API 660 Wymiennik ciepła typu muszli i rur ASME Wyposażenie petrochemiczne i rafineryjne

Wymiennik ciepła płaszczowo-rurowy API 660 | Sprzęt dla przemysłu petrochemicznego i rafineryjnego ASME

Co to jest API 660?

API 660 to standard American Petroleum Institute dla wymienników ciepła płaszczowo-rurowych w przemyśle naftowym, gazowym i petrochemicznym, określający wymagania dotyczące projektowania, materiałów, testowania i inspekcji w celu zapewnienia bezpieczeństwa i niezawodności w środowiskach wysokociśnieniowych, wysokotemperaturowych i korozyjnych. Jest zgodny z ASME BPVC i ISO 16812, nakazując solidną konstrukcję, materiały odporne na korozję (takie jak stal nierdzewna) i ścisłą kontrolę jakości (w tym testy hydrostatyczne i NDE) dla krytycznych zastosowań w rafineriach, zakładach gazowych i platformach morskich. Zgodność z API 660 świadczy o sprawdzonej w branży trwałości, zmniejszając przestoje i ryzyko operacyjne.

Główna funkcja:

Przenoszenie ciepła między dwoma płynami (zazwyczaj cieczami lub gazem/cieczą) bez ich mieszania, za pomocą wiązki rur zamkniętych w cylindrycznym płaszczu. Jeden płyn przepływa przez rury (strona rurowa), drugi przepływa wokół rur wewnątrz płaszcza (strona płaszczowa).

Dlaczego S&THE dominuje w przemyśle naftowym i gazowym:

1. Możliwość pracy w wysokim ciśnieniu i temperaturze: Solidna konstrukcja radzi sobie z ekstremalnymi warunkami procesowymi w przemyśle naftowym i gazowym (studnie HP/HT, rafinacja, sprężanie).

2. Sprawdzona niezawodność i trwałość: Dojrzała konstrukcja z długą historią w krytycznych zastosowaniach.

3. Elastyczność projektowania: Możliwość dostosowania do różnych płynów (ropa naftowa, gaz, woda, chemikalia), natężeń przepływu, temperatur, ciśnień i tendencji do zanieczyszczeń poprzez wybór konfiguracji.

4. Łatwość konserwacji: Wiązki rur można często wyjmować w celu czyszczenia, naprawy lub wymiany (szczególnie konstrukcje z pływającą głowicą).

5. Wydajność: Może osiągać wysokie współczynniki wymiany ciepła, szczególnie przy przepływie turbulentnym i ulepszonych powierzchniach.

Kluczowe komponenty (skupione na API 660):

1. Płaszcz: Cylindryczny zbiornik ciśnieniowy (ASME Sec VIII Div 1/2). Dobór materiału krytyczny dla korozji (CS, SS, Duplex, stopy niklu, okładziny).

2. Wiązka rur: Główny element wymiany ciepła.

   • Rury: Bezszwowe/spawane; wymiarowane pod kątem spadku ciśnienia/zanieczyszczeń; materiał krytyczny.

   • Płyty rurowe: Grube płyty wiercone pod rury; często okładane; krytyczne dla rozszerzalności różnicowej.

   • Przegrody: Podpierają rury, indukują turbulencje po stronie płaszcza (segmentowe, spiralne, prętowe). Rozstaw/konstrukcja wpływa na wibracje i wydajność.

   • Pręty wiążące i dystansowe: Zabezpieczają przegrody.

3. Kanał/kolektory (strona rurowa): Rozprowadza płyn po stronie rurowej; umożliwia dostęp (zdejmowana pokrywa - przykręcana, kołnierzowa).

4. Króćce: Wlot/wylot dla płynów po stronie płaszcza i rurowej. Wymiarowane zgodnie z limitami prędkości płynu (API 660/API RP 14E).

5. Typ TEMA: Definiuje konfigurację mechaniczną w oparciu o przedni kolektor, typ płaszcza, tylny kolektor. Typowe typy w przemyśle naftowym i gazowym: AES, BEM, AEP, AKT (pływające głowice powszechne dla rozszerzalności cieplnej).

Krytyczne zastosowania w przemyśle naftowym i gazowym:

1. Produkcja: Chłodzenie ropy naftowej, chłodzenie wody produkcyjnej, chłodzenie gazu (po sprężaniu), odwodnienie glikolowe (reboilery/chłodnice).

