• Реклама. ООО «Абсолютные решения», ИНН 7714570383
    erid: F7NfYUJCUneLrWggEcWU
    Узнать больше
  • Теплообменники для НПЗ и НХЗ: обзор рынка
    23 мая 2023

    Теплообменники для НПЗ и НХЗ: обзор рынка

    В последнее время на слуху история с импортозамещением теплообменного оборудования для производства СПГ. Из-за этого их «младшие братья» — теплообменники, которые используются на нефтеперерабатывающих (НПЗ) и нефтехимических заводах (НХЗ), оказались «в тени». В то же время на этом рынке сейчас происходят интересные события. Как развивается отрасль в условиях санкций, какие теплообменники пользуются наибольшим спросом и за счёт чего предприятия планируют повысить эффективность аппаратов?

    Разнообразие теплообменников, их достоинства и недостатки

    Любое теплообменное оборудование предназначено для нагревания, охлаждения, испарения и конденсации технологических потоков и готовых продуктов и утилизации тепловой энергии. Но при этом существует несколько разновидностей этого оборудования, которые отличаются по принципу работы и характеристикам.

    В частности, выделяют кожухотрубчатые, «труба в трубе», спиральные и пластинчатые теплообменники. Все модели имеют свои достоинства и недостатки. Но, по словам представителя «Уралхиммаша», в нефтепереработке и нефтехимии наиболее широко распространены именно кожухотрубчатые агрегаты.

    «Так, например, теплообменники типа «труба в трубе» хороши для небольших по тепловой нагрузке аппаратов и совершенно непригодны для аппаратов большой производительности. Разборные спиральные и пластинчатые теплообменники имеют существенные ограничения по давлению и температуре окружающей среды, а неразборные кожухопластинчатые требуют для своего изготовления применения высоких технологий: автоматической сварки и пайки», — рассказывает директор по развитию ПАО «Уралхиммаш» Николай Лозовицкий.

    Если говорить о кожухотрубчатых теплообменниках, то можно выделить два основных типа конструкции: более простую с неподвижным пучком труб и с «плавающей головкой», пишут в своей статье «Теплообменные аппараты в переработке нефти» Д. И. Ташева и Е. В. Бурдыгина из УГНТУ (Уфимского государственного нефтяного технического университета).

    В первом случае придётся смириться с плохой передачей тепла из-за малых скоростей и возможными нарушениями целостности развальцовки в связи с жёстким креплением трубок и нагревом оборудования.

    Избежать этих недостатков позволит использование модели с «плавающей головкой», с возможностью свободного осевого перемещения трубного пучка. Но вместе с эффективностью вырастут также габариты и металлоёмкость конструкции. В последние годы всё большую популярность набирают кожухотрубчатые теплообменники с витыми трубами.

    «Витые трубки позволяют создать завихряющийся поток в теплообменнике и прикреплять трубки друг к другу через каждый дюйм. Это позволяет увеличить число трубок по сравнению с обычным теплообменником на 40% при одинаковом размере кожуха и устранить механические вибрации», — пишут авторы из УГНТУ.

    Впрочем, производители пластинчатых теплообменников также могут перечислить доводы в свою пользу. Например, их мощность можно регулировать, просто увеличивая или уменьшая число пластин. Лёгкость сборки-разборки, по сравнению с кожухотрубчатыми аналогами, существенно упрощает и текущий ремонт, и уход за оборудованием.

    Реже всего в нефтепереработке используются теплообменники типа «труба
    в трубе». Применяют их преимущественно для передачи тепла от продуктов с большой вязкостью и температурой застывания, пишут Д. И. Ташева и Е. В. Бурдыгина.

    Общий принцип работы теплообменного оборудования широко известен, и его конструкция для различных отраслей промышленности в значительной степени схожа. Однако это не значит, что для НПЗ и НХЗ подойдёт любой агрегат. Определённые коррективы внести всё же придётся. Связано это с тем, что оборудование должно выдерживать высокие температуру и давление и быть устойчивым к химически агрессивной среде.

    В первом случае решением может стать использование кожухотрубчатых теплообменников. А вот в части защиты теплообменного оборудования от коррозии есть свои нюансы. Дело в том, что нанесение каких-либо антикоррозионных покрытий на их поверхность вызывает рост термического сопротивления, а значит, и снижение эффективности теплопередачи.

    Таким образом, их использование исключено. Так что на нефтеперерабатывающих заводах эту проблему решают за счёт применения специальных коррозионностойких сталей и сплавов.

    Теплообменник для НПЗ
    Фото: uralhimmash.ru

    Индивидуальный подход — залог эффективности

    Впрочем, перспективные направления для совершенствования теплообменной техники не исчерпываются борьбой с коррозией. Хотя базовый принцип работы теплообменного оборудования известен давно, но Николай Лозовицкий убеждён: возможности для повышения эффективности конструкции далеко не исчерпаны. Особенно актуально это для России с традиционно высокой энергоёмкостью промышленного производства.

    «Предложенные более полувека тому назад и до сих пор серийно выпускаемые теплообменники представляют собой узкий ряд унифицированных конструкций, совмещающих в себе как высокую механическую прочность, надёжность и долговечность, так и низкую технологическую эффективность процессов теплообмена.

    Жёсткая унификация конструкций лишает их необходимой гибкости, восприимчивости к конкретным условиям эксплуатации, приводит к формированию чрезмерных поверхностей теплообмена, создаёт предпосылки к ускоренному образованию отложений и сокращению межремонтного пробега.

    Поэтому эксплуатация стандартного теплообменного оборудования сопровождается высокими затратами на поддержание его нормальной работоспособности», — объясняет представитель «Уралхиммаша».

    Чтобы переломить эту ситуацию, нужно пересмотреть подходы к производству. Вместо того чтобы стремиться создать максимально универсальное, стандартизированное оборудование, нужно использовать индивидуальный подход к решению каждой конкретной теплотехнической задачи и создавать оригинальные конструкции.

    Надо сказать, что в последние годы здесь наметилось движение вперёд, у российских компаний появляются свои инновационные разработки. Одна из них — формирование оптимальных гидродинамических потоков теплоносителей. За счёт этого достигаются высокие коэффициенты теплоотдачи и эффект самоочищения теплообменной поверхности, рассказывает Николай Лозовицкий.

    Также инженеры работают над снижением застойных зон и байпасных (паразитических) перетоков. Всё это позволяет обеспечить высокую интенсивность теплообмена. А значит, можно или уменьшить размер теплообменных поверхностей, или увеличить нагрузку на имеющееся оборудование. Наконец, работать нужно и над его надёжностью и долговечностью оборудования.

    Теплообменник для НПЗ
    Фото: uralhimmash.ru

    Санкции как воздух перемен

    Долгое время весомую долю на российском рынке занимали иностранные компании, такие как Alfa Laval, Sondex, GEA. Однако всё изменилось после того, как власти Евросоюза 27 мая 2022 года объявили о полном прекращении поставок оборудования и технологий для нефтеперерабатывающих заводов в рамках очередного пакета санкций.

    О переходе на теплообменники отечественного производства в отрасли говорили давно, однако очевидно, что санкции ускорили этот процесс. При этом уход иностранных производителей, конечно, создал проблемы, но не стал катастрофой для рынка.

    Надо пояснить, что основная часть импорта теплообменного оборудования приходилась на пластинчатые и кожухопластинчатые теплообменники разборного, паяного и сварного исполнения. Чтобы успешно заменить их, нужно вложить значительные средства в создание производства пластин и уплотнений к ним, а также в разработку технологий автоматической сварки и пайки.

    Однако импортные пластинчатые теплообменники можно заменить и на альтернативные технические решения. Речь идёт, в частности, о кожухотрубчатых аппаратах, технологии производства которых уже отлажены на отечественных предприятиях, считает директор по развитию «Уралхиммаш».

    Таким образом, импортозамещение иностранных теплообменников для НПЗ и НХЗ не выглядит невозможной задачей. По крайней мере, сами российские производители смотрят на ситуацию скорее с позитивом.

    Теплообменник
    Фото: uralhimmash.ru

    «Мы, как производители оборудования, ощутили на себе эти перемены как новые возможности. Возможности более открытого диалога и взаимодействия с заказчиками и проектными институтами, возможности освоения новых видов продукции для импортозамещения. По объёму поступающих на наше предприятие заявок мы однозначно можем сказать, что спрос на теплообменные аппараты со стороны российских заказчиков возрос.

    При этом лидерами запросов являются предприятия химической и нефтехимической отраслей. Отдельный интерес представляет работа в сегменте СПГ. В целом мы позитивно оцениваем перспективы российского рынка теплообменников на ближайшие годы», — резюмирует Николай Лозовицкий.

    Николай Лозовицкий, директор по развитию ПАО «Уралхиммаш»
    Николай Лозовицкий, директор по развитию ПАО «Уралхиммаш»

    Николай Лозовицкий, директор по развитию ПАО «Уралхиммаш»

    «Благодаря широкому спектру использования в различных технологических процессах, теплообменные аппараты всегда были и остаются одним из наиболее востребованных типов оборудования. Заказчики закупают новые теплообменники как в рамках реализации проектов строительства новых объектов и установок, так и в целях модернизации действующих, а также для проведения капитальных ремонтов.

    Однако до недавних пор при реализации масштабных инвестиционных проектов российские заказчики в большинстве случаев прибегали к услугам иностранных компаний — лицензиаров технологий, а также инжиниринговых компаний, реализующих проекты на условиях ЕРС/ЕР/ЕРСМ-контрактов.

    Это влекло за собой значительную долю импорта оборудования для реализации проектов, особенно в сегментах производства СПГ, глубокой нефтепереработки и нефтехимии, химической промышленности».


    Текст: Андрей Халбашкеев

    Этот материал опубликован в журнале
    Нефтегазовая промышленность №2 2023.
    Смотреть другие статьи номера
    Переработка
    Рекомендуем
    Подпишитесь на дайджест «Нефтегазовая промышленность»
    Ежемесячная рассылка для специалистов отрасли
    Популярное на сайте
    Новости
    Новости и горячие темы в нашем телеграм-канале. Присоединяйтесь!