مبادل حراري من نوع الغلاف والأنبوب API 660 ASME معدات البتروكيماويات والتكرير

مبادل حراري من نوع الغلاف والأنبوب API 660 | معدات البتروكيماويات والمصافي ASME

ما هو API 660؟

API 660 هو معيار المعهد الأمريكي للبترول لمبادلات الحرارة من نوع الغلاف والأنبوب في صناعات النفط والغاز والبتروكيماويات، والذي يحدد متطلبات التصميم والمواد والاختبار والتفتيش لضمان السلامة والموثوقية في البيئات ذات الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية والبيئات المسببة للتآكل. يتوافق مع ASME BPVC و ISO 16812، مما يفرض بناءً قويًا ومواد مقاومة للتآكل (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ) ورقابة صارمة على الجودة (بما في ذلك الاختبار الهيدروستاتيكي والاختبار غير الإتلافي) للتطبيقات الهامة في المصافي ومصانع الغاز والمنصات البحرية. يشير الامتثال لـ API 660 إلى متانة مثبتة في الصناعة، مما يقلل من وقت التوقف والمخاطر التشغيلية.

الوظيفة الأساسية:

لنقل الحرارة بين سائلين (عادةً سوائل أو غاز/سائل) دون خلطهما، باستخدام حزمة من الأنابيب محاطة داخل غلاف أسطواني. يتدفق أحد السوائل عبر الأنابيب (جانب الأنبوب)، بينما يتدفق السائل الآخر حول الأنابيب داخل الغلاف (جانب الغلاف).

لماذا تسيطر S&THE على النفط والغاز:

1. القدرة على تحمل الضغط ودرجة الحرارة العالية: بناء قوي يتحمل ظروف عمليات النفط والغاز القاسية (آبار الضغط العالي/درجة الحرارة العالية، والتكرير، والضغط).

2. الموثوقية والمتانة المثبتة: تصميم ناضج مع سجل حافل في الخدمة الحرجة.

3. مرونة التصميم: قابلة للتكيف مع السوائل المختلفة (الخام، والغاز، والماء، والمواد الكيميائية)، ومعدلات التدفق، ودرجات الحرارة، والضغوط، وميول التلوث عبر خيارات التكوين.

4. سهولة الصيانة: غالبًا ما يمكن إزالة حزم الأنابيب للتنظيف أو الإصلاح أو الاستبدال (خاصة تصميمات الرأس العائم).

5. الكفاءة: يمكن أن تحقق معاملات نقل حرارة عالية، خاصة مع التدفق المضطرب والأسطح المحسنة.

المكونات الرئيسية (التركيز على API 660):

1. الغلاف: وعاء ضغط أسطواني (ASME Sec VIII Div 1/2). اختيار المواد أمر بالغ الأهمية للتآكل (CS، SS، Duplex، سبائك النيكل، Clad).

2. حزمة الأنبوب: عنصر نقل الحرارة الأساسي.

   • الأنابيب: سلسة/ملحومة؛ بحجم مناسب لانخفاض الضغط/التلوث؛ المادة حرجة.

   • صفائح الأنابيب: ألواح سميكة مثقوبة للأنابيب؛ غالبًا ما تكون مكسوة؛ حرجة للتمدد التفاضلي.

   • الحواجز: تدعم الأنابيب، وتحدث اضطرابًا في جانب الغلاف (قطاعي، حلزوني، قضيب). يؤثر التباعد/التصميم على الاهتزاز والأداء.

   • قضبان الربط والفواصل: تأمين الحواجز.

3. القناة/الرؤوس (جانب الأنبوب): يوزع سائل جانب الأنبوب؛ يسمح بالوصول (غطاء قابل للإزالة - مثبت بمسامير، غطاء).

4. الفوهات: مدخل/مخرج لسوائل جانب الغلاف والأنبوب. بحجم مناسب لحدود سرعة السائل (API 660/API RP 14E).

5. نوع TEMA: يحدد التكوين الميكانيكي بناءً على الرأس الأمامي، ونوع الغلاف، والرأس الخلفي. أنواع النفط والغاز الشائعة: AES، BEM، AEP، AKT (الرؤوس العائمة شائعة للتمدد الحراري).

تطبيقات النفط والغاز الهامة:

1. الإنتاج: تبريد الزيت الخام، تبريد المياه المنتجة، تبريد الغاز (بعد الضغط)، تجفيف الجليكول (أجهزة إعادة الغليان/المبردات).

