Kraking katalityczny

Optymalizacja procesów krakingu katalitycznego (FCC)

W procesach fluidalnego krakingu katalitycznego FCC odbywa się przemiana ciężkich frakcji węglowodorów w cenniejsze produkty rafineryjne. Alfa Laval posiada wiedzę, technologie oraz możliwości serwisowe pozwalające zredukować zużycie energii i negatywny wpływ na środowisko przy jednoczesnym wydłużaniu czasu produkcji pomiędzy przerwami serwisowymi i zwiększania uzysku.

Sprawność energetyczna krakingu katalitycznego FCC

Wartość energetyczna oparów opuszczających główną kolumnę frakcjonująca może być wysoka. Aby odzyskać tą energię potrzebnych byłoby kilka dużych płaszczowo-rurowych wymienników ciepła, pracujących szeregowo ze względu na niską temperaturę oparów. W przypadku zastosowania wysokogatunkowych materiałów odpornych na korozję, wysokie koszty zakupu oraz zabudowy płaszczowo-rurowych wymienników ciepła powodują, że odzysk energii przestaje być opłacalny. Wobec powyższego energia jest zwykle marnowana poprzez chłodzenie lub skraplanie oparów w chłodnicach powietrznych.

Rozwiązaniem powyższego problemu są płytowe spawane wymienniki ciepła Alfa Laval Compabloc. Są one zaprojektowane do odzysku energii nawet ze źródeł o niskiej jakości. Kompaktowa konstrukcja i wysoka sprawność wymiany ciepła wymienników Alfa Laval Compabloc pozwala ograniczyć znacznie wymaganą powierzchnię wymiany ciepła, ilość wymienników oraz przestrzeń wymaganą do zabudowy przy zapewnieniu wysokiej wydajności energetycznej instalacji. Odzyskują większość energii z oparów, często przekazując ją do układu podgrzewania wstępnego wody podawanej do kotła lub systemu ogrzewania sieci miejskiej.

Szlamy i zawiesiny z głównej kolumny frakcjonującej są także ważnym źródłem energii. Większość rafinerii wykorzystuje je do wstępnego podgrzewania wsadu, generowania pary, a także do podgrzewania w innych procesach.

Zazwyczaj do odzysku tej energii potrzeba kilku dużych tradycyjnych wymienników płaszczowo-rurowych zamontowanych szeregowo, które muszą być często czyszczone z uwagi na tendencję do szybkiego zarastania osadem. W wielu przypadkach zaleca się stosowanie zapasowych urządzeń w celu maksymalizacji wydajności energetycznej w czasie czyszczenia wymienników.

Dzięki dużej odporności na zarastanie oraz łatwości czyszczenia, wysokowydajne spiralne wymienniki ciepła Alfa Laval pozwalają osiągnąć wyższy odzysk energii ze szlamów/zawiesin przy minimalnych kosztach czyszczenia. 

Ograniczanie zarastania w krakingu katalitycznym FCC

Szlam / zawiesina z głównej kolumny frakcjonującej często powoduje szybkie zarastanie, gdyż zawiera dużo cząstek katalizatora, jak również koksu i popiołu z kolumny frakcjonującej. Wymienniki płaszczowo-rurowe mają tendencję do szybkiego zarastania ze względu na budowę, występujące martwe strefy oraz ryzyko nierównego rozdzielenia przepływu w przestrzeni rurowej. Kontrolowanie prędkości przepływu wewnątrz kanałów rurowych jest trudne, jeśli nie niemożliwe.

Spiralne wymienniki ciepła Alfa Laval są specjalnie opracowane do pracy z mediami procesowymi o wysokiej zawartości cząstek stałych. Ich jednokanałowa budowa pomaga łatwo kontrolować prędkości przepływu i unikać jego nierównomiernego rozkładu. Dodatkowo, w wymienniku nie ma martwych stref, w których mogłyby gromadzić się osady. Oznacza to, że prawie nie jest wymagane czyszczenie oraz że możliwe jest osiągnięcie maksymalnej wydajności wymiany ciepła w długim czasie – nawet gdy katalizator jest przenoszony do głównej kolumny frakcjonującej. 

Większa wydajność

Zwiększanie wydajności procesu FCC może być bardzo kosztowne jeśli urządzenia tam stosowane, takie jak podgrzewacz wsadu, dmuchawa przy regeneracji katalizatora, lub układ sprężania LPG są wąskim gardłem.

Spiralne wymienniki ciepła Alfa Laval zwiększają możliwość podgrzania wsadu przed piecem. Może to odciążyć piec, umożliwiając przetworzenie większej ilości wsadu lub zwiększenie temperatury procesu. Przy wyższej temperaturze reakcji potrzeba mniej katalizatora, co ogranicza ilość powietrza wymaganego do regeneracji katalizatora i odciąża dmuchawę, zwiększając w ten sposób wydajność układu.

Wymienniki ciepła Alfa Laval Compabloc są zwykle montowane jako skraplacze oparów z frakcjonowania w celu podniesienia wykroplenia i schłodzenia oparów, co odciąża sprężarki.

Odporność na korozję

Opary ze szczytu głównej kolumny frakcjonującej mogą być bardzo korozyjne, gdyż zawierają sole, które sublimują i tworzą osady na powierzchniach wymiany ciepła w wymienniku.

Oznacza to, że wykonane ze stali węglowej rurki w wymiennikach płaszczowo-rurowych będą wymagały częstych napraw lub wymiany całych wiązek rur. W celu uniknięcia problemów związanych z korozją, stosowane w tym miejscu wymienniki Alfa Laval Compabloc wykonywane są z wysokogatunkowych materiałów odpornych na korozję. 

Oszczędności CAPEX w krakingu katalitycznym FCC

Wymienniki płaszczowo-rurowe to bardzo kosztowne rozwiązanie w procesie odzysku ciepła, ze względu na konieczność zastosowania wielu, dużych, ciężkich wymienników, które w momencie czyszczenia należy zastąpić dodatkowymi urządzeniami zastępczymi lub konieczności stosowania wysokogatunkowych materiałów w celu zapewnienia odpowiedniej odporności na korozję. Specjalna budowa wymienników spiralnych Alfa Laval pozwala na ograniczenie zarastania i stosowania dodatkowych urządzeń zastępczych.

Dodatkowo, dzięki wysokiej wydajności wymienników ciepła Alfa Laval, niezbędna powierzchnia wymiany ciepła jest do trzech razy mniejsza niż w przypadku wymienników płaszczowo-rurowych. Znacząco ogranicza to nakłady kapitałowe szczególnie wtedy, gdy agresywne media wymuszają zastosowanie wysokogatunkowych materiałów.

Wreszcie, ponieważ media w wymiennikach ciepła Alfa Laval mogą osiągać temperatury krzyżowe w jednym urządzeniu, liczba wymienników wymaganych do obsługi danego punktu odzysku ciepła jest minimalna. Dodatkowo, można zmniejszyć w ten sposób łączny koszt montażu. Sprawdza się to zwłaszcza wtedy, gdy wymagany jest montaż na szczycie konstrukcji, jak w przypadku skraplania oparów.

Sprawdzona technologia dla krakingu katalitycznego

Ponad 100 wymienników ciepła Alfa Laval pracuje w instalacjach FCC na całym świecie, w tym ponad 50 spiralnych wymienników ciepła Alfa Laval jako wymienniki do odzysku ciepła z zawiesin do wsadu lub jako chłodnice zawiesin z dołu kolumny. Ponadto, około 40 wymienników Alfa Laval Compabloc pracuje jako skraplacze oparów z głównej kolumny frakcjonującej.