Εναλλάκτης θερμότητας τύπου κελύφους και σωλήνων API 660 ASME Εξοπλισμός Πετροχημικών & Διυλιστηρίων

Εναλλάκτης θερμότητας κελύφους και σωλήνων API 660 | Εξοπλισμός Πετροχημικών & Διυλιστηρίων ASME

Τι είναι το API 660;

Το API 660 είναι το πρότυπο του American Petroleum Institute για εναλλάκτες θερμότητας κελύφους και σωλήνων στις βιομηχανίες πετρελαίου, φυσικού αερίου και πετροχημικών, που καθορίζει τις απαιτήσεις σχεδιασμού, υλικών, δοκιμών και επιθεώρησης για την εξασφάλιση ασφάλειας και αξιοπιστίας σε περιβάλλοντα υψηλής πίεσης, υψηλής θερμοκρασίας και διαβρωτικά. Ευθυγραμμίζεται με τα ASME BPVC και ISO 16812, επιβάλλοντας στιβαρή κατασκευή, ανθεκτικά στη διάβρωση υλικά (όπως ανοξείδωτο χάλυβα) και αυστηρό έλεγχο ποιότητας (συμπεριλαμβανομένων υδροστατικών δοκιμών και NDE) για κρίσιμες εφαρμογές σε διυλιστήρια, εργοστάσια φυσικού αερίου και υπεράκτιες πλατφόρμες. Η συμμόρφωση με το API 660 σηματοδοτεί αποδεδειγμένη ανθεκτικότητα στη βιομηχανία, μειώνοντας το χρόνο διακοπής λειτουργίας και τους λειτουργικούς κινδύνους.

Βασική Λειτουργία:

Μεταφορά θερμότητας μεταξύ δύο ρευστών (συνήθως υγρά ή αέριο/υγρό) χωρίς ανάμειξή τους, χρησιμοποιώντας μια δέσμη σωλήνων που περικλείονται μέσα σε ένα κυλινδρικό κέλυφος. Ένα ρευστό ρέει μέσα από τους σωλήνες (πλευρά σωλήνα), το άλλο ρέει γύρω από τους σωλήνες μέσα στο κέλυφος (πλευρά κελύφους).

Γιατί οι S&THE κυριαρχούν στο πετρέλαιο και το φυσικό αέριο:

1. Δυνατότητα Υψηλής Πίεσης & Θερμοκρασίας: Η στιβαρή κατασκευή χειρίζεται ακραίες συνθήκες διεργασίας O&G (πηγάδια HP/HT, διύλιση, συμπίεση).

2. Αποδεδειγμένη Αξιοπιστία & Ανθεκτικότητα: Ώριμος σχεδιασμός με μακρά ιστορία σε κρίσιμες υπηρεσίες.

3. Ευελιξία Σχεδιασμού: Προσαρμόσιμο σε διάφορα ρευστά (αργό πετρέλαιο, αέριο, νερό, χημικά), ρυθμούς ροής, θερμοκρασίες, πιέσεις και τάσεις ρύπανσης μέσω επιλογών διαμόρφωσης.

4. Ευκολία Συντήρησης: Οι δέσμες σωλήνων μπορούν συχνά να αφαιρεθούν για καθαρισμό, επισκευή ή αντικατάσταση (ειδικά σχέδια πλωτής κεφαλής).

5. Αποτελεσματικότητα: Μπορεί να επιτύχει υψηλούς συντελεστές μεταφοράς θερμότητας, ειδικά με στροβιλώδη ροή και βελτιωμένες επιφάνειες.

Βασικά Εξαρτήματα (Εστίαση στο API 660):

1. Κέλυφος: Κυλινδρικό δοχείο πίεσης (ASME Sec VIII Div 1/2). Η επιλογή υλικού είναι κρίσιμη για τη διάβρωση (CS, SS, Duplex, κράματα νικελίου, Clad).

2. Δέσμη Σωλήνων: Βασικό στοιχείο μεταφοράς θερμότητας.

