Uwodornienie

Optymalizacja procesów uwodornienia 

Uwodornienie (hydrofiltracja) usuwa zanieczyszczenia z benzyny, paliwa lotniczego, oleju napędowego i oleju gazowego. Proces składa się z dwóch sekcji: wysokotemperaturowej i wysokociśnieniowej sekcji reakcji oraz z niskotemperaturowej sekcji pozyskiwania produktu. Ważne jest aby w całym procesie zachowana była maksymalna wydajność energetyczną, niezawodność i przepustowość przy jednoczesnym ograniczeniu nakładów kapitałowych w celu podniesienia ogólnej rentowności rafinerii.

Wydajność energetyczna

Sekcja reakcji

Jednym z najważniejszych miejsc odzysku energii w rafinerii jest wymiennik odzyskujący ciepło z odcieku do nadawy w procesie hydrorafinacji. Im mniejsza temperatura zbliżenia w tym miejscu, tym mniej energii zużyje kocioł i tym mniejsza wydajność instalacji chłodzącej potrzebna będzie do schłodzenia odcieku.

W przypadku programów temperaturowych o tak niskiej różnicy temperatur zdarza się że montowanych jest nawet osiem  wymienników płaszczowo-rurowych by maksymalizować odzysk energii.

Dzięki wysokowydajnej technologii wymienników płytowych, takiej jaka jest stosowana w wymiennikach Alfa Laval Compabloc lub Packinox, możliwe jest uzyskanie maksymalnego odzysku energii przy jednoczesnym ograniczeniu ilości i wielkości wymienników ciepła.

Wymienniki Packinox zaprojektowane są z temperaturą zbliżenia na poziomie 12° do 30°C, dla porównania temperatury zbliżenia dla tradycyjnych wymiennikach płaszczowo-rurowych znajduje się w zakresie 50° do 80°C w. Przy zastosowaniu wymienników Alfa Laval w niektórych przypadkach, gdzie proces hydrorafinacji jest egzotermiczny, kotły potrzebne są tylko przy rozruchu instalacji.

Sekcja odzysku produktu

Również w sekcji niskociśnieniowej, maksymalizacja wydajności energetycznej zależy od wydajnego odzysku energii. Aby odzyskać maksymalną ilość energii przy użyciu tradycyjnej technologii potrzeba zamontować kilka dużych wymienników płaszczowo-rurowych do nadawy/odcieku z kolumny odpędowej. Zastosowanie wymienników Alfa Laval Compabloc to doskonała alternatywa, która zwiększa wydajność energetyczną przy ograniczeniu liczby wymienników i ilości zajmowanego miejsca.

Poprawa niezawodności

Wymiana ciepła między nadawą/odciekiem jest nie tylko ważna w odniesieniu do maksymalizacji wydajności energetycznej procesu, lecz także w kontekście jego bezpieczeństwa i niezawodności.

Przy wysokim ciśnieniu wodoru i wysokiej temperaturze roboczej cieczy, wymienniki w tym miejscu pracują w warunkach ryzyka wysokotemperaturowej korozji wodorowej (High Temperature Hydrogen Attack- HTHA) lub pękania wodoropochodnego (Hydrogen Induced Cracking - HIC) stali węglowej. Może to skutkować zapadnięciem struktury metalu i, w najgorszym wypadku, stanowić ryzyko wybuchu.

Wymienniki ciepła stosowane w tym miejscu muszą być uważnie zaprojektowane, by minimalizować ryzyko awarii związanych z HTHA lub HIC. Jest także bardzo ważne, by eliminować strefy martwe lub szczeliny, gdzie wodór może zostać uwięziony i powodować korozję stali węglowej. Tam, gdzie to możliwe, należy unikać kontaktu między elementami ze stali węglowej i mediami procesowymi. Nieodzowne jest odpowiednie odseparowanie procesu od środowiska.

Alfa Laval oferuje różnego typu wymienniki ciepła, które dają Ci najwyższą jakość i niezawodność.

Ograniczanie zarastania w procesie hydrorafinacji

Tendencja do zarastania wymienników ciepła stosowanych do nadawy/odcieku w dużym stopniu zależy od jakości nadawy.

Na przykład przy benzynie lekkiej z destylacji, szybkość zarastania jest o wiele mniejsza, niż w przypadku benzyny krakingowej z krakingu katalitycznego, koksowania, hydrokrakingu lub innych procesów. Benzyna krakingowa zawiera olefiny, które polimeryzują i tworzą gumy w wymienniku ciepła.

