Гидромеханическая чистка змеевиков трубчатых печей
Обновлено: 14.05.2024
Способ очистки змеевика печи с вертикальными трубами от коксоотложений
Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к способам очистки змеевика печи с вертикальными трубами от коксоотложений. Способ включает предварительный нагрев труб до 450-500°C с продувкой водяным паром по ходу движения образующихся продуктов и последующим дополнительным нагревом труб секциями до 700-850°C с последовательным перемещением зоны нагрева. Согласно изобретению зону нагрева перемещают в направлении от выходной к входной секциям змеевика печи. Изобретение позволяет сократить продолжительность очистки змеевика печи на 5-7 час. 1 табл.
Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к способам очистки змеевика печи с вертикальными трубами от коксоотложений.
Известен способ очистки труб печей от коксоотложений, включающий предварительный нагрев труб до 300-650°С (преимущественно 450-500°С) с последующей продувкой водяным паром по ходу движения образующихся продуктов. Нагрев продолжают до 650°С, после чего через каждые полчаса меняют направление движения потока на противоположное (реверс) /Вольфсон С.И. Паровоздушный способ удаления кокса из печей нефтеперерабатывающих заводов. М., Гостоптехиздат, 1963, с.26-53).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ очистки крекинговых печей, включающий предварительный нагрев труб до 450-500°C с продувкой водяным паром по ходу движения образующихся продуктов-частиц коксоотложений с последующим дополнительным нагревом труб последовательными участками от начала до конца до 700-850°С (под участком подразумевается секция из нескольких труб, охватываемых пламенем одной или нескольких горелок, так называемая зона нагрева) /А.с. SU №1726493 А1. БИ №14, 15.04.92/.
Нагрев труб последовательными участками способствует равномерному поступлению в транспортирующий поток частиц коксоотложений и их выносу из печи.
Однако при очистке таким способом печей с вертикальными трубами происходит интенсивное удаление частиц коксоотложений первой секции и спонтанная закупорка проходного сечения труб следующих секций печей, еще не подвергшихся такой очистке, что приводит к увеличению продолжительности операции удаления коксоотложений из-за затрат времени для устранения завалов в трубах змеевика печи.
Задачей изобретения является сокращение времени очистки змеевика печи с вертикальными трубами от коксоотложений.
Это достигается тем, что в способе очистки змеевика печи с вертикальными трубами от коксовых отложений, включающем предварительный нагрев труб до 450-500°C с продувкой водяным паром по ходу движения образующихся продуктов и последующим дополнительным нагревом труб секциями до 700-850°C с перемещением зоны нагрева, согласно изобретению зону нагрева последовательно перемещают в направлении от выходной к входной секциям змеевика печи.
При нагреве труб до 700-850°С в среде водяного пара коксоотложения прокаливаются с потерей летучих веществ, при этом кокс подвергается усадке, становится хрупким и вследствие значительного различия коэффициентов термического расширения металла трубы и кокса, достигающего 10-20-кратной величины, поверхность контакта разрушается, кокс растрескивается, откалывается от стенок трубы и выносится потоком водяного пара из змеевика печи в виде дисперсного (зернистого) вещества.
Первоочередная очистка выходной (концевой) секции змеевика печи позволяет увеличить проходное сечение этой секции и тем самым обеспечить свободный проход дисперсного кокса от предыдущих неочищенных секций змеевика печи, стабилизировать процесс его удаления.
Параллельное расположение вертикальных труб и пламени горелки печи позволяет более четко устанавливать границу и величину поверхности нагрева секции, выдерживать заданную очередность их перемещения в направлении от выходной к входной секциям змеевика печи.
Вышеописанная стабилизация процесса удаления дисперсного кокса позволяет осуществить очистку труб без проведения операции по остановке печи для отглушения реакционного змеевика от технологической системы и тем самым сократить продолжительность очистки труб от коксоотложений.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Производят замену углеводородного сырья, поступающего в змеевик печи из вертикальных труб, на водяной пар. При этом змеевик печи не отглушают от технологической системы и в печи поддерживают температуру 450-500°С. Водяной пар подают по ходу движения потока от входной к выходной секциям змеевика печи. Затем проводят дополнительный нагрев только одной выходной (концевой) секции змеевика печи до температуры 700-850°С соответствующей группой горелок, увеличивая в них расход топлива, также увеличивают и подачу водяного пара в змеевик печи, контролируя величину технологических параметров по выносу зернистого кокса из змеевика печи визуально по «гляделке» или по звуку (шуму, ударам) коксовых частиц в трубах выносной системы.
После очистки труб выходной секции змеевика печи процесс очистки переводят на предыдущую соседнюю секцию идентичным регулированием величины технологических параметров, а параметры очищенной выходной секции возвращают на прежний, более мягкий режим с температурой 450-500°С. Аналогично и последовательно проводят очистку остальных вертикальных труб змеевика печи в направлении от выходной к входной секциям змеевика печи. Дисперсный кокс из печных труб вместе с потоком водяного пара направляют в узел улавливания продуктов очистки.
