سخان إعادة الغليان: دليل عملي للاختيار والتصميم وشراء المشروع

A سخان إعادة الغليان هو عنصر تسخين حاسم في العديد من أنظمة التقطير والفصل. وظيفتها ليست مجرد "تسخين المنتج السفلي". يجب أن توفر وحدة إعادة الغليان مهمة التبخير المطلوبة مع الحفاظ على الدورة الدموية المستقرة والتحكم في درجة الحرارة وتجنب التلوث الزائد وملاءمة متطلبات التشغيل لوحدة المعالجة الكاملة.

بالنسبة لمشاريع التكرير والبتروكيماويات والكيماويات، فإن اختيار غلاية إعادة الغلي على أساس سعة التسخين أو سعر المعدات فقط يمكن أن يخلق مشاكل لاحقًا. يجب أن يأخذ التصميم المناسب تقنيًا في الاعتبار واجب الحرارة، وسوائل المعالجة، ونسبة التبخر، وانخفاض الضغط، والقاذورات، والمواد، ومتطلبات التحكم، والوصول إلى الصيانة معًا.

يشرح هذا الدليل كيفية تقييم سخان إعادة الغليان قبل الشراء وما يجب على الفرق الهندسية مناقشته مع الشركة المصنعة.

ما هو سخان Reboiler؟

توفر غلاية إعادة الغليان الحرارة للجزء السفلي من عمود التقطير أو الفصل.

تتسبب الحرارة المتوفرة في تبخر جزء من السائل السفلي. يعود البخار المتولد إلى العمود ويوفر تدفق البخار التصاعدي المطلوب للفصل.

يمكن تبسيط العملية الأساسية على النحو التالي:

إدخال الحرارة ← تسخين السائل السفلي ← التبخير الجزئي ← عودة البخار إلى العمود ← الانفصال

اعتمادًا على العملية، يمكن أن يستخدم جهاز إعادة الغليان ما يلي:

بخار

زيت ساخن

معالجة السوائل الساخنة

التدفئة بالنار

وسائط نقل الحرارة-الأخرى

يعتمد التكوين المناسب على ظروف العملية والواجب الحراري المطلوب.

بالنسبة لتطبيقات البترول والكيماويات والغاز الطبيعي-، يتضمن API Std 660 على وجه التحديد مبادلات غلافية-و-أنبوبية تستخدمإعادة الغلاياتيغطي التصميم الميكانيكي والمواد والتصنيع والفحص والاختبار.

لماذا يعد اختيار إعادة الغليان أكثر تعقيدًا مما يبدو؟

لنفترض أن عمود التقطير يتطلب 10 ميجاوات من طاقة إعادة الغليان.

من المغري اختيار مبادل حراري قادر على توفير 10 ميجاوات.

ولكن تظهر على الفور عدة أسئلة إضافية:

ما التركيبة السفلية-للمنتج؟

ما هي نسبة العلف الذي يجب تبخيره؟

ما هو ضغط التشغيل؟

ما هي درجة حرارة الغليان؟

هل سائل العملية قابل للتآكل؟

هل السائل عرضة لفحم الكوك؟

ما هو انخفاض الضغط المسموح به؟

كيف سيتم تنظيف reboiler؟

هل الدورة الدموية الطبيعية مطلوبة؟

هل التداول القسري أكثر ملاءمة؟

ماذا يحدث عندما يعمل المصنع بحمل 50%؟

يمكن أن يكون لهذه الأسئلة تأثير كبير على التصميم النهائي.

1. ابدأ بواجب إعادة تسخين الغلاية

المعلمة الأولى التي يجب تحديدها هي واجب الحرارة المطلوب.

