Установка для очистки змеевика печи от коксоотложений
INSTALLATION FOR CLEANING OF FURNACE COIL FROM COXING

Изобретение относится к установкам для очистки змеевика печи от коксоотложений при помощи скреперов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.
Известна установка для очистки внутренней поверхности труб от коксоотложений, включающая печь с трубами змеевика, загрузочное устройство для скрепера, пусковое устройство для скреперов, сообщенное с трубой змеевика печи, устройство для приема скрепера, выводное устройство для скреперов и систему подачи потока-носителя скреперов, связанную с установкой переработки нефтепродукта (нефтяного остатка), при этом загрузочное устройство связано с пусковым, а устройство для приема скрепера - с пусковым и выводным устройствами (Пат. РФ №2358003, оп. 10.06.2009).
Недостатком известной установки является значительное число переключений арматуры при запуске, приеме, отделении, промывке, загрузке скреперов, что усложняет работу установки.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является установка для очистки внутренней поверхности труб от коксоотложений, включающая печь с трубами змеевика, устройство для запуска скреперов, устройство для приема скреперов (пуско-приемные устройства), загрузочное (вводное) и выводное устройства для скреперов и систему подачи потока-носителя скреперов, связанную с установкой переработки нефтепродукта, в которой устройства для запуска и приема скреперов выполнены с возможностью серийного запуска и приема скреперов в виде аппаратов барабанного типа, содержащих внутри корпуса шесть перфорированных труб, установленных с возможностью поворота вокруг вертикальной оси устройства и сообщенных с патрубками для ввода-вывода скрепера в потоке-носителе и боковыми патрубками для ввода-вывода потока-носителя и газойля-растворителя, а система подачи потока-носителя имеет дополнительно линию ввода «холодной струи»-газойля в линию потока-носителя из змеевика печи (Пат. РФ №2410411, оп. 27.01.2009).
Недостатком известной установки являются повышенные капитальные затраты при изготовлении и монтаже нестандартных пуско-приемных устройств и сложности при эксплуатации установки при проведении операций по запуску, приемке и промывке скреперов.
Задачей изобретения является упрощение конструкций пуско-приемных устройств, применение для материального оформления установки типовой арматуры, снижение эксплуатационных и капитальных затрат.
Вышеуказанная задача решается установкой для очистки змеевика печи от коксоотложений, включающей печь с трубами змеевика, вводное и выводное устройства для скреперов, систему подачи потока-носителя скреперов, связанную с установкой переработки нефтепродукта и, по меньшей мере, два пуско-приемных устройства для скреперов, каждое из которых выполнено с возможностью серийного запуска и приема скреперов и включает перфорированные трубы, размещенные в корпусе и сообщенные с патрубками для ввода-вывода скрепера в потоке-носителе и боковыми патрубками для ввода-вывода потока-носителя и газойля-растворителя, в которой, согласно изобретению, пуско-приемное устройство для скреперов выполнено в виде многосекционного прямоточного устройства типа «труба в трубе», перфорированные трубы которого соединены последовательно и связаны между собой задвижками, а корпус выполнен из кольцевых камер с перегородкой посредине, образующих с каждой перфорированной трубой секцию, при этом вышеупомянутые боковые патрубки размещены в каждой секции пуско-приемного устройства попарно по высоте.
Пуско-приемное устройство для скреперов может состоять из пяти секций.
Выполнение пуско-приемных устройств прямоточными с использованием простых однотипных секций типа «труба в трубе», не имеющих движущихся частей, и стандартных задвижек и кранов позволяет упростить управление этими устройствами, повысить надежность и безопасность, сделать внедрение предлагаемого изобретения в промышленность вполне реальным и обеспечить сокращение продолжительности стадии очистки, снижение эксплуатационных и капитальных затрат.
Анализ отличительных признаков выявил известное устройство для запуска и приема скреперов, представляющее собой отрезок перфорированной печной трубы с патрубками для ввода-вывода скрепера с потоком-носителем, заключенный в замкнутую кольцевую камеру с боковыми патрубками для ввода-вывода потока носителя и газойля-растворителя для промывки скреперов (пат. РФ №2358003, фиг. 15, оп. 10.06.2009).
Известное устройство для запуска и приема скреперов предназначено для периодического, последовательного запуска, приемки и промывки только одного скрепера.
Предлагаемое пуско-приемное устройство выполняет функцию очистки и запуска серии (как минимум пяти) скреперов, что позволяет получить новый технический результат-сокращение продолжительности очистки змеевика печи от коксоотложений, поэтому можно сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень»
На фиг. 1 представлена предлагаемая установка в комплексе с установкой замедленного коксования.