В таблице приведены данные по продолжительности очистки змеевика печи от коксоотложений по предлагаемому способу и прототипу в зависимости от температуры дополнительного нагрева секций змеевика печи.
| Показатели способа очистки труб змеевика печи | |||||
| № операции по очистке змеевика печи | Температура нагрева секций (участков) змеевика печи предлагаемого способа и прототипа, °С | Продолжительность операции по очистке змеевика печи, час* | Среднеарифметическая продолжительность операций, час | ||
| Предлагаемый способ | Прототип | Предлагаемый способ | Прототип | ||
| 1 | 700 | 15 | 8 | - | - |
| 2 | 800 | 12 | 32 | 13,5 | 20 |
| 3 | 850 | 12 | 7 | 13 | 15,6 |
| 4 | 700 | 15 | 36 | 13,5 | 20,7 |
| 5 | 800 | 13 | 7 | 13,4 | 18 |
| 6 | 850 | 12 | 2,5 | 13,1 | 19,1 |
| 7 | 700 | 15 | 8 | 13,4 | 17,5 |
| 8 | 800 | 13 | 25 | 13,3 | 18,5 |
| 9 | 850 | 12 | 7 | 13,2 | 17,2 |
| 10 | 700 | 15 | 36 | 13,4 | 19,1 |
| 11 | 800 | 12 | 7 | 13,3 | 18 |
| 12 | 850 | 12 | 32 | 13,1 | 19,1 |
| * расход водяного пара регулируют по выносу коксоотложений из змеевика печи. |
Как видно из таблицы, очистка змеевика печи путем дополнительного нагрева секций с последовательным перемещением зоны нагрева по направлению от выходной к входной секциям змеевика печи позволяет сократить продолжительность очистки по сравнению с прототипом на 5-7 часов или на 46% (относит.).
Способ очистки змеевика печи с вертикальными трубами от коксоотложений, включающий предварительный нагрев труб до 450-500°C с продувкой водяным паром по ходу движения образующихся продуктов и последующим дополнительным нагревом труб секциями до 700-850°C с перемещением зоны нагрева, отличающийся тем, что зону нагрева последовательно перемещают в направлении от выходной к входной секциям змеевика печи.
Гидромеханическая чистка змеевиков печей
Гидромеханическая чистка змеевиков печей и трубопроводов – это метод поэтапной чистки внутренней поверхности змеевика трубчатой печи или трубопровода за счет механического воздействия специальных чистящих снарядов, проталкиваемых потоком воды.
Суть метода заключается в многократном продвижении чистящего снаряда (скрепера) по контуру змеевика печи от пуско-приемного устройства на входе до пуско-приемного устройства на выходе. Скрепер, имея на своей поверхности чистящие элементы (шипы, болты, щетки и т.д.), движется через змеевик и, постепенно, механически удаляет отложения с внутренней поверхности. Продвижение скрепера обеспечивается за счёт воздействия потока воды развиваемого установкой гидромеханической чистки. Отделившиеся отложения выносятся из полости змеевика потоком воды и собираются в приемные сетки-ловушки установки или дренируются с отработанной водой. В зависимости от конструкции печи, твердости и количества отложений подбираются разные типы чистящих снарядов.
На сегодняшний день гидромеханический метод применяется во всем мире в качестве основного для очистки змеевиков печей различных технологических установок в нефтеперерабатывающих, химических и других отраслях промышленности и позволяет добиться следующих результатов:
- удаление коксовых, нефтебитумных и неорганических отложений со всей внутренней поверхности змеевика (труб и отводов), включая конвективную и радиантную секцию;
- возможность очистки змеевиков печей состоящих из труб разного диаметра;
- увеличение межремонтного пробега и срока эксплуатации змеевиков печей;
- экономия времени и ресурсов при проведении работ по сравнению с паровыжигом;
- плотность материала, из которого изготавливаются скрепера и чистящие элементы может подбираться в широких пределах, что позволяет удалять различные виды загрязнений и отложений при этом, не нанося какой-либо урон очищаемой поверхности;
- использование двухпоточной установки для гидромеханической чистки позволяет производить очистку двух змеевиков печи параллельно;
- новейшие разработки чистящих снарядов позволяют очищать не только прямолинейные участки, но и крутоизогнутые отводы, а также ретурбендные отводы.
Стадии гидромеханической очистки змеевика печи
Материалы (скрепера) для гидромеханической очистки
Наша компания владеет собственной лабораторией по разработке и производству скреперов. Используя современные технологии в области гидромеханической очистки и собственный опыт в проведении работ, мы разработали и используем собственные чистящие материалы.
- Для гидромеханической чистки змеевиков печей подогрева и трубопроводов используются скрепера различного типа. Подбор типа скреперов осуществляет технический специалист в зависимости от объекта чистки, материала труб змеевика характера отложений.
- Чистящие снаряды (скрепера) — это специальные изделия, являющиеся расходным материалом при чистке, выполненные, как правило, из полимерных материалов, которые позволяют очищать внутреннюю поверхность змеевиков огневых печей и трубопроводов. Чистящие снаряды могут иметь различную форму, размеры и строение (например, иметь мягкий или твердый сердечник) в зависимости от протяжённости и устройства очищаемого участка, а также количества и твердости отложений, что позволяет им проходить не только крутоизогнутые отводы, но и ретурбенды.
- Внешняя поверхность скрепера покрыта чистящими элементами (шипами/болтами), их количество и расположение может варьироваться. Плотность материала, из которого изготавливаются скрепера и чистящие элементы может подбираться в широких пределах, что позволяет удалять различные виды загрязнений и отложений при этом, не нанося какой-либо урон очищаемой поверхности.
