ما هو سخان النار لمصفاة النفط؟ وأوضح أنواع

الإجابة المباشرة

السخان الناري لمصفاة النفط هو المعدات الحرارية الأساسية التي تحرق غاز الوقود أو زيت الوقود لرفع درجة حرارة سوائل العملية التي تتدفق عبر الملفات الأنبوبية داخل الفرن. إنه يوفر الحرارة الدقيقة التي يمكن التحكم فيها اللازمة لتقطير الخام، والتكسير الهيدروجيني، وفحم الكوك المؤجل، والإصلاح الحفزي، والمعالجة الهيدروجينية، ويصل عادةً إلى كفاءة حرارية تتراوح من 85 إلى 92 بالمائة عندما يتم تصميم أقسام الإشعاع والحمل الحراري بشكل صحيح.

850-1000 درجة مئوية نطاق التشغيل المعدني للأنبوب لخدمة التفاعل

85-92% الكفاءة الحرارية النموذجية للوحدة الحديثة

60-65% حصة تكلفة الطاقة في إجمالي تكاليف التشغيل

كيف يعمل سخان المصفاة

يتم الاحتراق في الجزء السفلي من الفرن، ويرتفع غاز المداخن الساخن عبر منطقتين متصلتين قبل مغادرة المكدس. يدخل سائل العملية من خلال أنابيب الحمل الحراري، ويمتص الحرارة المتبقية من غاز المداخن، ثم يمر إلى الملف المشع حيث يحدث أعلى تدفق للحرارة.

احتراق الموقد

يشتعل غاز الوقود أو زيت الوقود عند مواقد الأرضية أو الجدار، مما يؤدي إلى توليد درجات حرارة غاز المداخن يمكن أن تتجاوز 1300 درجة مئوية بالقرب من منطقة اللهب.

امتصاص الملف المشع

يمتص الملف المشع، المصنوع من أنابيب سبائك مصبوبة بالطرد المركزي، الحرارة بشكل رئيسي من خلال الإشعاع، ويصل إلى درجة حرارة الأنبوب المعدني من 850 إلى 1000 درجة مئوية.

استرداد قسم الحمل الحراري

تقوم أنابيب الحمل الحراري ذات الزعانف باستعادة الحرارة المتبقية من غاز المداخن المتصاعد قبل خروجه من المداخن، وهو عامل حاسم في الكفاءة الحرارية الشاملة.

المنوع والجامع والأنابيب

يخرج السائل الساخن من الملف من خلال مشعب المخرج والمجمع، المتصلين بتركيبات صفائح الأنابيب التي توجه التيار إلى المفاعل أو العمود السفلي.

فئتان أساسيتان من سخانات المصفاة

سخان رد الفعل

تحدث التفاعلات التسخينية والتحفيزية في وقت واحد داخل أنبوب التفاعل عند درجة حرارة 850 إلى 1000 درجة مئوية. يستخدم للتكسير الهيدروجيني والإصلاح الحفزي، حيث يعمل السخان مع نظام أنبوب محفز للحفاظ على بيئة التفاعل.

سخان التقطير

يرفع تيارات الهيدروكربون إلى درجة حرارة مستهدفة محددة دون إثارة تفاعلات تكسير غير مرغوب فيها. يستخدم لتقطير الخام وفصل المواد العطرية، حيث يؤثر تجانس درجة الحرارة عبر الملف بشكل مباشر على جودة قطع المنتج.

وفقًا لمعايير API 560، تشتمل التكوينات الشائعة على سخانات أسطوانية عمودية، وسخانات ملفوفة أفقية للمقصورة، وسخانات صندوقية بأنابيب عمودية، وسخانات ملفوفة حلزونية. توفر السخانات الأسطوانية العمودية كفاءة عالية في نقل الحرارة وتوزيعًا موحدًا لدرجة الحرارة. تتميز السخانات اللولبية الأفقية للمقصورة بمساحة مدمجة. تتيح السخانات الصندوقية ذات الأنابيب الرأسية سهولة الوصول إلى الصيانة، بينما تعمل السخانات ذات الملف الحلزوني على تقليل انخفاض الضغط واحتمالية التلوث في الخدمة عالية اللزوجة.

الكفاءة الحرارية: أين تذهب الحرارة

عادةً ما يلتقط الاسترداد الإشعاعي والحمل الحراري معًا 85 إلى 92 بالمائة من مدخلات طاقة الوقود، مع فقدان الباقي من خلال غلاف المكدس والفرن. يعد تحسين تصميم قسم الحمل الحراري وتقليل الهواء الزائد من أكثر الروافع فعالية لتضييق هذه الفجوة.

امتصاص الإشعاع والحمل الحراري - 88%
فقدان غاز المداخن — 8%
الغلاف وفقدان الإشعاع — 4%

منتجات السخان الناري لصناعة تكرير النفط

تحتاج كل وحدة معالجة في المصفاة إلى سخان يعمل بالنار تم تصميمه ليتناسب مع درجة الحرارة الخاصة به ولزوجة السائل وميل التكويك. تغطي المجموعة أدناه الوحدات الأكثر شيوعًا الموجودة في أي مصفاة حديثة.

