Компенсаторы для установок флюид-каталитического крекинга (FCC) и установок каталитического риформинга с непрерывной регенерацией катализатора (CCR)

Компенсаторы, спроектированные для работы на установках флюид-каталитического крекинга (FCC) и каталитического риформинга с непрерывной регенерацией катализатора (CCR) на современных нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ), являются одними из самых сложных компенсаторов ввиду того, что их работоспособность должна быть гарантирована в условиях воздействия высоких температур, высокого давления, значительных перемещений и очень агрессивных и абразивных сред.

ООО "Инициатива" уже более пяти лет разрабатывает и поставляет компенсаторы российского производства для FCC и CCR в соответствии со спецификациями UOP, ExxonMobil, KBR, Lummus..., а также по программе импортозамещения взамен компенсаторов иностранных производителей, таких как Belman, MACOGA. Eagle Burgmann и т.д.

К стандартным типам компенсаторов, используемых для FCC и CCR, относят сильфонные разгруженные универсальные, шарнирные линзовые и компенсаторы для выравнивания давления (линейные и изогнутые), при этом выделяют три основные группы:

С горячей стенкой
С холодной стенкой
Нефутерованные

Устройства с горячей стенкой объединяют устойчивую к абразии футеровку, включающую гексагональную сетку, и огнеупорный или жаростойкий материал (многоцелевой, устойчивый к абразии огнеупор, который может быть уложен вручную, отлит вибрацией и заторкретирован). Футеровка не предназначается к использованию в качестве теплового барьера и требует специальную и регулируемую сушку.

Компенсаторы с холодной стенкой имеют огнеупорную футеровку, которая обеспечивает условия работы, при которой температура стенки кожуха не превышает разрешаемые параметры. Футеровка состоит из анкеров из нержавеющей стали и огнеупорного материала высокой плотности, отлитого под вибрацией с самовыравниваем. Они объединяют внутреннюю изоляцию / укладку, выполненную из биорастворимого керамического волокна или кремнеземной ткани, уплотнение гильзы, который поддерживает на месте внутренний изоляционный слой, одновременно предохраняя углубления сильфона / футеровки от жидких частиц.

Нуфурерованные компенсационные устройства могут подвергаться воздействию очень высоких температур, но обычно не используются для перемещения катализатора, поэтому им не требуется устойчивая к абразивному износу внутренняя футеровка. Обычно этот тип используется для входящего и выходящего воздуха и переноса газов из реактора.

Гибкий элемент компенсатора (сильфон, линза) как наиболее важная часть, может быть однослойным, многослойным, с дублирующим слоем или усиленными и в целом включать в себя систему раннего предупреждения (активный или пассивный мониторинг). Обычно в компенсаторах применяют двухслойные тестируемые сильфоны, где каждый слой разработан для соответствующих эксплуатационных условий. Если во внутреннем слое во время использования образуется отверстие или трещина от напряжения, внешний слой берет работу на себя, не подвергая операторов повышенному риску или создавая потребность в незапланированной остановке. Кольцевое пространство между слоями может контролироваться на предмет утечек для обнаружения неисправности слоя - датчик давления во внешнем слое просигнализирует о выходе из строя внутреннего слоя. Тестируемые двухслойные сильфоны также допускают испытания под давлением для внутреннего и внешнего слоев во время остановки оборудования.

Чаще всего материалом сильфонов для большинства применений в FCC и CCR выступает Inconel 625LCF, Сплав INCONEL® 625LCF (UNS N06626 / W. Nr. 2.4856)) являющийся улучшеннjq версиtq по сопротивлению усталости сплава INCONEL 625. В соответствии с большинством спецификаций требуется, чтобы материалы сильфонов были подвергнуты отжигу, либо отожжены на твердый раствор после образования.

Во избежание попадания пыли во впадины сильфонов, поскольку катализаторы могут отвердеть и повредить сильфоны или ограничить способность к перемещению, используются сильфоны с изоляцией или с продувкой.
В компенсаторах обычно используются самовыравнивающиеся кольца, чтобы препятствовать контакту витков друг с другом, обеспечивая распространение равномерного сжатия над витками.

С внешней стороны компенсаторы российского производства для FCC и CCR оснащаются регулирующими стяжками, пантографическими соединениями (карданными пантографами), покрытием для сдерживания давления, трубами аэрации и т.д.

Таким образом, высокая стоимость компенсаторов для работы на установках флюид-каталитического крекинга (FCC) и каталитического риформинга с непрерывной регенерацией катализатора (CCR) обусловлена следующими факторами:

Сложностью конструкции, позволяющей выдерживать высокое давление до 15 МПа, быть работоспособными в температурном пределе от минус 165 до плаю 1000 градусов Цельсия и противостоять агрессивным средам и абразивным средам и требующей применения карданных пантографов, усиленных стяжек и специальных покрытий;
Весогабаритными характеристиками (диамерт до 1800 мм, вес до 27 тонн, длина до 13,5 м);
Сложностью разработки и изготовления. В машиностроительном мире есть всего несколько производителей, обладающих возможностями для производства подобных компенсаторов.
Материальное исполение, предполагающее применение специальных жаропрочных сталей и сплавов с повышенными эксплуатационными характеристиками, в том числе дуплексные стали (Duplex), Титан (Titanium), Хастеллой (Hastelloy), Инколой (Incoloy), Инконель (Inconel), Alloy 59Э а также сплав INCONEL® 625LCF, Помимо того, что данные стали и сплавы изначально относятся к весьма дорогостоящим, но теперь в условиях санкций эта особенность ощущается особенно сильно.
Применение специальной, устойчивой к абразивному износу, футеровки, включающей гексагональную сетку, и огнеупорный или жаростойкий материал и требующей длительной специальной и регулируемой сушки
Повышенным требованиям к контролю качества на всех стадиях изготовления/поставки и проводимым испытаниям. Все компенсаторы для FCC и CCR подлежат комплексному контролю качества и программе испытаний, включающей: анализ чертежей, анализ рассчетов, сертификаты о проверке сварочных материалов, обзор и доработки WPS, PQR и WQR, процедуры по исследованию методом неразрушающего контроля (рентген, УЗД, цветная дефектоскопия), исследования магнитных частиц, испытания на твердость, испытания на утечку под давлением, верификация состава материалов, проверку на огнеупорную футеровку, подготовку поверхности и систему окраски, проверку упаковки и маркировки и т.д. Для каждого компенсатора разрабатывается всесторонний план контроля, анализируемый и утверждаемый заказчиком.

Многолетний опыт поставок ООО "Инициатива" компенсаторов российского производства для FCC и CCR в соответствии со спецификациями UOP, ExxonMobil, KBR, Lummus..., а также по программе импортозамещения взамен компенсаторов иностранных производителей, таких как Belman, MACOGA. Eagle Burgmann и т.д. позволяет гарантировать неизменно высокое качество при значительно лучших цене и срокам поставки по сравнению с иностранными аналогами.

Компенсаторы были поставлены и успешно эксплуатируются:

АО "Куйбышевский НПЗ", дочернее общество НК "Роснефть", комплекс каталитического крекинга FCC - 2019-2020 гг.. (взамен импортных компенсаторов согласно спецификации UOP)
АО "ТАИФ-НК" Завод Бензинов, цех №01 установка каталитического крекинга сернистых нефтепродуктов - 2020 год (взамен импортного компенсатора UNIS/1400.06)
АО "Новокуйбышевский НПЗ», дочернее предприятие ОАО "НК «Роснефть".Комплекс каталитического риформинга с непрерывной регенерацией катализатора (CCR) - 2022-2023гг.
АО "Новокуйбышевский НПЗ», дочернее предприятие ОАО "НК «Роснефть".Комплекс каталитического риформинга с непрерывной регенерацией катализатора (CCR) - 2024 год.
АО "Куйбышевский НПЗ", дочернее общество НК "Роснефть", комплекс каталитического крекинга FCC - 2024-2025 гг.. (текущий проект) (взамен импортных компенсаторов согласно спецификации UOP)