas gali apimti:

Protingas šildymas

Latentinė garavimo šiluma

Pašarų sudėtis

Apatinė{0}}produkto sudėtis

Garų frakcija

Šilumos nuostoliai

Darbinio slėgio pokyčiai

Todėl gamintojo šiluminė konstrukcija turėtų būti pagrįsta proceso modeliavimu arba šilumos balansu, o ne apytiksliu šildymo{0}}pajėgumo įvertinimu.

2. Garavimo greitis yra pagrindinis projektavimo parametras

Reboilerio paskirtis paprastai yra gaminti garus, todėl garinimo reikalavimas yra toks pat svarbus kaip ir bendras šilumos kiekis.

Pavyzdžiui, projekte gali būti nurodyta:

Skysčio cirkuliacija: 50 000 kg/val

Reikalingas garų susidarymas: 12 000 kg/val

Darbinis slėgis: 8 barg

Reikalinga šilumos galia: 6 MW

Šios vertės suteikia daug geresnį dizaino pagrindą nei tiesiog pasakymas:

"Mums reikia 6 MW reboilerio."

Garų susidarymo greitis turi įtakos:

Tiražas

Šilumos{0}}perdavimo koeficientas

Slėgio kritimas

Išleidimo garų kokybė

Įrangos konfigūracija

3. Pasirinkite tinkamą reboilerio konfigūraciją

Nėra vieno reboilerio dizaino, tinkančio kiekvienam procesui.

Įprastos konfigūracijos apima:

Virdulio reboileris

Virdulio katilas suteikia gana didelę garinimo erdvę.

Jis gali būti tinkamas, kai:

Būtinas stabilus garų{0}}skysčių atskyrimas

Tai susiję su dideliu garavimo greičiu

Užteršimas yra valdomas

Svarbu lengvai patikrinti ir valyti

Termosifono reboileris

Termosifoninis katilas naudoja tankio skirtumus, kad sukurtų natūralią cirkuliaciją.

Jis gali užtikrinti gerą šilumos perdavimą be cirkuliacinio siurblio.

Tačiau būtina tinkama hidraulinė konstrukcija.

Priverstinės{0}}cirkuliacijos reboileris

Siurblys varo proceso skystį per šildymo paviršių.

Ši konfigūracija gali būti naudinga:

Didelės{0}}klampos skysčiai

Užteršimo paslaugos

Sunkios cirkuliacijos sąlygos

Procesai, kuriems reikalinga kontroliuojama cirkuliacija

Kūrenama reboiler / reboiler šildytuvo krosnis

Kai kurioms aukštos{0} temperatūros paslaugoms kūrenamas šildytuvas gali tiesiogiai tiekti reikiamą proceso šilumą.

Tinkama konstrukcija labai priklauso nuo proceso skysčio ir temperatūros reikalavimų.

4. Natūrali cirkuliacija reikalauja kruopštaus hidraulinio dizaino

Termosifoniniai katilai gali atrodyti mechaniškai paprasti, tačiau jų cirkuliacijos elgseną reikia atidžiai įvertinti.

Natūrali cirkuliacija priklauso nuo tankio skirtumo tarp įkaitinto dviejų{0}fazių mišinio ir skysčio, grįžtančio į katilą.

Supaprastinta koncepcija yra tokia:

Varomoji galvutė > Srauto pasipriešinimas

Turima varomoji jėga turi įveikti slėgio nuostolius:

Reboilerių vamzdžiai

Įleidimo vamzdynas

Išleidimo vamzdynas

Stulpelio jungtis

Dviejų{0}}fazių srauto kelias

Jei cirkuliacija yra nepakankama, katilas gali patirti:

Prastas šilumos perdavimas

Per didelė vamzdžio temperatūra

Lokalus virimas

Nestabilus veikimas

Sumažėjęs garų susidarymas

Štai kodėl termosifoniniai katilai neturėtų būti parenkami tik iš šilumos perdavimo{0}}zono.

5. Slėgio kritimas gali nulemti galutinį dizainą

Reboileris veikia kaip didesnės proceso grandinės dalis.

Per didelis slėgio kritimas gali sutrikdyti cirkuliacijos sistemą ir kolonėlės veikimą.

Todėl slėgio kritimą reikia patikrinti:

Proceso pusė

Įleidimo vamzdynas

Vamzdžiai

Išleidimo vamzdynas

Dviejų{0}}fazių regionas

Šildymo pusė

Garas

Karštas aliejus

Kita šildymo terpė

Projektavimo tikslas nėra maksimaliai padidinti šilumos perdavimą bet kokia kaina.

