La penalització de pes dels metalls marins
Les plataformes offshore imposen pressupostos de pes estrictes a tots els equips. Cada quilogram d'equipament superior requereix acer estructural per suportar-lo. Aquest acer afegeix més pes i requereix més estructura de plataforma. La cascada de pes amplifica l'impacte de l'equip pesat molt més enllà de la massa del propi component.
Els intercanviadors de calor de coure-níquel serveixen àmpliament en sistemes d'injecció de productes químics marins. El coure-níquel 90/10 resisteix la corrosió de l'aigua de mar i suporta les temperatures moderades d'escalfament químic. També és dens-aproximadament 8.900 kg/m³. Un intercanviador de calor-i-tubs fabricat amb coure-níquel per a una funció de calefacció per injecció química de 50 kW pesa entre 400 i 600 kg, segons la pressió i la configuració del disseny.
El PTFE a 2.200 kg/m³ és un-quart de la densitat del coure-níquel. Una bobina d'immersió de PTFE per a la mateixa funció de 50 kW, instal·lada directament al dipòsit de productes químics, pesa entre 40 i 60 kg inclòs el marc de suport. L'estalvi de pes és d'aproximadament un 90%.
La cascada de suport estructural
La diferència de pes es composa a través de l'estructura de suport. Un intercanviador de -níquel de coure de 500 kg requereix un marc d'acer estructural, coixinets de muntatge soldats a la coberta de la plataforma i possiblement un reforç de la coberta si el punt d'instal·lació no s'ha dissenyat per a càrregues concentrades. La massa estructural total associada a la instal·lació de l'intercanviador pot ser igual al 30-50% del pes de l'equip, uns altres 150-250 kg.
Una bobina de PTFE de 50 kg requereix un suport mínim. Un marc de suport lleuger de PVDF o FRP s'uneix a la vora del dipòsit de productes químics o penja de l'estructura existent. La massa estructural total és insignificant. El pressupost de pes de la plataforma estalviat és d'aproximadament 500-700 kg per instal·lació d'intercanviador de calor.
Per a plataformes amb múltiples sistemes d'injecció de productes químics-inhibidor de corrosió, inhibidor d'incrustacions, escalfament de metanol-l'estalvi de pes total de l'especificació de PTFE pot arribar a diverses tones. Aquest pes es pot reassignar als equips de producció o simplement es pot treure de la càrrega estructural de la plataforma.
Taula 1: Comparació de pes-a-rendiment per a la funció de calefacció per injecció química de 50 kW
| Paràmetre | Carcassa-níquel 90/10 de coure-i-tub | Bobina d'immersió de PTFE |
|---|---|---|
| Pes sec de l'intercanviador de calor (kg) | 450-550 | 45-55 |
| Densitat del material (kg/m³) | 8,900 | 2,200 |
| Pes de l'estructura de suport (kg) | 150-250 | 5-10 |
| Pes total instal·lat (kg) | 600-800 | 50-65 |
| Relació pes-a-calor (kg/kW) | 12-16 | 1.0-1.3 |
| Requisit d'elevació de la instal·lació | Grua o pescant | Manual (2 persones) |
| Necessitat d'espai de coberta (m²) | 1.5-2.5 | 0,3-0,5 (dins del dipòsit) |
| Resistència a la corrosió de l'aigua de mar | Bona (possible contaminació biològica) | Excel·lent (inert) |
| Compatibilitat amb fluids d'injecció química | Limitat per amoníac, sulfurs | Universal |
Logística d'instal·lació offshore
El pes afecta directament la logística de la instal·lació. Un bescanviador de -níquel de coure de 500 kg requereix una grua o pescant per pujar-lo a la plataforma. Les operacions d'elevació en alta mar inclouen permisos, finestres meteorològiques i personal dedicat. Dos tècnics poden portar una bobina de PTFE de 50 kg-a mà per les escales de la plataforma i instal·lar-la sense equip d'elevació.
La bobina d'immersió compacta de PTFE s'adapta a l'emmagatzematge de productes químics o al tanc de dia. No es consumeix cap petjada externa. La carcassa de coure-níquel-i-intercanviador de tubs ocupa un espai de coberta que s'ha d'assignar, ratllar i tenir accés per al manteniment. A les plataformes-con limitacions d'espai, la instal·lació-dins del tanc de PTFE allibera l'àrea de coberta per a altres equips.
L'accés de manteniment segueix el mateix patró. Un intercanviador de coure-níquel requereix espai lliure per a l'extracció del feix de tubs, que pot tenir diversos metres d'espai lliure en un extrem. Una bobina de PTFE només requereix un accés superior al dipòsit per a una inspecció visual periòdica.
Resistència a la corrosió en l'atmosfera marina
El coure-níquel resisteix la corrosió de l'aigua de mar mitjançant la formació d'una pel·lícula protectora d'òxid cuprós. Aquesta pel·lícula requereix exposició a aigua de mar neta i oxigenada per formar-se i mantenir-la. En condicions estancades, sota dipòsits o en aigües contaminades que contenen sulfurs, la pel·lícula es trenca i s'inicia la corrosió.
L'atmosfera de la plataforma offshore-esprai salina, alta humitat, boira d'hidrocarburs ocasional-ataca el coure-níquel des de l'exterior mentre que el fluid d'injecció química ataca des de l'interior. La corrosió externa de la carcassa, les brides i els cargols afegeix una càrrega de manteniment fins i tot quan els tubs es mantenen intactes.
El PTFE és inert a l'aigua de mar, l'esprai de sal, els hidrocarburs i tota la gamma de fluids d'injecció química. No hi ha corrosió externa, ni corrosió interna ni pel·lícula protectora per mantenir. El material es manté sense canvis durant dècades d'exposició a la mar.
Resum
L'avantatge de pes{0}}a-rendiment dels intercanviadors de calor de PTFE respecte al coure-níquel per a la injecció de productes químics en alta mar és d'aproximadament 10:1 quan es compara el pes total instal·lat per quilowatt de servei de calefacció. La reducció de pes del 90% es produeix mitjançant l'estalvi de l'estructura de suport, la logística d'instal·lació simplificada i els requisits d'espai reduïts a la coberta.
El PTFE elimina els mecanismes de corrosió tant interns com externs a l'entorn marí, eliminant la càrrega de manteniment en llocs on l'accés és costós i depèn del temps-. La instal·lació compacta al-tanc allibera espai per als equips de producció.
L'anàlisi d'enginyeria per a l'avaluació del pes de l'intercanviador de calor de PTFE i de la instal·lació en aplicacions específiques en alta mar està disponible després de la presentació de la composició del fluid d'injecció química, el servei de calefacció, les dimensions del dipòsit disponibles i les limitacions pressupostàries de pes de la plataforma.
