Petrokimya ve Rafineri üniteleri, enerji ve kimya endüstrilerinin kritik yapı taşları olarak, özellikle brülörler olmak üzere termal sistemlere büyük ölçüde bağımlıdır. Ateşlemeli ısıtıcı, proses akışkanlarının sıcaklığını artırmak için kullanılırken, reformerler kimyasal reaksiyonlar için gerekli enerjiyi sağlamak amacıyla brülörlerden faydalanır. Bu brülörler, yeterli ısıyı sağlarken yakıt tüketimi ve emisyon açısından da optimize edilmelidir. Bu makalede, petrokimya tesisleri ve rafinerilerde kullanılan çeşitli Petrokimya ve Rafineri brülör tipleri incelenmekte ve özellikle Raadman ürünlerine odaklanılmaktadır.
Farklı Fırın Tipleri
Bu bölümde, petrokimya ve rafineri tesislerinde kullanılan çeşitli fırın tipleri ele alınmaktadır. Fırınlardaki bu çeşitlilik, beraberinde farklı özelliklere sahip petrokimya ve rafineri brülörlerinin kullanımını da gerektirir. Bu brülör türleri, bir sonraki bölümlerde ayrıntılı olarak tanıtılacaktır.
Ateşlemeli Isıtıcı (Fired Heater)
Kimya ve petrokimya tesislerinde ateşlemeli ısıtıcılar, çeşitli proseslerde gerekli olan ısıyı sağlamak açısından temel ekipmanlardan biridir. Bu sistemler, hidrokarbon akışları gibi proses akışkanlarını belirli sıcaklıklara ısıtmak üzere tasarlanmıştır. Ateşlemeli ısıtıcılarda ısı, yakıtın doğrudan yakılmasıyla elde edildiğinden, “doğrudan alevli ısıtıcı” terimi de kullanılmaktadır. Bu tür ısıtıcılarda kullanılan petrokimya ve rafineri brülörü; alevin kontrolü, enerji verimliliği ve emisyonların azaltılması açısından büyük öneme sahiptir.
“Ateşli Isıtıcı Nedir?” başlıklı makalede, ateşli ısıtıcılar, çalışma prensipleri ve çeşitli uygulamaları hakkında kapsamlı ve detaylı açıklamalar sunulmuştur. Bu makaleyi okumanızı tavsiye ederiz.
Reformer Fırını
Reformerler, petrokimya tesislerinde endotermik reaksiyonlar için gerekli ısıyı sağlayarak hayati bir rol oynar. Bu üniteler genellikle doğal gaz veya diğer hidrokarbonları hidrojen, karbon monoksit ve karbon dioksit içeren sentez gazına (syngas) dönüştürmek için kullanılır. Reformerlerden elde edilen sentez gazı, metanol, amonyak ve çeşitli kimyasal ürünlerin üretiminde temel hammaddedir.
Reformasyon işlemi genellikle 1000 °C’ye kadar çıkan yüksek sıcaklıklarda gerçekleşir ve reaktör tüplerine etkin ve homojen ısı transferi gerektirir. Bu ısı, reformer fırınının duvar, tavan veya tabanına yerleştirilen brülörler aracılığıyla sağlanır. Kullanılan brülörlerin tipi ve performansı, proses verimliliği ve emisyon kontrolü üzerinde doğrudan etkilidir.
Çatlatma Fırını (cracking furnace)
Çatlatma fırınları, olefin üretim ünitelerinin temel ekipmanlarından biridir ve petrokimya endüstrisinde kritik bir rol oynar. Bu fırınlar; nafta, etan, fuel-oil gibi ağır hidrokarbon moleküllerini yüksek sıcaklıklarda parçalayarak, etilen, propilen ve plastik ile kimyasal ürün üretiminde kullanılan diğer hafif bileşiklere dönüştürür.
En yaygın çatlatma yöntemi olan buharla çatlatma işlemi, genellikle 750 ila 850 °C sıcaklık aralığında gerçekleştirilir. Reaksiyonların yüksek hassasiyeti ve is veya kok oluşumu riski nedeniyle, hassas ısı kontrolü ve homojen sıcaklık dağılımı büyük önem taşır. Bu nedenle, sabit, homojen ve düşük emisyonlu bir alev sağlayabilen uygun bir petrokimya brülörünün seçimi, fırın performansını optimize etmek açısından hayati öneme sahiptir.
Kükürt Geri Kazanım Ünitesi (SRU) Fırını
Kükürt Geri Kazanım Ünitelerinde (SRU) kullanılan kükürt geri kazanım fırınları, asidik gazları elementel kükürde dönüştürmek üzere tasarlanmıştır. Doğal gaz ve petrol rafinaj yan ürünlerinde bulunan hidrojen sülfür (H₂S) içeren gazlar, bir termal reaktöre girer ve burada bir kısmı yanma yoluyla kükürt dioksite (SO₂) oksitlenir. Bu iki bileşik, sonraki aşamalarda reaksiyona girerek elementel kükürt üretir. Bu fırınlardaki gelişmiş yanma sistemi tasarımı, hidrojen sülfürün elementel kükürde dönüşüm reaksiyonlarının optimum termal ve dinamik koşullarda gerçekleşmesini sağlar.