- Для оценки степени загрязненности очищаемого участка и для оценки качества его очистки применяются мягкие тестовые снаряды, выполненные из светлого полимерного материала.
Основные типы скреперов
Чистящий скрепер с шипами Чистящий скрепер со съемными болтами Тестовый скрепер
Оборудование для гидромеханической очистки
Двухпостовая установка гидромеханической очистки
- Двухпостовая установка гидромеханической очистки предназначена для очистки внутренних полостей змеевиков технологических трубчатых печей, трубопроводов для предприятий нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности;
- Установка гидромеханической чистки состоит из высокопроизводительного центробежного насоса, дизельного привода, редуктора, сцепления, топливного баков, буферной ёмкости, обвязки, автоматической системы управления дизельным приводом, системы клапанов и пульта управления. В состав установки входят также все необходимые датчики для контроля давления и производительности насосов, что позволяет управлять процессом чистки и объективно оценивать ее результаты. Отслеживание движения скрепера в полости змеевика происходит по монитору с помощью специального программного обеспечения.
Схема подключения оборудования к печи
Пуско-приемные устройства
- Пуско-приемные устройства (далее ППУ) — это специальные устройства, которые позволяют подключить установку гидромеханической чистки к очищаемому участку трубопровода, создать единый замкнутый контур чистки. Через пуско-приемные устройства происходит запуск и дальнейшая смена чистящих снарядов в полость трубопровода;
- При чистке змеевика печи или трубопровода могут быть использованы пуско-приемные устройства различного размера, как правило они выбираются из ближайшего по размерному ряду (в большую сторону). В некоторых случаях на входе и на выходе в очищаемый участок могут быть установлены ППУ разных размеров. Типоразмеры ППУ варьируются в зависимости от диаметра проходимости ППУ: 100мм (4 дюйма), 150мм (6 дюймов), 200мм (8 дюймов), 250мм (10 дюймов), 300мм (12 дюймов). От размера ППУ зависит ограничение наибольшего типоразмера используемого чистящего скрепера;
- Стандартное ППУ состоит из зарядного устройства, запорной арматуры, стравливающего клапана и стопорной сетки.
Временные отводы для подключения ППУ
- Для очистки внутренней поверхности змеевиков печей и трубопроводов гидромеханическим методом в точках доступа Заказчиком монтируются временные стыковочные отводы с ответными фланцами стандарта STD 300 Lbs ANSI/ ASME B 16.5;
- Временный отвод монтируется таким образом чтобы ось фланца располагалась горизонтально, на высоте около 0.8 метра от нулевой отметки или уровня технологической площадки. Минимальные габариты площадки, где будут смонтированы пуско-приемные устройства Подрядчика должны быть не менее 2,5х2,0м, и согласовываются с техническими специалистами ООО "Крок"
- Конфигурация отводов, расположение на площадке принимаются к исполнению после консультаций с техническими специалистами ООО "Крок".
Прочее оборудование
Установка гидромеханической очистки также комплектуется:
- рукавами высокого давления и отводами на быстро-съемных резьбовых соединениях для подключения к ППУ;
- шлангами для подачи рабочей жидкости в буферную емкость установки и дренажа отработанной воды;
- емкостью для сбора продуктов чистки;
- комплектом инструментов и ремкомплектами.
Наружная очистка труб печей, котлов и бойлеров
ООО «МАГИКРОТ» предлагает очистку внешней поверхности труб радиантных и конвекционных секций огневых печей, труб котлов-утилизаторов и бойлеров.
О технологии:
Данная технология, успешно применяется в нефтепереработке, нефтехимии, химической отрасли, а также на ТЭЦ и мусоросжигающих предприятиях. Регулярные и запланированные инжекции реагента восстановят оптимальные операционные параметры работы печи (и/или котла). Средняя продолжительность работ по инжекции реагента в одной единице составляет 3-5 дней.
Возникновение отложений:
Практика показывает, что проблемы с возникновением отложений на наружной поверхности возникают и в следующих случаях:
- работа на смешанном топливе (жидкостное топливо, природный газ, газ собственной выработки);
- работа на природном газе, но ранее мог использоваться смешанный состав или жидкостное топливо;
- работа на природном газе, при этом трубы радиантной и в основном конвекционной секции имеют отложения (преимущественно сажи и продуктов окиси металла труб).
Проблема усугубляется больше, когда печь работает при высокой загрузке длительное время. Загрязнения на наружной поверхности змеевиковых труб создают много проблем, как например сниженный теплоперенос, помехи газовому потоку, высокие поверхностные температуры, сниженная производительность или увеличение потребления топочного газа/жидкого топлива, ускоренное коксообразование, снижение конверсии и пр.
Такая ситуация часто приводит к неожиданным остановкам для последующего обслуживания и сокращают остаточный ресурс труб в связи с высокой- и низкотемпературной коррозией.
Отложения в конвекционной зоне являются труднодоступными и тяжелы для удаления из-за возникновения риска повреждения футеровки от применения стандартных приемов, таких промывка водой/паром, очистка с использованием абразивных материалов.
Проведение работы по чистке наружной поверхности включает в себя:
- Инжекция реагента в поток дымовых газов печи/котла.
- Удаление разрыхленных отложений путем обдува сжатым воздухом при наличии окон доступа или использование стационарных систем сажеобдува.
