Petrochemická výrobní zařízení jsou komplexní průmyslová zařízení, která využívají ropu a zemní plyn jako suroviny k výrobě základních chemických surovin, jako je etylen, propylen, benzen a p-xylen, a polymerních produktů, jako je syntetická pryskyřice, syntetický kaučuk a syntetická vlákna, prostřednictvím řady složitých chemických reakcí, jako je krakování, reformování, polymerace a alkylace. Tyto procesy obvykle zahrnují vysokou teplotu, vysoký tlak, expozici vodíku a silným korozivním médiím, což klade extrémně přísné požadavky na materiály výrobního zařízení.
Výhody a klíčové vlastnosti
Vynikající odolnost vůči vysokým teplotám a vysokému tlaku.
Zařízení pro reakci petrochemického jádra, jako jsou trubice se sálavou částí a vysokoteplotní parní trubky pece na krakování etylenu, již dlouhou dobu pracují při vysoké teplotě nad 800 stupňů. Klíčem k zajištění dlouhodobého bezpečného a stabilního provozu závodu při extrémním tepelném zatížení je výběr speciální legované oceli s vynikající-pevností při vysokých teplotách, odolností proti tečení a odolností proti oxidaci, jako je legovaná ocel řady HP (25Cr{6}}35Ni) se zlepšenou tepelnou-rezistencí.
Různorodá antikorozní-řešení
V petrochemickém výrobním procesu existuje mnoho druhů médií a korozní prostředí je složité a proměnlivé, včetně, ale bez omezení, vysokoteplotní koroze síry, koroze naftenové kyseliny, vodíkové koroze, chloridové korozní praskání a koroze polythionové kyseliny. Ocel poskytuje kompletní rodokmen od uhlíkové oceli, nízkolegované oceli, nerezové oceli (austenit, ferit, duplex), slitiny na bázi niklu- až po speciální slitiny prostřednictvím legování, které lze upravit podle konkrétního korozního prostředí, aby bylo dosaženo nejlepší rovnováhy mezi bezpečností a hospodárností.
Výborná výroba a opravitelnost
Petrochemické závody jsou většinou velká-zařízení přizpůsobená na míru po jednom kuse nebo v malých sériích. Díky dobré plasticitě, svařitelnosti a vyzrálé technologii tepelného zpracování oceli se úspěšně vyrábí složité konstrukce, jako je krakovací pec a velká věž. Při dlouhodobém-provozu a pravidelné údržbě zařízení je opravitelnost ocelových součástí (jako je povrchová úprava, opravné svařování a místní výměna) mnohem lepší než u mnoha jiných materiálů, což výrazně prodlužuje celkovou životnost zařízení.
Vyspělý a spolehlivý design a standardní systém
Petrochemický průmysl má vyspělé materiálové standardy (jako ASME, ASTM, NACE atd.) a konstrukční specifikace, které jsou všeobecně přijímány. Údaje o výkonu (mechanické vlastnosti, údaje o korozi a kvalifikace postupu svařování) každé oceli jsou podporovány podrobnými databázemi, které poskytují pevný a spolehlivý základ pro inženýrský návrh, hodnocení bezpečnosti a řízení a kontrolu rizik a zajišťují standardizaci a bezpečnost výstavby a provozu petrochemických závodů po celém světě.
Typický Aplikace
Trubka pece na krakování etylenu: Odstředivě lité tepelně -trubky z legované oceli, jako je 25Cr-35Ni-Nb (HP40Nb), se široce používají, aby vydržely teplotu stěny až 1150 C.
Adsorpční věž závodu na výrobu p-xylenu (PX): Nerezová kompozitní ocelová deska (SA516 Gr.70+ 304L) se často používá v těle věže, aby odolala korozi aromatického média.
Polypropylenový smyčkový reaktor: vyroben z vysoko{0}}pevnostní nízko{1}}legované oceli v prostředí vysokotlaké polymerace- a vnitřní stěna je vysoce leštěná nebo speciálně upravená, aby se zabránilo přilnutí polymeru ke stěně.
