Öljy- ja kaasuteollisuuden tuotantoketjun loppupää

Raakaöljy-yksikkö

Raakaöljyn jalostus alkaa raakaöljy-yksikössä, jonka päätehtävänä on erottaa eri komponentit toisistaan.

Miten raakaöljy-yksiköt toimivat

Raskas raakaöljy sisältää tyypillisesti suoloja. Kloridisuolat eivät ainoastaan aiheuta tukkeutumista jalostusprosessin loppupäässä, vaan myös syövyttävät laitteita suolahapon (HCl) muodossa, joka muodostuu hydrolyysissä korkeissa lämpötiloissa. Raakaöljyn, jonka suolapitoisuus on merkittävä, on ensin läpäistävä suolanpoistolaite epäpuhtauksien poistamiseksi. Tässä esikäsittelyvaiheessa raakaöljy kuumennetaan hieman veden kiehumispisteen yläpuolelle ja sekoitetaan sitten makeaan veteen suolan laimentamiseksi. Seuraavaksi seos siirretään laskeutusaltaaseen, jossa öljy ja suolavesi erotetaan toisistaan. Sähköstaattinen kenttä kiihdyttää erotusprosessia.

Suolanpoiston jälkeen raakaöljy kuumennetaan noin 280 °C:een (540 °F). Tämä osittain höyrystynyt raaka-aine syötetään läheltä raakaöljyn tislausyksikön (CDU) pohjaa, jota kutsutaan myös ilmakehän tislausyksiköksi, koska käsittely tapahtuu lähellä ilmakehän painetta: 1,2-1,5 atm (17,6-22 psi) kolonnin yläosassa. Tässä kolonnissa on alhaalla keitin ja ylhäällä lauhdutin, jotka luovat lämpötilaeron. Korkeamman kiehumispisteen omaavat jakeet - raskaammat, vähemmän haihtuvat yhdisteet - jäävät lähelle pohjaa, kun taas alemman kiehumispisteen omaavat jakeet - kevyemmät, haihtuvammat yhdisteet - nousevat ylös. Pylvääseen pinotut rei'itetyt lokerot mahdollistavat kevyempien yhdisteiden nousun ylöspäin, kun taas raskaammat yhdisteet valuvat alaspäin. Erotetut hiilivetykomponentit eli jakeet vedetään tislauskolonnissa eri korkeuksilla niiden kiehumispisteiden mukaan.

Jäännösöljy voidaan edelleen erottaa, mutta termistä tislausta ei voida tehdä ilmanpaineessa, koska vaadittavat korkeat lämpötilat vahingoittaisivat hiilivetyjä.

Jäljelle jäävä öljy johdetaan tyhjiötislausyksikköön (VDU) lisätislausta varten. Jopa 10 inH₂O:n (0,36 psi) paineessa raskaampien öljyjen kiehumispisteet ovat riittävän alhaiset, jotta vältetään lämpöhajoaminen eli halkeilu. Tyhjiöuunissa jäännösöljy kuumennetaan noin 400 °C:een (750 °F), jolloin se höyrystyy matalapaineisessa ympäristössä ja jakaantuu eri komponentteihin jatkokäsittelyä ja jalostusta varten:

• Kevyt kaasuöljy ja raskas kaasuöljy (kutsutaan myös tyhjiökaasuöljyiksi) - valmistetaan voiteluöljyn perusaineeksi tai hydrokrakkauslaitteiden ja FCC-yksiköiden syöttöaineeksi
• Tyhjiöjäännös - syöttöaineena koksausyksiköissä, FCC-yksiköissä, vetykrakkauslaitteissa ja vetykäsittelylaitteissa

Mittausratkaisut raakaöljy-yksiköille

Kolme tärkeintä sovellusta joustavat monipisteiset lämpötilakokoonpanot raakayksikössä:

• Leimuvyöhykkeen koksin muodostumisen seuranta. Sekä atmosfääri- että tyhjiötislauskolonnissa on leimahdusvyöhykkeitä, joissa osa kuumasta raaka-aineesta "leimahtaa" höyryksi kolonniin tullessaan. Mittaamalla säteittäisesti lämpötilajakaumaa kuumien pisteiden löytämiseksi leimahdusvyöhykkeen pakkauksessa käyttäjät voivat havaita varhaisen koksin muodostumisen ja säätää pesuöljyn määrää sen mukaisesti koksin muodostumisen minimoimiseksi tai poistamiseksi.
• Tornin yläosan lämpötilan seuranta ja lämpötila-eron mittaaminen. Kun yläpuoliset kaasut jäähtyvät, on mahdollista, että eri suolat - ammoniakkikloridi tai yläpuolisista inhibiittoreista muodostuvat suolat - kiteytyvät eri lämpötiloissa ennen yläpuolisen pesujärjestelmän toimintaa. Varhainen muodostuminen voi johtaa suolakerrostumiin ja metallin korroosioon. Monipisteratkaisun avulla operaattorit voivat valvoa paremmin tornin yläosan lämpötiloja, jotta varhaisen suolan muodostuminen voidaan minimoida tai estää.
• Tarjottimen lämpötilan mittaus. Monipistetermoelementti on yksinkertainen tapa ottaa useita lämpötilamittauksia yhdestä suuttimesta.

Uunin putkipintaiset termoparit

WIKA tarjoaa innovatiivisia termopariratkaisuja polttolämmittimiin. Laajojen termoelementtitestausten ansiosta, joita teemme huipputeknisessä tutkimus- ja kehityslaitoksessamme lähellä Houstonin laivakanavaa, voimme auttaa määrittämään uunien lämpötila-antureiden oikean kokoonpanon ja sijoittelun.

Termopari on sijoituspaikasta riippumatta reititettävä ja asennettava oikein. Käyttäjien on esimerkiksi otettava huomioon uuniputken lämpölaajeneminen ja suojattava anturi polttimista tulevalta suoralta lämmöltä. Jos termopari reititetään ja asennetaan väärin, sen käyttöikä todennäköisesti lyhenee ja se voi jopa toimia väärin.