SRU fırınları, sağlam yapıları sayesinde yüksek kükürt geri kazanım verimliliği sağlarken, özel tasarımları sayesinde asit çiğ noktası kaynaklı korozyonu da önler. Bu özellikleriyle rafinerilerde kükürt kirleticilerinin kontrolü ve ticari kükürt üretimi için hayati öneme sahiptirler.
Farklı Brülör Tipleri
Petrokimya ve rafineri ünitelerinde kullanılan çeşitli fırın tipleri incelendikten sonra, şimdi bu fırınlarda kullanılan petrokimya ve rafineri brülörleri analiz edilecektir. Fırın tasarımı ve uygulamalarındaki farklılıklara rağmen, bu birimlerde kullanılan brülörler yapısal olarak büyük oranda benzerdir. Genellikle, bu brülörlerde giriş gazı basınç kaybı kasıtlı olarak yüksek olacak şekilde tasarlanır; bu da nozul bölgesindeki akış hızını artırır. Nozuldaki bu artan gaz hızı, yakıt ve havanın daha iyi karışmasını sağlar ve böylece stabil ve homojen alev oluşumu için ideal koşullar yaratır.
Ateşlemeli Isıtıcılar için Brülörler
Ateşlemeli ısıtıcılarda kullanılan brülörler, proses için gerekli ısıyı uygun verimlilikle ve düşük emisyonla sağlamaya yönelik tasarlanmıştır. Genellikle ateşlemeli ısıtıcının tabanına veya duvarlarına yerleştirilen bu brülörler, yakıtın yanmasıyla proses akışkanlarını ısıtmak için termal enerji sağlar. Ateşlemeli ısıtıcı brülörleri, yanma havası teminine göre doğal çekişli ve zorlanmış çekişli olmak üzere iki gruba ayrılır. Zorlamalı çekişli brülörler, hava akışını sağlamak için fan kullanırken, doğal çekişli brülörler yanma havasını ısıtıcıya doğal emişle çeker. Bu doğal emiş, sıcak fırın gazları ile ortam havası arasındaki yoğunluk farkından kaynaklanarak bir hava akımı oluşturur.
Raadman tarafından üretilen R-Sun brülör (bir petrokimya ve rafineri brülör), petrokimya ve rafineri sektörlerinde ateşlemeli ısıtıcı uygulamaları için tasarlanmış bir proses brülörüdür. Bu brülör, özel tasarlanmış seramiği ile tanınır; bu seramik, dalgalı bir alev oluşturur ve temas yüzey alanını artırarak gaz karışımını iyileştirir, böylece azot oksit (NOx) emisyonlarını azaltır. Kademeli yakıt enjeksiyonu ile birlikte bu özel seramik tasarım, R-Sun brülörünü ultra düşük NOx emisyonlu bir brülör haline getirir.
Bu petrokimya ve rafineri brülörü, doğal gaz, %70’e kadar hidrojen içeren hidrojen karışımları, rafineri gazı ve petrokimya yan gazları gibi farklı gaz yakıtlarını kullanabilir. Brülörün yanma havası, zorlamalı çekişli veya doğal çekişli olarak sağlanabilir ve ayrıca önceden ısıtılmış hava da kullanılabilir.
R-Sun brülörün yanı sıra, Raadman’ın ateşlemeli ısıtıcı uygulamaları için çift yakıtlı brülörlerinden biri olan R-Flex brülör de sunulmaktadır. Bu brülör, doğal gaz veya yağ ile çalışabilmektedir.
Radyant Duvar Brülörü
Bu brülörler, düz ve radyant alev gerektiren yanma sistemlerinde kullanılır. Fırınların iç duvarlarına monte edilirler ve ısıyı doğrudan duvar yüzeyini ısıtarak aktarırlar; duvar ise fırın içindeki besleme borularına termal enerji yayar. Özellikle küçük yanma zonlarına sahip fırınlarda yüksek verimle çalıştıkları için reformer ve çatlatma fırını uygulamaları için idealdirler.
Raadman Industrial Group tarafından tasarlanan radyant duvar brülörlerinden biri olan R-Shine brülör, mühendislik tasarımı ve optimize performansıyla radyant brülörler arasında öne çıkar. 1 MW’a kadar kapasite ile üretilen R-Shine, doğal gaz, arındırma gazı, hidrojen karışımları ve rafineri atık gazları gibi çeşitli gaz yakıtlarını destekler. Eşsiz tasarımı sayesinde simetrik bir alev oluşturur ve fırın duvarının uniform ısınmasını sağlar.
