Каталитический риформинг — это процесс нефтепереработки, в котором низкооктановое сырье нафта реформируется (то есть молекулы перестраиваются) при высоких температурах в реакторах, содержащих различные катализаторы, для образования высокооктанового потока, известного как риформинг. Это энергоемкий процесс на нефтеперерабатывающем заводе, который производит около 30 процентов бензинового пула плюс значительное количество водорода, используемого в других процессах нефтепереработки, таких как гидроочистки и гидрокрекинги. В этом блоге показано, как сварные пластинчатые теплообменники сравниваются с традиционными технологиями в процессе каталитического риформинга.

Процесс каталитического риформинга (см. рисунок 1, общая схема потока) выигрывает от использования позиции теплообменника подачи/оттока, где нафта и рециркулирующий газ извлекают часть тепла из оттока, что снижает нагрузку на огневой нагреватель. Эта позиция традиционно обслуживалась сложными батареями горизонтальных кожухотрубчатых теплообменников с параллельным и последовательным расположением. В 1970-х годах произошло улучшение в рекуперации энергии, когда лицензиары процесса и нефтеперерабатывающие заводы перешли на использование вертикальных комбинированных теплообменников подачи/оттока (VCFE), также известных как Texas Towers.

Рисунок 1. Упрощенный процесс каталитического риформинга

Нефтеперерабатывающие заводы используют сварные пластинчатые теплообменники в своих каталитических риформерах с конца 80-х годов с целью повышения рентабельности НПЗ сверх того, что может предложить любая другая технология. Достижение этой рентабельности было подтверждено основными лицензиарами из-за высокой эффективности теплопередачи сварных пластинчатых теплообменников. Это привело к значительной экономии энергии, снижению выбросов и повышению выхода высокоценных потоков.

 Packinox ® — это сварной пластинчатый теплообменник Alfa Laval для процесса каталитического риформинга. Термин «сварной» означает, что между гофрированными пластинами нет прокладок (см. рисунок 2). Пластины сварены друг с другом по краям образуя каналы для стороны подачи и холодной стороны. Несколько каналов образуют пучок, который вставляется внутрь сосуда высокого давления, также известного как оболочка. Зазор или расстояние между пластинами может варьироваться от 3 до 8 мм. Этот небольшой зазор вместе с гофрами обеспечивает очень высокую турбулентность, которая повышает коэффициент теплопередачи; однако для этого требуется, чтобы жидкости были очень чистыми, чтобы избежать засорения каналов и минимизировать загрязнение.

Рисунок 2. Разрез теплообменника Packinox.

Модернизация теплообменника Packinox в существующей установке каталитического риформинга оказалась простым способом модернизации работы установки каталитического риформинга для увеличения выхода жидкости или октанового числа без других серьезных изменений в другом оборудовании, таком как компрессор рециркуляционного газа или огневые нагреватели.

Теплообменник Packinox по своей конструкции имеет меньший перепад давления по сравнению с кожухотрубчатыми теплообменниками, поэтому каталитический риформер может работать при более низком давлении, тем самым увеличивая производительность. 

Другим фактором, влияющим на выход, является соотношение рециркулирующего газа к жидкому сырью (также известное как соотношение H2/HC). Рафинеры имеют переменные рабочие условия, и иногда это соотношение должно быть ниже обычного, но критически важно, чтобы скорость потока рециркулирующего газа была достаточной для подъема всех капель жидкого сырья через теплообменник. Конструкция гофрированной пластины Packinox, а также использование фирменного контроллера подъема жидкости, гарантируют оператору успешную работу. 

Пример – Реконструкция установки непрерывного каталитического риформинга производительностью 30 000 баррелей в сутки

 Кожух и труба HEX
HAT = 117 °F (65 °C)		Packinox HEX
HAT = 63 °F (35 °C)
Количество снарядов2 1
Долг143 МБТЕ/ч 157 млн ​​БТЕ/ч
Дополнительная рекуперация тепла  14 млн БТЕ/ч
    
Капитальные затраты   
Стоимость оборудования 2,700,000.00 $  2,530,000.00 $
Стоимость установкиЗаменить натурой  1,100,000.00 $
Общая стоимость установки 2,700,000.00 $  3,630,000.00 $
    
ОПЕРАЦИОННЫЕ РАСХОДЫ   
Экономия топлива в год*   952 966 долларов США
    
Срок окупаемости, мес. по сравнению с заменой в натуральном выражении11 месяцев
Общая экономия после пяти лет эксплуатации 2 087 793 долл. США

Основные выводы:

  • Теплообменники Packinox используются многими нефтеперерабатывающими заводами по всему миру с конца 80-х годов.
  • Благодаря конструкции из гофрированных пластин теплообменник Packinox способен достигать более высокой производительности с точки зрения рекуперации тепла по сравнению с традиционными кожухотрубчатыми теплообменниками вертикальной конфигурации.
  • Модернизация теплообменника Packinox в существующей установке каталитического риформинга — наиболее простой способ модернизации этой установки при низких капитальных затратах.