シェル&チューブ熱交換器 - ASME VIII DIV.1 TEMA R API660 規格を適用するフード流体交換器

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 streamこの装置は,燃焼式ヒーターの上流に配置され,ナフタ水処理,カタリティカルリフォーム,脱水 (e塩基配合 (CatofinTMプロセス),アンモニア合成,および水素クラッキング.

給水流体交換器は,熱エネルギーを回収することで,熱熱炉の燃焼燃料消費を削減します.そうでなければ,熱エネルギーは大気や冷却水に放出されます.固定燃焼能力の燃焼式ヒーター用熱交換器の熱回収が高くなるため,触媒のサイクル長さを延長し,設備の全体的な処理量を向上させる.

この製品は,TEMAクラスR (精製工場サービス),ASME第8節第1部または第2部,および適用される場合API661/ISO13706に従って設計および製造されています.

典型的催化反応プロセス流程図では:

• 冷炉の給水 (液体または混合相) は給水流水交換器の殻側または管側に入ります.
• 熱い原子炉の排水 (ガスまたは混合相 400°C~600°C) が反対側を流れる
• 熱は排水から飼料に転送され,火付けされたヒーターに入る前に飼料を予備熱します
• 流出水は冷却され,下流分離のための価値のある製品が部分的に凝縮されます

給水流体交換器は,給水予熱のために必要な総熱量の70~80%を回収することができる.残りは,給水を原子炉入口温度に上昇させるために燃焼式ヒーターによって供給される.

熱力学的な利益は,供給熱線曲線と排水冷却曲線を重ねることで定量化される.最低接近温度50°Cでは,典型的な供給排水交換器は20.27.5 MW の総供給需要のうち 8 MW の供給,残りの 6.7 MW は火熱式ヒーターによって供給されます.

フード・アウトフルーント・交換機は,通常,チューブの長さに沿って3つの異なる熱伝送ゾーンで動作し,それぞれに異なるメカニズムと係数があります.

混合相フード流体交換器の総熱伝達係数 (OHTC) は,予備のサイズの場合,通常50〜70W/m2·Kです.最終値は流量速度と汚れ因子に依存する.

オリエンテーション

• 垂直 (テキサスタワー) 管側で蒸発を伴う二相供給で一般的な,重力補助液体配分を可能にする
• ガス・ガスサービスに使用される横面 〜 維持アクセスのために低い高度が好ましい場合

管束型 (TEMA)

• BEU (Uチューブバンドル) (水素部分圧力 ≥3.5 MPaまたはH2含有量 ≥90 vol)Uチューブデザインは,チューブからシートまでの関節を最小限に抑え,熱膨張に対応します.
• BEM/AEM (固定管状) 温度差が許容範囲内である場合適用
• フローティングヘッド (重度の汚れのために選択可能)

バフルの設計

• 垂直切断 (垂直向きのセグメンタル・バッフル) 2相供給で推奨される,各バッフルの周りに液体と蒸気相の均等な分布を確保し,スラグ流出リスクを軽減する
• 螺旋式バフル 改善された流量分配と減少されたバイパスのための代替設計
• 円周密封付きのシールドと翼型のバフル 流出を最小限に抑え,配送を改善するために高効率のガスガス設計で使用

給水流体交換器に入ってくる給水は,通常,二相混合物 (液体炭化水素+水素豊富なガス) である.管束には複数の並行流路がある.圧力の低下を最小限に抑えるように液体は特定の管を通り,ガスは他の管を通り,不適切な配分が起こる可能性があります.

この課題に取り組むために

• 管数選択: よく混ぜた二相流の圧力梯子は,液相単独の水静止頭よりも小さいように設定します.これは液体が2相混合体の一部としてのみ輸送されることを保証します..
• フェーズディストリビューター: 交換器のヘッダーに設置された孔付きプレートは,すべての管の下にはガスが存在することを保証します.
• 吸入シールドの配送機: 入口シールドの角切断 (10°~30°) は,均等な分布のために,直流入ガス流をチューブシートに向けます.
• 柔軟な周縁シール: 漏れ路を最小限に抑え,束の流量分布を改善するためにバフルに設置されています.

給水流水交換機は,幅広い温度範囲で動作し,塩化物,硫化水素,アンモニア,水を含む液体を処理することができます.材料の選択は,予想される動作温度によって分類されます.:

アモニアと水素塩化物 (例えばNHTユニット) が存在するサービスでは,排水液が冷却されるにつれて,アモニア塩化物塩が沈着する可能性があります.交換器は,通常,塩形成ゾーンの上流に間歇的な洗浄水注入点で設計されており,熱または水力性能が低下した場合に洗浄を可能にします..