На фиг. 2 показан разрез секции пуско-приемного устройства.
Установка включает в себя печь 1 с конвекционным змеевиком 2 и радиантным змеевиком 3, линию подачи сырья 4, на которой установлена задвижка 5, тройник 6, линию вывода термообработанного сырья 7 из змеевика 3 печи 1, тройник 8 для разделения потока 7, задвижку 9 (клапан-регулятор перепада давления), линию 10 - трансфер ввода термообработанного сырья в реактор 11, линию 12 вывода паров коксования из реактора 11 в ректификационную колонну 13 с линиями 14 вывода газа, бензина, паров воды, легкого газойля 15, тяжелого газойля 16 и кубового остатка 17. Для обеспечения процесса ректификации в колонне 13 предусмотрены линии возврата охлажденных продуктов: бензина 18, легкого газойля 19, кубового остатка 20 с задвижкой 21, линию 22 подачи турбулизатора - водного конденсата, линию 23 подачи водяного пара.
На вход в змеевик 3 печи 1 подключено пуско-приемное устройство 24 с секциями 25, 26, 27, 28, 29 и задвижками 30 и 31 для ввода и вывода потока-носителя со скрепером в устройство 24, задвижками 32, 33, 34, 35 для соединения секций и прохода скреперов с потоком-носителем, линиями 36, 37 ввода и вывода нефтепродукта-носителя, линиями 38, 39 ввода и вывода растворителя-газойля.
На выходе из змеевика 3 печи 1 подключено пуско-приемное устройство 40 для приема (запуска) скреперов с потоком-носителем с секциями 41, 42, 43, 44, 45 и задвижками 46 и 47 для ввода и вывода потока-носителя со скрепером в устройство 40, задвижками 48, 49, 50, 51 для соединения секций и прохода скреперов с потоком-носителем, линиями 52, 53 ввода и вывода нефтепродукта-носителя, линиями 54, 55 ввода и вывода растворителя-газойля.
Пуско-приемное устройство 24 связано по движению нефтепродукта-носителя через задвижку 31 по линии 56, через трехходовой кран 57, линию 58, трехходовой кран 59, линию 60, через тройник 6, реакционный змеевик 3, по линии 7 через тройник 8, по линии 61 через тройник 62 с подачей «холодной струи» - газойля по линии 63 и далее по линии 64, через трехходовой кран 65, по линии 66 через задвижку 46 с пуско-приемным устройством 40. Между параллельными потоками 10 и 64 установлен дифманометр 67.
Пуско-приемные устройства 24 и 40 имеют выход нефтепродукта-носителя по линии 68 в сырьевую емкость (не показана) и на верх реактора 11.
Пуско-приемные устройства 24 и 40 принимают растворитель-газойль от колонны 13 по линии 69, насос 70, через задвижки 71, 72, по линии 73 и выдают растворитель-газойль по линии 74, через задвижки 75, 76, по линии 77 в кубовую часть колонны 13.
При проведении операции запуска скреперов в змеевик 3 печи 1 от устройства 40 поток-носитель и скрепер поступают на устройство 24 от трехходового крана 65, по линии 78, на которой установлен трехходовой кран 79, от которого отходит линия 80 с задвижкой 30 на вход устройства 24.
На операции промывки скреперов в устройствах 24 и 40 для реверса потока растворителя-газойля используют задвижки 71, 72, 81, 82 и для пропарки водяной пар, инертный газ по линии 83.
«Холодную струю» - газойль в тройник 62 подают от насоса 70 по линии 63, через холодильник 84.
Вводное устройство содержит задвижку 85 для ввода скрепера в секцию 86, задвижку 87 для ввода скрепера по линии 88, трехходовой кран 79, линию 80 с задвижкой 30 в устройство 24, и линии для ввода газойля-носителя 73 и водяного пара.
Выводное устройство включает трехходовой кран 57, линию 89 для ввода скрепера, приемную секцию типа «труба в трубе» 90, линии 91 и 92 ввода и вывода растворителя-газойля, 93-ввода водяного пара или инертного газа, 94-вывода конденсата в промканализацию, линию вывода 95 скрепера из системы в приемную корзину (не показана).
Установка снабжена дифманометрами 96, 67.