Tai pasiekti:

Reikalingas šilumos kiekis + stabili cirkuliacija + priimtinas slėgio kritimas

6. Neignoruokite dviejų{1}}fazių srauto

Dviejų-fazių srautas daro reboilerio dizainą žymiai sudėtingesnį nei įprasto skysčio{1}}šilumos mainai.

Kai skystis pradeda garuoti:

Tankio pokyčiai

Greičio pokyčiai

Slėgio kritimo pokyčiai

Šilumos perdavimo{0}}elgesys pasikeičia

Srauto režimas taip pat gali keistis išilgai vamzdžio.

Todėl gamintojas turėtų įvertinti numatomas veikimo sąlygas, o ne traktuoti proceso srautą kaip paprastą vienos fazės{0}}skystį.

Tai tampa ypač svarbu termosifono ir priverstinės{0}}cirkuliacijos modeliams.

7. Užteršimas yra vienas didžiausių perkaitimo pavojų

Kai ant šilumą{0}}perduodančio paviršiaus kaupiasi nuosėdos, katilas gali palaipsniui prarasti veikimą.

Dažniausios priežastys yra:

Sunkieji angliavandeniliai

Polimerų susidarymas

Koksas

Druskos

Korozijos produktai

Suspenduotos kietosios medžiagos

Rezultatas paprastai yra:

Užteršimas → Padidėjęs terminis atsparumas → Mažesnis šilumos perdavimas → Aukštesnė reikalaujama temperatūra → Didesnė užteršimo rizika

Tai galiausiai gali sumažinti kolonėlės talpą.

Todėl projektuojant projektą, prieš gaminant įrangą reikia atkreipti dėmesį į užsiteršimą.

8. Šilumos srautas turi būti kontroliuojamas

Didėjant šilumos srautui, gali sumažėti reikalingas šilumos{0}}perdavimo plotas.

Tačiau per didelis šilumos srautas gali sukelti problemų, ypač su šilumai -jautriais ar koksą-sudančiais skysčiais.

Galimos pasekmės:

Vietinis perkaitimas

Koksavimas

Produkto degradacija

Vamzdžio pažeidimas

Sumažintas bėgimo ilgis

Didesnis{0}}šilumos perdavimo paviršius su mažesniu šilumos srautu kartais gali užtikrinti geresnę ilgalaikę{1}}ekonomiją nei mažesnis, labai apkrautas šilumokaitis.

Pigiausias šilumokaitis pirkimo etape nebūtinai yra mažiausią{0}}kainą per visą eksploatavimo laiką.

9. Medžiagos pasirinkimas priklauso nuo proceso

Medžiagos pasirinkimas turėtų būti pagrįstas:

Proceso sudėtis

Darbinė temperatūra

Projektinė temperatūra

Darbinis slėgis

Korozijos greitis

Chlorido koncentracija

Vandenilio poveikis

Užteršimo savybės

Galimos medžiagos apima:

Anglies plienas

Nerūdijantis plienas

316L nerūdijančio plieno

Dvipusis nerūdijantis plienas

Mažai{0}}legiruotas plienas

Nikelio lydiniai

Kitos korozijai{0}}atsparios medžiagos

Korozinio proceso atveju patobulinus vamzdžio medžiagą gali padidėti pradinė pirkimo kaina, tačiau žymiai sumažės priežiūros ir pakeitimo rizika.

10. Garų katilas: ką reikėtų patikrinti?

Kai garas naudojamas kaip šildymo terpė, projekto komanda turėtų nustatyti:

Garų slėgis

Garų temperatūra

Garų srauto greitis

Kondensato temperatūra

Kondensato pašalinimo būdas

Leidžiamas garų{0}}slėgio kritimas iš šono

Garų slėgis lemia apytikslę prisotinimo temperatūrą, taigi ir galimą temperatūros{0}}varomąją jėgą.

Jei proceso {0}virimo temperatūra yra per artima garų prisotinimo temperatūrai, reikalingas šilumos perdavimo plotas gali labai padidėti.

11. Kaitinamas šildytuvas: kada tai tinkama?

Galima apsvarstyti galimybę naudoti kūrenamąjį šildytuvą, kai reikiama proceso temperatūra arba šilumos šaltinis leidžia tiesiogiai kūrenti.

Tačiau, palyginti su nekaitinamu šilumokaičiu, jame pateikiami papildomi inžineriniai reikalavimai.