Arc Brülör
Arc brülörler, alevin yukarıdan aşağıya doğru yönlendirilmesinin gerektiği uygulamalar için özel olarak tasarlanmıştır. Bu brülörler, fırın tavanına doğrudan monte edilir ve alevi aşağıya doğru yönlendirir. Mekânsal kısıtlamalar nedeniyle duvar veya taban montajının mümkün olmadığı alanlarda ideal bir çözümdür. Bu nedenle, ark brülörler petrokimya fırın tavanları için, özellikle reformer ve çatlatma fırınlarında uygun bir tercihtir ve petrokimya ve rafineri brülörleri sınıfında yer alır.
Raadman Industrial Group’un arc brülör serisinden R-Arc brülör, yanma havasını sağlamak için zorlamalı çekişli (FD) fanlar kullanarak hava-yakıt oranı ve alev stabilitesinin hassas kontrolünü mümkün kılar. Bu petrokimya brülörü, doğal gaz, arındırma gazı, hidrojen içeren karışımlar ve petrokimya yan gazları gibi geniş bir gaz yakıt yelpazesiyle çalışabilir. R-Arc brülörler, 4 megavata kadar kapasiteyle üretilir ve özellikle azot oksitler (NOx) olmak üzere minimum emisyonlarla stabil ve homojen alev sağlamak üzere optimize edilmiştir.
Su Borulu Kazanlar için Brülör
Petrokimya ve rafineri tesislerinde, petrokimya ve rafineri brülörlerinin en önemli uygulamalarından biri su borulu kazanlarda kullanılmasıdır. Bu sistemlerde, brülör tarafından üretilen ısı, içinden su geçen boruların dış yüzeyine aktarılır. Kazan tasarımına bağlı olarak, su ya ısıtılır ya da buhara dönüştürülür.
Raadman Industrial Group tarafından geliştirilen R-Hydro brülör, özellikle su borulu kazanlar için tasarlanmıştır. %100 hidrojen, doğal gaz, arındırma gazı ve petrokimya atık gazları dahil olmak üzere geniş bir gaz yakıt yelpazesini yakabilir. Genellikle çapı büyük ve boyu kısa olan su borulu kazanların yanma odası geometrisine uygun şekilde tasarlanan R-Hydro, yüksek verimle çalışır ve yerli sanayinin taleplerini karşılar. R-Hydro brülörler 40 MW’a kadar kapasiteyle sunulur ve hidrojen yakıt sayesinde çok düşük NOx emisyonları üretir.
Düşük Kalorifik Değeri (DKD) Brülör
Bazı endüstriyel süreçlerde, yüksek sıcaklık, düşük basınç ve özellikle çok düşük kalorifik değere sahip sentez gazı veya geri kazanılmış gaz akışları oluşur. Bu gazlar, standart koşullar altında kararlı alev oluşturma yeteneğine sahip değildir ve yanlış kullanıldığında enerji tamamen kaybedilir. Bu tür düşük kalorifik değerli gazların etkin şekilde yakılması için özel olarak tasarlanmış petrokimya brülörleri olan Düşük Kalorifik Değeri Brülörler kullanılır.
Bu brülörler, zorlu yanma koşullarında stabil ve güvenli alev sağlamaya yönelik tasarlanmış olup, düşük kalorifik değerli gazlardan enerji geri kazanımını etkin şekilde gerçekleştirir. Genellikle kükürt geri kazanım ünitelerinin atık gazları, işlenmiş flare gazları ve rafineri ile petrokimya proseslerindeki düşük kalitedeki yan ürün gazlarının yakılmasında kullanılır.
Sonuç: Petrokimya ve Rafineri Brülörlerinin Endüstriyel Proses Optimizasyonundaki Önemi
Petrokimya ve rafineri sektörlerinde, petrokimya ve rafineri brülörleri termal sistemlerin kritik bileşenleri olarak, proses operasyonları için güvenli, stabil ve verimli ısı sağlanmasında hayati rol oynar. Yakmalı ısıtıcılar, reformer fırınlar, çatlatma üniteleri, su borulu kazanlar ve kükürt geri kazanım üniteleri gibi farklı fırınlarda kullanılan brülörlerin detaylı analizi, doğru brülör seçiminin sadece termal verimliliği değil, aynı zamanda emisyon kontrolü, yakıt ekonomisi ve ekipman dayanıklılığını da önemli ölçüde etkilediğini ortaya koymaktadır. Ayrıca, doğal gaz, rafineri yan gazları, arındırma gazı, hidrojen karışımları ve düşük kalorifik değerli gazlar gibi çeşitli yakıtları kullanabilme yeteneği, modern proses tesislerinde esnek mühendislik ve ileri brülör tasarımının önemini vurgulamaktadır.
Raadman Industrial Group, R-Sun, R-Shine, R-Arc ve R-Hydro gibi brülörlerle ülkenin proses endüstrilerinin çeşitli ihtiyaçlarına etkili çözümler sunmuştur. Bu ürünler (petrokimya ve rafineri brülör), emisyon azaltımı, alev şekli optimizasyonu, alternatif yakıt uyumluluğu ve yenilikçi tasarım çözümlerine odaklanan ileri yanma teknolojisi anlayışını yansıtmaktadır.