لنظام مبسط:

Q = m × ΔH

أين:

Q= يتطلب واجبًا حراريًا

m= معدل التدفق الكتلي

ΔH= يتطلب تغيير المحتوى الحراري

بالنسبة لنظام التقطير الحقيقي، يمكن أن يشمل الحساب ما يلي:

تسخين معقول

حرارة التبخر الكامنة

تكوين الأعلاف

أسفل-تركيبة المنتج

جزء بخار

خسائر الحرارة

التغيرات في ضغط التشغيل

ومن ثم، يجب أن يعتمد التصميم الحراري للشركة المصنعة على محاكاة العملية أو توازن الحرارة بدلاً من تقدير قدرة التسخين التقريبي-.

2. معدل التبخر هو معلمة التصميم الرئيسية

عادةً ما يكون الغرض من إعادة الغليان هو توليد البخار، وبالتالي فإن متطلبات التبخر مهمة بقدر أهمية واجب الحرارة الإجمالي.

على سبيل المثال، قد يحدد المشروع:

تداول السائل: 50,000 كجم/ساعة

توليد البخار المطلوب: 12000 كجم/ساعة

ضغط التشغيل: 8 بار

القدرة الحرارية المطلوبة: 6 ميجاوات

توفر هذه القيم أساسًا أفضل بكثير للتصميم من مجرد القول:

"نحن بحاجة إلى إعادة الغليان بقدرة 6 ميجاوات."

يؤثر معدل توليد البخار على:

الدورة الدموية

معامل انتقال الحرارة-

انخفاض الضغط

جودة البخار الخارج

تكوين المعدات

3. اختر التكوين الصحيح لجهاز إعادة الغليان

لا يوجد تصميم واحد لإعادة الغليان مناسب لكل عملية.

تتضمن التكوينات الشائعة ما يلي:

غلاية إعادة الغليان

توفر غلاية إعادة الغليان مساحة تبخير كبيرة نسبيًا.

يمكن أن تكون مناسبة عندما:

مطلوب بخار ثابت-لفصل السائل

وتشارك في معدلات التبخر العالية

يمكن التحكم في التلوث

من المهم سهولة الفحص والتنظيف

إعادة الغليان الحراري

تستخدم مرجل إعادة الغليان الحراري اختلافات الكثافة لتأسيس الدورة الدموية الطبيعية.

يمكن أن يوفر نقلًا جيدًا للحرارة بدون مضخة دوران.

ومع ذلك، التصميم الهيدروليكي المناسب أمر ضروري.

أداة إعادة التدوير القسرية-

تقوم المضخة بدفع سائل العملية عبر سطح التسخين.

يمكن أن يكون هذا التكوين مفيدًا لـ:

-السوائل ذات اللزوجة العالية

خدمات القاذورات

ظروف الدورة الدموية الصعبة

العمليات التي تتطلب تداولًا متحكمًا

أطلقت إعادة الغليان / فرن سخان إعادة الغليان

بالنسبة لبعض الخدمات ذات درجات الحرارة العالية-، يمكن للسخان المشتعل أن يوفر الحرارة اللازمة للعملية بشكل مباشر.

يعتمد التصميم المناسب بشكل كبير على متطلبات سائل العملية ودرجة الحرارة.

4. يتطلب الدوران الطبيعي تصميمًا هيدروليكيًا دقيقًا

قد تبدو غلايات الثيرموسيفون بسيطة من الناحية الميكانيكية، لكن سلوك دورانها يحتاج إلى تقييم دقيق.

يعتمد الدوران الطبيعي على فرق الكثافة بين الخليط المسخن-المرحلتين والسائل العائد إلى غلاية إعادة الغلي.

المفهوم المبسط هو:

رأس القيادة> مقاومة التدفق

يجب أن تتغلب القوة الدافعة المتاحة على خسائر الضغط في:

أنابيب إعادة الغليان

أنابيب المدخل

أنابيب المخرج

اتصال العمود

مسار تدفق ثنائي-مرحلتين

إذا كان التدوير غير كافٍ، فقد تواجه وحدة إعادة الغليان ما يلي:

سوء نقل الحرارة

درجة حرارة الأنبوب المفرطة

الغليان الموضعي

عملية غير مستقرة

انخفاض توليد البخار

ولهذا السبب لا ينبغي اختيار غلايات السيفون الحراري من منطقة نقل الحرارة-بشكل خالص.