WIKA:n edistysaskeleet putkipintaisessa termopariteknologiassa eivät ole ainoa asia, jota on optimoitu. Asennuksen helppous on myös lämpötilamittausratkaisujemme keskeinen ominaisuus, sillä kenttähuoltohenkilöstömme tekee jatkuvasti yhteistyötä WIKA:n suunnitteluinsinöörien kanssa prosessin virtaviivaistamiseksi. Asennus on nopea ja luotettava - joka kerta - riippumatta siitä, onko anturissa valettu lämpösuoja vai ei.

Koksausyksikkö

Koksausyksiköissä käytetään korkeaa lämpötilaa (< 900 °F / 480 °C) ja korkeaa painetta tyhjiöjäännöksen suurempien hiilivetyjen molekyylien pilkkomiseen tai halkaisemiseen kevyempien, arvokkaampien jakeiden tuottamiseksi. Termisestä krakkauksesta koksaamossa saadaan myös kiinteää hiiltä, jota kutsutaan petrokoksiksi (petrokoksi) ja jota käytetään energialähteenä tai raaka-aineena valmistuksessa.

Miten koksausyksiköt toimivat

Viivästetty koksausyksikkö (DCU), joka on yleisin koksaustyyppi, koostuu kahdesta pääkomponentista: lämmittimestä ja kahdesta tai useammasta koksiastiasta. Polttouunissa uuniputket kuljettavat syötteen säteily- ja konvektio-osioissa, joissa se saavuttaa termisen halkeamisensa lämpötilan. Tämän jälkeen neste pääsee koksiastiaan, jossa tapahtuu krakkaus. (Siksi "viivästetty", koska reaktio ei tapahdu lämmittimessä tai reaktorissa.) Hiilivetyhöyryt poistuvat tynnyrin yläosasta, kun taas koksi laskeutuu tynnyrin pohjalle. Kun yksi astia on täynnä, se otetaan pois käytöstä purkamista varten, kun taas toinen, nyt purettu astia otetaan takaisin käyttöön. Korkeapainevesileikkurit poistavat kiintoaineet koksiastiasta.

Toinen tyyppi on nestekoksaaja. Syöttö ruiskutetaan polttimeen nesteytettynä kiinteänä aineena, ja se poltetaan uudelleen sekä polttoaineeksi että pitkien hiilivetyketjujen halkaisemiseksi edelleen. Flexicoker on kuin nestekoksaaja, mutta siinä on mahdollisuus joko osittaiseen tai täydelliseen koksin kaasutukseen. Nestekoksaajien ja fleksikoksaajien etuna on korkeampi arvokkaiden nestemäisten hiilivetyjen saanto.

Tarkan lämpötilan mittauksen edut koksaajissa

Koksaustyypistä riippumatta nämä yksiköt työskentelevät haastavissa olosuhteissa: erittäin korkeissa lämpötiloissa, voimakkaassa tärinässä, syövyttävissä ja haihtuvissa syötteissä. Turvallisuus ja optimaalinen tuotto edellyttävät luotettavia mittalaitteita prosessien jatkuvaan seurantaan ja valvontaan. Erityisesti koksilämmittimen olisi oltava tasapainossa sekä prosessi- että palopuolella.

Kun lämpötilaa ja prosessivirtausta koskevat tiedot ovat tarkkoja, jalostamon uuniputkien juoksupituus voi olla kolminkertainen keskimääräiseen lämmittimeen verrattuna. Tarkka putkipesän lämpötilan mittaus on ensiarvoisen tärkeää. Jos putkipesän termoelementin (TSTC) lukema on korkea, käyttäjät lyhentävät tarpeettomasti käyntiaikaa, mikä johtaa tuotannon vähenemiseen. Jos lukema on liian alhainen, käyttäjät voivat tietämättään lisätä käyttöaikaa, mikä lisää putken puhkeamisen ja suunnittelemattoman pysäytyksen riskiä.

WIKA:lla on valikoimassaan innovatiiviset teknologiayhteisöt suunniteltu maksimoimaan tuotanto ja laitosturvallisuus. Tarjoamme myös asennuspalveluja ja huippuluokan uunien valvontaohjelman, johon kuuluu infrapunakuvaus, laitteiden kunnon tarkistukset, data-analyysit ja vianmääritys.

Nestekatalyyttinen krakkausyksikkö (FCC)

FCC-yksikkö (fluid catalytic cracking) muuntaa koksausyksikön tavoin raskasta jäännösöljyä kevyemmiksi, arvokkaammiksi tuotteiksi, kuten bensiiniksi ja propyleenin ja butyleenin kaltaisiksi kevyiksi olefiineiksi. Toisin kuin koksauksessa, jossa käytetään vain korkeita lämpötiloja pitkien hiilivetyketjujen halkaisemiseen, nestekatalyyttisessä krakkauksessa käytetään katalysaattoria prosessin tehostamiseksi.

Miten FCC-yksiköt toimivat

Reaktorissa jäännösöljy sekoitetaan pii-alumiinaan, aluminosilikaattiseen zeoliittiin tai muuhun katalyyttiin. Tämä fyysinen kosketus johtaa sopivissa lämpötiloissa ja paineissa kemialliseen reaktioon, joka fraktioi raaka-aineen pienemmiksi molekyyleiksi, jotka erotetaan ja vedetään pois fraktiointilaitteessa. Katalyytti ei muutu kemiallisesti tämän reaktion aikana, mutta hiili päällystää jauheen, helmet tai pelletit. Käytetty katalyytti menee regeneraattoriin, jossa hiili poltetaan pois, ja palaa sitten takaisin reaktoriin.

Lämpötilan seuranta FCC-yksiköissä

FCC-yksiköt, jotka ovat nykyaikaisten jalostamoiden rahasampoja, voivat toimia jatkuvasti lukuun ottamatta viiden vuoden välein tapahtuvaa suunniteltua pysäytystä säännöllistä huoltoa varten. Ihannetapauksessa läpimenoaika on lyhyt, jotta laitteisto voi aloittaa jalostuksen uudelleen. Jos käynnistystä ei kuitenkaan tehdä kunnolla, saattaa syntyä kondenssia, katalysaattori kastuu ja tahmaantuu, ja laite on suljettava uudelleen puhdistusta varten. Tämän kalliin skenaarion välttämiseksi on tärkeää seurata jatkuvasti dipleg-lämpötilaa, kun yksikköä lämmitetään uudelleen, jotta kondensaatio estetään. Toinen tärkeä alue lämpötilan seurannassa on regeneraattori, jotta voidaan varmistaa, että olosuhteet ovat riittävän lämpimät hiilen palamiseksi ja katalyytin regeneroimiseksi.

Alkylointiyksikkö

Alkylointiyksikkö tuottaa isoparafiineja, joita kutsutaan alkylaateiksi. Se tuottaa tätä korkeaoktaanista bensiinin sekoituskomponenttia yhdistämällä isobutaania (jalostamon isomerointiyksiköstä) ja propeenia tai butyleenia (FCC-yksiköstä) katalyytin läsnäollessa. Tätä yksikköä kutsutaan myös alkyyliksi, ja se on tärkeä osa nykyisten tiukkojen polttoainestandardien täyttämistä, jotta päästöjä voidaan vähentää.

Alkylointiyksiköiden tyypit

Nykyään on olemassa neljänlaisia alkylointiyksiköitä, jotka on nimetty käytetyn katalyytin mukaan. Perinteisiä ovat fluorivetyhappoalkylointiyksikkö (HFAU) ja rikkihappoalkylointiyksikkö (SAAU). Näiden yksiköiden ensisijainen haaste on, että nestemäiset happokatalyytit ovat syövyttäviä, myrkyllisiä ja mahdollisesti haitallisia ympäristölle. Siksi päästöjen ja vuotojen estäminen on ensiarvoisen tärkeää. WIKA:n kalvovalvontajärjestelmässä on toinen, sisäinen kalvo, joka varmistaa ympäristön ja prosessin luotettavan erottamisen, jos ensisijainen kalvo pettää. Jos näin tapahtuu, välitilassa valvottu paine kasvaa, ja järjestelmä ilmoittaa käyttäjille repeämästä. Välttääkseen nestemäisten happojen käyttöön liittyvät riskit jotkin jalostamot ovat ottaneet käyttöön kiinteän hapon alkyloinnin ja ionisen nesteen alkyloinnin. Molemmat tekniikat ovat lupaavia, koska katalyytit ovat vähemmän vaarallisia käsitellä, regeneroida ja hävittää kuin HF tai H₂SO₄.

Katalyytistä tai teknologiasta riippumatta alkylointi edellyttää tarkkoja lämpötila- ja painealueita optimaalisten kemiallisten reaktioiden aikaansaamiseksi.

Jatkuvan katalysaattorin regenerointi (CCR) reformeri

Katalyyttinen reformointi on prosessi, jossa nafta muutetaan korkeaoktaanisiksi bensiinisekoituskomponenteiksi eli reformaateiksi katalyytin avulla korkeassa lämmössä ja korkeassa paineessa. Koska yksi kemiallisista reaktioista on dehydrogenointi, katalyyttinen reformointi tuottaa suuria määriä vetyä, jota käytetään hydrokrakkausyksiköissä ja muualla jalostamossa.

Miten CCR-uudistajat työskentelevät

Tyypillisessä jatkuvan katalysaattoriregeneroinnin (CCR-reformeri) prosessissa prosessi alkaa, kun polttoainesyöttö kuumennetaan uunissa sopivaan lämpötilaan. Sieltä syöttö kulkeutuu useisiin reaktoreihin, joissa hitaasti liikkuvat katalyyttipohjat, jotka ovat tyypillisesti platinapohjaisia, kiihdyttävät kemiallista reaktiota ja tuottavat erilaisia arvokkaampia hiilivetyjä. Syntyvät reformiaatit sekä reformointikaasu ja vety erotetaan toisistaan.

Reaktorissa tapahtuvat prosessit laskeuttavat katalyytille koksia. Kun käytetty katalyytti on poistunut viimeisestä reaktorista, se ohjataan regeneraattoriin, jossa katalyytti puretaan, minkä jälkeen se palaa takaisin reaktoriin.

Katalyytin jatkuva regenerointi on suositumpi ja tehokkaampi kuin puoliregeneratiivinen reformointi, jossa käytetään kiinteäpohjaista katalyyttiä, joka voidaan regeneroida vain muutaman kuukauden välein tapahtuvien seisokkien aikana. CCR puolestaan voi toimia keskeytyksettä lukuun ottamatta noin kolmen vuoden välein tapahtuvaa vaihtoa.

Missä CCR-reformerin lämpötilaa seurataan?

Lämpötilalla on keskeinen rooli CCR-reformerin kemiallisten prosessien optimoinnissa, ja lämpötila-anturit toimivat haastavissa olosuhteissa.

• Uuni: Tarkka ja luotettava putkipesän lämpötilan mittaus on tärkeää turvallisen käytön ja yksikön läpimenon optimoinnin kannalta. Tyypillisessä CCR-yksikössä on monikennoisia uuneja - yksi kutakin katalyyttivuodetta/-vyöhykettä varten - joissa on putkia, jotka on järjestetty aaltoputkiksi tai kaariksi. Sekä putki että putken päädyt laajenevat korkeassa lämmössä, joten laitteen on käsiteltävä kolmiulotteista differentiaalista laajenemista.
• Reaktori: Lämpötila-anturit liikkuvissa katalyyttivuoteissa seuraavat katalyytin suorituskykyä ja havaitsevat virtauksen epätasaisen jakautumisen. Mittauslaitteet ovat kuitenkin alttiita eroosiolle, joka johtuu toistuvasta kosketuksesta katalyyttipelletteihin. Raskasseinäinen suunniteltu kaapeli suojaa liikkuvilta katalyytteiltä ja korkeilta lämpötiloilta.
• Regeneroija: Käytetty katalyytti hapetetaan koksisaostuman poistamiseksi ja kloorataan sen jälkeen happamuuden palauttamiseksi. A joustava monipistetermoelementti valvoo kaasun lämpötiloja kullakin vyöhykkeellä katalysaattorin mahdollisimman pitkän käyttöiän varmistamiseksi. Tässä korkean lämpötilan ja korroosiota aiheuttavassa ympäristössä superseos Inconel on suositeltava materiaali mittauslaitteisiin.

Koska CCR-yksiköt voivat vaihdella huomattavasti lisenssinantajasta riippuen, erojen ymmärtäminen on avainasemassa oikean instrumentoinnin kannalta.

Hydrokrakkausyksikkö

Hydrokrakkausyksiköissä voidaan jalostaa erilaisia vähäarvoisia raaka-aineita keskitisleiksi, joita ovat lentopetroli, diesel, kerosiini ja kevyt kaasuöljy.

Miten hydrokrakkausyksiköt toimivat?

Kuten nimestä käy ilmi, hydrokrakkausreaktorit hajottavat raskaampia kaasuöljyjä vetypitoisessa ilmakehässä kiinteän katalyytin (yleensä zeoliitti), korkeiden lämpötilojen (400-815 °C) ja korkeiden paineiden (1 000-2 000 psi/70-140 bar) avulla. Tämän jälkeen krakattu seos johdetaan fraktioijalle, josta poistetaan alemman kiehumispisteen tisleet ja jäljelle jäävä korkeamman kiehumispisteen omaava öljy kierrätetään reaktoriin, jossa se muunnetaan uudelleen.

Vedyllä on tässä prosessissa kaksi tehtävää:

• Yhdistäminen halkaistujen tyydyttymättömien hiilivetyjen kanssa tyydyttyneiden arvokkaiden tuotteiden muodostamiseksi
• Reaktorin lämpötilan säätö (vedyn kyllästyminen on eksotermistä, joten vedyn lisääminen lisää lämpöä)

Raskaat kaasuöljyt sisältävät yleensä merkittäviä määriä rikkiä ja typpeä. Kaksivaiheisessa vetykrakkausyksikössä ensimmäinen vaihe on vetykäsittely: katalysaattorin avulla poistetaan epäpuhtaudet raaka-aineesta ja vety yhdistetään rikkiin ja typpeen, jolloin syntyy kaasumaista rikkivetyä (H₂S) ja ammoniakkia (NH₃). Pesuvesi liuottaa nämä kaasut, ja syntyvä ammoniumhydroksidisulfidi (NH₄HS) johdetaan pois strippausta varten. Yksivaiheisissa hiilivetyjen krakkauslaitteissa raaka-aineen on ensin läpäistävä vedynkäsittelylaite ei-toivottujen yhdisteiden poistamiseksi.

Lämpötilan seurannan merkitys hiilivetyjen krakkauslaitteissa

Katalyyttinen krakkaus on endoterminen prosessi, kun taas vedyn kyllästyminen vapauttaa lämpöä. Hydrokrackingin turvallisuus ja tehokkuus riippuvat siis siitä, että reaktorin lämpötila pidetään tietyllä alueella. Lämpötilaprofiilin seurannan avulla operaattorit voivat paremmin ymmärtää ja hallita reaktorin suorituskykyä ja erityisesti estää lämpökatkoja.

Koska hiilivetyjen krakkausyksiköiden rakenne vaihtelee lisenssinantajasta riippuen, on tärkeää tehdä yhteistyötä asiantuntijoiden kanssa, jotka tuntevat alaa ja pystyvät suunnittelemaan monenlaisia lämpötilan profilointijärjestelmiä hiilivetyjen krakkausyksiköihin monipisteasennukset ja 24/7 asiakastuki. WIKA:lla on pitkä historia suunnittelemiensa mittausratkaisujen suunnittelussa, jotka auttavat jalostamoita ehkäisemään suunnittelemattomia seisokkeja, parantamaan ajopituutta ja lisäämään kannattavuutta.

Vedynpoistoyksikkö

Vedynkäsittelylaitteet, joita kutsutaan myös rikinpoistoyksiköiksi (HDS), ovat prosessilaitteita, jotka poistavat rikkiä sekä typpeä, happea, raskasmetalleja ja muita ei-toivottuja tuotteita seos- tai raaka-aineista. Tämä on yksi tärkeimmistä vaiheista nykyaikaisessa jalostamotoiminnassa, sillä:

• Jalostamoiden on täytettävä yhä tiukemmat ympäristövaatimukset, jotka koskevat maakaasun ja liikennepolttoaineiden päästöjen vähentämistä.
• Vedynkäsittely pidentää katalyytin käyttöikää, sillä rikki- ja typpiyhdisteet voivat myrkyttää metallikatalyytit.
• Syöttöaineen epäpuhtaudet voivat liata käsittelyyksiköitä, joten vetykäsittely pidentää ajoaikoja ja välttää jatkokäsittelylaitteiden tarpeettomat pysäytykset.

Miten vetykäsittelylaitteet toimivat

Hydrokrakkausyksikön tavoin vetykäsittelylaitteessa raaka-aine sekoitetaan vetyyn, seos kuumennetaan 260-400 °C:een (500-750 °F) uunissa ja ruiskutetaan sitten reaktoriin. Metallikatalyyttien läsnäollessa ja korkeissa lämpötiloissa (300-400 °C) ja korkeassa paineessa (30-130 bar) vety reagoi raaka-aineen kanssa ja poistaa rikin muodostamalla kaasumaista rikkivetyä (H₂S) ja typpeä (muodostamalla ammoniakkia eli NH₃). Samalla vety kyllästää olefiinit ja aromaatit.

Vedynkäsittelylaitteita on useita eri luokkia, jotka on määritelty niiden käsittelemien raaka-ainetyyppien mukaan - jäännöksistä, raskaasta teollisuusbensiinistä ja kerosiinista dieseliin, tyhjökaasuöljyyn ja FCC-bensiiniin.

Lämpötilan seuranta ehkäisee vesihappokäsittelyyn liittyviä ongelmia

Lämpötila-antureilla on tärkeä rooli turvallisuuden ja tuottavuuden kannalta. Monissa eri paikoissa, joustava monipistetermopari kuten Flex-R® tarkista, onko kuumia pisteitä, seuraa katalysaattorin suorituskykyä ja etsi alueita, joilla on jakeluvirheitä, erityisesti pistorasioissa. Sisäänmenopisteissä olevat lämpötila-anturit valvovat reaktorin sisäosien toimintaa.

Isomerointiyksikkö

Isomerointi parantaa bensiinin laatua muuttamalla suoraketjuisia hiilivetyjä, joiden oktaaniluku on alhaisempi, haaraketjuisiksi hiilivedyiksi, joiden oktaaniluku on korkeampi. Katalyyttiseen reformointiin verrattuna isomerointi on taloudellisempaa ja tuottaa vähemmän CO₂ ja vaarallisia sivutuotteita.

Mikä on isomerisaatio?

Isomeerit ovat molekyylejä, joilla on sama molekyylikaava mutta erilainen molekyylijärjestely. Esimerkiksi tavallinen butaani (n-C4) on suoraketjuinen molekyyli, jossa on 4 hiiliatomia ja 10 vetyatomia. Sen isomeeri, isobutaani (i-C4), on myös C₄H₁₀, mutta sen keskeisestä hiiliatomista haarautuu CH₃-ryhmä.

Näiden rakenteellisten erojen vuoksi haaraketjuiset hiilivedyt käyttäytyvät sekä fysikaalisesti että kemiallisesti eri tavalla kuin suoraketjuiset serkkunsa. Esimerkiksi tavallinen pentaani ja heksaani ovat matalaoktaanisia, noin 66-70 RON (tutkimusoktaaniluku), kun taas isopentaani ja isoheksaani ovat noin 82-87 RON.

Isomerointiyksiköitä on kahdenlaisia:

• C4-isomerointiyksiköt muuttavat butaanin (n-C4) isobutaaniksi (i-C4) käytettäväksi alkylointiyksiköissä.
• C5/C6-isomerointiyksiköt muuttavat pentaanin (n-C5) isopentaaniksi (i-C5) ja heksaanin (n-C6) isoheksaaniksi (i-C6) käytettäväksi sekoitevarastona.

C5/C6-isomerointiprosessi

Ensin kevytbensiini käsitellään vedyllä rikin, typen ja muiden ei-toivottujen tuotteiden poistamiseksi. Käsitelty raaka-aine sekoitetaan sitten eri määriin vetyä (riippuen käytetystä katalysaattorista) ja ruiskutetaan reaktoriin, joka on ympäristö, jossa on kiinteä katalysaattori ja jossa on kohtalainen lämpö (200-400 °F / 93-204 °C).

Isomerisaatioprosesseissa käytetään yhtä kolmesta katalysaattorityypistä.

Seuraavat vaiheet riippuvat käytetystä katalysaattorityypistä. Yleensä reaktorin jätevesi johdetaan astioihin, joissa tuotteet erotetaan toisistaan:

• H₂ otetaan talteen ja käytetään uudelleen reaktorissa.
• Isomeraatit ohjataan jatkojalostukseen sekoittamista varten.
• Jos HCl:ää syntyy, se poistetaan ja käsitellään.
• Säröytyneet kaasutC₁ (metaani), C₂ (etaani), C₃ (propaani) ja C₄ (butaani) otetaan talteen ja poistetaan.
• Muuntelemattomat C₅- ja C₆-yhdisteet kierrätetään takaisin reaktoriin syöttöaineena.

Katalyyttien lämpötilan seuranta

Jotta isomerointiyksiköt voivat jatkaa korkea-oktaanisten isomeeraattien tuotantoa, katalysaattorin on oltava huipputehokas. Operaattorit voivat valvoa kanavointia, vääränlaista jakelua ja yleistä katalysaattoritoimintaa monipistetermoelementti eri kohdissa kiinteitä sänkyjä pitkin. Täydellinen lämpötilaprofiili voi pidentää katalyytin käyttöikää, lisätä prosessin tehokkuutta ja parantaa laitoksen turvallisuutta.

Amiiniyksikkö

Amiiniyksiköt poistavat maakaasusta ei-toivottua rikkivetyä ja hiilidioksidia käyttämällä typpipitoisia yhdisteitä, joita kutsutaan amiineiksi. Amiinikäsittely on yksi parhaista tavoista poistaa happamat kaasut ja tehdä öljytuotteista käyttökelpoisia.

Amiinikäsittelyn perusteet

Amiiniyksikkö sisältää useita vaiheita happaman kaasun makeuttamiseksi ja amiiniliuottimen kierrättämiseksi.

• 1. Ennen amiinikäsittelyä likainen prosessi ohjataan happaman kaasun tyrmäysrumpuun (KO) veden ja öljypisaroiden poistamiseksi.
• 2. Esikäsitelty kaasu johdetaan amiinikolonnin pohjaan, jota kutsutaan myös absorbaattoriksi tai kontaktoriksi.
• 3. Kun hapan kaasu nousee ylöspäin, se joutuu kosketuksiin ylhäältä alas satavan vähärasvaisen amiiniliuoksen (ilman happamia kaasuja) kanssa. Mitä suurempi kontakti, sitä enemmän H₂S ja CO₂ imeytyvät.
• 4. Kontaktoripylvään yläosassa makeutettu kaasu johdetaan pois puhtaan prosessin ulostuloaukkoon.
• 5. Puhdas prosessi johdetaan makean kaasun KO-rumpuun, jossa jäljelle jäänyt amiini kerätään ja käytetään uudelleen, ja maakaasu johdetaan edelleen putkistoon.
• 6. Amiiniliuos, joka on nyt kyllästetty happamilla kaasuilla (runsas amiini), laskeutuu kontaktorin pohjalle ja johdetaan strippauskolonniin.
• 7. Stripperissä keittimestä tuleva höyry erottaa happamat kaasut rikkaasta amiinista.
• 8. Happokaasut jäähdytetään lauhduttimessa ja johdetaan talteenottoyksiköihin käsiteltäväksi.
• 9. Riisuttu amiini kulkee suodattimien läpi jatkopuhdistusta varten.
• 10. Amiini, joka on nyt jälleen laihaa, johdetaan takaisin kontaktorin yläosaan uudelleenkäyttöä varten.

Mittausratkaisut amiinikäsittelyn optimoimiseksi

Lämpötilan seurannalla ja valvonnalla on keskeinen merkitys amiiniyksiköiden tehokkuuden kannalta. Prosessikaasu ja amiiniliuos toimivat parhaiten kapealla lämpötila-alueella.

• Jos amiini on liian viileä joutuessaan kosketuksiin hiilivetyjen kanssa, likainen prosessikaasu voi tiivistyä ja vaahdota, jolloin kaasun laatu heikkenee. Ihannetapauksessa vähärasvainen amiini on vain hieman kuumempi kuin kaasun lämpötila sisäänmenossa.
• Mutta jos vähärasvainen amiini on liian kuuma, se virtaa liian nopeasti eikä absorboi tarpeeksi happamia kaasuja.
• Jos likainen prosessikaasu on liian kuumaa amiinikolonniin tullessaan, se nousee liian nopeasti ja joutuu kosketuksiin vähärasvaisen amiinin kanssa liian lähellä kolonnin yläosassa olevaa puhtaan prosessin ulostuloaukkoa. Tässä tilanteessa voi tapahtua vaahtoamista, mikä johtaa kaasun laadun heikkenemiseen ja mahdolliseen amiinihäviöön.
• Jos runsas amiini on liian kuumaa, happamat kaasut irtoavat liuoksesta ja hyökkäävät metallipintoihin, mikä johtaa korroosioon.
• Jos suodatusjärjestelmän lämpötila on liian viileä, se ei poista yhtä tehokkaasti epäpuhtauksia amiiniliuoksesta ennen kuin se pumpataan takaisin kontaktoriin, jolloin happamien kaasujen absorptio ei ole yhtä tehokasta.

Amiinin kiertonopeus, kaasun virtausnopeus, tulokaasun lämpötila ja amiinipitoisuus vaikuttavat amiinikäsittelyn tehokkuuteen. Laadukkailla mittalaitteilla, kuten monipistetermoelementillä, erityisesti TC96-M miniatyyri monipistetermoelementti jalostamot saavat tarkat, reaaliaikaiset tiedot, joita ne tarvitsevat tehdäkseen älykkäitä operatiivisia päätöksiä.

Vety-yksikkö

Vety on nykyään tärkeä osa jalostamoita, sillä sitä tarvitaan, jotta vähempiarvoiset hiilivedyt voidaan muuntaa korkeamman jalostusarvon tuotteiksi. Hydrokrakkausyksiköissä, vetykäsittelylaitteissa ja isomerointiyksiköissä käytetty vety voi olla peräisin CCR-reformerista, joka tuottaa H₂ sivutuotteena. Lisätarvetta voidaan tyydyttää höyryn avulla toimivalla metaanireformoijalla (SMR), joka muuntaa metaania - yleensä maakaasusta - ja vettä vedyksi.

1. Tarvittaessa maakaasu desulfuroidaan ensin vedynpoistoyksikössä.

2. SMR käyttää korkeaa painetta (3-25 bar), korkeita lämpötiloja (700-1 000 °C), kiinteäpohjaista katalysaattoria ja ylikuumennettua höyryä metaanin reformoimiseksi vedyksi ja hiilimonoksidiksi.

CH₄ +H₂O → 3 H₂ + CO

3. Hiilimonoksidi on epäpuhtaus, jota on vaikea poistaa. Höyryreformoijasta syntyvä synteesikaasu käy nyt läpi vesikaasunsiirtoreaktion, jossa hiilimonoksidi muutetaan hiilidioksidiksi ja lisävedyksi.

CO + H₂O → CO₂ + H₂

Tämäkin prosessi vaatii katalysaattoria, mutta hieman alhaisemmissa lämpötiloissa, 200-480 °C:ssa (400-900 °F).

4. Hiilidioksidin poistaminen vedystä tapahtuu pääasiassa kahdella tavalla.

• PSA-menetelmässä (Pressure swing adsorption) käytetään korkeaa painetta ja adsorbenttimateriaaleja ei-toivottujen kaasujen talteenottoon. Prosessi siirtyy sitten matalapaineeseen, jolloin materiaalit luovuttavat kaasunsa, jolloin niiden adsorbenttiominaisuudet palautuvat.
• CO₂ metanoinnissa käytetään amiiniliuotinta hiilen talteenottoon ja sen jälkeen sen muuttamiseen H₄:ksi katalyytin avulla sekä sopivissa lämpötila- ja paineolosuhteissa. Syntynyt metaani johdetaan sitten takaisin höyryreformeriin.

Molemmat menetelmät tuottavat lähes puhdasta vetyhöyryä jalostamoa varten.

Vety-yksiköiden mittausratkaisut

Koska höyryn reformointi on endoterminen prosessi, se vaatii säännöllistä lämmön syöttöä uunista. Uunin putkipesän lämpötila voi nousta jopa 815 °C:een (1 500 °F). Lämpötilan mittausratkaisuihin kuuluvat putkipintaiset termoparit, joustava monipistetermoelementti ja termoparit osoitteessa lämpökaivot ja putkikaivot. Lämpötila-antureiden avulla käyttäjät voivat myös tehdä tietoon perustuvia päätöksiä katalysaattorin vaihtamisesta.

Paineen, pinnankorkeuden ja virtauksen seuranta ja säätö ovat myös avainasemassa tehokkaiden prosessien kannalta metaanin höyryreformoinnin aikana.

Rikin talteenottoyksikkö

Rikki on ei-toivottu tuote öljyssä ja kaasussa, koska niiden palaminen tuottaa ympäristösaasteita. Rikinpoiston jälkeen vedynpoistoyksikössä tai muussa käsittelyyksikössä rikin talteenottoyksikkö (SRU) muuntaa syntyvän rikkivedyn Claus-prosessin avulla rikiksi, joka on myyntikelpoinen tuote, jota käytetään teollisuudessa ja lannoitteiden valmistuksessa.

Rikin talteenoton vaiheet jalostamossa

Claus-prosessissa on kaksi vaihetta rikin talteenottamiseksi:

1. Lämpövaihe

Rikkivety palaa ilman hapen kanssa ja tuottaa alkuainerikkiä.

2 H₂S + O₂ → 2 S + 2 H₂O

Hapettimen lämpötila pidetään yli 1 560 °F (~850 °C). Kuuma jätevesi johdetaan tämän jälkeen lauhduttimeen, jossa höyry johdetaan pois rikistä. Koska rikkivety hapettuu vain osittain, ~70 % rikistä erotetaan pois, ja virta sisältää edelleen rikkivetyä. Lisäpoltossa ilman kanssa syntyy rikkidioksidia.

2 H₂S + 3 O₂ → 2 SO₂ + 2 H₂O

2. Katalyyttinen vaihe

Lauhduttimen poistovesi lämmitetään uudelleen, koska rikin tiivistyminen likaa katalysaattorin. Kuuma seos kulkee tämän jälkeen kiinteäpohjaisten katalysaattoreiden (Claus-reaktoreiden) läpi rikin erottamiseksi edelleen.

2 H₂S + SO₂ → 3 S + 2 H₂O

Katalyyttivaihe tapahtuu alhaisemmissa lämpötiloissa, 600-625 °F (~315-330 °C), mutta rikin kastepisteen yläpuolella.

Claus-prosessi ottaa talteen 95-97 prosenttia syöttövirran H₂S :stä, mutta tämä prosenttiosuus ei riitä täyttämään nykyisiä tiukkoja ilmansuojelumääräyksiä. Tämän vuoksi viimeinen vaihe on jälkikaasun käsittely jälkikaasun käsittelylaitteiston (TGTU) avulla. Rikkipitoinen poistokaasu kuumennetaan ja hydrataan rikkivedyksi, joka kulkee amiiniyksikön läpi. Poistettu rikkivety palaa sitten takaisin hapettimeen, jossa Claus-prosessi jatkuu.

Lämpötilan mittauksen merkitys rikin talteenotossa

Tarkalla lämpötilan seurannalla ja hallinnalla on valtava merkitys SRU:n jokaisessa vaiheessa hapettimista ja lauhduttimista jälkilämmittimiin, reaktoreihin ja jälkikaasujen käsittelyyksiköihin (TGTU). Jos esimerkiksi Claus-reaktorin lämpötila on liian alhainen, katalyytti ei reagoi optimaalisesti. Lisäksi rikkipitoinen kaasu tiivistyy ja likaa katalysaattorin.

Soihdutustorni

Sekä taloudellisista että ympäristösyistä jalostamot löytävät keinoja ottaa talteen ja kierrättää lähes kaikki prosessiensa jäännöstuotteet. On kuitenkin olemassa tiettyjä kaasuja, joita ei voida käyttää uudelleen, ja ne poltetaan turvallisesti pois. Lisäksi ylipaineen tai muiden vaaratilanteiden sattuessa hätäpysäytysjärjestelmät (ESD) varmistavat, että vaaralliset höyryt evakuoidaan automaattisesti laitoksen herkiltä alueilta ja ohjataan soihdutuslinjojen kautta soihdutuspiippuun poltettavaksi.

Soihtupiippu ohjaa näiden ei-toivottujen kaasujen palamista, jolloin syntyy vähemmän haitallisia tuotteita, jotka vapautuvat ilmakehään. Esimerkiksi metaanin ilmastonlämpenemispotentiaali (GWP) on 27-30, kun hiilidioksidin GWP on 1. Palamatta jääneen metaanin polttaminen tuottaa hiilidioksidia ja vettä.

Erilaiset ilma-, höyry- ja ei-toivottujen kaasujen johdot syötetään soihdutuspiippuun ja sytytetään soihdun kärjessä. Virtausnopeuden mittauslaitteet auttavat ohjaamaan prosessia turvallisuuden ja tehokkaan palamisen varmistamiseksi. Soihdutustorniin johdettavat lämpöparit ovat kriittisiä soihtua tukevien ohjaimien seurannassa.

Sähköasema

Suuret tuotantoketjun loppupään toiminnot omistavat yleensä sähköaseman yhdessä alueen sähköyhtiön kanssa. Jalostamossa operaattoreiden on muutettava jännitetasoja ja ohjattava sähkö sinne, missä sitä tarvitaan.

Keski- ja suurjännitelaitteet käyttävät nykyään erilaisia kaasuja eristykseen ja valokaaren sammuttamiseen. WIKA on maailmanlaajuinen kaasunkäsittelyratkaisujen toimittaja, joka tarjoaa sähkönsiirto- ja jakeluteollisuusja meidän tuotevalikoima avulla sekä jatkojalostusyritykset että sähköntoimittajat voivat valvoa, analysoida ja käsitellä kaikenlaisia eristyskaasuja katkaisijoissa, muuntajissa, kytkinlaitteissa ja muissa laitteissa.

Yleisin kaasueristeisissä laitteissa esiintyvä kaasu on rikkiheksafluoridi (SF₆). Sillä on erinomainen dielektrinen lujuus luotettavaa kaaren sammutusta varten. Samalla se on kasvihuonekaasu, jolla on suurin tunnettu ilmaston lämpenemispotentiaali (GWP). Vuodon estäminen on ensiarvoisen tärkeää SF₆-kaasun käytön vaarojen välttämiseksi.

WEgrid Solutions on WIKA:n tytäryhtiö ja tarjoaa kattavan valikoiman tuotteita ja palveluja, jotka on suunniteltu SF₆:n ja vaihtoehtoisten kaasujen turvalliseen käsittelyyn. Kaasun tiheyden online-seuranta ja trendianalyysi mahdollistavat kunnossapidon ja kunnossapidon, minkä ansiosta sähköaseman operaattorit voivat lisätä turvallisuutta, vähentää kustannuksia ja suojella ympäristöä.

Kalibrointi & palvelut

WIKA tarjoaa laajan valikoiman palveluja öljy- ja kaasuteollisuuden tuotantoketjun loppupäässä.

Kalibrointikeskus: Konsultointi, suunnittelu ja toteutus - kaikki yhdestä lähteestä

Anna WIKA:n kalibroida referenssi- ja testilaitteesi joko vuonna iSO 17025 -akkreditoidut laboratoriomme tai omalla paikkakunnallasi. Tarjoamme laajan kalibrointilaitevalikoiman lisäksi kalibrointipalveluja paineen, lämpötilan, voiman, virtauksen ja sähköisten mittauslaitteiden sekä SF₆-kaasun tiheysmittareiden kalibrointiin.

Kalibroidut mittalaitteet tuottavat tarkkoja tietoja, jotka ovat edellytyksenä sellaiselle älykkäälle päätöksenteolle, joka johtaa turvallisempaan toimintaan ja suurempaan tuotantoon. Kalibrointituotteet ovat kuitenkin vain osa yhtälöä.

Jos haluat kokonaisratkaisun, joka on yhtä ainutlaatuinen kuin jatkojalostustoimintasi, tee yhteistyötä WIKAn kanssa. Öljy- ja kaasuasiantuntijamme voivat suunnitella tehokkaan kalibrointijärjestelmän laajasta tuotevalikoimastamme:

• Testitehtävien mukautettavuus
• Paine- ja tyhjiösyöttö
• Paineen säätöön ja hienosäätöön tarkoitetut komponentit
• Jännitelähteet ja yleismittarit sähkötestauslaitteiden kalibrointia varten

Toinen vahvuutemme on hankesuunnittelu. Voimme suunnitella, rakentaa ja ottaa käyttöön sovelluskohtaisia järjestelmiä kaikenlaiseen paikan päällä tapahtuvaan kalibrointiin manuaalisista työpisteistä tuotantolinjojen täysin automatisoituihin testausjärjestelmiin.

Uunien kokonaisvaltainen seurantaohjelma (FCMP)

Polttolämmittimet ovat monien jalostamoyksiköiden sydän, ja huono suorituskyky vaikuttaa kielteisesti turvallisuuteen ja tuottavuuteen. Jotta laitteistosi toimisi mahdollisimman lähellä tavoiteolosuhteita, tarjoamme kolme tasoa uunien valvontaa jalostamosi tarpeiden mukaan.

• Perus: infrapunakuvaus + perusteellinen tarkastus laitteiden ongelmien tunnistamiseksi
• Edistynyt: perussuunnitelma + säännöllinen seuranta ja arviointi
• Kokonaisvaltainen: kehittynyt suunnitelma + toimintakelpoinen tiedustelutieto ja asioiden syvällinen ymmärtäminen

Kalvotiivistejärjestelmän korjaus

Älä vaihda, kun voit korjata. WIKAn kanssa kalvotiivistejärjestelmiä (DS) koskevat palvelut asiakkaat voivat saada merkittäviä säästöjä verrattuna uuden laitteen ostokustannuksiin. Tämä johtuu siitä, että prosessilähettimen käyttöikä on pidempi kuin kostutettujen osien käyttöikä. Kun kalvotiivistejärjestelmä lakkaa toimimasta, vain harvoissa tapauksissa koko yksikkö on vaihdettava.

Huollamme sekä omia että muiden valmistajien kalvotiivistejärjestelmiä. Sijaintimme on aivan Houstonin laivaväylän vieressä, joten tarjoamme nopeat korjauspalvelut alueen jalostamoille. Kalvotiivisteen pudotuslaatikko, joko sinun tai meidän tiloissamme, lisää mukavuutta.

T&K-keskus

WIKA:n T&K-keskus sijaitsee lähellä Houstonin laivakanavaa, ja se on maailmanluokan laitos, joka on luotu auttamaan jalostamoja saamaan kaiken irti omaisuudestaan. Kampuksen sydämenä on täysikokoinen prosessiyksikkö, joka on suunniteltu ja rakennettu ASME- ja API-ohjeiden mukaisesti. 9,6 miljoonan BTU:n uunissa voidaan jäljitellä monenlaisia prosesseja, jotka tapahtuvat suuremmissa lämmittimissä ja reaktoreissa, joten voimme testata ja todentaa lämpötilamittareidemme suorituskyvyn todellisissa työolosuhteissa.

Tämä huipputekninen laitos ei kuitenkaan ole vain WIKA:n käytössä. Asiakkaamme hyötyvät myös erilaisista palveluista:

• Toista jalostusyksikön lämpötilamittausongelmat tähän tarkoitukseen suunnitellussa aktiivipolttoisessa lämmittimessä.
• Tukea anturien testausvaatimuksia ilman laitevaurioita tai kalliita jalostamon seisokkeja.
• Saat käytännönläheistä koulutusta, jonka avulla saat parhaan mahdollisen hyödyn mittauslaitteista ja prosessiyksiköistä, mukaan lukien tietoa tubeskin-termoparien optimaalisesta sijoittelusta ja konfiguroinnista.

Asiantuntijaneuvonnan ja laadukkaiden välineiden valikoiman lisäksi, jotka on tarkoitettu öljy- ja kaasuteollisuus, WIKA:n T&K-keskus on auttanut jalostamoja ympäri maailmaa parantamaan prosessien tehokkuutta, lyhentämään läpimenoaikoja sekä lisäämään tuottoja ja katteita.

Asennus

Kokeneet teknikot ja insinöörit ovat käytettävissä paikan päällä WIKA:n laitteiden ja järjestelmien asennukseen ja käyttöönottoon liittyvää tukea varten. Valikoimamme kenttäpalvelut sisältää valvontaa, neuvontaa, hitsaustyötä, analyysejä ja vianmääritystä, tarkastuksia, huoltoa ja korjauksia. Maailmanlaajuinen tiimimme on tukenasi aina uusista hankkeista suunniteltujen tai suunnittelemattomien seisokkien valvontaan.

Ammatillinen kehitys

Alan asiantuntijamme ovat käytettävissä työpajoihin, seminaareihin ja konsultaatioihin kaikissa tuotesarjoissamme - joko sinun tai meidän tiloissamme. Ota meihin yhteyttä, jos haluat lisätietoja tiimisi kouluttamisesta ja täydennyskoulutuksesta.