Kolejnym ważnym parametrem, który należy wziąć pod uwagę jest zawartość tlenu w nadawie, ponieważ tlen zwiększa szybkość zarastania. Dla nadaw z destylacji, zawartość tlenu jest zwykle niska. Jednakże, jeśli nadawa pochodzi ze zbiornika, należy podjąć odpowiednie kroki by minimalizować wprowadzanie tlenu do nadawy w czasie przechowywania.

Wreszcie, ważne jest także by minimalizować zawartość chloru i azotu w nadawie, aby ograniczyć ryzyko wytrącania się soli w wymienniku.

Aby zapewnić najdłuższą nieprzerwaną pracę wymienników ciepła oraz ograniczyć wymagania serwisowe, należy wiedzieć jakie warunki wpływają na jego zarastania i na tej podstawie dobrać i zaprojektować wymiennik wykonany w najodpowiedniejszej technologii dla danego zadania.

Alfa Laval posiada szeroki asortyment wysokowydajnych wymienników ciepła, które mogą pracować praktycznie w każdych warunkach spotykanych w rafinerii. Nasze wymienniki płaszczowo-rurowe Alfa Laval OLMI do wysokich temperatur i ciśnień, z kolei wymienniki Packinox i Compabloc są doskonałym wyborem dla szerokiej gamy zadań wymiany ciepła między odciekiem a nadawą. Na przykład przy obróbce krakowanej nafty nasze w pełni otwieralne i mogące być łatwo wyczyszczone mechanicznie  wymienniki Alfa Laval Compabloc są znakomitą alternatywą dla innych, szeroko stosowanych, trudnych w czyszczeniu technologii.

Zwiększanie wydajności procesów uwodornienia

Zwiększenie mocy produkcyjnych może być bardzo kosztowne, szczególnie gdy wydajność kotła lub sprężarki wodoru jest ograniczona. Wysokowydajne wymienniki ciepła Alfa Laval Compabloc i Packinox odciążają kocioł i sprężarkę wodoru poprzez odzysk maksymalnej ilości energii z odcieku z reaktora przy minimalnym łącznym spadku ciśnienia. Można w ten sposób uzyskać wzrost wydajności o 30% bez dokonywania zmian w istniejącym kotle i sprężarce. W rzeczywistości wykorzystanie wysokowydajnej technologii wymiany ciepła zmniejsza zużycie energii na przetworzoną tonę nadawy o 45%.

Minimalizacja CAPEX w procesach uwodornienia

Aby ograniczyć ryzyko HTHA lub HIC, w procesach hydrorafinacji stosuje się zwykle wysokogatunkowe materiały, co sprawia, że tradycyjne wymienniki płaszczowo-rurowe stają się bardzo drogie. Szczególnie, że potrzebna jest ich duża ilość, by osiągnąć maksymalną wydajność energetyczną.

Wysokowydajne wymienniki płytowe Alfa Laval Compabloc i Packinox zmniejszają przynajmniej trzykrotnie wymaganą powierzchnię wymiany ciepła. W tym miejscu wystarczy zastosować jeden wymiennik Alfa Laval Packinox i maksymalnie dwa wymienniki Alfa Laval Compabloc, co drastycznie zmniejsza łączny koszt inwestycji w porównaniu do wymienników płaszczowo-rurowych. Jest to szczególnie prawdziwe wtedy, gdy kompaktowe i lekkie wymienniki Alfa Laval Compabloc montowane są na konstrukcji jako skraplacze par z odpędu lub frakcjonowania.

Na podstawie warunków temperatury i ciśnienia, korozyjności układu i tendencji zarastania Alfa Laval może dobrać spośród szerokiej oferty wymienników ciepła urządzenia które najlepiej spełnią indywidualne wymagania Twojej instalacji.

Sprawdzona technologia dla procesów uwodornienia

Alfa Laval posiada doświadczenie w dostarczaniu niezawodnych i wydajnych energetycznie rozwiązań dla procesów hydrorafinacji w rafineriach na całym świecie.

Firma Alfa Laval dostarczyła 50 wymienników ciepła typu Packinox do pracy jako wymienniki nadawy/odcieku w procesach hydrorafinacji oraz kilka wymienników płaszczowo-rurowych OLMI do wysokich ciśnień i temperatur do pracy na tej pozycji. Dodatkowo, chłodnice powietrzne Alfa Laval OLMI są zwykle stosowane do chłodzenia odcieku z reaktora przed separatorem.

Ponad 100 wymienników Alfa Laval Compabloc pracuje w rafineriach na całym świecie w procesach hydrorafinacji. Są one stosowane jako wymienniki nadawy/odcieku z odpędu i frakcjonowania, skraplacze par, reboilery i chłodnice frakcji. Są one również stosowane do wymiany ciepła między odciekiem a nadawą w procesach hydrorafinacji benzyn i naft.