2. Rafinacja: Podgrzewacze wsadu, chłodnice produktu, reboilery, skraplacze w całym procesie destylacji, hydrokrakingu, jednostkach katalitycznych.

3. Przetwarzanie gazu: Wymienniki gaz/gaz (regeneracja/chłodzenie), chłodnice gaz/ciecz, chłodnice/reboilery roztworu aminowego, skraplacze/parowniki czynnika chłodniczego.

4. Transmisja: Chłodnice oleju smarowego, chłodzenie gazu po sprężaniu.

5. Media: Systemy wody chłodzącej, odzysk ciepła.

Zgodność z API 660: Standard dla przemysłu naftowego i gazowego

API 660 jest obowiązkowym standardem dla S&THE w przemyśle naftowym i gazu ziemnego. Zgodność zapewnia:

1. Solidna konstrukcja i budowa: Nakłada minimalne marginesy projektowe, wymagania materiałowe, standardy produkcji (spawanie, NDE), testy ciśnieniowe.
2. Bezpieczeństwo i niezawodność: Odnosi się do specyficznych zagrożeń w przemyśle naftowym i gazowym (środowisko kwaśne, narażenie na ogień, wibracje).
3. Wymienność i spójność: Standaryzuje wymiary, obciążenia króćców, nazewnictwo, dokumentację.
4. Specyficzne wymagania dla przemysłu naftowego i gazowego:

• Warunki projektowe: Wyraźnie zdefiniowane ciśnienia/temperatury robocze i projektowe.
• Materiały: Bardziej rygorystyczne wymagania dla środowiska kwaśnego (NACE MR0175/ISO 15156), testy udarności, naddatki na korozję.
• Produkcja i inspekcja: Rygorystyczne procedury spawania (WPQR), rozległe NDE (RT, UT, PT, MT zgodnie z zdefiniowanymi kryteriami), ścisłe tolerancje wymiarowe.
• Połączenia rura-płyta rurowa: Często wymagane spawanie wytrzymałościowe + rozprężanie; określone kryteria testów szczelności.
• Obciążenia króćców: Znormalizowane dopuszczalne limity obciążeń zewnętrznych (siły/momenty) dla łączących się rurociągów.
• Analiza wibracji: Obowiązkowa ocena (załącznik N) w celu zapobiegania uszkodzeniom rur spowodowanym wibracjami indukowanymi przepływem (FIV).
• Testowanie: Zdefiniowane ciśnienia testów hydrostatycznych; opcjonalne testy pneumatyczne/testy szczelności.
• Dokumentacja: Kompleksowe raporty danych (Raport danych producenta - MDR) obejmujące certyfikaty materiałowe, raporty NDE, wyniki testów, rysunki.
• Załączniki: Dotyczą krytycznych aspektów, takich jak:

  • Załącznik F: Obsługa w niskich temperaturach.

  • Załącznik G: Obsługa w warunkach śmiertelnych.

  • Załącznik H: Ogrzewacze opalane bezpośrednio.

  • Załącznik K: Wymienniki płytowo-ramowe (jeśli są uwzględnione).

  • Załącznik M: Wymienniki chłodzone powietrzem (jeśli są uwzględnione).

  • Załącznik N: Wibracje indukowane przepływem.

Zalety S&THE zgodnych z API 660:

• Zwiększone bezpieczeństwo: Zmniejsza ryzyko wycieków/awarii w niebezpiecznych środowiskach.
• Przewidywalna wydajność: Spełnia rygorystyczne wymagania termiczne i hydrauliczne.
• Dłuższa żywotność: Skupienie się na kontroli korozji, zapobieganiu wibracjom i wysokiej jakości produkcji.
• Łatwiejsze zaopatrzenie i konserwacja: Znormalizowana konstrukcja upraszcza części zamienne i naprawy.
• Akceptacja regulacyjna: Wymagana dla większości dużych projektów w sektorze naftowym i gazowym.

Wady:

• Wyższy koszt początkowy: Ze względu na rygorystyczne wymagania dotyczące materiałów, produkcji i inspekcji.
• Rozmiar/waga: Może być nieporęczny i ciężki, wpływając na instalacje na morzu/platformach.
• Zanieczyszczenia: Podatny, jeśli charakterystyka płynu lub prędkości nie są odpowiednio zarządzane (łagodzone przez wybór konstrukcji).
• Ograniczone temperatury zbliżania: Mniej wydajny niż wymienniki płytowe dla bliskich zbliżeń temperatury.