التقطير

تأخر فحم الكوك سخان

أين تذهب ميزانية التشغيل

يهيمن استهلاك الوقود والطاقة على تكلفة تشغيل السخان الذي يعمل بالحرق، وهذا هو السبب في أن التحكم في الاحتراق ونظافة قسم الحمل الحراري لهما تأثير كبير على اقتصاديات المصفاة.

الوقود والطاقة

62%

الصيانة والديكور

15%

العمل والعمليات

10%

المحفز والمواد الكيميائية

أخرى

محفظة المنتجات حسب وحدة المعالجة

اسم المنتج	وحدة التطبيقات	الوظيفة الأساسية
سخان يعمل بـ CDU وVDU	وحدة تقطير الخام	تسخين الزيت الخام إلى درجة حرارة التقطير لفصل المكونات
سخان يعمل بالتكسير الهيدروجيني	وحدة التكسير الهيدروجيني	توفير مصدر حرارة عالي الحرارة لتفاعلات التكسير الهيدروجيني للنفط الثقيل
بقايا سخان التكسير الهيدروجيني	وحدة المعالجة الهيدروجينية للمخلفات	معالجة المخلفات ذات نسبة عالية من الكبريت والمعادن العالية لتحسين إنتاج الزيت الخفيف
مصلح توليد الهيدروجين	إنتاج الهيدروجين Unit	توفير حرارة تصل إلى 1000 درجة مئوية لإصلاح البخار الهيدروكربوني
سخان يعمل بالإصلاح أربعة في واحد	وحدة الإصلاح التحفيزي	دمج تسخين التفاعل متعدد التمريرات لتحسين ضغط الوحدة
تأخر فحم الكوك سخان	وحدة فحم الكوك المتأخر	تسخين البقايا الثقيلة إلى درجة حرارة التكسير لإنتاج فحم الكوك
سخان يعمل بالمعالجة الهيدروجينية بالديزل	وحدة المعالجة الهيدروجينية للديزل	التسخين المسبق للمواد الخام لتفاعلات إزالة الكبريت بالهيدروجين ونزع النتروجين
فرن حرق الكبريت	وحدة استخلاص الكبريت	حرق الغازات المنبعثة المحتوية على الكبريت لتلبية المعايير البيئية

فحم الكوك: التهديد الرئيسي لعملية الدورة الطويلة

يحدث التكويك في المقام الأول بسبب ارتفاع درجة حرارة غشاء جدار الأنبوب، وانخفاض سرعة السائل، ومدة الإقامة الممتدة داخل الملف المشع. لكل 20 إلى 25 درجة فهرنهايت زيادة في درجة حرارة الفيلم، يتضاعف معدل فحم الكوك تقريبًا، وهذا هو السبب في أن التحكم في درجة حرارة الفيلم أكثر أهمية من متوسط درجة حرارة الكتلة.

مضاعف معدل التكويك النسبي مع ارتفاع درجة حرارة الفيلم فوق نقطة التصميم

تتضمن الوقاية زيادة سرعة الكتلة لخفض درجة حرارة الفيلم، وحقن البخار لتقليل معدل التكويك بنسبة 16 بالمائة تقريبًا، واعتماد ترتيبات متعددة الشعلات ذات اللهب الصغير لتسهيل تدفق الحرارة عبر سطح أنبوب التفاعل.

المواد وأجزاء الفرن التي تحدد مدة الخدمة

الملف المشع وأنبوب التفاعل

تظل درجات أنابيب فرن الصب بالطرد المركزي من سلسلة HP، مثل HP-50 وHP-Plus، مستقرة فوق 950 درجة مئوية، مما يوفر مقاومة للزحف عند درجات الحرارة العالية ومضادًا للكربنة لكل من الملف المشع وأنبوب التفاعل.

زعانف قسم الحمل الحراري

تعمل أنابيب الحمل الحراري ذات الزعانف على موازنة مقاومة الحرارة ضد تآكل غاز المداخن، مما يدعم الاسترداد الفعال للحرارة المهدرة خلال دورة التشغيل الكاملة.

المشعب والمجمع وصفيحة الأنبوب

يشكل المشعب والمجمع وصفيحة الأنبوب شبكة الاتصال بين ممرات الملف، مما يوزع التدفق بالتساوي ويمنع ارتفاع درجة الحرارة الموضعي عند كل وصلة جزء من الفرن.

بطانة حرارية وحدات

تحل وحدات الألياف المقاومة للحرارة خفيفة الوزن محل بطانة الطوب التقليدية، مما يوفر عزلًا فائقًا وتركيبًا أسرع أثناء أعمال التصنيع.