排気ガスの窒素化防止: 排水水の温度が425°Cを超えているサービス (例えば,アンモニア合成)管のシートに隣接するシェルには,ガスがナイトライド値を下回るまで,インコネル®または他のナイトライド耐性層が必要かもしれません..

飼料の排水水処理では,飼料と排水水との間の温度差が200°Cを超えることがあります.Uチューブバンドル構造は,膨張関節を必要とせずに,チューブとシェルとの間の違い熱膨張に対応.

固定型管材設計では,ASME VIII-1 UG-23 (c) による熱力張力計算により,許容される温度差が制限される.ΔTが材料組み合わせの許容値を超えると,Uチューブまたは浮き頭設計が必要です..

飼料の流水交換器の汚れは以下の原因から発生する.

• アモニウム塩化塩の堆積: 原子炉の排水液が塩露点以下に冷却される時に降水する.交換器の下流流水注入または上流流流の間歇性洗浄によって緩和される.
• コックまたはガム形成: ナフタフード中のオレフィンまたはダイオレフィン化合物から. 貯蔵中に酸素汚染により汚れが悪化します.飼料を精製所へ輸送する場合は,ユニット上流の酸素剥離機が推奨されます..
• スケール蓄積: 触媒や腐食産物から

性能モニタリング: シェルとチューブの両側にある差圧インジケータが汚れを検知します.ΔP が設計値 ΔP を 30% 超えたり,出口温度が維持できない場合,清掃が推奨されます..

サイズチェック

• 管のOD許容量:ASTM B730ごとに ±0.11mm
• バンド長容量:TEMA RCB-8あたり ±1.5mm
• バッフル間隔の許容量: ±1.5mm

破壊的でない検査

• 管とシートとの接点: 溶接接接点のための100%液体穿透剤 (PT) (ASME VIII-1 UW-51 による)
• シェルの長長および周周シーム: ASME UW-52 によるスポット放射線 (RT) または仕様に応じて完全なRT
• ヘッダー溶接:設計ごとに100%RTまたはPT
• バフルの周縁シール: 適切なフィットと柔軟性に対する視覚検査

圧力試験

• 水静止試験 (チューブとシェル側): ASME VIII-1 UG-99 による設計圧 1.3 × 30 分保持,圧減ゼロ
• パネウマティック・リーク試験 (指定する場合): 0.6 MPa の空気または窒素; ASME 附属書 VI 単位でのリーク率 ≤ 1×10−5 Pa·m3/s

• 材料試験証明書 (EN 10204 3.1 または 3.2) 管,殻,ヘッダー,フレンズ材料
• ASME Uスタンプデータレポート (該当する場合)
• TEMAデータシート (指定されるRクラスまたはBクラス)
• 寸法検査報告
• 圧力図の記録を含む水静止試験報告
• NDE 報告 (適用される場合 PT/RT/MT)
• 溶接手順仕様 (WPS) と資格記録 (PQR)
• 管束の設計図
• 熱設計報告書 (熱負荷,LMTD修正,OHTC,圧減計算)

1. 処理流量図を提示し,供給流と排水流,温度,圧力,流量を示します.
2. 料物の組成 (液体炭化水素,H2,リサイクルガス,汚染物質) を指定する.
3. 排水の組成 (H2S,NH3,HCl,水分含有を含む) を指定する.
4. 原子炉の入口温度と 熱炉の動作を 確認します
5. 許容される圧力低下 (シェルとチューブ側) を指定する.
6. 予想される汚れのメカニズム (塩,コックス,スケール) を特定する.
7. 洗浄水注入が必要かどうか,どの場所に必要かを指定する.
8. 最大動作温度と腐食性に基づいて材料グレードを選択する.
9. TEMA型 (水素サービスに推奨されるBEU) を指定する.
10. 寒冷状態での起動評価のために現場環境条件を提示する.

飼料の排水液交換器は,以下には適用されない.

• 高固体含有量 (>2重%) を有するサービス 上流フィルタリングなし 管側侵食や汚れによる
• 触媒床の後すぐ消化を必要とする反応 給水流体交換器は,燃焼式ヒーターに先行し,原子炉入口温度制御を提供できない
• 燃焼式ヒーターでヒートコイルが汚れることが設計上の制約となる場合,非常に低い水素部分圧力 (<1.0 MPa)
• 流水に交換器の動作温度でポリマー化または分解する化合物が含まれており,急速な汚れを引き起こすサービス