- Бластинг-очистка с использованием мягкого абразивного материала (сухого гранулята).
Описание действия реагента:
Реагент, предлагаемый ЗАО «МАГИКРОТ», будет окислять несгоревший углерод (сажу), нейтрализовать вредное воздействие оксида ванадия, разрыхлять структуру отложений, снижая их адгезию к теплообменной поверхности труб. Действие реагента к тому же снижает количество эмиссионных выбросов в атмосферу. Эффективность действия реагента повышается при использовании парового, воздушного или иного вида сажеобдува.
Преимущества технологии:
- Увеличение КПД установок и улучшение теплообмена
- Уменьшение количества сжигаемого топлива
- Увеличение производительности
- Уменьшение низкотемпературной и высокотемпературной коррозии
- Снижение затрат на ремонт и обслуживание
- Снижение количества сажеобдува в единицу времени
- Очистка осуществляется в режиме работающего оборудования без нарушения технологических норм
- Уменьшение повреждений труб, футеровок и стенок оборудования
- Уменьшение количества вредных выбросов
- Возможность профилактических обработок
Реагент прошел государственную регистрацию и внесен в Реестр свидетельств о государственной регистрации (№ RU.32.БО.21.008.Е.000681.11.11 от 01.11.2011)
Действие реагента по описанным выше механизмам было многократно подтверждено многочисленными работами, выполненными в течение последних 25 лет применения настоящей технологии в мире.
Промышленный сервис со знаком качества
«Снижение затрат и повышение операционной эффективности заказчика» — таков девиз, под которым работает ООО «МАГИКРОТ». Компания оказывает широкий диапазон сервис-ных услуг предприятиям нефтепереработки, нефтехимии, химического производства и газо-переработки, а также нефтегазодобывающим компаниям. За десять лет присутствия на рынке ООО «МАГИКРОТ» заслужило репутацию надежного партнера, которому можно доверять.
Все технологии, которые ООО «МАГИКРОТ» предлагает заказчикам, соответствуют современным производственным требованиям, проверены многолетним опытом и безопасны как для персонала, так и для окружающей среды. Высокое качество работы специалистов ООО «МАГИКРОТ» подтвердил международный аудит и сертификация компании на соответствие стандартам качества ISO 9001.
Компания «МАГИКРОТ» предлагает лучшие инновационные технологии сервисного обслуживания, реализуемые российскими и зарубежными специалистами во время эксплуатации и ремонта, позволяющие заказчикам достичь максимального эффекта в период работы оборудования.
Многолетнее сотрудничество с зарубежными компаниями позволяет специалистам ООО «МАГИКРОТ» регулярно повышать свою квалификацию у лучших мировых экспертов и быть в курсе инноваций в своей сфере.
Сфера деятельности ООО «МАГИКРОТ» охватывает следующие услуги:
• гидромеханическая чистка змеевиков печей от коксовых, органических и неорганических отложений в объеме конвекционной и радиантной секций, без демонтажа змеевиков;
• гидроструйная очистка трансферных трубопроводов УЗК, битумных установок, теплообменного оборудования (спиральных, кожухотрубчатых, пластинчатых теплообменников), колонного и емкостного оборудования (емкостей, сокинг-камер, реакторов) и прочего;
• использование гидрокинетического метода удаления полимерных отложений в объеме трубопроводного и теплообменного оборудования;
• чистка «на режиме» внешней поверхности труб радиантных и конвекционных секций огневых печей, труб котлов-утилизаторов и бойлеров;
• внутренняя инспекция и диагностика трубчатых печей (радиантной и конвекционной части огневых печей, а также оребренных труб конвекционных секций огневых печей);
• инспекция коксовых реакторов на установках замедленного коксования;
• химическая обработка объектов (сокращение времени подготовки оборудования к ремонту на НПЗ, ГПЗ и нефтехимических предприятиях (пропарка с реагентами за 18—24 часа));
• использование технологии бластинг (очистка наружной поверхности труб АВО в режиме работы оборудования);
• гамма-сканирование ректификационных колонн «на режиме».
• внутренняя инспекция и диагностика трубчатых печей и реакционных труб печей парового риформинга;
• диагностика коксовых реакторов на установках замедленного коксования;
• химическая очистка технологического оборудования.
В послужном списке ООО «МАГИКРОТ» — более 330 проектов различной степени сложности, реализованные по заказам свыше 45 ведущих компаний ТЭК России, ближнего и дальнего зарубежья.
В их числе — «Роснефть», «Башнефть», «Газпром», «ЛУКОЙЛ», «Славнефть Казмунайгаз», ТАИФ НК, ТАНЕКО, «Томскнефтехим», «Саянскхимпласт», «Казаньоргсинтез» и другие. Не секрет, чтокрупнейшие заказчики отрасли предъявляют максимально высокие требования к подрядчикам, и ООО «МАГИКРОТ» уверенно соответствует им. Лучшее доказательство тому — многолетнее эффективное сотрудничество с постоянными партнерами и регулярно пополняющийся список новых заказчиков.