2. التكرير: مسخنات التغذية المسبقة، مبردات المنتج، أجهزة إعادة الغليان، المكثفات في جميع أنحاء التقطير، المعالجة الهيدروجينية، الوحدات التحفيزية.

3. معالجة الغاز: مبادلات الغاز/الغاز (التجديد/التبريد)، مبردات الغاز/السائل، مبردات/أجهزة إعادة غليان محلول الأمين، مكثفات/مبخرات المبرد.

4. الإرسال: مبردات زيت التشحيم، تبريد الغاز بعد الضغط.

5. المرافق: أنظمة تبريد المياه، استعادة الحرارة.

الامتثال لـ API 660: معيار النفط والغاز

API 660 هو المعيار الإلزامي لـ S&THE في صناعات البترول والغاز الطبيعي. يضمن الامتثال:

1. التصميم والبناء القوي: يفرض هوامش تصميم دنيا، ومتطلبات المواد، ومعايير التصنيع (اللحام، الاختبار غير الإتلافي)، واختبار الضغط.
2. السلامة والموثوقية: يعالج مخاطر النفط والغاز المحددة (الخدمة الحمضية، التعرض للحريق، الاهتزاز).
3. التبادلية والاتساق: يوحد الأبعاد، وأحمال الفوهات، والتسمية، والتوثيق.
4. متطلبات النفط والغاز المحددة:

• شروط التصميم: ضغوط/درجات حرارة التشغيل والتصميم المحددة بوضوح.
• المواد: متطلبات أكثر صرامة للخدمة الحمضية (NACE MR0175/ISO 15156)، واختبار التأثير، وبدلات التآكل.
• التصنيع والتفتيش: إجراءات لحام صارمة (WPQR)، واختبار غير إتلافي مكثف (RT، UT، PT، MT لكل معايير محددة)، وتفاوتات أبعاد صارمة.
• وصلات الأنبوب بالصفيحة الأنبوبية: غالبًا ما يكون اللحام القوي + التمدد مطلوبًا؛ تحديد معايير اختبار التسرب.
• أحمال الفوهات: حدود الحمل الخارجي المقبولة الموحدة (القوى/العزوم) للأنابيب المتداخلة.
• تحليل الاهتزاز: تقييم إلزامي (الملحق N) لمنع فشل الأنبوب بسبب الاهتزاز الناتج عن التدفق (FIV).
• الاختبار: تحديد ضغوط الاختبار الهيدروستاتيكي؛ اختبارات تسرب هوائية/حساسة اختيارية.
• التوثيق: تقارير بيانات شاملة (تقرير بيانات الشركة المصنعة - MDR) بما في ذلك شهادات المواد، وتقارير الاختبار غير الإتلافي، ونتائج الاختبار، والرسومات.
• الملاحق: تعالج الجوانب الهامة مثل:

  • الملحق F: خدمة درجة الحرارة المنخفضة.

  • الملحق G: الخدمة القاتلة.

  • الملحق H: السخانات ذات الإشعال المباشر.

  • الملحق K: المبادلات ذات الألواح والإطارات (إذا تم تضمينها).

  • الملحق M: المبادلات المبردة بالهواء (إذا تم تضمينها).

  • الملحق N: الاهتزاز الناتج عن التدفق.

مزايا S&THE المتوافقة مع API 660:

• السلامة المحسنة: يقلل من خطر التسرب/الفشل في البيئات الخطرة.
• الأداء المتوقع: يفي بالمتطلبات الحرارية والهيدروليكية الصارمة.
• عمر خدمة أطول: التركيز على التحكم في التآكل، ومنع الاهتزاز، والتصنيع عالي الجودة.
• سهولة الشراء والصيانة: يبسط التصميم الموحد قطع الغيار والإصلاحات.
• القبول التنظيمي: مطلوب لمعظم المشاريع الكبرى في قطاع النفط والغاز.

العيوب:

• ارتفاع التكلفة الأولية: بسبب المواد الصارمة والتصنيع ومتطلبات التفتيش.
• الحجم/الوزن: يمكن أن يكون ضخمًا وثقيلًا، مما يؤثر على التركيبات البحرية/المنصات.
• التلوث: عرضة للتلوث إذا لم تتم إدارة خصائص السوائل أو السرعات بشكل صحيح (يتم تخفيفه عن طريق اختيارات التصميم).
• درجات حرارة الاقتراب المحدودة: أقل كفاءة من المبادلات اللوحية لتقارب درجات الحرارة القريبة.