التحكم في الاحتراق والامتثال البيئي

وكل زيادة بنسبة 1% في نسبة الهواء الزائد تزيد من استهلاك الوقود بحوالي 0.5%، مع زيادات مقابلة في انبعاثات أكاسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكربون. تتيح المراقبة الدقيقة لمحتوى الأكسجين في غاز المداخن ودرجة حرارة جدار الأنبوب للسخان المشتعل الوصول إلى أهداف كفاءة الاحتراق والانبعاثات في نفس الوقت. يمكن للشعلات منخفضة أكاسيد النيتروجين التي تستخدم الاحتراق المرحلي وإعادة تدوير غاز المداخن أن تحافظ على انبعاثات أكاسيد النيتروجين أقل من 30 ملليجرام لكل متر مكعب عادي.

تحمل مراحل بدء التشغيل والإيقاف أعلى مخاطر السلامة في عمليات التكرير. يعد الكشف الموثوق عن اللهب، وإيقاف الوقود تلقائيًا، وأنظمة قفل التهوية من المتطلبات القياسية للهندسة الخاصة بمشاريع السخانات التي تعمل بالحرق، وينطبق نفس منطق السلامة على السخان الذي يعمل بالحرق لخدمة صناعة البتروكيماويات مثل فرن تكسير الإيثيلين أو EPC لنطاق فرن تكسير الإيثيلين.

الأسئلة المتداولة

س1 ما هي الكفاءة الحرارية التي يمكن أن يحققها سخان المصفاة عادة؟

تصل كفاءة الوحدات الحديثة عادةً إلى 85 إلى 92 بالمائة من الكفاءة الحرارية. ينقل القسم المشع الحرارة من خلال الإشعاع والحمل الحراري، بينما يستعيد قسم الحمل الحراري الحرارة المتبقية باستخدام الأنابيب ذات الزعانف. إن الحفاظ على نسبة هواء زائدة مناسبة وتنظيف القاذورات الحرارية بانتظام يحافظ على الكفاءة بالقرب من قمة هذا النطاق.

س2 ما هي تكوينات السخان الرئيسية المستخدمة في المصافي؟

بموجب API 560، تشتمل التكوينات الشائعة على سخانات أسطوانية رأسية، وسخانات ملفوفة أفقية للمقصورة، وسخانات صندوقية بأنابيب عمودية، وسخانات ملفوفة حلزونية. يعتمد الاختيار على متطلبات العملية ومساحة قطعة الأرض وميزانية الاستثمار.

س3 ما هو طول دورة التشغيل النموذجية بين أحداث فك التشفير؟

عادةً ما تخضع سخانات فحم الكوك المتأخرة لعملية إزالة الترسبات عبر الإنترنت كل 3 إلى 6 أشهر، مع عملية فصل البخار والهواء كل 12 شهرًا تقريبًا. يمكن أن تعمل سخانات التقطير الخام لمدة تتراوح من 3 إلى 5 سنوات بين عمليات إزالة الديكوب الرئيسية، اعتمادًا على جودة المادة الخام والتحكم في الحرق.

س 4 كيف يؤثر تلوث قسم الحمل الحراري على أداء السخان؟

تعمل القاذورات كعزل حراري، مما يقلل من كفاءة نقل الحرارة، ويرفع درجة حرارة المداخن، ويزيد من استهلاك الوقود. يعد التنظيف المنتظم باستخدام منافيخ السخام البخارية أمرًا ضروريًا، ويجب التأكد من جفاف البخار لتجنب حدوث أضرار التآكل داخل بنك الحمل الحراري.

س5 ما هي مميزات التعاقد على EPC لمشروع سخان يعمل بالنار؟

تضع عقود EPC التصميم والمشتريات والبناء تحت كيان مسؤول واحد، مما يؤدي إلى تقصير الجداول الزمنية وتقليل تكاليف إدارة الواجهة مقارنة بتقسيم النطاق بين مقاولين منفصلين.

إرشادات الاختيار حسب نوع المشروع

مشاريع المصافي الجديدة

قم بإعطاء الأولوية لتكوينات السخان عالية الكفاءة والمؤتمتة للتحكم في تكلفة التشغيل على المدى الطويل. استخدم أنابيب صب سبائك ذات درجة حرارة عالية بالطرد المركزي في الملف المشع، وأنابيب ذات زعانف مقاومة للتآكل في قسم الحمل الحراري، وبطانة حرارية من الألياف المعيارية.

تجديد المشاريع

التركيز على إمكانات تحسين كفاءة الطاقة ومسارات الامتثال للانبعاثات. أنشئ نظامًا كاملاً لمراقبة درجة حرارة جدار الأنبوب، وجدولة ضبط تحسين الاحتراق المنتظم، وتعيين جدول زمني لإزالة الديكوب يعتمد على البيانات لتمديد دورة التشغيل.

إرسال ردود الفعل

ما هو سخان النار لمصفاة النفط؟