Рис1. Пропарка колонны реагентами
ДЕЗАКТИВАЦИЯ ПИРОФОРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, УДАЛЕНИЕ БЕНЗОЛА, СЕРОВОДОРОДА, ЛЕТУЧИХ УГЛЕВОДОРОДОВ И УГЛЕВОДОРОДНОГО ОСТАТКА ( ЧАСТИЧНО)
Во время пропарки установки реагент вводится в линию пара. После разогрева системы, реагент, разработанный компанией ООО «МАГИКРОТ», поступает в технологическое оборудование, и при температуре 100°С контактирует со всеми внутренними поверхностями, снижая поверхностное натяжение углеводородных отложений, что способствует их размягчению, растворению, одновременному окислению, и выводу в составе водно-углеводородной эмульсии из системы.
С помощью пара наш многоцелевой продукт способствует удалению летучих углеводородов, сероводорода и дезактивации пирофорных соединений.
Рис.2. Падение концентрации вредных веществ во время пропарки
Реагент, применяемый при химической обработке, нетоксичный, совместим с металлическими поверхностями, не вредит системам очистки и уплотнительным материалам, взрывобезопасный, биоразлагаемый, не содержит летучих органических соединений.
РЕШЕНИЕ ДЛЯ ЛЮБЫХ СИТУАЦИЙ
Плановая химическая обработка: мы подготовим оборудование к ремонту, сократив время пропарки и остановки на ремонт.
Экстренная пропарка и химическая обработка змеевиков трубчатых печей при внеплановой остановке и перед гидромеханической чисткой.
Химическая обработка теплообменных аппаратов: мы сократим время выемки трубных пучков и облегчим последующую гидроструйную или механическую чистку.
Рис 3. Результаты химической обработки оборудования
Преимущества химической обработки ООО «МАГИКРОТ» по сравнению с обычной пропаркой:
- Сокращение времени остановки на ремонт (за счет сокращения времени на подготовку оборудования к открытию и сокращения времени на механическую чистку);
- Снижение рисков возгорания;
- Снижение затрат пара и воды;
- Облегчение последующей механической чистки от коксовых, неорганических и остатков углеводородных отложений;
- Универсальность применения- данный метод может применяться (при промывке с водой и пропарке) как на отдельных единицах оборудования, так и на целой установке;
- Быстрая и безопасная подготовка оборудования к открытию;
- Экономия средств завода;
- Обеспечение безопасности персонала.
БЛАСТИНГ ОЧИСТКА НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ АВО
Компания ООО «МАГИКРОТ» располагает уникальной технологией бластинг очистки наружной поверхности труб аппаратов воздушного охлаждения (АВО).
Сущность данного метода заключается в нанесении мягкого абразивного материала в потоке сжатого воздуха на загрязненную поверхность труб АВО. Образующаяся воздушно-абразивная струя насквозь проходит через все ряды труб АВО, очищая тем самым оребренную поверхность труб от отложений. Частицы отложений вместе с применяемым абразивным материалом в тонкодисперсном состоянии «уносятся» потоком сжатого воздуха в атмосферу.
Применяемый абразивный материал имеет низкую твердость и не царапает поверхность алюминиевых оребрений, не вызывает коррозию, не токсичен.
Основные преимущества данной технологии очистки по сравнению с жидкофазными методами:
1) Не требует останова АВО (достаточно поочередно останавливать вентиляторы на короткие промежутки времени).
2) Применима практически в любом интервале температур.
3) Отсутствуют токсичные и агрессивные компоненты.
4) Отсутствует проблема утилизации отходов т.к. большая часть отработанного абразивного материала попадает в атмосферу. Учитывая незначительный расход абразивного материала на площадь поверхности АВО и его относительную безопасность, ущерб окружающей среде минимален.
5) В случае, применения данной технологии очистки на АВО с приточно-вытяжными вентиляторами, не требует останова вентилятора.
Результаты проведения очистки данным методом на установке каталитического риформинга на одном из предприятий НПЗ: снижение температуры на выходе сырья (загрузка по сырью оставалась неизменной) из АВО на 20 % (с 50 С до 40 С) с учетом изменения температуры окружающей среды.
Способ очистки змеевика печи от отложений кокса
Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Трубы змеевика печи 1 очищают путем разрушения отложений кокса скребками движущегося скрепера, вводимого с помощью потока нефтепродукта. На выходе из печи поток нефтепродукта одновременно и непрерывно отделяют от скрепера и разделяют на две неравные части, большую из которых, свободную от скрепера, направляют в реактор 9 на коксование, а меньшую со скрепером - на его очистку от коксоотложений в сепаратор-ловушку 36. Изобретение позволяет сократить капитальные и эксплуатационные затраты. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к способам очистки змеевика печи от отложений кокса и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.
Известен способ механической очистки труб змеевиков печи от отложений кокса, включающий ввод в трубы печи пластичного скрепера, его транспортирование по трубам, реверсирование и вывод с установки после окончания очистки (Журнал «Химия и технология топлив и масел», №2, 2007, с.16-17). Ввод и транспортирование скрепера осуществляют с помощью носителя - потока воды высокого давления от автономных насосов с приводом от дизельных моторов. При прохождении скрепера по змеевику печи происходит разрушение отложений кокса с внутренней поверхности трубы и дальнейшее их удаление потоками воды.
Недостатком известного способа является трудоемкость и неэффективность, процесс трудно управляем, занимает длительное время, нередки деформация и снижение прочности труб, что приводит к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат вследствие частой замены труб и остановок печи на ремонт.