Tlakové nádoby a reaktory jsou základním zařízením v chemických a petrochemických procesech, které se používají pro fyzikální nebo chemické reakce, skladování a separaci materiálů. Pracují při nastaveném tlaku (obvykle vysokém tlaku) a teplotě a vnitřní médium je často hořlavé, výbušné, toxické nebo silně korozivní. Jeho konstrukce, výroba a výběr materiálu přímo souvisí s bezpečností a stabilitou celé továrny.
Výhody a klíčové vlastnosti
Vysoká pevnost a houževnatost zajišťují vnitřní bezpečnost.
Jako tlaková-hranice musí plášť kontejneru zabránit katastrofálnímu křehkému lomu a výbuchu plastu. Použitím vysoko{2}}pevnostních nízko{3}}legovaných ocelových plátů (jako jsou SA516GR{5}} a SA537CL. 1) a zajištěním, že materiály (zejména sváry a tepelně ovlivněná zóna) mají stále dostatečnou rázovou houževnatost při nejnižší konstrukční teplotě kovu, je v zásadě zaručena bezpečnostní rezerva zařízení za abnormálních pracovních podmínek.
Cílená odolnost proti praskání v prostředí
Ve vlhkém sirovodíkovém prostředí by se měly používat ocelové plechy s odolností proti vodíku-indukovanému praskání (HIC) a sulfidovému koroznímu praskání (SSC) (splňující normu NACE MR0175/ISO 15156). V kapalné aminové odsiřovací jednotce je třeba zvážit prevenci alkalického korozního praskání (ASCC). V chloridovém prostředí je zapotřebí duplexní nerezová ocel nebo tepelné zpracování po{5}}svaření, aby se eliminovalo pnutí. Ocel může splnit tyto specifické požadavky prostřednictvím optimalizace složení a řízení výrobního procesu.
Flexibilní kombinace materiálů a kompozitní technologie
Pro vysoce korozivní média je drahé používat všechny pokročilé slitiny. Jedná se o ekonomické a efektivní schéma pro přijetí kompozitní struktury „ocel + korozivzdorná vrstva“, jako je povrchová úprava nerezové oceli nebo slitiny na bázi niklu-na substrátu z uhlíkové oceli nebo nízkolegované oceli, nebo přímo pomocí výbušného kompozitu nebo válcování kompozitní ocelové desky. Tím se naplno projeví výhody pevnosti základní oceli a výhody odolnosti obkladových materiálů vůči korozi.
Spolehlivá výrobní a kontrolní dědičnost
Tavení, válcování, tepelné zpracování a následné řezání, tváření, svařování a nedestruktivní zkoušky oceli pro tlakové nádoby vytvořily soubor extrémně přísných a vyspělých průmyslových systémů. Mezinárodně uznávané specifikace ASME VIII, GB 150 a další specifikace obsahují závazná ustanovení o materiálech, konstrukci, výrobě a kontrole, aby bylo zajištěno, že každý kontejner z výroby má sledovatelné zajištění kvality.
Typický Aplikace
Hydrogenační reaktor
Typická tloušťka stěny je obrovská, používá 2,25Cr-1Mo (SA387 Gr.22) nebo 3Cr-1Mo ocelové kování pro svařování nebo svařování plechů a vnitřní stěna je pokryta nerezovou ocelí TP309L+TP347.
Kulovitá nádrž na kapalný amoniak
Nízkolegovaná vysokopevnostní ocel (jako je 07MnNiMoVDR) se běžně používá ke snížení tloušťky tenké stěny a pro svarové spoje jsou kladeny přísné požadavky na rázovou houževnatost při nízkých teplotách.
Sušící věž chlóru v chlor-alkalickém průmyslu
Protože médium obsahuje mokrý chlór, který je extrémně korozivní, je plášť z uhlíkové oceli obvykle vyložen pryží nebo přímo vyztuženým polypropylenem (FRPP), ale klíčovou nosnou konstrukcí je stále ocel.
Výměník tepla a kondenzátor jsou klíčovými zařízeními pro realizaci výměny tepla a rekuperace v chemickém procesu, které se široce používají při vytápění, chlazení, kondenzaci a odpařování materiálů. Jeho výkon přímo ovlivňuje spotřebu energie a efektivitu celého procesu. Obvykle čelí mnoha problémům, jako je namáhání rozdílem teplot, koroze různých médií na straně trubky/plášťové části, usazování vodního kamene a vibrace-způsobované tekutinou.
