A feed effluent heat exchanger (also referred to as a combined feed exchanger or Texas Tower) is a shell and tube heat exchanger that preheats reactor feed by recovering heat from the hot reactor effluent streamDeze apparatuur is stroomopwaarts geplaatst van de verwarming en fungeert als primair warmteherstelapparaat in katalytische reactieprocessen, waaronder hydrotreating van nafta, katalytisch reformeren,uitdroging (e.g., CatofinTM-proces), ammoniaksynthese en hydrocracking.
De uitwisseling van voedingswater vermindert het brandstofverbruik van de verbrandde verwarming door warmte-energie terug te winnen die anders in de atmosfeer of in koelwater zou worden afgevoerd.Voor een verwarmingstoestel met vaste verwarmingscapaciteit, een hogere warmteherstel in de uitwisselingsinstallatie verlengt de cycluslengte van de katalysator en verbetert het totale doorvoervermogen van de installatie.
Dit product is ontworpen en vervaardigd volgens TEMA-klasse R (raffinaderijdienst), ASME-sectie VIII afdeling 1 of afdeling 2 en API 661/ISO 13706, indien van toepassing.
In een typisch katalytisch reactieproces:
De uitwisseling van voedingswater kan 70~80% van de totale warmte terugwinnen die nodig is voor de voedingsvoorverwarming.
De thermodynamische voordelen worden gekwantificeerd door de opwarmingscurve en de koelingscurve van het voedingsmiddel te overlappen..8 MW van de totale toevoerbehoefte van 27,5 MW, waarbij de brandverwarming de resterende 6,7 MW levert.
| Parameter | Bereik | Notities |
|---|---|---|
| Inlaattemperatuur | 20°C 100°C | Vloeibare of gemengde fasevoer uit opslag- of upstream-eenheden |
| Temperatuur van de uitlaat van de voeding | 250 °C 370 °C | Voorverwarmd voer dat in de verwarmingsmachine komt |
| Inlaattemperatuur van het afvalwater | 400°C ∼ 600°C | Afvoer van de reactor bij de katalysatoruitgang |
| Temperatuur van de uitlaat van het afvalwater | 120°C ️ 180°C | Gedroogd afvalwater naar de stroomafwaartse condensator/separator |
| Werkdruk | 2.0 30,0 MPa | Afhankelijk van de hydraulische werking van het reactorcircuit en van de hydrogengebonden partiële druk |
| Voedercompositie | Vloeibare + H2-rijk gas | Tweefasige stroom bij de inlaat van de wisseler |
| Aandeel ΔP aan de schelpzijde | ≤ 35 kPa (5 psi) | Typisch per schelp voor raffinaderijdiensten |
| Aanleiding voor ΔP aan de buiszijde | ≤ 35 kPa (5 psi) | Typisch per schelp |
De voedingsafvoerwisseler werkt doorgaans met drie afzonderlijke warmteoverdrachtzones langs de buislengte, elk met verschillende mechanismen en coëfficiënten:
| Locatie van de zone | Mechanisme aan de schelpzijde | Mechanisme aan de buiszijde | Bij benadering. |
|---|---|---|---|
| Onderste gedeelte (inlaat) | Condensatie (afvoerkoeling) | Verdamping (voederverdamping) | 0·3 MW |
| Middensectie | Verwarming (gaskoeling) | Verdamping (doorlopende verdamping) | 3 ‰ 11,7 MW |
| Hoogste gedeelte (uitlaat) | Verwarming (gaskoeling) | Superverwarming (invoergasverwarming) | 11.7 ¢ 20,8 MW |
De totale warmteoverdrachtscoëfficiënten (OHTC) voor gemengde-fase voedings-afvloeiingswisselaars variëren bij voorlopige dimensionering doorgaans tussen 50 en 70 W/m2·K,met definitieve waarden afhankelijk van de stroomsnelheden en de vervuilingsfactoren.
Oriëntatie
Type buisbundel (TEMA)
Bufferontwerp
De voedingsstof die in een voedings-afvoerwaterwisselaar wordt ingevoerd, is doorgaans een tweefasig mengsel (vloeibare koolwaterstof + waterstofrijk gas).en de twee fasen zullen zich verdelen zodat de totale drukdaling tot een minimum wordt beperktDit kan leiden tot een slechte verdeling, waarbij vloeistof bij voorkeur door bepaalde buizen en gas door andere buizen stroomt.
Om deze uitdaging aan te gaan:
Voerwaterwisselaars werken in een breed temperatuurbereik en kunnen vloeistoffen met chloriden, waterstofsulfide, ammoniak en water verwerken.De materiaalkeuze wordt ingedeeld op basis van de verwachte werktemperatuur:
| Temperatuurbereik | Buismateriaal | Schelpenmateriaal | Notities |
|---|---|---|---|
| ≤ 315°C (600°F) | Koolstofstaal SA-179 / 106 Gr.B | Koolstofstaal SA-516 Gr.70 | Zoete koolwaterstoffen |
| 315°C ¥ 370°C | 1.25Cr-0.5Mo of 2.25Cr-1Mo | met een breedte van niet meer dan 15 mm | Gematigde corrosiebestendigheid |
| 370 °C 425 °C | 304/316L roestvrij | 304/316L of geplakt koolstofstaal | Risico op corrosie door chloor onder 425°C |
| 425°C 540°C | 347H of legering 800 | met een breedte van niet meer dan 50 mm | Bescherming tegen kruipen en nitrideren bij hoge temperaturen |
Voor diensten met ammoniak en waterstofchloride (bijv. NHT-eenheden) kunnen ammoniumchloridezouten neerslaan wanneer het afvalwater afkoelt.De wisseler is meestal ontworpen met een intermitterend waswaterinspuitpunt stroomopwaarts van de zoutvormingszone om spoelen mogelijk te maken als de thermische of hydraulische prestaties afnemen.
Bescherming tegen nitridering van afvalgassen: In bedrijven waar de temperatuur van het afvalwater hoger is dan 425°C (bijv. ammoniaksynthese),de omhulsel naast het buisplaatje kan een Inconel®- of andere nitrideresistente overlay vereisen totdat het gas onder de nitridering drempel afkoelt.
In de toevoer van afvalwater kan het temperatuurverschil tussen toevoer en afvalwater meer dan 200°C bedragen.U-buis bundelconstructie biedt ruimte voor differentiële thermische uitbreiding tussen buizen en shell zonder dat uitbreidingsverbindingen nodig zijn.
Voor vaste buisplaatontwerpen beperkt de berekening van de thermische spanning volgens ASME VIII-1 UG-23 (c) het toelaatbare temperatuurverschil.U-buis- of drijvende kopontwerp vereist.
Fouling in voerwaterwisselaars ontstaat door:
Monitoring van de prestaties: differentiële drukindicatoren aan beide zijden van de schelp en van de buis detecteren vervuiling.Het wordt aanbevolen te reinigen wanneer ΔP de ontwerp-ΔP met 30% overschrijdt of wanneer de uitlaattemperatuur niet kan worden gehandhaafd..
Afmetingscontrole
Niet-destructief onderzoek
Drukonderzoek
Voerwaterwisselaars zijn niet van toepassing op:
