راهکارهای کوره شکست با عملکرد بالا برای عملیات پیرولیز

نقش کوره‌های ترکیبی در عملیات پیرولیز مدرن

اصول اساسی فرآیندهای شکستن بخار

کراکینگ بخار نقش مهمی در پردازش هیدروکربن‌ها ایفا می‌کند، به‌طوری‌که اساساً مولکول‌های بزرگ هیدروکربنی را به مولکول‌های کوچک‌تری مانند اتیلن و پروپیلن تجزیه می‌کند. این فرآیند با استفاده از بخار بسیار داغ آغاز می‌شود، معمولاً در دمایی بین ۸۰۰ تا ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد و فشاری کمی بالاتر از فشار معمول در سطح دریا اتفاق می‌افتد. چه چیزی این فرآیند را از کراکینگ کاتالیستی متمایز می‌کند؟ خب، روش‌های کاتالیستی در دماهای بسیار پایین‌تری کار می‌کنند و مواد خاصی به نام کاتالیست‌ها را برای کمک در تجزیه مواد نیاز دارند. کراکینگ بخار از همه این‌ها صرف‌نظر می‌کند و به جای آن تنها از گرمای شدید استفاده می‌کند.

انتخاب مواد اولیه‌ای که برای پردازش استفاده می‌کنیم، تفاوت اساسی در این ایجاد می‌کند که چه محصولی تولید شود و به چه میزان. به عنوان مثال، اتان نسبت به نفتا را در نظر بگیرید. وقتی تولیدکنندگان از اتان استفاده می‌کنند، معمولاً دستشان به اتیلن بیشتری می‌رسد. در حالی که نفتا منجر به تولید گروه گسترده‌تری از محصولات جانبی می‌شود. با بررسی روندهای بازار متوجه می‌شویم که تقاضا برای اتیلن به طور پیوسته در حال افزایش است. چرا؟ چون این ماده در تولید بسیاری از اقلام روزمره مانند ظروف پلاستیکی، مایع خنک‌کننده خودرو و مواد پاک‌کننده خانگی به کار می‌رود. همچنین نباید از بوتیلن غفلت کرد. نیاز به این ترکیب همچنان قوی باقی مانده است، زیرا شرکت‌ها به تولید پلی‌پروپیلن و سایر مشتقات شیمیایی در صنایع مختلف ادامه می‌دهند.

تأثیر بر تولید اتیلن و پروپیلن

در حال حاضر بازار جهانی اتیلن و پروپیلن به سرعت در حال رشد است، زیرا این مواد شیمیایی نقش بسیار مهمی در تولید پلاستیک‌ها و مواد سنتزی ایفا می‌کنند. بر اساس تحلیل‌های اخیر بازار، تقاضا به طور مداوم در حال افزایش است، زیرا تولیدکنندگان در بخش‌های مختلف به شدت به این مواد متکی شده‌اند. این روند را می‌توان در سراسر تولید بسته‌بندی مواد غذایی، قطعات خودرو و حتی در تولید پارچه مشاهده کرد. برای اینکه تمام این فرآیندهای تولید به‌صورت کارآمد انجام شوند، کوره‌های کراکینگ همچنان به عنوان تجهیزات ضروری در کارخانه‌های شیمیایی باقی مانده‌اند. بدون این کوره‌های تخصصی که با ظرفیت کامل کار می‌کنند، تقریباً غیرممکن بود تا با رشد تقاضای محصولاتی که از این بلوک‌های اساسی صنعت مدرن تولید می‌شوند، نظیر این مواد، همراهی کرد.

منطقه آسیا و اقیانوسیه همراه با آمریکای شمالی به عنوان قطب‌های اصلی برای فورن شکست عملیات برقی به دلیل تاسیسات عظیم تولیدی آنها. این مناطق به دلیل تولید بیشتر از سایر نقاط جهان، رهبری می‌کنند که به رشد اقتصادی صنعت کمک می‌کند. بر اساس گزارش‌های اخیر صنعتی، افزایش تولید اتیلن و پروپیلن تفاوت واقعی در وضعیت مالی ایجاد کرده است. کارخانه‌های بیشتر به معنای ایجاد شغل بیشتر برای کارگران محلی است، در حالی که شرکت‌ها بهبود خط پایینی خود را در بازارهای پتروشیمی سراسر جهان مشاهده می‌کنند. رشد تنها اعدادی روی کاغذ نیست، بلکه به معنای فرصت‌های شغلی واقعی و سودآوری در این مناطق کلیدی تولیدی است.

اجزای اصلی کوره‌های ترکیبی با عملکرد بالا

طراحی بخش‌های تابشی و همرفتی

نحوه طراحی بخش‌های تابشی و همرفتی در کوره‌های کراکینگ، تفاوت ایجادکننده است که چگونه بیشترین بهره‌وری را از این حیوانات صنعتی ببریم. بخش تابشی درست در قلب کوره قرار دارد، اینجاست که هیدروکربن‌های خسته‌کننده در شرایط شدید حرارتی تجزیه می‌شوند. در بالادست این بخش، بخش همرفتی با گرم کردن مایعات فرآیندی با استفاده از گرمای باقی‌مانده از گازهای خروجی، کار خودش را انجام می‌دهد. این موضوع به بهتر شدن توزیع گرما در کل سیستم کمک می‌کند. تنظیم دقیق هر دو بخش، نقش بسیار مهمی در بهره‌وری حرارتی و کاهش اتلاف انرژی ایفا می‌کند. برخی آزمایش‌های اخیر از روی تست در محل نشان می‌دهند که تنها بهینه‌سازی بخش همرفتی می‌تواند صرفه‌جویی در انرژی را به میزان تقریبی 15 درصد افزایش دهد، که این موضوع به معنای پس‌انداز واقعی از نظر هزینه و کاهش بیشتر انتشارات در طول زمان به شمار می‌رود.

سیستم‌های مشعل پیشرفته برای کنترل دما

سیستم‌های مشعل یکی از قطعات ضروری در کوره‌های کراکینگ محسوب می‌شوند که در آن‌ها کنترل دما اهمیت بالایی دارد. چیزی که این سیستم‌ها را متمایز می‌کند، توانایی آن‌ها در حفظ احتراق پایدار سوخت در طول فرآیندهای عملیاتی است؛ کاری که مستقیماً بر کارایی کلی کوره و نوع محصول نهایی تأثیر می‌گذارد. در طراحی این مشعل‌ها، مقررات نقش مهمی ایفا می‌کنند، چرا که سازندگان باید ضمن رعایت محدودیت‌های سخت‌گیرانه انتشار آلاینده‌ها، ایمنی کامل در طول عملیات را نیز تضمین کنند. شرکت‌ها از به‌روزرسانی به فناوری پیشرفته‌تر مشعل، مزایای واقعی را به دست آورده‌اند. به عنوان مثال، مدل‌های جدید: بسیاری از واحدها پس از انتقال به سیستم‌هایی که جریان هوا و مخلوط سوخت را به‌خوبی تعادل می‌کنند، کاهش قابل‌توجهی در انتشارات گزارش کرده‌اند. گزارش‌های صنعتی نیز این ادعیه را تأیید کرده و بهبودهای قابل‌سنجشی را در واحدهای مختلفی که این تغییر را انجام داده‌اند، نشان می‌دهند.

مواد مقاوم در برابر دمای بالا

در ساخت کوره‌های ترکیبی، انتخاب مواد مناسب اهمیت بسیاری دارد، به‌ویژه اینکه این واحدها در دماهای بسیار بالاتر از 800 درجه سانتی‌گراد کار می‌کنند. متخصصان صنعت معمولاً به سراغ آلیاژهای نیکلی و قطعات سرامیکی می‌روند، چون این مواد می‌توانند گرمای شدید را بدون اینکه از هم بپاشند تحمل کنند. انتخاب مواد به‌طور مستقیم بر مدت زمانی که کوره می‌تواند قبل از نیاز به تعمیرات کار کند، عملکرد روزانه آن و میزان تعمیرات برنامه‌ریزی‌شده تأثیر می‌گذارد. تصمیم‌گیری صحیح در این زمینه تفاوت بسیاری برای بهره‌برداران کارخانه ایجاد می‌کند. مواد بهتر به این معناست که کوره می‌تواند در برابر ضربه‌های حرارتی مقاومت کند و از تخریب شیمیایی ناشی از گازهای فرآیندی در امان بماند. بر اساس گفته مدیران کارخانه‌هایی که این تغییر را انجام داده‌اند، سرمایه‌گذاری اولیه روی مواد با کیفیت، حدود 30 درصد از توقفات غیر برنامه‌ریزی‌شده می‌کاهد و فواصل زمانی بین تعمیرات عمده را افزایش می‌دهد. این موضوع به معنای تولید پایدارتر و کاهش اختلال در فرآیند تولید در کل کارخانه است.

راهبردهای بهینه‌سازی بازده حرارتی

کاهش رسوب در بخش‌های کنوانسیونی

در بخش‌های کنوانسیون، کنترل فولینگ (گرفتگی) به‌خوبی می‌تواند تفاوت اساسی در کارکرد بهره‌ور کوره‌های کرکینگ ایجاد کند. وقتی رسوبات شروع به تجمع روی سطوح انتقال حرارت می‌کنند، حرکت گرما در سیستم را به‌شدت مختل می‌کنند و این امر باعث کُندی در کلیه عملیات می‌شود. متخصصان صنعتی روش‌های مختلفی را برای مقابله با این مشکل به کار می‌گیرند. برنامه‌های منظم تمیزکاری به حفظ سطوح بدون رسوب کمک می‌کنند، در حالی که پوشش‌های ضد فولینگ محافظتی در برابر تجمع رسوبات فراهم می‌کنند. مهندسان همچنین روی بهبود الگوهای جریان سیال کار می‌کنند تا مناطق مرده‌ای که مواد در آن جمع می‌شوند، ایجاد نشود. بر اساس گزارش‌های مهندسی مختلف، پیشگیری جدی از فولینگ می‌تواند کارایی انتقال حرارت را تا حدود 20 درصد افزایش دهد. این یعنی عملکرد بهتر کوره و کاهش قابل‌توجه هزینه‌های انرژی برای بهره‌برداران کارخانه‌ها که این راهکارها را به‌درستی اجرا می‌کنند.

تعادل‌دهی توزیع حرارت برای حداکثر بازده

در کوره‌های پیرولیز، داشتن توزیع مناسب دما در تمام نقاط کوره تفاوت بزرگی در به دست آوردن بازده خوب و همچنین ادامه‌دار بودن عملیات تولید ایجاد می‌کند. زمانی که دما به‌طور یکنواخت توزیع نشود، شرایط درون کوره بدتر می‌شود و در نتیجه مقدار محصولات مورد نظر ما کاهش می‌یابد، به‌ویژه موادی مانند اتیلن و پروپیلن که صنایع به شدت به آنها متکی هستند. راه‌های مختلفی وجود دارد که اپراتورها در عمل با این مشکل روبرو می‌شوند. اول از همه، محل قرار دادن مشعل‌ها نقش بسیار مهمی دارد. سپس، کنترل سرعت ورود گرما به بخش‌های مختلف کوره نیز اهمیت دارد. و این روزها، بیشتر نیروگاه‌ها به استفاده از مدل‌های کامپیوتری پیشرفته مانند نرم‌افزار دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) روی آورده‌اند تا دقیق‌ترین نقشه از جریان گرما و مشکلات احتمالی را قبل از بروز مشکلات واقعی به دست آورند. بررسی داده‌های واقعی از پالایشگاه‌های سراسر جهان به‌خوبی نشان می‌دهد که مدیریت صحیح توزیع گرما منجر به نتایج بهتری می‌شود. برخی از واحدها گزارش داده‌اند که با بهبود استراتژی‌های مدیریت حرارتی، بازده خود را بیش از ۱۰ درصد افزایش داده‌اند.

بهره‌وری سوخت و کاهش انتشار CO₂

دستیابی به بهره‌وری بیشتر سوخت از کوره‌های کراکینگ در حالی که انتشار گاز CO₂ کاهش یافته است، امروزه یکی از دغدغه‌های اصلی صنایع در پیشگیری از آلودگی محیط زیست می‌باشد. راه‌های مختلفی برای افزایش بهره‌وری در دسترس است که شامل تنظیم دقیق فرآیند احتراق، استفاده از مشعل‌های با بهره‌وری بالا و بازیابی گرما از گازهای خروجی قبل از دفع آنها می‌شود. رعایت محدودیت‌های انتشار CO₂ تنها به حفظ محیط زیست کمک نمی‌کند، بلکه باعث تحریک نوآوری در طراحی و بهره‌برداری از کوره‌ها نیز می‌شود. داده‌های واقعی نشان می‌دهند که کارخانه‌هایی که این اقدامات بهره‌وری را اجرا می‌کنند، معمولاً حدود ۲۵ درصد کاهش در انتشار CO₂ را بدون کاهش در سطح تولید تجربه می‌کنند. ترکیب کاهش آلودگی و صرفه‌جویی در هزینه‌های سوخت، کوره‌های کراکینگ مدرن را به یک سرمایه‌گذاری جذاب برای تولیدکنندگان تبدیل می‌کند، هرچند هزینه اولیه آن نسبتاً بالا باشد.

فناوری‌های نوآورانه در طراحی کوره

کراکینگ الکتریکی با راکتورهای روتودینامیک

در صنعت پتروشیمی در حال رخ دادن چیز بزرگی در زمینه تجزیه الکتریکی است، به ویژه از زمانی که شرکت‌ها شروع به استفاده از راکتورهای RotoDynamic کردند. این روش جدید در مقایسه با تکنیک‌های قدیمی تجزیه بخار، مقدار قابل توجهی انرژی را ذخیره می‌کند و در عین حال از نظر زیست‌محیطی بهتر است. واحدهای سنتی به سوزاندن زیادی سوخت‌های فسیلی متکی هستند، اما سیستم‌های RotoDynamic کار را با استفاده از برق برای گرم کردن هیدروکربن‌ها تغییر می‌دهند، که به معنای انتشار کربن دی‌اکسید بسیار کمتری از فرآیند است. برخی تحقیقات ادعا می‌کنند که این راکتورها انتشارات را به طور کامل کاهش می‌دهند، هرچند در عمل باید این عدد را با دقت بیشتری در نظر گرفت، با توجه به پیچیدگی فرآیندهای صنعتی. آنچه مشخص است این است که واحدهایی که این فناوری را اتخاذ می‌کنند، مصرف انرژی بهتری دارند و محصولات ارزشمندتری مانند اتیلن را نسبت به گذشته تولید می‌کنند، که آنها را گزینه‌های جذابی برای تولیدکنندگان پیشرو که به دنبال مدرنه‌سازی عملیات خود هستند، قرار می‌دهد.

سیستم‌های مشعلی موتورهیدروژنی

seguindo a tendência global de sustentabilidade, mais indústrias estão adotando o hidrogênio como uma alternativa mais limpa para os seus sistemas de queimadores, principalmente por reduzir as emissões nocivas. Quando queimado, o hidrogênio basicamente produz apenas vapor d'água, não liberando dióxido de carbono na atmosfera, o que ajuda as empresas a cumprirem os rigorosos padrões ambientais enfrentados atualmente. O desafio, porém, é que adaptar os queimadores de hidrogênio à infraestrutura existente não é algo simples. Os engenheiros frequentemente precisam de materiais totalmente diferentes, capazes de suportar o intenso calor gerado durante a combustão. Algumas empresas pioneiras já realizaram testes bem-sucedidos, demonstrando o que funciona e o que não funciona. Esses testes práticos indicam menores taxas de poluição e um desempenho geral melhor nas instalações que estão migrando para energia de hidrogênio.

نظارت هوشمند و کنترل‌های پیشرفۀ فرآیند

فناوری هوشمند در حال تغییر روش کار کوره‌ها در روزمره است، به‌ویژه از نظر پیگیری واقعی و کنترل دقیق‌تر فرآیندها. با استفاده از دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT) که به‌طور مداوم داده جمع‌آوری می‌کنند، اپراتورها قادر به شناسایی به‌موقع مشکلات و اعمال تغییرات قبل از بزرگ شدن آنها هستند. این امر به کاهش هزینه‌های عملیاتی و کاهش تعداد دفعات نگهداری نیاز پیدا می‌کند. سیستم‌های کنترل جدیدتر اجازه می‌دهند کارگران دما و فشار را بسیار دقیق‌تر از روش‌های قدیمی کنترل کنند. برخی از کارخانه‌ها گزارش کرده‌اند که پس از نصب این سیستم‌ها، متوقف‌کردن‌های غیربرنامه‌ریزی شده را به میزان 50 درصد کاهش داده‌اند. با بررسی نتایج واقعی از خط تولید، مشخص شده است که شرکت‌های فعال در زمینه تولید فولاد و پردازش مواد شیمیایی، افزایش تولید و کاهش هزینه‌های انرژی را تجربه کرده‌اند. این راهکارهای نظارت هوشمند تنها ابزارهای زیبا نیستند، بلکه به ابزارهای ضروری برای حفظ رقابت‌پذیری در دنیای امروزی تولید تبدیل شده‌اند.

نگهداری و بهترین روش‌های عملیاتی

پاکسازی رباتیک برای رفع رسوب

تعمیر و نگهداری کوره با سیستم‌های رباتیکی که به نگه‌داشتن تمیزی کمک می‌کنند و مدت زمان انجام عملیات را افزایش می‌دهند، بسیار ساده‌تر شده است. روش‌های قدیمی تمیز کردن معمولاً به معنای متوقف کردن تجهیزات برای چندین ساعت است که برنامه‌های تولید را به هم می‌ریزد. ربات‌ها چیزی متفاوت به ارمغان می‌آورند، زیرا با دقت بالا تمیز کاری می‌کنند و کار را سریع‌تر از انسان‌ها انجام می‌دهند و در عین حال کمترین اختلال را در جریان کار عادی ایجاد می‌کنند. وقتی کسب‌وکارها به راه‌حل‌های تمیزکاری خودکار منتقل می‌شوند، معمولاً هزینه‌های کارگری را به دلیل عدم نیاز به تیم‌های کاری درون کوره‌های داغ صرفه‌جویی می‌کنند و همچنین نیازی به بستن کارخانه‌ها برای تعمیرات به همان میزان نیست. داده‌های واقعی نشان می‌دهند که این ربات‌های تمیزکاری حدود 35 درصد از زمان توقف دستگاه کم می‌کنند، البته بسته به محل، که این امر به معنای بهره‌وری بهتر و محصولات بیشتری است که هر روز از خط تولید خارج می‌شوند.

نگهداری پیشگیرانه آجر ن refractory

در زمینهٔ تعمیر و نگهداری پیشگیرانهٔ مواد ن refractory، انجام صحیح این کار تفاوت ایجاد می‌کند و عمر این مواد را افزایش می‌دهد و باعث کارکرد بدون مشکل کوره‌ها می‌شود. وقتی مدیران کارخانه به طور منظم از لاینینگ‌های نسوز بازدید کنند و مشکلات را قبل از بروز حوادث جدی برطرف کنند، از شر شرایطی وحشتناک مانند خرابی‌های ناگهانی که منجر به توقف کلی فرآیندها می‌شود، جلوگیری می‌کنند. از دیدگاه اقتصادی، در بلندمدت نگهداری هوشمندانه در واقع هزینه‌ها را کاهش می‌دهد، چرا که تعمیرات پس از خرابی معمولاً بسیار گران‌تر از نگهداری دوره‌ای تمام می‌شود. متخصصان صنعتی که در محل‌های واقعی کار می‌کنند، گزارش داده‌اند که شرکت‌هایی که از پروتکل‌های خوب نگهداری با ابزارهایی مانند دوربین‌های تصویربرداری حرارتی و آزمایش‌های فشار استفاده می‌کنند، حدوداً 25 درصد در هزینه‌های تعمیرات صرفه‌جویی می‌کنند. نتیجه نهایی این است: یک برنامهٔ کامل نگهداری تنها مسئلهٔ جلوگیری از سردرد نیست، بلکه یک راه واقعی برای صرفه‌جویی در هزینه‌های عملیاتی در تمامی بخش‌های صنعتی است.

روش‌های دکوکینگ برای افزایش طول دوره کارکرد

دکوکینگ نقش مهمی در ادامه‌دادن عمر کوره‌های کراکینگ بین هر بار توقف، با پاک کردن رسوبات کربنی سفت‌گیرکرده که با گذشت زمان ایجاد می‌شوند، ایفا می‌کند. چندین روش مؤثر برای مبارزه با این مشکل وجود دارد که شامل دکوکینگ با بخار و هوا و روش‌های مکانیکی می‌شود و هر دو روش تأثیر قابل‌ملاحظه‌ای بر عملکرد تجهیزات و فواصل زمانی مورد نیاز برای تعمیر و نگهداری دارند. برخی از واحدهای صنعتی گزارش کرده‌اند که پس از انتقال به روش‌های بهتر دکوکینگ، مدت زمان بهره‌برداری خود را تا حدود 20 درصد افزایش داده‌اند، که این امر به معنی توقف‌های کمتر و در نتیجه تولید بیشتر به‌صورت طبیعی است. گزارش‌های منتشر شده از سطح صنعت به‌طور مداوم به دست‌آوردهای مشابهی در واحدهای مختلف اشاره دارند که این روش‌های به‌روزرسانی شده را اجرا کرده‌اند؛ در این گزارش‌ها بهبود در طول عمر کوره‌ها و همچنین افزایش قابل‌ملاحظه کارایی کلی سیستم در طول دوره‌های بهره‌برداری طولانی‌تر ذکر شده است.