Výhody a klíčové vlastnosti
Vynikající tepelná vodivost v kombinaci s pevností
Ačkoli měď, hliník a další kovy mají lepší tepelnou vodivost, ocel má komplexní výhody v pevnosti, odolnosti vůči tlaku, teplotnímu rozsahu a ceně. Uhlíková ocel a nízkolegovaná ocel jsou první volbou pro trubkovnice a pláště v mnoha-nekorozivních pracovních podmínkách, jako jsou ohřívače napájecí vody kotlů. U teplosměnných trubek mohou tenkostěnné -trubky z nerezové oceli nebo nízkolegované{4} ocelové trubky zajistit dobrou účinnost přenosu tepla a zároveň zajistit odolnost vůči tlaku a teplotě.
Široký výběr materiálů odolných proti korozi-
Podle různých korozivních médií (chloridové ionty na straně chladicí vody, kyselá média na straně procesu atd.) lze vybrat odpovídající korozi-odolnou ocel: austenitická nerezová ocel 304/316L se používá v obecném korozivním prostředí; Duplexní nerezová ocel (jako 2205 a 2507) se používá k odolnosti proti korozi způsobené chloridovými ionty a důlkové korozi; Titan se používá v chladičích mořské vody, ale cena je drahá a slitina mědi-niklu je také jednou z tradičních možností. Rodina oceli k tomu poskytuje bohaté možnosti.
Dobrá odolnost proti erozi a vibracím.
V oblasti s vysokou rychlostí, jako je vstup na straně trubky, může médium způsobit erozi na konci trubky. Řeší se volbou materiálů s vyšší tvrdostí, zvýšením tloušťky stěny konců trubek nebo navržením erozi-odolných přepážek. Modul pružnosti oceli je vysoký a vibrace teplosměnných trubek způsobené prouděním tekutiny mohou být účinně potlačeny a lze zabránit únavovému poškození prostřednictvím rozumného uspořádání nosné desky a konstrukce přepážky.
Vyspělá výroba a pohodlí při údržbě
Výrobní procesy, jako je vrtání trubkovnice, expanze nebo svařování teplosměnných trubek a navíjení pláště, jsou pro ocel velmi vyzrálé a spolehlivé. V případě lokální koroze a netěsnosti za provozu lze provádět online údržbu ucpáváním potrubí, což je velmi důležité pro zajištění kontinuity výroby, a tato udržovatelnost je z velké části způsobena zpracovatelskými vlastnostmi oceli.
Typický Aplikace
Vysokotlaký-výměník tepla rafinérské hydrogenační jednotky
Plášť a trubka jsou všechny-vysokotlaké vodíkové médium, plášť je vyroben z oceli 2,25Cr-1Mo a trubky jsou vyrobeny ze stejného materiálu nebo austenitické nerezové oceli.
Parní povrchový kondenzátor elektrárny nebo chemického závodu
Plášť je z uhlíkové oceli a tisíce trubek pro přenos tepla jsou tradičně vyrobeny z mosazi nebo bílé mědi. Moderní velkoplošné-jednotky většinou používají trubky z nerezové oceli TP304/TP316 nebo titanové trubky a trubkovnice používá kompozitní desky z nerezové oceli.
Předehřívač napájecí vody kotle jednotky syntézy metanolu
Obvykle se vyrábí z uhlíkové oceli (trubka SA179, plášť SA516), přičemž primárním hlediskem je hospodárnost.
Skladovací nádrže a sila slouží ke statickému skladování surovin, meziproduktů, hotových výrobků a různých pomocných materiálů (jako je voda a chemikálie). Jeho rozsah sahá od malých nádrží o několika metrech krychlových až po obří skladovací nádrže o objemu přes 100 000 metrů krychlových. Při návrhu je třeba vzít v úvahu tlak hydrostatického sloupce, materiálové charakteristiky (korozivita, toxicita a těkavost), zatížení prostředí (vítr, sníh a zemětřesení) a sedání základů.
Výhody a klíčové vlastnosti
Vynikající hospodárnost a velká{0}}výrobní kapacita
Pro atmosférické a nízkotlaké velké skladovací nádrže je ocel (především uhlíková ocel) jediným materiálem, který může vzít v úvahu pevnost, obrobitelnost a hospodárnost. Válcováním a svařováním velkých ocelových plechů (o šířce více než 3 metry) lze efektivně stavět obří skladovací nádrže o průměru více než 100 metrů a světový rekord objemu jedné nádrže přesáhl 240 000 metrů krychlových, což je s jinými materiály obtížné.
Flexibilní design pro splnění různých požadavků na skladování
- Atmosférická vertikální válcová skladovací nádrž: stěna nádrže přijímá metodu "variabilního konstrukčního bodu" a shora dolů se používají ocelové desky s různými tloušťkami, aby ekonomicky vydržely rostoucí hydrostatický tlak.
- Niz
- Tlaková kulová nádrž: Slouží ke skladování zkapalněného plynu (LPG, kapalný čpavek apod.). Je vyroben z vysoce-nízkopevnostního-legovaného ocelového plechu (jako je 07MnNiMoVDR) a následně svařen, aby se zmenšila tloušťka stěny a zajistila bezpečnost.
- Bunkr: S ohledem na tok a opotřebení práškových materiálů lze k výrobě klíčových dílů použít-otěruvzdorné ocelové desky (jako je řada Hardox).
Spolehlivé těsnění a bezpečnostní ochrana
Zajistěte těsnost hlavního svaru nádrže pomocí-kvalitního svařování. Pro hořlavá, výbušná nebo toxická média lze ocelovou nádrž pohodlně vybavit dýchacím ventilem, pojistkou plamene, zařízením pro odlehčení tlaku, dusíkovým těsnícím systémem a kompletním zařízením pro hašení požáru a zachycování úniků (protipožární hráz) pro vytvoření kompletního bezpečnostního ochranného systému.
Snadná implementace ochrany proti korozi a monitorování.
V závislosti na různých skladovacích médiích (ropa, chemikálie, voda) lze na vnitřní stěnu nádrže použít odpovídající antikorozní{0}nátěr, obložení (guma, plast vyztužený skleněnými vlákny) nebo katodickou ochranu. Vnější stěna ocelové nádrže je chráněna nátěrovým systémem. Technologie online kontroly, jako je pravidelná ultrazvuková kontrola tloušťky stěny a skenování úniku magnetického toku spodní desky, mohou účinně monitorovat stav koroze a provádět prediktivní údržbu.
Typický Aplikace
Plovoucí střešní nádrž komerčního úložiště ropy
Objem je často 100 000 nebo 150 000 metrů krychlových, stěna nádrže je vyrobena z vysoce-pevnostní konstrukční oceli (jako je SPV490Q) a spodní deska a horní část jsou vyrobeny z tenkých plechů z uhlíkové oceli.
Kulovitá nádrž na kapalné uhlovodíky
Používá se ke skladování propylenu, zkapalněného ropného plynu (LPG) v přijímací stanici zkapalněného zemního plynu (LNG) atd. Materiály jsou většinou nízko-legovaná-pevnostní ocel, zatímco skladovací nádrž na LNG je vyrobena z 9% niklové oceli nebo z betonové-kapacitní vnější nádrže.
Zásobník na koncentrovanou kyselinu sírovou
Obvykle se vyrábí z uhlíkové oceli, je chráněn principem, že kyselina tvoří na povrchu oceli hustý pasivní film a skladovací koncentrace a vlhkost by měly být přísně kontrolovány.
Surovinové/slínkové silo (ocelové silo) v cementářském průmyslu
Plech z uhlíkové oceli je svařen a klíčové oblasti opotřebení uvnitř jsou obloženy ocelovými plechy odolnými proti opotřebení-.
Potrubní systém chemických a petrochemických závodů je jako „cévní síť“ zařízení, která dopravuje různé procesní tekutiny od surovin k produktům. Mnohé kapaliny jsou vysoce korozivní, toxické nebo mají vysokou teplotu a vysoký tlak. Spolehlivost potrubního-systému odolného vůči korozi přímo určuje kontinuitu, bezpečnost a náklady na údržbu zařízení.