Наиболее близким по существенным признакам является способ механической очистки змеевиков печи от отложений кокса скрепером, в котором в качестве потока-носителя используют нефтепродукт (пат. РФ №2358003, МПК C10G 9/16, оп. 10.06.2009 г., БИ №16). Способ включает ввод в трубу змеевика печи скрепера, собственно очистку труб путем разрушения отложений кокса скребками движущегося скрепера, вывод потока-носителя со скрепером и частицами кокса из печи и его подачу через четырехходовой кран (поз.72 фиг.12 прототипа) на очистку в сепаратор-ловушку, откуда скрепер вновь возвращается в процесс очистки змеевика печи, а поток нефтепродукта направляется в реактор на коксование.
Недостатком известного способа является то, что через четырехходовой кран в сепаратор-ловушку направляется весь поток нефтепродукта после печи, что предопределяет жесткие технологические параметры (высокие температура, расход и скорость потока) работы сепаратора-ловушки и создает повышенные требования к технике безопасности и материальному оформлению этого устройства, что приводит к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат.
Технический результат изобретения заключается в снижении величин технологических параметров работы сепаратора-ловушки.
Указанный технический результат достигается способом очистки змеевика печи от отложений кокса, включающим ввод в трубу змеевика печи скрепера с помощью потока нефтепродукта, собственно очистку труб путем разрушения отложений кокса скребками движущегося скрепера, вывод потока нефтепродукта со скрепером и частицами коксоотложений, очистку и подачу скрепера вновь в процесс очистки змеевика печи, в котором согласно изобретению на выходе из печи поток нефтепродукта отделяют от скрепера и разделяют его на две неравные части, большую из которых, свободную от скрепера, направляют в реактор на коксование, а меньшую со скрепером - на его очистку от коксоотложений в сепаратор-ловушку, причем вышеупомянутые действия проводят одновременно и непрерывно.
Большая часть разделенного потока, свободная от скрепера, может составить не менее 80% всего потока.
Целесообразно непрерывное отделение потока нефтепродукта от скрепера с одновременным разделением потока на части проводить в устройстве, состоящем из отрезка перфорированной печной трубы с патрубками ввода и вывода нефтепродукта со скрепером, заключенного в замкнутую камеру с патрубками ввода водяного пара и вывода нефтепродукта.
Охлаждение потока перед подачей в сепаратор-ловушку позволяет снизить температурные параметры и повысить безопасность работы при его эксплуатации.
На фиг.1 приведена установка, а на фиг.2 - устройство разделения потока для реализации предлагаемого способа.
Предлагаемая установка показана в комплексе с установкой замедленного коксования и включает в себя печь 1 с конвекционным змеевиком 2 и радиационным змеевиком 3, линию подачи сырья 4, на которой установлена задвижка 5, линию вывода термообработанного сырья 6 из змеевика 3 печи 1, устройство для разделения потока 7, линию-трансфер ввода термообработанного сырья 8 в реактор 9, задвижку 10 (клапан-регулятор перепада давления), линию ввода водяного пара 11 в задвижку 10, линию вывода паров коксования 12 из реактора 9 в ректификационную колонну 13 с линиями вывода газа и бензина 14, легкого газойля 15, тяжелого газойля 16 и кубового остатка 17. Для обеспечения процесса ректификации в колонне предусмотрены линии возврата охлажденных продуктов: бензина 18, легкого газойля 19, кубового остатка 20. К печи 1 подключено устройство для запуска скреперов 21 с задвижками 22, 23, 24, 25. Задвижка 25 связана перфорированной трубой с кольцевой камерой 26, куда входит линия подачи турбулизатора - водяного пара (конденсата) 27. Устройство для запуска скреперов 21 связано линией 28 через четырехходовой кран 29 с загрузочным устройством 30, оснащенным задвижками 31, 32, 33, 34, 35, и сепаратором-ловушкой 36, снабженным задвижками 37, 38, 39, 40, 41, 42 и 43. Четырехходовой кран 29 связан с выводным устройством 44, оснащенным задвижками 45, 46, 47, 48. На линии вывода малококсующегося нефтепродукта - газойля 49, на обвязке устройства для запуска скреперов 21 и на обвязке сепаратора-ловушки 36 установлены задвижки 50, 51, 52, 53, 54, 55. Установка снабжена насосом 56, дифманометрами 57, 58, установленными на байпасах устройства для запуска скреперов 21 и сепаратора-ловушки 36. Для снижения величины технологических параметров при приеме и отделении скрепера от нефтепродукта и коксоотложений в линию потока-носителя перед сепаратором-ловушкой 36 вводят «холодную струю» 61 - газойль с температурой 120-180°С. Подают газойль по линии 59, далее в холодильник 60, охлаждаемый водой, через задвижку 43 по линии «холодной струи» 61 в тройник-смеситель «холодной струи» 62, установленный на линии вывода термообработанного сырья 6 из змеевика 3 печи 1. Линия 63 связывает тройник-смеситель 62 с сепаратором-ловушкой 36.
Устройство для разделения потока 7 состоит из корпуса 64, в котором помещен отрезок перфорированной печной трубы 65 с патрубками ввода 66 и вывода 67 скрепера, образующими в корпусе кольцевую камеру 68, имеющую патрубок 69 для вывода нефтепродукта в линию-трансфер ввода термообработанного сырья 8, патрубок 70 для ввода водяного пара, поступающего, в свою очередь, в кольцевую камеру 68. Кольцевая камера 68 закрыта верхним 72 и нижним 73 днищами, через которые проходит перфорированная печная труба 65. Верхнее 72 и нижнее 73 днища закреплены к фланцам 74 корпуса устройства болтовым соединением 75.
