Catalytic cracking

Optimalizace procesů fluidního katalytického krakování

Přeměnu uhlovodíkových frakcí na hodnotnější produkty rafinace lze provádět pomocí procesů fluidního katalytického krakování (FCC). Společnost Alfa Laval disponuje odbornými znalostmi, technologiemi a službami, které rafinériím pomáhají vyvažovat potřebu snižování spotřeby energií a dopadů na životní prostředí oproti nárokům na zvyšování provozuschopnosti a výnosů.

Energetická účinnost při fluidním katalytickém krakování

Energie obsažená v páře vycházející z hlavního frakčního destilátoru může být vysoká. Pokud by se však energie rekuperovala v tradičních trubkových výměnících, bylo vzhledem k nízké teplotě páry potřeba několik velkých výměníků v řadě za sebou. Když započtete náklady na špičkové, korozivzdorné materiály a na instalaci, není rekuperace energie v důsledku vysokých nákladů rentabilní. Místo toho se energie obvykle znehodnotí ochlazováním nebo kondenzací páry ve vzduchových chladičích.

Výměníky tepla Alfa Laval Compabloc nabízejí chytrou alternativu. Jednotky Compabloc jsou navrženy tak, aby dokázaly energii rekuperovat i z obtížně využitelných (nízkopotenciálních) zdrojů. Minimalizují teplosměnnou plochu i počet výměníků a potřebný půdorysný prostor, a dosahují tak vysoké energetické účinnosti. Získávají zpět většinu energie obsažené v páře, kterou často předávají dále do soustav předehřívání plnicí vody kotlů nebo do systémů dálkového vytápění. 

Suspenze usazená na dně hlavního frakčního destilátoru (dekantovaný ropný olej) je také bohatým zdrojem energie. Většina rafinérií tuto suspenzi používá k předehřívání surovin, výrobě páry a někdy jako nosič tepla pro jiné technologické jednotky. 

Obvykle je ke zpětnému získání této energie potřeba několik velkých tradičních trubkových výměníků v řadě a vzhledem k tendenci zanášení suspenzí je nutné časté čistění.  V řadě případů se doporučuje záložní zařízení, které má zajišťovat co nejvyšší energetickou účinnost i tehdy, když probíhá čistění výměníků.  

Spirálové výměníky tepla Alfa Laval maximalizují rekuperaci energie ze suspenze při snižování tendence k zanášení a nároků na údržbu. 

Redukce zanášení při fluidním katalytickém krakování 

Suspenze usazená na dně hlavního frakčního destilátoru (dekantovaný ropný olej) mívá často silné tendence k zanášení, neboť obsahuje vysoký poměr částic katalyzátoru a koksu, a dále popel z frakční destilační kolony. Trubkové výměníky tepla jsou silně náchylné k zanášení v důsledku jejich základní konstrukce s mrtvými zónami v otočných komorách a riziku nerovnoměrné distribuce na plechové konstrukci trubek. Proto je obtížné až nemožné regulovat rychlost proudění uvnitř trubkových kanálů. 

Spirálové výměníky tepla Alfa Laval jsou vyrobeny na míru tak, aby mohly bez problémů pracovat s procesními kapalinami s vysokým obsahem pevných částic. Jejich jednokanálová konstrukce pomáhá snadno regulovat rychlosti průtoku a předcházet nerovnoměrné distribuci. Kromě toho se v nich nevyskytují žádné mrtvé zóny, kde se může hromadit materiál. To znamená, že je není nutné čistit a že lze dosáhnout maximálního přenosu tepla v průběhu času – a to i když je katalyzátor prouděním unášen do hlavní kolony frakční destilace. 

Zvyšování kapacity 

Postupné zvyšování kapacity procesu FCC může být velmi nákladné, pokud se na zařízení vyskytují úzká místa. Mezi taková místa mohou patřit zvyšování kapacity předehřívání surovin v ohřevných pecích, dmychadla používaná při regeneraci katalyzátoru nebo soustavy kompresorů LPG.   

Spirálové výměníky tepla Alfa Laval umožňují v maximální míře předehřát surovinu před vstupem do ohřevné pece. Tím se odlehčí zatížení ohřevné pece, díky čemuž lze buď zpracovat více suroviny, nebo dále zvýšit teplotu reakce. Při vyšší teplotě reakce jsou menší nároky na množství katalyzátoru. Tím se snižuje objem vzduchu vyžadovaný k regeneraci katalyzátoru a snižuje zatížení dmychadla. Výsledkem je vyšší kapacita technologického celku. 

Výměníky tepla Alfa Laval Compabloc se navíc běžně instalují jako kondenzační jednotky pro páru hlavové frakce z frakčního destilátoru s cílem podpořit kondenzaci a chlazení. Tím se snižuje zatížení kompresorů. 

Odolnost proti korozi 

Pára hlavové frakce z hlavního frakčního destilátoru může mít silně korozivní účinky, neboť obsahuje soli, které mohou sublimovat a tvořit usazeniny na teplosměnných plochách výměníku tepla. 

To znamená, že uhlíková ocel může pod těmito usazeninami trpět tvorbou koroze a vyžadovat časté opravy nebo výměnu svazku. Problémy související s korozí se řeší tím, že výměníky tepla Alfa Laval Compabloc lze dodat v provedení z vysoce kvalitních materiálů odolných vůči korozi vznikající při tomto typu používání. Tím se snižuje potřeba oprav a výměn. 

Úspory investičních nákladů při fluidním katalytickém krakování 

Trubkové výměníky tepla se stávají velmi nákladnými, zejména tehdy, když se provádí rekuperace energie pomocí několika velkých a objemných výměníků, které při čištění vyžadují záložní zařízení, nebo když se používá vysoce kvalitní materiál zajišťující dostatečnou odolnost vůči korozi. Díky nízké tendenci k zanášení u spirálových výměníků tepla Alfa Laval nejsou potřeba žádné záložní jednotky.

Kromě toho je u vysoce účinných výměníků tepla Alfa Laval potřeba až třikrát menší teplosměnná plocha. Tím se výrazně snižují investiční výdaje, zejména pokud agresivní média vyžadují použití ušlechtilých materiálů. 

A nakonec vzhledem k tomu, že výměníky tepla Alfa Laval zvládnou křížení teplotních programů v jediném výměníku, minimalizuje se tím počet výměníků potřebných k zajištění rekuperace tepla. Kromě toho lze snížit i celkové instalované náklady. To platí i v případě, kdy se při zajišťování kondenzace páry vyžaduje instalace na konstrukci. 

Ověřená technologie pro katalytické krakování 

Po celém světě je v jednotkách FCC instalováno přes 100 výměníků tepla Alfa Laval. Z toho se přes 50 spirálových výměníků tepla Alfa Laval používá buď jako výměníky mezi suspenzí a surovinou, nebo jako chladiče suspenze. Navíc je asi 40 výměníků tepla Compabloc instalováno jako nadzemní kondenzátory páry pro hlavní frakcionátor.