Visbreaking i obróbka cieplna
Konwersja ciężkich frakcji węglowodorowych na destylaty średnie do produkcji paliw jest krytycznie ważna dla rentowności. Im jednak większa konwersja, tym większa tendencja do zarastania urządzeń, co negatywnie wpływa na odzysk energii wymaganej do wstępnego podgrzewania nadawy. Spiralne wymienniki ciepła Alfa Laval maksymalizują odzysk energii, wydłużają okresy między czyszczeniem, optymalizują konwersję i poprawiają rentowność.
Optymalizacja procesów visbreakingu i obróbki cieplnej
Alfa Laval posiada szeroką wiedzę z zakresu optymalizacji procesów rafineryjnych, w tym visbreakingu i obróbki cieplnej. Nasze urządzenia i usługi zwiększają wydajność energetyczną oraz produkcję poprawiając rentowność, zmniejszają koszty serwisowania oraz poprawiają rentowność.
Wydajność energetyczna
Procesy visbreakingu pochłaniają duże ilości ciepła, gdyż wymagają temperatur w granicach 500°C. W celu minimalizacji kosztów operacyjnych zakładu ważne jest więc by uzyskać możliwie najwyższą temperaturę nadawy podawanej do kotła grzewczego. W niektórych rafineriach instalacja visbreakingu (VBU) jest cieplnie zintegrowana z instalacją destylacji próżniowej (VDU), a pozostałości podawane są bezpośrednio do kotła grzewczego. W innych rafineriach instalacja visbreakingu działa niezależnie, a nadawa dostarczana jest ze zbiornika.
Niezależnie od konfiguracji, przeniesienie energii cieplnej z pozostałości po visbreakingu do nadawy VBU lub VDU oraz obniżenie negatywnego wpływu na środowisko jest niezwykle ważne. Odzysk tej energii zwykle wymaga szeregu dużych wymienników płaszczowo-rurowych. Wydajność nie jest wysoka, a ze względu na charakter cieczy, zarastanie z czasem jeszcze bardziej ją zmniejsza. Wysokowydajne spiralne wymienniki Alfa Laval są stworzone do odzysku maksymalnej ilości energii z mediów o dużej skłonności do zarastania przy jednoczesnym utrzymywaniu wysokiej wydajności w długim czasie.
Ograniczanie zarastania w procesie visbreakingu
Po krakingu w wysokiej temperaturze, reszta pozostałości po visbreakingu jest bardzo niestabilna. Pomimo gaszenia mediów na wylocie z reaktora, kraking może trwać nadal, a z osadu mogą nadal wytrącać się asfalteny. Im wyższa konwersja, tym bardziej niestabilny staje się osad i tym bardziej poważne wyzwania w zakresie zarastania wymienników ciepła. Obecność cząstek koksu jeszcze bardziej intensyfikuje ten proces.
Aby minimalizować zarastanie należy schłodzić osad szybko i wydajnie, jak również minimalizować czas przetrzymania w wymiennikach ciepła. Ważne jest także by unikać stref bez przepływu lub nierównej jego dystrybucji, co powoduje niską prędkość cieczy w kanałach wymiany ciepła.
Spiralne wymienniki Alfa Laval są optymalne dla tego rodzaju zadań. Wymienniki te charakteryzują się wysoką wydajnością chłodzenia i krótkim czasem przetrzymania, mają także jednokanałową budowę, co umożliwia idealną kontrolę prędkości przepływu mediów i eliminuje martwe strefy. Przekłada się to na wysoką wydajność energetyczną i zmniejszone wymagania serwisowe.
W wielu przypadkach Alfa Laval może tak zaprojektować wymienniki spiralne, że nie będą wymagały czyszczenia pomiędzy zaplanowanymi zatrzymaniami instalacji. Jeśli w trakcie normalnej pracy wymagane jest czyszczenie, koszt i czas prac serwisowych jest drastycznie zredukowany dzięki łatwemu dostępowi do kanałów wymiany ciepła w celu mechanicznego czyszczenia.
Poprawa wydajności
Można zwiększyć wydajność procesu visbreakingu w rafinerii na trzy sposoby: (1) zwiększenie przepustowości instalacji, (2) zwiększenie konwersji w instalacji oraz (3) wydłużenie dostępności instalacji.
Zwiększenie przepustowości instalacji
Wydajność instalacji visbreakingu jest często ograniczona hydraulicznie. Innymi słowy, gdy pojawia się zarastanie, wzrasta spadek ciśnienia. W pewnym momencie wydajność hydrauliczna pompy zostaje osiągnięta i przepustowość musi być zmniejszona. W taki sam sposób zarastanie wymienników ogranicza odzysk ciepła i w końcu może zostać osiągnięta granica wydajności kotła grzewczego.
Spiralne wymienniki Alfa Laval minimalizują zarastanie, utrzymujący maksymalną przepustowość w całym cyklu produkcyjnym. Dzięki dodatkowemu odzyskowi ciepła może być nawet możliwe zwiększenie wydajności bez żadnych modyfikacji kotła grzewczego.
Zwiększenie konwersji w instalacji
Zwiększenie wydajności można osiągnąć nie tylko przez wzrost przepustowości, lecz także dzięki zwiększeniu konwersji w instalacji.
Jednakże, jako że zwiększona konwersja oznacza zwiększone zarastanie, pojawia się granica konwersji, którą można osiągnąć przy utrzymaniu opłacalności ekonomicznej procesu. Dzięki spiralnym wymiennikom Alfa Laval o niskiej skłonności do zarastania można znacząco podnieść konwersję przy jednoczesnej minimalizacji zarastania. Przekłada się to na wyższy uzysk cennych produktów przy jednoczesnym generowaniu minimalej ilości pozostałości.
Zwiększenie dostępności instalacji
Kolejnym sposobem na zwiększenie wydajności instalacji jest wydłużenie jej dostępności. Większość instalacji visbreakingu pracuje przez sześć do dziewięciu miesięcy zanim nastąpi konieczność wyłączenia instalacji z użytku w celu dokonania prac serwisowych. Czynnikiem decydującym o konieczności wyłączenia instalacji jest najczęściej potrzeba odkoksowania rur kotła grzewczego. Osadzanie koksu na tych rurach pojawia się z uwagi na dużą ilość ciepła dostarczaną w celu ostatecznego podgrzania nadawy.
Dzięki wysokowydajnym spiralnym wymiennikom Alfa Laval możliwe jest odzyskanie więcej ilości energii z pozostałości i w ten sposób podgrzanie nadawy do wyższej temperatury zanim osiągnie ona kocioł. Zmniejsza to ilość ciepła dodawaną przez kocioł, jak również osadzanie koksu na jego rurach. Zmniejszone osadzanie koksu wydłuża okresy pracy do nawet 24 miesięcy przed koniecznością wyłączenia instalacji w celu dokonania prac serwisowych. Zwiększa to dostępność instalacji oraz produktywność.
Oszczędności CAPEX w procesach visbreakingu
Odzysk energii z pozostałości po visbreakingu oraz innych gorących frakcji zwyczajowo wymaga kilku dużych wymienników płaszczowo-rurowych. Ponadto, potrzeba też wymienników zapasowych, gdy urządzenia są czyszczone. Z drugiej strony, wykorzystanie wysokowydajnych wymienników spiralnych Alfa Laval umożliwia zredukowanie powierzchni wymiany ciepła niezbędnej dla danego zastosowania. Co więcej, ilość wymienników i ich masa ulega zmniejszeniu, co ogranicza koszty montażu. Ponadto, z uwagi na fakt, że spiralne wymienniki Alfa Laval zaprojektowane są z myślą o minimalizacji zarastania, nie ma potrzeby inwestowania w pełny park urządzeń zapasowych.
Sprawdzona technologia dla visbreakingu
Alfa Laval dostarczyła ponad 50 wymienników do instalacji visbreakingu. Większość z nich to wymienniki spiralne do odzysku energii z pozostałości w celu pogrzania nadawy VBU lub VDU. Jedna z dużych spółek naftowych wprowadziła wymienniki spiralne Alfa Laval jako standard w swoich instalacjach visbreakingu.