Способ осуществляют следующим образом (на примере процесса замедленного коксования).
Сырье - смесь гудрона с рециркулятом, подают через теплообменники (не показаны) по линии подачи сырья 4 в конвекционный 2 и радиационный 3 змеевики печи 1. Для снижения скорости закоксования змеевиков в кольцевую камеру 26 подают водяной пар (конденсат) 27. Термообработанное сырье выходит из змеевика по линии вывода термообработанного сырья 6, входит в устройство для разделения потока 7 с перфорированной печной трубой 65, где разделяется на две части. Большая часть потока, свободная от скрепера, направляется через задвижку 10 по линии-трансферу ввода термообработанного сырья 8 в реактор 9, меньшая часть со скрепером по линии 63, в сепаратор-ловушку 36, и далее через задвижки 40, 52, 53 подают вниз или вверх реактора 9, а через задвижку 54 - в сырьевую емкость (не показана). На стадии очистки труб скрепер вместе с потоком нефтепродукта и остатками коксоотложений из змеевика 3 печи 1 поступает через патрубок ввода скрепера 66 в отрезок перфорированной трубы 65. Продукты крекинга вместе с коксоотложениями и турбулизатором выходят из перфорированной печной трубы 65 через сквозные отверстия 71 в кольцевую камеру 68, туда же по патрубку 70 вводят водяной пар. Все эти компоненты проходят по выходному патрубку 69 для вывода нефтепродукта в линию-трансфер ввода термообработанного сырья 8, через задвижку 10 и попадают в реактор 9. Скрепер вместе с потоком-носителем (нефтепродуктом) выходит из перфорированной печной трубы 65 по патрубку вывода скрепера 67 через задвижку 55, тройник-смеситель «холодной струи» 62 и по линии 63 поступает в сепаратор-ловушку 36. Продукты термодеструктивного процесса из реактора 9 по линии выводов паров коксования 12 направляют в ректификационную колонну 13 на разделение по компонентам. С верха колонны выводят смесь газа, бензина и водяного пара по линии 14, со средней части - легкий газойль по линии 15, с низа - кубовый остаток по линии 17. Для обеспечения процесса ректификации в колонну возвращают охлажденные продукты: бензин, легкий газойль, кубовый остаток по линиям 18, 19, 20 соответственно. Для снижения скорости закоксования устройства для разделения потока 7 и задвижки 10 в них подают водяной пар 11. При возникновении перепада давления на змеевике (0,1-0,2 МПа) проводят превентивную очистку труб без снятия змеевика печи 1 с потока сырья («на ходу»). Вначале производят зарядку устройства для запуска скреперов 21 скрепером или с помощью загрузочного устройства 30 либо сепаратора-ловушки 36, которую готовят соответствующим образом. Проводят запуск скрепера в змеевик 3 печи 1. Для этого открывают задвижки 25, 23 и, прикрывая задвижку 5, создают на ней перепад давления 0,1-0,5 МПа, ориентируясь по показаниям дифманометра 57, при этом сырьевой поток начинает поступать через задвижку 23 в устройство для запуска скреперов 21, откуда скрепер выносится потоком через задвижку 25, кольцевую камеру 26, змеевик 3 печи 1, проходя который скрепер проводит соответствующую работу по очистке поверхности труб от коксоотложений. Продукты крекинга, турбулизатор, пыль от коксоотложений и скрепер проходят через линию вывода термообработанного сырья 6 из змеевика 3 печи 1, устройство для разделения потока 7, задвижку 55, тройник-смеситель 62 в сепаратор-ловушку 36. Первые три участника движения через задвижки 40 и одну из задвижек 52, 53, 54 попадают в реактор 9 или в сырьевую емкость (не показана), а последний - скрепер, задерживается в сепараторе-ловушке 36. Расход, скорость и температура потока 63 на входе в сепараторе-ловушке 36 регулируют перепадом давления на задвижке 10 по показаниям дифманометра 58 и подачей (расход, температура) «холодной струи» 61. После этого снимают с сырьевого потока сепаратор-ловушку 36 и устройство для запуска скреперов 21. Далее закрывают задвижки 23, 55, открывают полностью задвижки (клапаны-регуляторы перепада давления) 5, 10. Промывают газойлем устройство для запуска 21 и сепаратор-ловушку 36, скрепер и систему от сырья, продуктов крекинга и остатков коксоотложений. Для этого открывают 22, 24, 50, 37, 38, 41. Насос 56 забирает свежий газойль из линий легкого 15 и тяжелого 16 газойля, прокачивает его по всей транспортной системе, устройству подачи скреперов 21 и сепаратору-ловушке 36 и через задвижку 50 подает в кубовую часть ректификационной колонны 13. После этой операции производят загрузку устройства 21 скрепером из сепаратора-ловушки 36. Для этого открывают задвижки 51, 42, закрывают задвижки 38, 37, открывают задвижку 39. При этом скрепер потоком газойля транспортируется из сепаратора-ловушки 36 через задвижку 39, четырехходовой кран 29, задвижку 22 в устройство для запуска скреперов 21; далее носитель-газойль через задвижки 24, 51 поступает в прием насоса 56, после чего его останавливают. Устройство 21 готовят к запуску скрепера, а сепаратор-ловушку 36 - к его приему. В первом случае повторяют операции по соответствующим переключениям арматуры, приведенные выше. При очистке труб змеевика печи с использованием малококсующегося продукта - газойля (вместо сырья применяют газойль) методика очистки не отличается от приведенной выше, так же как и технология очистки и аппаратурное оформление параллельного змеевика печи.