Výhody a klíčové vlastnosti
Cílené legování pro odolnost vůči specifické korozi
Úpravou obsahu legujících prvků, jako je chrom (Cr), nikl (Ni), molybden (Mo) a dusík (N), lze upravit materiály potrubí se specifickou odolností proti korozi:
- Austenitická nerezová ocel (304/316L): Obecná odolnost proti korozi a 316L je odolnější vůči důlkové korozi, protože obsahuje molybden.
- Duplexní nerezová ocel (2205/2507): Má výhody austenitu a feritu, vysokou pevnost, vynikající odolnost proti chloridovému stresovému koroznímu praskání (SCC) a důlkové korozi a vysokou nákladovou výkonnost.
- Super austenitická nerezová ocel (254SMO, AL-6XN®): vysoký obsah molybdenu a dusíku, extrémně vysoká hodnota ekvivalentu důlkové koroze (PREN), používaná v drsných prostředích, jako je mořská voda a silné kyseliny.
- Slitina na bázi niklu- (Hastelloy C-276, Inconel 625): používá se v nejkorozivnějším oxidačním a redukčním kyselém prostředí.
Kompletní a vyzrálý spojovací a instalační systém
Ocelové trubky-odolné proti korozi mají kompletní systém tvarovek (kolena, T-kusy, redukce), přírub, ventilů a spojovacích prvků. Způsoby připojení jsou rozmanité, vyzrálé a spolehlivé, včetně svařování (svařování na tupo, spojování hrdlem), přírubového spoje (s těsněním odolným proti korozi-) a speciálního spoje pomocí svorky. Díky tomu je prefabrikace a montáž komplexních potrubních štol efektivní a přesná.
Dobrá pevnost při vysokých teplotách a tepelná stabilita
Ve srovnání s mnoha nekovovými potrubími odolnými proti korozi- (jako jsou plasty a FRP) mají kovová potrubí (nerezová ocel a legovaná ocel) bezkonkurenční vysokoteplotní-únosnost. Mohou pracovat stabilně po dlouhou dobu při procesní teplotě stovek stupňů Celsia, zachovat rozměrovou stabilitu a těsnění, což je nevyhnutelná volba pro vysokoteplotní-procesy.
Předvídatelné chování služeb a online monitorování
Korozní chování kovových materiálů potrubí je důkladně studováno a údaje o rychlosti koroze jsou relativně úplné, což je vhodné pro kontrolu na základě rizika (RBI) a hodnocení zbytkové životnosti. Pravidelným prováděním ultrazvukového měření tloušťky, detekce vířivých proudů a pulzního skenování vířivými proudy lze účinně monitorovat korozní ztenčování potrubního systému a provádět prediktivní údržbu.
Typické aplikace
Procesní potrubí mokro{0}}procesního závodu na výrobu kyseliny fosforečné
Médium obsahuje kyselinu fluorokřemičitou a kyselinu sírovou, které jsou extrémně korozivní. Obvykle se volí vysoce-nerezová ocel, jako je duplexní ocel 2205, nebo vysoce legovaná ocel, jako je Hastelloy® G-30.
Vysokoteplotní{0}}převod oleje z jednotky atmosférické a vakuové destilace
Cr-legovaná ocel (např. 1,25Cr-0,5Mo-Si, ocel P11) se používá k přepravě vysokoteplotní ropy a plynu.
Potrubí chladicího systému mořské vody
Tradičně se používá měď-niklová slitina (90/10 CuNi) a nyní se stále více používá superduplexní nerezová ocel (2507) nebo superaustenitická nerezová ocel (254 SMO®), aby se vyrovnala s prostředím s vysokým obsahem chloridových iontů.
Potrubí pro roztok karbamátu amonného v závodě na výrobu močoviny
Médiem je roztok karbamátu amonného, který je extrémně korozivní za vysoké teploty a vysokého tlaku. Je nutné použít 316L močovinovou nerezovou ocel (extrémně nízkouhlíkovou, kvalifikovanou Hueyho testem) nebo titan.