   • Σωλήνες: Αδιάλειπτοι/συγκολλημένοι; μεγέθη για πτώση πίεσης/ρύπανση; κρίσιμο υλικό.

   • Πλάκες Σωλήνων: Παχιές πλάκες διάτρησης για σωλήνες; συχνά επενδυμένες; κρίσιμες για διαφορική διαστολή.

   • Διαφράγματα: Υποστηρίζουν σωλήνες, προκαλούν στροβιλισμό στην πλευρά του κελύφους (τμηματικά, ελικοειδή, ράβδος). Η απόσταση/ο σχεδιασμός επηρεάζει τη δόνηση και την απόδοση.

   • Ράβδοι Σύνδεσης & Αποστάτες: Ασφαλίζουν τα διαφράγματα.

3. Κανάλι/Κεφαλίδες (Πλευρά Σωλήνα): Διανέμει το ρευστό της πλευράς του σωλήνα; επιτρέπει την πρόσβαση (αφαιρούμενο κάλυμμα - βιδωτό, καπό).

4. Ακροφύσια: Είσοδος/Έξοδος για ρευστά πλευράς κελύφους και σωλήνα. Μεγέθη ανά όρια ταχύτητας ρευστού (API 660/API RP 14E).

5. Τύπος TEMA: Ορίζει τη μηχανική διαμόρφωση με βάση την μπροστινή κεφαλίδα, τον τύπο κελύφους, την πίσω κεφαλίδα. Κοινοί τύποι O&G: AES, BEM, AEP, AKT (Οι πλωτές κεφαλές είναι συνηθισμένες για θερμική διαστολή).

Κρίσιμες Εφαρμογές Πετρελαίου & Φυσικού Αερίου:

1. Παραγωγή: Ψύξη αργού πετρελαίου, ψύξη παραγόμενου νερού, ψύξη αερίου (μετά τη συμπίεση), αφυδάτωση γλυκόλης (αναβραστήρες/ψύκτες).

2. Διύλιση: Προθερμαντήρες τροφοδοσίας, ψύκτες προϊόντων, αναβραστήρες, συμπυκνωτές σε όλη τη διάρκεια της απόσταξης, της υδροεπεξεργασίας, των καταλυτικών μονάδων.

3. Επεξεργασία Αερίου: Εναλλάκτες αερίου/αερίου (αναγέννηση/ψύξη), ψύκτες αερίου/υγρού, ψύκτες/αναβραστήρες διαλύματος αμίνης, συμπυκνωτές/εξατμιστές ψυκτικού μέσου.

4. Μετάδοση: Ψύκτες λαδιού λίπανσης, ψύξη αερίου μετά τη συμπίεση.

5. Βοηθητικά: Συστήματα ψύξης νερού, ανάκτηση θερμότητας.

Συμμόρφωση με το API 660: Το Πρότυπο O&G

Το API 660 είναι το υποχρεωτικό πρότυπο για S&THE στις βιομηχανίες πετρελαίου και φυσικού αερίου. Η συμμόρφωση εξασφαλίζει:

1. Στιβαρός Σχεδιασμός & Κατασκευή: Επιβάλλει ελάχιστα περιθώρια σχεδιασμού, απαιτήσεις υλικών, πρότυπα κατασκευής (συγκόλληση, NDE), δοκιμές πίεσης.
2. Ασφάλεια & Αξιοπιστία: Αντιμετωπίζει συγκεκριμένους κινδύνους O&G (όξινη υπηρεσία, έκθεση σε πυρκαγιά, δόνηση).
3. Εναλλαξιμότητα & Συνέπεια: Τυποποιεί διαστάσεις, φορτία ακροφυσίων, ονομασία, τεκμηρίωση.
4. Ειδικές Απαιτήσεις O&G:

• Συνθήκες Σχεδιασμού: Σαφώς καθορισμένες πιέσεις/θερμοκρασίες λειτουργίας και σχεδιασμού.
• Υλικά: Αυστηρότερες απαιτήσεις για όξινη υπηρεσία (NACE MR0175/ISO 15156), δοκιμές κρούσης, επιδόματα διάβρωσης.
• Κατασκευή & Επιθεώρηση: Αυστηρές διαδικασίες συγκόλλησης (WPQR), εκτεταμένο NDE (RT, UT, PT, MT ανά καθορισμένα κριτήρια), αυστηρές ανοχές διαστάσεων.
• Συνδέσεις Σωλήνα-Πλάκας Σωλήνων: Συχνά απαιτείται συγκόλληση αντοχής + διαστολή; καθορισμένα κριτήρια δοκιμής διαρροής.
• Φορτία Ακροφυσίων: Τυποποιημένα αποδεκτά όρια εξωτερικού φορτίου (δυνάμεις/ροπές) για τη διασύνδεση σωληνώσεων.
• Ανάλυση Δόνησης: Υποχρεωτική αξιολόγηση (Παράρτημα Ν) για την αποφυγή αστοχίας σωλήνων από δόνηση που προκαλείται από τη ροή (FIV).
• Δοκιμές: Καθορισμένες πιέσεις υδροστατικής δοκιμής; προαιρετικές πνευματικές/ευαίσθητες δοκιμές διαρροής.
• Τεκμηρίωση: Ολοκληρωμένες Αναφορές Δεδομένων (Έκθεση Δεδομένων Κατασκευαστή - MDR) συμπεριλαμβανομένων πιστοποιητικών υλικών, εκθέσεων NDE, αποτελεσμάτων δοκιμών, σχεδίων.
• Παραρτήματα: Αντιμετωπίζουν κρίσιμες πτυχές όπως:

  • Παράρτημα F: Υπηρεσία χαμηλής θερμοκρασίας.

  • Παράρτημα G: Θανατηφόρα υπηρεσία.

  • Παράρτημα Η: Θερμαντήρες άμεσης πυρκαγιάς.

  • Παράρτημα Κ: Εναλλάκτες πλάκας και πλαισίου (εάν περιλαμβάνονται).

  • Παράρτημα Μ: Εναλλάκτες ψύξης αέρα (εάν περιλαμβάνονται).

  • Παράρτημα Ν: Δόνηση που προκαλείται από τη ροή.

Πλεονεκτήματα των S&THE που συμμορφώνονται με το API 660:

• Ενισχυμένη Ασφάλεια: Μειώνει τον κίνδυνο διαρροών/αστοχιών σε επικίνδυνα περιβάλλοντα.
• Προβλέψιμη Απόδοση: Πληροί τις αυστηρές θερμικές και υδραυλικές απαιτήσεις.
• Μεγαλύτερη Διάρκεια Ζωής: Εστίαση στον έλεγχο της διάβρωσης, την πρόληψη των κραδασμών και την ποιοτική κατασκευή.
• Ευκολότερη Προμήθεια & Συντήρηση: Ο τυποποιημένος σχεδιασμός απλοποιεί τα ανταλλακτικά και τις επισκευές.
• Κανονιστική Αποδοχή: Απαιτείται για τα περισσότερα μεγάλα έργα στον τομέα O&G.

Μειονεκτήματα:

• Υψηλότερο Αρχικό Κόστος: Λόγω των αυστηρών απαιτήσεων υλικών, κατασκευής και επιθεώρησης.
• Μέγεθος/Βάρος: Μπορεί να είναι ογκώδες και βαρύ, επηρεάζοντας τις υπεράκτιες/πλατφορμικές εγκαταστάσεις.
• Ρύπανση: Ευαίσθητο εάν τα χαρακτηριστικά ή οι ταχύτητες του ρευστού δεν διαχειρίζονται σωστά (μετριάζεται από τις επιλογές σχεδιασμού).
• Περιορισμένες Θερμοκρασίες Προσέγγισης: Λιγότερο αποτελεσματικό από τους εναλλάκτες πλάκας για στενές θερμοκρασιακές προσεγγίσεις.