Секция пуско-приемных устройств 24, 40 (фиг. 2, разрез) является конструкцией типа «труба в трубе» и содержит внутри отрезок (l/d>5) печной перфорированной трубы 97 с торцевыми патрубками 98 и 99 для ввода и вывода скрепера с потоком-носителем и снаружи трубы 97 образована кольцевая камера 100 с перегородкой 101 и патрубками 102 для подачи потока носителя и 103 для ввода (вывода) газойля для промывки скрепера, а также кольцевая камера 104 с патрубками 105 для вывода потока-носителя и 106 для вывода (ввода) газойля-растворителя. На участках отрезка, совмещенных с кольцевыми камерами 100 и 104, выполнены сквозные отверстия 107. Отверстия 107 просверлены в стенке трубы 97 с наклоном оси отверстия, составляющим 45° относительно оси трубы, причем суммарная площадь отверстия должна быть не меньше площади поперечного сечения трубы. На фланцах патрубков 98, 99, 102, 103, 105, 106 имеются отверстия 108 под болтовые соединения.
Сборка пуско-приемных устройств 24 и 40 с использованием простых однотипных секций типа «труба в трубе», не имеющих движущихся частей, и стандартных задвижек и кранов придает им свойства универсальности, дешевизны и реалистичности. Повышенное количество секций в пуско-приемном устройстве и технология обеспечивают их высокую эффективность и безопасность.
Конструкция пуско-приемных устройств 24 и 40 и технология очистки с их помощью змеевиков трубчатой печи позволяют устанавливать их относительно поверхности земли под углом от 0° до 90°.
Способ осуществляют следующим образом (на примере процесса замедленного коксования).
Сырье - смесь гудрона с рециркулятом подают через теплообменники (не показаны) по линии подачи сырья 4, через задвижку 5 в конвекционный 2 и через тройник 6 в радиационный (реакционный) 3 змеевики печи 1. Для снижения скорости закоксовывания реакционного змеевика 3 в кольцевую камеру тройника 6 подают водяной пар (конденсат) 22. Термообработанное сырье выходит из змеевика 3 печи 1 по линии 7 и через тройник 8, задвижку 9, по линии 10 - трансферу входит в реактор 11 на коксование. Продукты термодеструктивного процесса замедленного коксования из реактора 11 направляют по линии 12 в ректификационную колонну 13 на разделение по компонентам. С верха колонны 13 выводят смесь газа, бензина и водяного пара по линии 14, со средней части - легкий газойль по линии 15, с аккумулятора (глухой тарелки) - тяжелый газойль по линии 16, с низа - кубовый остаток по линии 17. Для обеспечения процесса ректификации в колонну 13 возвращают охлажденные продукты: бензин, легкий газойль, кубовый остаток по линиям 18, 19, 20 (через задвижку 21), соответственно. Для снижения скорости закоксовывания тройника 8 и задвижки 9 в них подают водяной пар по линии 23.
При увеличении перепада давления на змеевике 3 на 0,1-0,2 МПа проводят очистку труб от коксоотложений без снятия змеевика 3 печи 1 с потока сырья («на ходу») следующим образом.
I. 3арядка пуско-приемного устройства 24 скреперами.
Сначала вводное устройство 85 продувают водяным паром, затем через задвижку 86 вводят скрепер заданного типа, и подают поток носителя-газойля из ректификационной колонны 13 насосом 70, по линии 73 в вводное устройство 85. Скрепер в потоке газойля-носителя поступает через задвижку 30 в первую секцию 25 пуско-приемного устройства 24, последовательно проходит все секции 26, 27, 28 и остается во внутренней перфорированной трубе 97 (см. фиг. 2) секции 29 при закрытой задвижке 31, а газойль-носитель выходит из перфорированной трубы через сквозные отверстия 107 при закрытых патрубках 102, 103, 105 в кольцевую камеру 104, через патрубок 106 выходит из секции 29 и по линиям 39, 74, 77 попадает в кубовую часть колонны 13. Момент прибытия скрепера в секцию 29 определяют по повышению давления газойля-носителя на входе в универсальное устройство 24. После этого проводят операции по зарядке секций 28, 27, 26, 25 аналогичным образом, что и для секции 29. Выходная задвижка 30 при этом закрыта, все секции устройства 24 заряжены скреперами.
II. Подготовка пуско-приемного устройства 40 для приема скреперов.
Проводят подготовку второго пуско-приемного устройства 40 для приема скреперов. Для этого трехходовой кран 65 переводят на устройство 40 и открывают задвижку 46 на вход устройства 40, при этом выход из устройства 40 закрыт задвижкой 47, а патрубок 105 (см. фиг. 2) открыт в линию 53 нефтепродукта-носителя, патрубки 102, 103, 106 при этом закрыты.
III. Собственно очистка змеевика 3 печи скреперами.
Одновременно с подачей сырья-нефтепродукта в печь по линии 4 открывают выходную задвижку 31 устройства 24 и, прикрывая задвижку 5 на потоке 4, по показаниям дифманометра 96 создают перепад давления 0,1-0,5 МПа, необходимый для прохождения скрепером заданного пути движения. При этом открывают патрубок 102 (см. фиг. 2), по которому в секцию 29 вводят нефтепродукт-носитель, который через перфорированные отверстия 107 попадает в перфорированную трубу 97 и вместе со скрепером выходит из секции 29 через торцевой патрубок 99, задвижку 31. Патрубки 103, 105, 106 при этом закрыты. Скрепер из секции 29 проходит по линии 56, через трехходовые краны 57, 59 и по линии 60 попадает в змеевик 3 печи 1, где своими скребками очищает поверхность трубы от коксоотложений, направляя их в объем жидкой фазы потока нефтепродукта. Далее скрепер вместе с коксоотложениями в потоке нефтепродукта попадает в тройник 8, в котором происходит деление потока на большую часть (~80%), которая по линии 10 попадает в реактор 11 и меньшую (-20%) со скрепером. Поток со скрепером движется по линии 64 и через задвижку 46, трехходовой кран 65 попадает в пуско-приемное устройство 40, проходит через все его секции 41, 42, 43, 44 и остается во внутренней перфорированной трубе секции 45, а нефтепродукт-носитель вместе с коксоотложениями выходит из перфорированной трубы 97 через сквозные отверстия 107 (см. фиг. 2) при закрытых патрубках 102, 103, 106 в кольцевую камеру 104, через патрубок 105 выходит из секции 45 и по линиям нефтепродукта-носителя 68 поступает в сырьевую емкость (не показана) или в реактор 11. Поступление скрепера в приемную секцию 45 определяют по повышению давления на входе в пуско-приемное устройство 40. Далее в процесс очистки вступает скрепер из секции 28 пуско-приемного устройства 24, который проходит в секцию 29, повторяет путь предыдущего скрепера и остается в секции 44 пуско-приемного устройства 40. Аналогично запускают скрепера из секций 27, 26, 25 пуско-приемного устройства 24 и принимают скрепера в пуско-приемное устройство 40 в секции 43, 42, 41.
Операцию по очистке труб повторяют до восстановления первоначального градиента на змеевике печи.
IV. Промывка скреперов газойлем
Поступившие в пуско-приемное устройство 40 скрепера промывают газойлем от остатков коксоотложений по мере их поступления или же сразу после сбора всей серии каждый в своей секции отдельно, тем самым продолжительность промывки скреперов сокращается. При промывке скрепера в секции 45 секцию отключают от транспортной системы и включают подачу растворителя-газойля от насоса 70, который идет по линии 73 через задвижку 81 по реверсной схеме, когда задвижки 72, 75 закрыты, а задвижки 81, 82 открыты, по линии 74, патрубок 106 (см. фиг. 2) при закрытых патрубках 102, 105 в кольцевую камеру 104, промывает скрепер внутри трубы 97 и выходит через кольцевую камеру 100, патрубок 103 в линию 73 и через задвижку 82 (реверс) попадает в линию 77 и в кубовую часть колонны 13, где после ректификации чистый газойль 15, 16 возвращают по линии 69 на прием циркуляционного насоса 70. Возможны другие варианты.
Операцию промывки скреперов в секциях 44, 43, 42, 41 повторяют аналогичным образом, что и для секции 45.
После промывки всех скреперов, поступивших в пуско-приемное устройство 40, следующую серию запуска скреперов для очистки змеевика 3 проводят непосредственно из этого же пуско-приемного устройства 40. Пуско-приемное устройство 24 будет принимать скрепера, поступающие через змеевик 3 печи 1. Последовательность переключения арматуры на устройстве 24 будет аналогична вышеприведенной для устройства 40 ввиду их конструктивной идентичности и взаимозаменяемости.
Изменение направления движения потока газойля-растворителя, необходимое при промывке пуско-приемных устройств 24 и 40 и скреперов осуществляют с помощью соответствующего переключения задвижек 71, 72, 75, 76, 81, 82. Пропарку или продувку пуско-приемных устройств 24 и 40 и скреперов проводят подачей водяного пара или инертного газа в линии 73, 74.
Вывод скрепера из системы для проведения плановых мероприятий производят через трехходовой кран 57 по линии 89 с помощью выводного устройства 90. При этом скрепер с потоком-носителем (газойлем) поступает в перфорированную трубу устройства 90, откуда газойль-носитель выводится по линиям 92 и 77 в кубовую часть колонны 13, а скрепер остается в устройстве 90. После промывки скрепера газойлем -растворителем, пропарки водяным паром или продувки инертным газом с выводом конденсата по линии 94 в промканализацию его выводят в приемную корзину по линии 95.
Таким образом, предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом позволяет упростить управление пуско-приемными устройствами, сократить продолжительность стадии очистки и снизить эксплуатационные и капитальные затраты.