Dizainas gali apimti:

Degikliai

Švytinti sekcija

Proceso vamzdžiai

Konvekcinis skyrius

Kuro sistema

Degimo{0}}oro sistema

Juodraščio sistema

Ugniai atsparus

Stack

Degiklio valdymas

Prietaisai ir saugos sistemos

Naftos perdirbimo gamyklose ir naftos chemijos pramonėje kūrenamų šildytuvų pritaikymui API Std 560 apima bendrųjų naftos perdirbimo gamyklų šildytuvų projektavimo, medžiagų, gamybos, tikrinimo, bandymo ir montavimo reikalavimus. API dabartinių standartų informacija taip pat nurodo, kad Std 560 yra aktyvus kaitinimo{4}}standartas.

12. Kaip pagerinti reboilerio energijos vartojimo efektyvumą

Energijos efektyvumas turi būti įvertintas visoje šildymo sistemoje.

Galimos tobulinimo sritys:

Optimizuokite temperatūros metodą

Tinkamesnis temperatūros skirtumas gali sumažinti nereikalingą šilumos{0}}perdavimo plotą ir energijos sąnaudas.

Sumažinti užsiteršimą

Švarūs šilumą{0}}perduodantys paviršiai palaiko našumą ir sumažina aukštesnės kaitinimo{1}}terpės temperatūros poreikį.

Valdykite šildymą{0}}Vidutinis srautas

Pernelyg didelis garų srautas ar karštas{0}}alyvos srautas gali eikvoti energiją, neatliekant papildomos naudingos pareigos.

Pagerinkite kondensato regeneravimą

Garų sistemose regeneruojant kondensatą gali sumažėti energijos ir vandens{0}}valymo poreikis.

Venkite per didelio šilumos srauto

Stabilios šilumos{0}}perdavimo sąlygos gali pagerinti ilgalaikį-sunkių paslaugų veikimą.

13. Projektavimas techninei priežiūrai prieš užsakant

Reboileris gali gerai veikti paleidimo metu ir vėliau vis tiek tapti priežiūros problema.

Klauskite:

Kaip bus tikrinama įranga?

Kaip bus valomi vamzdeliai?

Ar galima išimti paketą?

Ar kanalą galima saugiai atidaryti?

Kiek yra priežiūros vietos?

Priklausomai nuo konstrukcijos, gali prireikti techninės priežiūros:

Vamzdžių valymas

Ryšulio pašalinimas

Cheminis valymas

Hidroreaktyvavimas

Apžiūra

Vamzdžio užkimšimas

Vamzdžių keitimas

EPC projektams techninės priežiūros plotas turėtų būti įtrauktas į sklypo planą prieš pristatant įrangą.

14. Reboilerio dydis neturėtų būti pagrįstas tik esamomis eksploatavimo sąlygomis

Įrenginys per visą savo gyvavimo laiką retai veikia tiksliai viena apkrova.

Apsvarstykite:

Normali apkrova

Minimali apkrova

Maksimali apkrova

Paleidimas

Išjungimas

Būsimas pajėgumų padidėjimas

Pavyzdžiui, 100 % apkrovai suprojektuotas katilas turėtų būti įvertintas stabiliam veikimui esant galbūt 50–60 % apkrovai, jei procesas reikalauja dažno išjungimo.

Todėl valdymo sistema ir šilumos perdavimo{0}}konstrukcija turi atitikti numatomą veikimo diapazoną.

15. Kas turėtų būti įtraukta į reboiler RFQ?

Norėdami gauti tikslią citatą, pateikite:

Apdoroti duomenis

Proceso skystis

Srauto greitis

Sudėtis

Darbinis slėgis

Projektinis slėgis

Įleidimo temperatūra

Išėjimo temperatūra

Virimo temperatūra

Garavimo greitis

Šilumos pareiga

Šildymas Vidutinis

Garai / karštas aliejus / kita terpė

Įleidimo temperatūra

Išėjimo temperatūra

Spaudimas

Srauto greitis

Šildymo{0}}vidutinė sudėtis

Mechaniniai reikalavimai

Medžiagos specifikacija

Dizaino kodas

Korozijos pašalpa

Užteršimo faktorius

Leidžiamas slėgio kritimas

Patikrinimo reikalavimai

Projekto informacija

Montavimo vieta

Erdvės apribojimai

Ryšio reikalavimai

Veiklos filosofija

Pristatymo grafikas

Reikalavimai dokumentacijai

Kuo išsamesnė ši informacija, tuo tiksliau gamintojas gali sukurti šiluminį ir mechaninį projektą.

Reboilerinis šildytuvas chemijos ir naftos chemijos projektams

Inžinerinių projektų atveju reboileris neturėtų būti traktuojamas kaip savarankiška įranga.

Jis tiesiogiai sąveikauja su:

Distiliavimo kolonėlė

Kondensatorius

Apatinė produktų sistema

Maitinimo sistema

Garų sistema

Aušinimo sistema

Proceso vamzdynas

Valdymo sistema

Perkaitimo režimo pakeitimas gali turėti įtakos visam atskyrimo procesui.