В термодеструктивных процессах в качестве сырья используют гудрон и газойль, последний применяют также в качестве разбавителя и рециркулята и для промывки сырьевых линий.
В предлагаемом способе поток из печи 6 имеет следующие показатели: расход нефтепродукта (смесь гудрона с газойлем) 50 т/час (100%), температура 500°С, скорость 50 м/сек, давление 0,8 МПа. Поток поступает в устройство для разделения потока 7, где делится на две части: большая часть, свободная от скрепера, с температурой 500°С, расходом нефтепродукта 45 т/час (90%) и скоростью 45 м/сек поступает через регулирующий клапан 10, трансфер 8 в реактор 9; меньшая часть со скрепером - с расходом нефтепродукта 5 т/час (10%), температурой 500°С и скоростью 10 м/сек проходит тройник-смеситель 62, где разбавляется «холодной струей» с расходом 20 т/час, температурой 130°С и поступает по линии 63 в сепаратор-ловушку 36 с расходом 25 т/час, температурой 200°С, где происходит отделение скрепера от нефтепродукта. Последний с расходом 25 т/час и температурой 190°С направляют в сырьевую емкость.
В предлагаемом способе поток из печи и после разделения на две части имеет показатели, аналогичные приведенным в примере 1, однако в тройнике-смесителе разбавляется холодной струей с расходом 2,3 т/час, температурой 130°С и поступает по линии 63 в сепаратор-ловушку 36 с расходом 7,3 т/час, температурой 420°С, где происходит отделение скрепера от нефтепродукта. Последний с расходом 7,3 т/час, температурой 400°С, давлением 0,7 МПа направляют вниз или вверх реактора.
В известном способе поток из печи 6 имеет следующие показатели: расход нефтепродукта 50 т/час (100%), температуру 500°С, скорость 50 м/сек, давление 0,8 МПа; поток поступает через четырехходовой кран 7 во время проведения операции по очистке змеевика печи в сепаратор-ловушку 36 с расходом 50 т/час, температурой 500°С, скоростью 50 м/сек, давлением 0,8 МПа, а оттуда - в реактор на коксование. В это же время по байпасу-трансферу подачи нефтепродукта из печи в реактор нет, т.е. расход нулевой.
В известном способе поток из печи 6, имея показатели, аналогичные примеру 3, поступает через четырехходовой кран 7 только после проведения операции по очистке змеевика печи по байпасу-трансферу в реактор коксования, примерно с теми же технологическими параметрами: расходом нефтепродукта 50 т/час (100%), температурой 485°С, скоростью 50 м/сек, давлением 0,7 МПа. В это же время подачи нефтепродукта из печи в сепаратор-ловушку 36 не производят, т.е. расход нулевой. Следует заметить, что в это время в сепараторе-ловушке 36 производят промывку скрепера газойлем, а затем загрузку пускового устройства скрепером.
Осуществление очистки труб змеевика печи предлагаемым способом позволяет упростить систему очистки и облегчить условия эксплуатации установки, снизить величину технологических параметров в сепараторе-ловушке 36: температуры в 1,2-2,5 раза, расхода в 10 раз, скорости в 5 раз, что значительно сокращает капитальные и эксплуатационные затраты, а также существенно облегчает условия безопасной работы на установке. Кроме того, операция по очистке змеевика печи не прерывает поток термообработанного сырья из змеевика печи в реактор, не снижает заданную величину технологических параметров процесса коксования и, следовательно, сохраняет качество продуктов коксования, в частности содержание летучих веществ в коксе.
1. Способ очистки змеевика печи от отложений кокса, включающий ввод в трубу змеевика печи скрепера с помощью потока нефтепродукта, собственно очистку труб путем разрушения отложений кокса скребками движущегося скрепера, вывод потока нефтепродукта со скрепером и частицами коксоотложений, очистку и подачу скрепера вновь в процесс очистки змеевика печи, отличающийся тем, что на выходе из печи поток нефтепродукта отделяют от скрепера и разделяют его на две неравные части, большую из которых, свободную от скрепера, направляют в реактор на коксование, а меньшую со скрепером - на его очистку от коксоотложений в сепаратор-ловушку, причем вышеупомянутые действия проводят одновременно и непрерывно.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что большая часть разделенного потока составляет не менее 80% всего потока.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что непрерывное отделение потока нефтепродукта от скрепера с одновременным разделением потока на части проводят в устройстве, состоящем из отрезка перфорированной печной трубы с патрубками ввода и вывода нефтепродукта со скрепером, заключенного в замкнутую камеру с патрубками ввода водяного пара и вывода нефтепродукта.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что меньшую часть потока нефтепродукта со скрепером перед подачей его в сепаратор-ловушку охлаждают до температуры 180-220°С или до температуры 380-420°С, после чего направляют соответственно в сырьевую емкость или в реактор.
Читайте также: