Rafinační procesní filtrace podle norem API – filtry API 610, sintrované kovové patrony pro jemné částice katalyzátoru. Kontaktujte KAIFIL pro certifikované elementy.
Rafinérská procesní filtrace je kontrolované odstraňování pevných částic, jemných podílů katalyzátoru, okují a procesních nečistot z uhlovodíkových a procesních proudů mezi rafinérskými jednotkami, prováděné pomocí tlakově odolných kovových filtračních prvků a sítových filtrů specifikovaných podle norem API pro strojní zařízení a předpisů ASME pro tlaková potrubí. Tento obor je spíše kvantifikovaný než přibližný: filtr pro FCC kalový olej obvykle odstraňuje jemné podíly katalyzátoru v rozmezí 1–25 mikronů, odstředivé čerpadlo podle API 610 je při spouštění chráněno dočasným nerezovým sacím sítovým filtrem, systémy mazacího a těsnicího oleje kompresorového soustrojí podle API 617 využívají duplexní filtry s jmenovitou selektivitou 10 mikronů a samotné prvky jsou navrženy pro procesní teploty od 200 °C do 450 °C, tlakové třídy až do ASME Class 2500 a přírubové spoje obrobené podle ASME B16.5. Protože každý z těchto údajů vychází z požadavků norem a nikoli z tvrzení prodejce, je rafinérská procesní filtrace v první řadě záležitostí specifikace a až v druhé řadě rozhodnutím o hardwaru – řídicí norma určuje volbu filtračního prvku, nikoli naopak.
Rafinérie je souborem rotačních strojů, reaktorů a tepelných výměníků a každý filtr existuje proto, aby jeden z nich chránil. Jediné neplánované odstavení velké jednotky pro zpracování ropy nebo hydrokrakování může na ztrátě kapacity stát sedmiciferné částky denně a nejrychlejším způsobem, jak ho způsobit, je nechat jemné částice, okuje nebo zbytky po svařování proniknout k těsnění čerpadla, ložisku kompresoru nebo do aktivního lože katalyzátoru. American Petroleum Institute (API) sestavuje normy pro strojní zařízení, které rafinérie, poskytovatelé licencí a EPC dodavatelé používají jako smluvní základ, a pokud norma odkazuje na sítový filtr nebo filtr, přebírá tento komponent tlakovou třídu, jmenovitý tlak přírub, materiály a požadavky na čistotu daného celku. V rafinérském provozu je věta „filtr splňuje API...“ úvodním řádkem každé dobré specifikace.
Neexistuje žádná jediná „norma API pro filtry“; požadavky na filtry a sítové filtry jsou obsaženy v normách pro strojní zařízení a systémy, přičemž každá z nich se zabývá jinou částí závodu:
Společně s normami API pro strojní zařízení, ASME B31.3 (procesní potrubí) určuje požadavky na potrubí kolem filtru a konstrukci tělesa filtru, zatímco ASME B16.5 stanovuje rozměry přírub, tlakotepelné parametry a těsnicí plochy používané k připojení tělesa do potrubní trasy. Tělesa konstruovaná jako tlakové nádoby mohou být navržena podle ASME sekce VIII, divize 1. Materiály odpovídají jakostem ASTM/EN daného provozu – jako výchozí se používá nerezová ocel 304L a 316L, přičemž pro provoz za vysokých teplot nebo v korozivním prostředí se používají slitiny 904L, duplexní oceli a slitiny niklu.
Filtrační element je místem, kde se specifikace mění v reálné zařízení. Tři rodiny kovových elementů pokrývají naprostou většinu filtračních úloh v rafinérských procesech a každá z nich odpovídá jiné kombinaci jemných částic, teploty a filozofie čištění.
| Typ elementu | Struktura média | Typický rozsah mikronů | Primární rafinérský provoz | Tolerance diferenčního tlaku | Čištění / regenerace |
|---|---|---|---|---|---|
| Slinutý kov (slinuté drátěné síto / slinutý prášek) | Vícevrstvé drátěné síto nebo kovový prášek spojený za vysoké teploty do pevné; porézní struktury | 1–100 µm; filtrace jemných částic katalyzátoru obvykle 1–25 µm | jemné částice z FCC kalového oleje; nástřik pro hydrotreating a hydrocracking; horké vysokotlaké provozy; regenerace katalyzátoru | Vysoká — pevná struktura pórů odolává kolapsu a obtoku rámu pod vysokým diferenčním tlakem | Vynikající — zpětně proplachovatelné; zpětně pratelné; čistitelné ultrazvukem; a opakovaně použitelné po mnoho cyklů |
| Tkané drátěné síto (hladká; keprová; a holandská vazba) | Jednovrstvá nebo vícevrstvá vazba; flexibilní | 5–500 µm | Sací filtry čerpadel; hrubá ochranná filtrace; dočasná spouštěcí síta | Střední — vazba se může při přetížení deformovat nebo protrhnout | Dobrá — vyjímatelné a čistitelné; ale poškozenou vazbu je nutné vyměnit |
| Klínový drát / profilový drát | Kontinuální štěrbiny ve tvaru V navinuté z tvarovaného drátu | štěrbinové otvory 25–3;000 µm | výstup z reaktoru; provozy s vysokým obsahem pevných látek a silným zanášením; ochranná síta před jemnějšími elementy | Velmi vysoká — V-profil odolává zanášení a kolapsu pod zatížením | Dobrá pro hrubý provoz; není určeno pro odstraňování jemných pevných látek |
Slinuté elementy jsou standardní volbou tam, kde jsou problémem jemné částice, protože nabízejí absolutní zachycení — pevnou strukturu pórů, která si zachovává svou filtrační schopnost i při zpětném proplachu a teplotních cyklech. Tkané síto zůstává hlavním tahounem u filtrů a hrubé ochrany, kde hospodárnost a volná plocha převažují nad absolutní filtrační schopností. Klínový drát si získává své místo tam, kde je zatížení pevnými látkami natolik silné, že by síto během několika hodin ucpalo; profil s V-štěrbinou umožňuje částicím projít, místo aby se zaklínily v otvoru. Pro bližší srovnání těchto dvou nejběžnějších rodin nabízí průvodce KAIFIL na téma slinutý kovový filtr vs. filtr z drátěného síta podrobně popisuje kompromisy.
Nejběžnější specifikace filtrace v rafinérii je zároveň tou nejrutinnější: sací filtr na odstředivém čerpadle. Norma API 610 vyžaduje, aby čerpací agregáty byly schopny spuštění s dočasným filtrem namontovaným v sacím potrubí, a způsob specifikace tohoto filtru rozhoduje o tom, zda uvedení do provozu proběhne hladce, nebo se zadrhne.
Důležité jsou tři parametry. Sítová tkanina — rozběhová sítka mají obvykle 60 mesh (otvory cca 250 mikronů), přičemž 100 mesh (cca 150 mikronů) se používá tam, kde se očekávají jemné nečistoty a kde to umožňuje rezerva NPSH čerpadla. Volná plocha — většina projektových specifikací vyžaduje, aby čistá volná plocha sítka byla dvojnásobkem až trojnásobkem plochy sacího hrdla, aby síto při rozběhu neomezovalo přítok do čerpadla. Geometrie pro vyjmutí — preferují se kuželová a košová sítka, protože nabízejí větší plochu než ploché síto při stejné světlosti potrubí a lze je vyjmout a vyčistit bez nutnosti řezání potrubí.
Materiál a konstrukce jsou stále specifikovány: nerezová tkanina 304L nebo 316L, rám a výstupní příruba stejné třídy ASME B16.5 jako sací potrubí a přístup pro kontrolu a čištění. Tam, kde proces probíhá ve znečištěném stavu delší dobu, ustupuje dočasné sítko permanentnímu košovému sítku nebo duplexnímu uspořádání, takže jeden koš lze čistit, zatímco druhý zůstává v provozu. Nabídka kuželových a košových sítek KAIFIL zahrnuje kuželové a košové geometrie používané v této aplikaci.
Nejvýznamnější filtrační úlohou v moderní rafinerii je odstraňování jemných částic katalyzátoru. Ve fluidní katalytické krakovací jednotce (FCC) katalyzátor cirkuluje mezi reaktorem a regenerátorem a neustále se otírá; jemné částice v rozmezí 1–25 mikronů odcházejí spolu se slurry olejem a musí být odstraněny předtím, než je tento proud prodán jako topný olej nebo odeslán k dalšímu zpracování. V jednotkách hydrogenačního zpracování platí stejná logika pro předřazené stupně: filtry na vstupu chrání lože katalyzátoru, protože lože zanesené pevnými částicemi ztrácí aktivitu a vynucuje si nákladnou předčasnou výměnu.
Sintrované kovové prvky v této aplikaci dominují ze tří důvodů. Za prvé, vykazují absolutní filtrační schopnost v pásmu 1–25 mikronů, takže navazující zařízení je navrženo na přesnou hodnotu. Za druhé odolávají vysokým teplotám — FCC slurry olej opouští hlavní frakcionátor při teplotách 300 °C a vyšších, což je vysoko nad limity polymerních a běžných patronových médií, a sintrovaná struktura si zachovává svou filtrační schopnost i při tepelných cyklech. Za třetí jsou čistitelné na místě: cyklus zpětného proplachu uvolní filtrační koláč z pevného média a prvek se vrátí do provozu, což činí filtraci velmi jemných částic ekonomickou i při průtocích v rafinerii. Společnost KAIFIL pětivrstvá slinutá síťovina je médium nejčastěji vestavěné do těchto prvků a řada slinutých kovových filtračních prvků ukazuje formáty patron používané při filtraci slurry oleje, nástřiku hydrogenační rafinace a aminu.
Filtrace v rafinérských procesech je zřídkakdy záležitostí okolní teploty. Prvky a tělesa filtrů se běžně specifikují pro provoz při teplotách 200–450 °C, což je oblast, kde se kovová média jasně odlišují od všech ostatních. Slitina se přizpůsobuje protékajícímu médiu: nerezové oceli 304L a 316L pokrývají většinu aplikací až do přibližně 450 °C nepřetržitého provozu, než se hlavními konstrukčními faktory stanou tečení a senzibilizace; slitiny 904L, duplexní oceli a slitiny niklu rozšiřují možnosti použití tam, kde se kombinuje vysoká teplota a koroze. Slinutá média si zachovávají svou geometrii pórů a pevnost i při vysokých teplotách, protože jejich struktura je metalurgicky pojená, nikoli mechanicky tkaná – což je výhoda, které se žádné polymerové těsnění při 400 °C nevyrovná. Článek společnosti KAIFIL na téma materiály vysokoteplotních nerezových filtračních trubek vysvětluje limity slitin podrobněji.
Tlak je specifikován v třídách ASME a prvek musí být dimenzován na diferenční tlak, který může proces vyvolat, nikoli pouze na tlak v potrubí. Typické těleso filtru pro rafinérie je konstruováno pro třídy ASME Class 150 až Class 2500 v závislosti na jednotce; hydroprocessingové smyčky pracují na horní hranici tohoto rozsahu. Odolnost prvku proti zborcení — tedy jeho odolnost vůči deformaci pod vlivem diferenčního tlaku, když filtrační koláč zablokuje průtok — je samostatnou položkou specifikace a sintrované médium se volí právě proto, že jeho tuhá struktura pórů odolává vysokým diferenčním tlakům, které zanesený prvek vytváří.
Každé těleso filtru se připojuje k procesnímu potrubí pomocí přírub ASME B16.5, takže velikost, třída a provedení těsnicí plochy příruby (s těsnicí lištou neboli raised face, nebo s drážkou pro těsnicí kroužek neboli ring-type joint) jsou součástí specifikace filtru. Příruba Class 900 RTJ není zaměnitelná s přírubou Class 600 RF a výstup prvku — ať už jde o trubkovnici filtrační patrony nebo přírubu koše — musí odpovídat tělesu filtru a potrubí. Na základě provozních podmínek, třídy potrubí a detailů přírub může výrobce nabídnout kompletní sestavu tělesa a filtračního prvku. Pro kompletní jednotky stránka společnosti KAIFIL věnovaná aplikacím v oblasti ropy, plynu a petrochemie vás provede nasazením v rafinérských provozech a plynárnách.
Při sestavování požadavku na rafinérský filtr nebo síto uveďte do datového listu před oslovením jakéhokoli dodavatele následující údaje:
Kompletní datový list umožňuje výrobci nabídnout prvek, který již odpovídá specifikacím API, namísto univerzálního produktu, který je nutné přizpůsobit – což představuje rozdíl mezi filtrem, který přežije uvedení do provozu, a filtrem, který se musí vyměnit při první odstávce.
Hrubé síto je zařízení pro hrubou ochranu, obvykle koš nebo kužel z tkané kovové sítě, které zachycuje velké nečistoty – okuje, rozstřik při svařování, potrubní strusku – které by mohly poškodit rotující zařízení; klasickým příkladem je dočasné sací síto podle API 610 na odstředivém čerpadle. Filtr je certifikované separační zařízení, které odstraňuje jemné pevné částice, jako jsou podíly katalyzátoru, na definovanou mikronovou specifikaci. Hranice je dána účelem použití: hrubá síta chrání zařízení, filtry chrání kvalitu produktu a lože katalyzátoru, přičemž obě zařízení se běžně instalují do stejné jednotky.
Norma API 610, Centrifugal Pumps for Petroleum, Petrochemical and Natural Gas Industries, upravuje sací síta čerpadel v rafinérském provozu. Stanovuje požadavky na dočasná spouštěcí síta pro odstředivá čerpadla, přičemž pokrývá materiál síta a očekávanou volnou plochu, která zabraňuje nedostatku média v čerpadle. Permanentní síta, pokud se používají, jsou obvykle specifikována pro stejné přírubové a tlakové třídy.
Jemné podíly katalyzátoru v kalovém oleji z FCC se obvykle pohybují v rozmezí od 1 do 25 mikronů, proto jsou filtry pro tento provoz specifikovány v tomto pásmu, s absolutními prvky o velikosti 1–5 mikronů tam, kde následná aplikace vyžaduje téměř dokonale čistou kvalitu. Sintrované kovové prvky jsou standardní volbou, protože si při těchto velikostech zachovávají absolutní filtrační účinnost, odolávají teplotám kalu nad 300 °C a lze je zpětně proplachovat a znovu používat.
Ano. Sintrované prvky z nerezové oceli se běžně specifikují pro rafinérské provozy při teplotách 200–450 °C. Metalurgicky pojená struktura pórů si zachovává svou filtrační účinnost a mechanickou pevnost i při vysokých teplotách, což je důvod, proč se sintrovaným médiím – spíše než polymerním nebo mechanicky tkaným médiím – dává přednost v horkých provozech, jako jsou kalové oleje z FCC a hydrogenační okruhy. Při nepřetržitém provozu nad přibližně 450 °C se slitina mění z 304L/316L na 904L, duplex nebo niklové slitiny, aby odolala tečení a korozi.
Ano. Sintrované kovové filtrační prvky jsou navrženy pro opakované čištění – zpětný průplach, zpětné praní nebo čištění ultrazvukem – a vracejí se do provozu s neporušenou strukturou pórů. Protože je médium pevné a metalurgicky pojené, neuvolňuje se ani neposouvá, jako se to může stát u tkaných médií, což činí sintrované prvky ekonomickými pro provozy s vysokým obsahem jemných částic, které by rychle spotřebovaly jednorázové patrony.
Každá specifikace filtrace pro rafinérské procesy se opírá o stejnou otázku: splňuje daný prvek normu ještě předtím, než vstoupí do procesu? KAIFIL navrhuje a vyrábí sintrované kovové filtrační prvky, filtrační patrony ze sintrovaného drátěného pletiva, košové filtry a štěrbinová síta z nerezové oceli a vysokoteplotních slitin, vyrobené podle požadavků norem API a ASME popsaných v této příručce. Pokud specifikujete sací filtr podle API 610, filtr na jemné částice katalyzátoru o velikosti 1–25 mikronů nebo vysokoteplotní prvek pro hydroprocesní smyčku, zašlete společnosti KAIFIL své provozní podmínky a technický list a obdržíte doporučení přesně odpovídající normě, nikoli jen běžnému skladovému produktu. Kontaktujte KAIFIL ještě dnes a získejte certifikované a dokumentované filtrační prvky pro vaše rafinérské technologické jednotky.
Cartridges / tubes / cylinders / cones for reusable high-strength filtration elements, supplied to drawing with material, size and packing details confirmed at RFQ stage.
Cartridges / tubes / cylinders for reusable cartridge filtration with rigid sintered mesh media, supplied to drawing with material, size and packing details confirmed at RFQ stage.
Rigid five-layer sintered wire mesh laminate for cleanable precision filtration and custom elements.
Zašlete nám výkresy, rozměry, materiál, prostředí nebo provozní podmínky a my vám pomůžeme potvrdit správnou specifikaci.
Nahrané referenční soubory jsou součástí poptávky. V případě větších CAD balíčků odpovězte na potvrzovací email nebo je odešlete zde:
Náš tým obvykle odpovídá během 24 pracovních hodin.