Dėl šios priežasties „Chunlei Chemical Machinery“ reboilerių projektus vertina iš viso proceso perspektyvos, o ne tik gamina šilumos{0}}perdavimo indą.

Priklausomai nuo projekto reikalavimų, Chunlei gali palaikyti:

Proceso{0}}pareigos įvertinimas

Šiluminis dizainas

Įrangos konfigūracija

Medžiagos pasirinkimas

Mechaninis dizainas

Gamyba

Apžiūra

Gamyklinis bandymas

Pristatymas

Diegimo palaikymas

Eksploatacijos pradžia

EPC projekto koordinavimas

Didesniems chemijos ir naftos chemijos projektams „Chunlei Chemical Machinery“ gali integruoti katilą su kita proceso įranga ir teikti platesnę inžinerijos ir EPC paramą.

Reboiler šildytuvo gamintojas: ką pirkėjai turėtų palyginti?

Vertindami tiekėjus, nelyginkite pasiūlymų vien pagal kainą.

Palyginti:

Tai suteikia daug geresnį pagrindą tiekėjo atrankai nei paprasčiausias mažiausios pradinės kainos palyginimas.

Reboiler šildytuvų programos

Individualus šildytuvas gali būti naudojamas tokiuose procesuose kaip:

Naftos rafinavimas

Naftos chemijos gamyba

Cheminis atskyrimas

Tirpiklio regeneravimas

Angliavandenilių frakcionavimas

Distiliavimo sistemos

Dujų apdorojimas

Smulki chemijos gamyba

Šiluminės alyvos sistemos

Galutinė konfigūracija visada turėtų būti pagrįsta konkrečiu procesu, o ne vien programos pavadinimu.

DUK

Kokia yra pagrindinė reboiler šildytuvo funkcija?

Pagrindinė jo funkcija yra tiekti kontroliuojamą šilumą apatinei distiliavimo arba atskyrimo sekcijai, sukuriant atskyrimui reikalingus garus.

Kuo skiriasi reboileris nuo įprasto šilumokaičio?

Įprastas šilumokaitis gali tiesiog perduoti jautrią šilumą tarp dviejų skysčių. Perkaitintuvas yra specialiai sukurtas tiekti šilumą, dėl kurios dalis proceso skysčio išgaruoja, todėl dvifazis srautas ir virimas yra svarbūs projektavimo aspektai.

Kokio tipo katilą turėčiau pasirinkti?

Virdulys, termosifonas, priverstinės cirkuliacijos{0}}ir kaitinimo katilai turi skirtingus privalumus. Pasirinkimas priklauso nuo šilumos pajėgumo, proceso skysčio, cirkuliacijos reikalavimų, slėgio kritimo, užsiteršimo ir veikimo sąlygų.

Koks yra reboiler šildytuvo dydis?

Dydis paprastai pradedamas nuo reikiamo šilumos kiekio, tada atsižvelgiama į temperatūros skirtumą, šilumos perdavimo koeficientą,{0}}užteršimo koeficientą, slėgio kritimą, proceso srautą ir garinimo reikalavimus.

Ar katilą galima pritaikyti aukštai{0}}temperatūrai?

Taip. Konfigūraciją, medžiagas, šilumos perdavimo paviršių, slėgio įvertinimą ir šildymo metodą galima pritaikyti pagal proceso sąlygas.

Ar „Chunlei Chemical Machinery“ gali gaminti pagal užsakymą pritaikytus reboilerus?

Taip. „Chunlei Chemical Machinery“ gali teikti pritaikytą katilų inžineriją ir gamybą pagal kliento proceso duomenis, mechaninius reikalavimus ir projekto specifikacijas.

Ar Chunlei teikia EPC projekto paramą?

Taip. Vykdant tinkamus chemijos, naftos chemijos ir naftos perdirbimo projektus, „Chunlei“ gali dalyvauti ne tik įrangos gamyboje, bet ir teikti inžinerinį koordinavimą, montavimo palaikymą, paleidimą ir su EPC{1}}susijusias paslaugas.

Kokią informaciją turėčiau siųsti, kai prašome pasiūlymo?

Pateikite mažiausiai proceso srauto greitį, skysčio sudėtį, įleidimo / išleidimo sąlygas, darbinį slėgį, šilumos galią, garavimo poreikį ir šildymo{0}}vidutinės sąlygas. Papildoma informacija, pvz., medžiagos, užterštumo faktorius ir taikomi standartai, pagerins citatos tikslumą.