5. انخفاض الضغط يمكن أن يحدد التصميم النهائي

تعمل وحدة إعادة الغليان كجزء من حلقة عملية أكبر.

يمكن أن يتداخل انخفاض الضغط المفرط مع نظام التدوير وتشغيل العمود.

لذلك يجب التحقق من انخفاض الضغط على:

جانب العملية

أنابيب المدخل

أنابيب

أنابيب المخرج

منطقة ذات مرحلتين-.

جانب التدفئة

بخار

زيت ساخن

وسيلة تسخين أخرى

هدف التصميم ليس تعظيم نقل الحرارة بأي ثمن.

هو تحقيق:

واجب الحرارة المطلوب + الدورة الدموية المستقرة + انخفاض الضغط المقبول

6. لا تتجاهل -تدفق المرحلتين

إن التدفق على مرحلتين-يجعل تصميم غلاية إعادة الغليان أكثر تعقيدًا بكثير من التبادل الحراري السائل العادي-.

عندما يبدأ السائل بالتبخر:

تغيرات الكثافة

تغيرات السرعة

تغيرات هبوط الضغط

تغيرات في سلوك النقل الحراري-

يمكن أيضًا أن يتغير نظام التدفق على طول الأنبوب.

لذلك، يجب على الشركة المصنعة تقييم حالة التشغيل المتوقعة بدلاً من التعامل مع تدفق العملية باعتباره سائلًا بسيطًا أحادي الطور-.

ويصبح هذا مهمًا بشكل خاص لتصميمات المضخّم الحراري والتدوير القسري-.

7. يعد التلوث أحد أكبر مخاطر إعادة الغليان

يمكن أن تفقد غلاية إعادة الغليان أداءها تدريجيًا عندما تتراكم الرواسب على سطح نقل الحرارة-.

تشمل الأسباب الشائعة ما يلي:

الهيدروكربونات الثقيلة

تشكيل البوليمر

فحم الكوك

أملاح

منتجات التآكل

المواد الصلبة العالقة

والنتيجة هي عادة:

التلوث ← زيادة المقاومة الحرارية ← انخفاض نقل الحرارة ← ارتفاع درجة الحرارة المطلوبة ← زيادة خطر التلوث

يمكن أن يؤدي هذا في النهاية إلى تقليل سعة العمود.

بالنسبة لتصميم المشروع، يجب معالجة التلوث قبل تصنيع المعدات.

8. يجب التحكم في تدفق الحرارة

قد تؤدي زيادة تدفق الحرارة إلى تقليل منطقة نقل الحرارة-المطلوبة.

لكن التدفق الحراري الزائد يمكن أن يسبب مشكلات، خاصة مع السوائل الحساسة للحرارة أو فحم الكوك-.

تشمل العواقب المحتملة ما يلي:

ارتفاع درجة الحرارة المحلية

فحم الكوك

تدهور المنتج

تلف الأنبوب

انخفاض طول المدى

يمكن لسطح نقل الحرارة الأكبر-الذي يتمتع بتدفق حراري أكثر اعتدالًا أن يوفر في بعض الأحيان اقتصاديات أفضل على المدى الطويل-من المبادل الأصغر حجمًا عالي التحميل.

إن المبادل الأرخص في مرحلة الشراء ليس بالضرورة أن يكون المبادل الأقل تكلفة-على مدار عمره التشغيلي.

9. اختيار المواد يعتمد على العملية

يجب أن يعتمد اختيار المواد على:

تكوين العملية

درجة حرارة التشغيل

درجة حرارة التصميم

ضغط التشغيل

معدل التآكل

تركيز الكلوريد

التعرض للهيدروجين

خصائص القاذورات

تشمل المواد المحتملة ما يلي:

الصلب الكربوني

الفولاذ المقاوم للصدأ

الفولاذ المقاوم للصدأ 316L

دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ

فولاذ منخفض-سبائك الصلب

سبائك النيكل

مواد أخرى مقاومة للتآكل-.

بالنسبة لعملية التآكل، قد يؤدي تحديث مادة الأنبوب إلى زيادة سعر الشراء الأولي ولكنه يقلل بشكل كبير من مخاطر الصيانة والاستبدال.

10. إعادة تسخين البخار: ما الذي يجب فحصه؟

عند استخدام البخار كوسيلة للتدفئة، يجب على فريق المشروع إنشاء ما يلي:

ضغط البخار

درجة حرارة البخار

معدل تدفق البخار

درجة حرارة المكثفات

طريقة إزالة المكثفات

انخفاض الضغط الجانبي المسموح به للبخار-.

يحدد ضغط البخار درجة حرارة التشبع التقريبية وبالتالي درجة الحرارة المتاحة-القوة الدافعة.

إذا كانت درجة حرارة الغليان-جانب العملية قريبة جدًا من درجة حرارة التشبع بالبخار، فقد تزيد منطقة نقل الحرارة المطلوبة-بشكل كبير.

11. سخان إعادة الغليان المشتعل: متى يكون مناسبًا؟

يمكن التفكير في استخدام سخان إعادة الغليان عندما تكون درجة حرارة العملية المطلوبة أو مصدر الحرارة يجعل إطلاق النار المباشر مناسبًا.

ومع ذلك، فإنه يقدم متطلبات هندسية إضافية مقارنة بالمبادل غير المشتعل.

قد يتضمن التصميم:

الشعلات

قسم مشع

أنابيب العملية

قسم الحمل الحراري

نظام الوقود

نظام الاحتراق-الهواء

مشروع النظام

صهر

كومة

إدارة الموقد

أنظمة القياس والسلامة

بالنسبة لتطبيقات السخانات التي تعمل بالتكرير والبتروكيماويات-، يغطي API Std 560 متطلبات التصميم والمواد والتصنيع والفحص والاختبار والتركيب للسخانات العامة التي تعمل بالتكرير. تحدد معلومات المعايير الحالية لواجهة برمجة التطبيقات (API) أيضًا Std 560 كمعيار سخان نشط-.

12. كيفية تحسين كفاءة استخدام الطاقة في الغلايات

يجب تقييم كفاءة الطاقة عبر نظام التدفئة الكامل.

تشمل مجالات التحسين المحتملة ما يلي:

تحسين نهج درجة الحرارة

يمكن أن يؤدي الاختلاف في درجة الحرارة بشكل أكثر ملاءمة إلى تقليل-مساحة نقل الحرارة واستهلاك الطاقة غير الضروريين.

تقليل الحشف

تحافظ أسطح نقل الحرارة النظيفة-على الأداء وتقلل الحاجة إلى درجات حرارة متوسطة أعلى للتدفئة.

التحكم في التدفئة-التدفق المتوسط

قد يؤدي تدفق البخار أو الزيت الساخن-بشكل زائد إلى إهدار الطاقة دون توفير جهد إضافي مفيد.

تحسين استعادة المكثفات

بالنسبة لأنظمة البخار، يمكن أن يؤدي استرداد المكثفات إلى تقليل متطلبات معالجة الطاقة والمياه-.

تجنب التدفق الحراري المفرط

يمكن أن تؤدي حالة نقل الحرارة المستقرة- إلى تحسين التشغيل على المدى الطويل-في الخدمات الصعبة.

13. التصميم للصيانة قبل الطلب

يمكن أن تعمل وحدة إعادة الغليان بشكل جيد أثناء التشغيل وتظل مشكلة صيانة لاحقًا.

بسأل:

كيف سيتم فحص المعدات؟

كيف سيتم تنظيف الأنابيب؟

هل يمكن إزالة الحزمة؟

هل يمكن فتح القناة بأمان؟

ما مقدار مساحة الصيانة المتاحة؟

اعتمادًا على التصميم، قد تتطلب الصيانة ما يلي:

تنظيف الأنبوب

إزالة الحزمة

التنظيف الكيميائي

النفث المائي

تقتيش

توصيل الأنبوب

استبدال الأنبوب

بالنسبة لمشاريع EPC، يجب تضمين مساحة الصيانة في مخطط قطعة الأرض قبل تسليم المعدات.

14. لا ينبغي أن يعتمد حجم وحدة إعادة الغليان على ظروف التشغيل الحالية فقط

نادرًا ما يعمل المصنع بحمل واحد بالضبط طوال حياته بأكملها.

يعتبر:

الحمل العادي

الحد الأدنى للحمل

الحمولة القصوى

بدء

اغلق

زيادة القدرة في المستقبل

على سبيل المثال، يجب تقييم غلاية إعادة الغلي المصممة لحمل 100% من أجل التشغيل المستقر عند حمل ربما 50-60% إذا كانت العملية تتطلب خفضًا متكررًا.

ولذلك يجب أن يأخذ نظام التحكم وتصميم نقل الحرارة- في الاعتبار نطاق التشغيل المتوقع.

15. ما الذي يجب تضمينه في طلب عرض الأسعار الخاص بإعادة الغليان؟

للحصول على عرض أسعار دقيق، قم بتوفير:

بيانات العملية

سائل العملية

معدل التدفق

تعبير

ضغط التشغيل

ضغط التصميم

درجة حرارة المدخل

درجة حرارة المخرج

درجة حرارة الغليان

معدل التبخر

واجب الحرارة

تدفئة متوسطة

البخار / الزيت الساخن / الوسائط الأخرى

درجة حرارة المدخل

درجة حرارة المخرج

ضغط

معدل التدفق

تسخين-تركيبة متوسطة

المتطلبات الميكانيكية

مواصفات المواد

كود التصميم

بدل التآكل

عامل قاذورات

انخفاض الضغط المسموح به

متطلبات التفتيش

معلومات المشروع

موقع التثبيت

قيود المساحة

متطلبات الاتصال

فلسفة التشغيل

جدول التسليم

متطلبات التوثيق

كلما كانت هذه المعلومات أكثر اكتمالا، كلما تمكنت الشركة المصنعة من تطوير التصميم الحراري والميكانيكي بشكل أكثر دقة.

سخان إعادة الغليان للمشاريع الكيماوية والبتروكيماوية

بالنسبة للمشاريع الهندسية، لا ينبغي التعامل مع إعادة الغليان كقطعة مستقلة من المعدات.

يتفاعل بشكل مباشر مع:

عمود التقطير

مكثف

نظام المنتج السفلي

نظام التغذية

نظام البخار

نظام التبريد

عملية الأنابيب

نظام التحكم

يمكن أن يؤثر التغيير في واجب إعادة الغلاية على عملية الفصل بأكملها.

ولهذا السبب، تتعامل شركة Chunlei Chemical Machinery مع مشاريع إعادة الغليان من منظور العملية الكاملة بدلاً من مجرد تصنيع وعاء نقل الحرارة-.

اعتمادًا على متطلبات المشروع، يمكن لـ Chunlei دعم ما يلي:

عملية-تقييم الواجب

التصميم الحراري

تكوين المعدات

اختيار المواد

التصميم الميكانيكي

تلفيق

تقتيش

اختبار المصنع

توصيل

دعم التثبيت

دعم التكليف

تنسيق مشروع EPC

بالنسبة للمشاريع الكيميائية والبتروكيماوية الأكبر حجمًا، يمكن لشركة Chunlei Chemical Machinery دمج غلاية إعادة الغليان مع معدات المعالجة الأخرى وتوفير دعم هندسي وEPC على نطاق أوسع.

الشركة المصنعة لسخان إعادة الغليان: ما الذي يجب على المشترين مقارنته؟

عند تقييم الموردين، لا تقارن عروض الأسعار بالسعر وحده.

يقارن:

وهذا يوفر أساسًا أفضل بكثير لاختيار الموردين بدلاً من مجرد مقارنة أدنى سعر أولي.

تطبيقات سخان Reboiler

يمكن استخدام سخان إعادة الغليان المخصص في عمليات مثل:

تكرير البترول

إنتاج البتروكيماويات

الفصل الكيميائي

استعادة المذيبات

تجزئة الهيدروكربون

أنظمة التقطير

معالجة الغاز

الإنتاج الكيميائي الدقيق

أنظمة الزيت الحراري

يجب أن يعتمد التكوين النهائي دائمًا على العملية المحددة بدلاً من اسم التطبيق وحده.

التعليمات

ما هي الوظيفة الرئيسية لسخان إعادة الغليان؟

وتتمثل وظيفتها الرئيسية في توفير حرارة يمكن التحكم فيها للقسم السفلي من عملية التقطير أو الفصل، مما يؤدي إلى توليد البخار المطلوب للفصل.

ما هو الفرق بين إعادة الغليان والمبادل الحراري العادي؟

قد يقوم المبادل الحراري العادي ببساطة بنقل الحرارة المعقولة بين سائلين. تم تصميم إعادة الغليان خصيصًا لتوفير الحرارة التي تتسبب في تبخر جزء من مائع العملية، مما يجعل التدفق على مرحلتين-وسلوك الغليان من الاعتبارات المهمة في التصميم.

ما هو نوع إعادة الغليان الذي يجب أن أختاره؟

تتمتع كل من الغلاية والسيفون الحراري والتدوير القسري وغلايات إعادة الغليان بمزايا مختلفة. يعتمد الاختيار على التحمل الحراري، وسوائل المعالجة، ومتطلبات الدورة الدموية، وانخفاض الضغط، والتلوث، وظروف التشغيل.

ما هو حجم سخان إعادة الغليان؟

يبدأ تحديد الحجم عادةً بواجب الحرارة المطلوب، ثم يأخذ في الاعتبار الفرق في درجة الحرارة، ومعامل نقل الحرارة-، والحد المسموح به من التلوث، وانخفاض الضغط، وتدفق العملية، ومتطلبات التبخير.

هل يمكن تخصيص إعادة الغليان لخدمة درجات الحرارة المرتفعة-؟

نعم. يمكن تخصيص التكوين والمواد وسطح نقل الحرارة-وتصنيف الضغط وطريقة التسخين وفقًا لظروف العملية.

هل تستطيع شركة Chunlei Chemical Machinery تصنيع غلايات إعادة الغليان المخصصة؟

نعم. يمكن لشركة Chunlei Chemical Machinery توفير هندسة وتصنيع إعادة الغليان حسب الطلب بناءً على بيانات العملية الخاصة بالعميل والمتطلبات الميكانيكية ومواصفات المشروع.

هل تقدم Chunlei دعم مشروع EPC؟

نعم. بالنسبة لمشاريع المواد الكيميائية والبتروكيماويات ومشاريع التكرير المناسبة، يمكن لشركة Chunlei المشاركة خارج نطاق تصنيع المعدات وتوفير التنسيق الهندسي ودعم التركيب والتشغيل والخدمات المرتبطة بالهندسة والتوريد والإنشاء (EPC).

ما هي المعلومات التي يجب أن أرسلها عند طلب عرض الأسعار؟

على الأقل، قم بتوفير معدل تدفق العملية، وتكوين السوائل، وظروف المدخل/المخرج، وضغط التشغيل، والواجب الحراري، ومتطلبات التبخر، وظروف التسخين المتوسطة-. ستعمل المعلومات الإضافية مثل المواد وعامل التلوث والمعايير المعمول بها على تحسين دقة عرض الأسعار.