УСТАНОВКА ДЛЯ СОВМЕСТНОЙ ОЧИСТКИ ЗМЕЕВИКА ПЕЧИ И ТРАНСФЕРНОГО ТРУБОПРОВОДА ОТ ОТЛОЖЕНИЙ КОКСА
PLANT FOR COMBINED CLEANING OF FURNACE COIL AND TRANSFER PIPELINE FROM COKE DEPOSITS

Изобретение относится к нефтепереработке и может быть использовано для очистки змеевика печи от отложений кокса на установках замедленного коксования.
Известна установка для механической очистки труб змеевика печи от отложений кокса, включающая систему ввода в трубы печи пластичного скребка, его транспортирование по трубам, реверсирование и систему вывода с установки после окончания очистки (Журнал «Химия и технология топлив и масел», №2, 2007, с.16-17). При прохождении скребка по змеевику печи происходит разрушение отложений кокса с внутренней поверхности трубы и дальнейшее их удаление потоками воды.
Недостатком известной установки является трудоемкость и неэффективность, система трудно управляема, процесс очистки занимает длительное время, нередки деформации и снижение прочности труб, что приводит к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат вследствие частой замены труб и остановок печи на ремонт.
Наиболее близкой по существенным признакам является установка для механической очистки змеевиков печи от отложений кокса скрепером, в которой в качестве потока-носителя используется нефтепродукт (пат. РФ №2358003, МПК C10G 9/16, опубл. 10.06.2009 г., БИ №16). Установка включает печь с трубами змеевика, устройство для запуска скрепера, устройство для приема скрепера, загрузочное и выводное устройства для скрепера и систему подачи потока-носителя скрепера, связанную с установкой переработки нефтепродукта.
Недостатком известной установки является то, что очистке подвергаются только трубы змеевика печи, а трубы трансферного трубопровода (трансфера) длиной около 50 м, соединяющего змеевики печи с реактором, остаются закоксованными, что приводит к дополнительным остановкам установки на ремонт, к увеличению эксплуатационных и капитальных затрат.
Технический результат изобретения заключается в одновременной совместной очистке змеевика печи и трансферного трубопровода.
Указанный технический результат достигается тем, что известная установка, включающая печь с трубами змеевика, устройство для запуска скрепера, устройство для приема скрепера, загрузочное и выводное устройства для скрепера и систему подачи потока-носителя скрепера, связанную с установкой переработки нефтепродукта, согласно изобретению, дополнительно содержит устройство для разделения потока нефтепродукта со скрепером, встроенное в нижнюю часть реактора и выполненное в виде трубы, охватывающей горловину реактора по периметру полностью или частично, при этом по линии охвата трубы с горловиной выполнены сквозные отверстия, сообщающие полости трубы и горловины.
Количество устройств для разделения потока, установленных в нижней части реактора, может соответствовать количеству трансферных трубопроводов.
Вышеупомянутые сквозные отверстия могут быть выполнены с наклоном 135° относительно внутренней поверхности трубы в сторону движения потока, а суммарная площадь проходного сечения отверстий не меньше площади поперечного сечения трубы.
На фиг.1 приведена установка для совместной очистки змеевика печи и трансферного трубопровода, а на фиг.2-5 - устройство для разделения потока нефтепродукта со скрепером.
Предлагаемая установка показана в комплексе с установкой замедленного коксования и включает в себя линию подачи сырья 1 на установку с задвижкой 2, конвекционный 3 и радиантный 4 змеевики печи 5, тройник 6 с патрубком ввода турбулизатора - водяного пара или конденсата 7, трансфер 8 от печи до трехходового крана 9, трансфер 10 от крана 9 до устройства для разделения потока (разделитель потока) 11, встроенного в нижнюю часть реактора 12, линию вывода паров коксования 13 из реактора в ректификационную колонну 14 с линиями вывода смеси газа, паров, бензина и водяного пара 15, легкого газойля 16, тяжелого газойля 17 и кубового остатка (газойля) 18. Для обеспечения процесса ректификации в колонне предусмотрены линии возврата охлажденных продуктов: бензина 19, легкого газойля 20, кубового газойля 21. К печи 5 подключено устройство для запуска скреперов 22 с задвижками 23, 24 и дифманометром 25.
Для меньшей части потока (~15%) со скрепером из разделителя 11 предусмотрена линия 26 с задвижкой 27, трехходовой кран 28, линия 29, тройник-смеситель 30 «холодной струи» 31 и линия 32, связанная с сепаратором-ловушкой 33, снабженной задвижками 34, 35, 36, 37, 38, 39. Трехходовой кран 40 связан по линии 41 с пусковым устройством 22, оснащенным задвижками 23, 24, 42, 43, с вводным устройством 44, на котором установлены задвижки 45, 46, 47, 48, 49, по линии 50 с выводным устройством 51 с задвижками 52, 53, 54, 55, 56. Установка снабжена насосом 57 для подачи малококсующегося продукта-газойля по линиям 58, 41, 50 к вводному, выводному, пусковому устройствам, сепаратору-ловушке 33 и через холодильник 59 по линии 31 в смеситель 30.
Для подачи продукта-носителя скрепера в сырьевую емкость (не показана) предусмотрены линия 60 с задвижкой 61, задвижка 62 для подачи в колонну 14, задвижка 63 для подачи по линии 64 на верх реактора 12. Подачу газойля промывки скрепера в кубовую часть колонны 14 осуществляют через задвижку 37 по линиям 65, 21. Подачу газойля промывки и носителя скрепера в сепаратор-ловушку 33 осуществляют по линиям 58, 66 через задвижку 38. Температуру потока 13 на входе в колонну 14 регулируют подачей газойля по перемычке 67 задвижкой 68. Подачу газойля-носителя скрепера в колонну 14 осуществляют по линии 69 через задвижку 70 и по линии 21, а на прием насоса 57 - через задвижку 71. Ввод скрепера в систему со стороны осуществляют по линии 73 через задвижку 48. Вывод скрепера из системы в сетку-приемник (не показана) проводят по линии 74 через задвижку 56. На стадии коксования задвижку 27 закрывают, а в тупиковые участки продуктовых линий вводят газойль или водяной пар (не показано).
Устройство для разделения потока 11 состоит из патрубка ввода 75 термообработанного сырья со скрепером в кольцевой отрезок трубы 76, охватывающей полностью или частично периметр горловины 77 реактора и приваренной к боковой стенке горловины, имеющей совмещенные изолированные от внешней среды отверстия 78 в месте контакта (сварки), сообщающие между собой внутренние полости 79, 80 соответственно трубы и реактора, и патрубка 81 для вывода меньшей части потока со скрепером из трубы 76. Оси сквозных отверстий 78 имеют наклон под углом 135° относительно внутренней поверхности трубы в сторону движения потока. Суммарная площадь проходного сечения отверстий 78 не меньше площади проходного сечения трубы 76. На боковой стенке горловины 77 реактора количество труб-разделителей соответствует количеству трансферных трубопроводов.
Установка и устройство работают следующим образом (на примере процесса замедленного коксования).
Сырье - смесь гудрона с рециркулятом подают через теплообменники (на рисунке не показаны) по линии подачи сырья 1, через задвижку 2, в конвекционный 3 и радиантный 4 змеевики печи 5. Для снижения скорости закоксовывания змеевиков в кольцевую камеру тройника 6 подают водяной пар или конденсат 7. Термообработанное сырье от змеевика 4 печи 5 проходит последовательно по линии (трансферу) 8 через трехходовой кран 9, по линии 10 (трансферу) в разделитель потока 11, где на стадии коксования весь поток поступает через совмещенные отверстия 78 в боковых стенках трубы 76 и горловины 77 реактора 12 в реактор на коксование. Продукты термодеструктивного процесса из реактора 12 по линии 13 направляют в ректификационную колонну 14 на разделение по компонентам. С верха колонны 14 выводят смесь газа, паров, бензина и водяного пара по линии 15, со средней части (12-13 тарелки) - легкий газойль по линии 16, с аккумулятора (глухой тарелки) - тяжелый газойль по линии 17, с низа - кубовый газойль 18. Для обеспечения процесса ректификации в колонну 14 возвращают охлажденные продукты: бензин, легкий газойль, кубовый газойль по линиям 19, 20, 21, соответственно.
При возникновении перепада давления на змеевике и трансферном трубопроводе до 0,3 МПа проводят превентивную совместную очистку труб без снятия печи 5 с потока сырья («на ходу») с использованием гудрона, на котором работает установка, а при увеличении градиента давления до 0,5 МПа гудрон заменяется на малококсующийся нефтепродукт - газойль, при этом вывод скрепера из системы осуществляют при снижении вышеупомянутых градиентов до рабочего значения. При заряженном (заполненном) скреперами пусковом устройстве 22 проводят запуск скрепера в змеевик 4 печи 5. Для этого открывают задвижки 23, 24 и, прикрывая задвижку 2, создают на ней перепад давления 0,1-0,5 МПа, ориентируясь по показаниям дифманометра 25. При этом сырьевой поток начинает поступать через задвижки 23, 24, тройник-смеситель 6 в змеевик 4 печи 5, проходя который скрепер проводит соответствующую работу по очистке поверхности труб от коксоотложений, и скрепер с потоком-носителем последовательно продолжает свой путь по линии (трансферу) 8 через трехходовой кран 9, по линии 10 (трансферу) в разделитель потока 11, где на стадии очистки поток разделяется на две части. Большая часть потока поступает в реактор 12 на коксование, а меньшая часть потока со скрепером проходит по линии 26, через задвижку 27, трехходовой кран 28, по линии 29, через тройник-смеситель 30 «холодной струи» 31, где охлаждается до температуры 180-220°С или до температуры 380-420°С холодной струей (газойлем), имеющей температуру 120-160°С, и по линии 32 попадает в сепаратор-ловушку 33. На всем пути следования скрепер проводит соответствующую работу по очистке поверхности труб и аппаратуры от коксоотложений. Пыль от коксоотложений переходит в объем потока-носителя и продолжает свое движение вместе с ним. Скрепер как ингредиент задерживается в сепараторе-ловушке 33, а жидкая фаза нефтепродукта-носителя поступает через задвижки 34, 61 в сырьевую емкость (не показана на рисунке) или через задвижки 34, 62 в ректификационную колонну 14, или через задвижки 34, 63 по линии 64 на верх реактора 12.
В сепараторе-ловушке 33 расход и скорость потока регулируют задвижкой 34, температуру - подачей (расходом) «холодной струи» 31. «Холодную струю» формируют из циркулирующей части потоков легкого 16 и тяжелого 17 газойлей, которую забирают насосом 57, прокачивают по линии 58, через холодильник 59 и по линии 31 направляют в тройник-смеситель 30.
Стадию очистки змеевика печи и трансферного трубопровода продолжают до восстановления первоначального перепада давления, после чего снимают с потока пусковое устройство 22 и сепаратор-ловушку 33.
Свежий газойль от насоса 57 по линии 58 направляют через задвижки 35, 39, 37 по линиям 65, 21 и далее в колонну 14 на промывку скрепера, сепаратора-ловушки 33, через задвижку 45, зарядное устройство 44, задвижку 46 по линии 41, трехходовой кран 40, задвижку 42, пусковое устройство 22, задвижку 43, линию 69, задвижку 70, линию 21 в колонну 14 на промывку транспортной системы и зарядку пускового устройства 22 скреперами заданного типа, по линии 58 при закрытой задвижке 68 на линии 67, линии 66, задвижке 38, в сепаратор-ловушку 33 на промывку скрепера, сепаратора-ловушки 33 и транспорт скрепера через задвижку 36 по линии 41 в пусковое устройство 22. Для вывода скрепера из системы для его профилактики или замены газойль-носитель по линии 58, 66 через задвижку 38 поступает в сепаратор-ловушку 33, где подхватывает (толкает) скрепер и выводит его через задвижку 36, линию 41, трехходовой кран 40, линию 50, задвижку 52 в выводное устройство 51 при открытой задвижке 55 на линии 72.
Ввод скрепера заданного типа в систему производят по линии 73, через задвижку 48, после продувки азотом или водяным паром зарядного устройства 44, через задвижки 47, 49, при подаче газойля-носителя по линии 58 через задвижку 45, устройство 44, задвижку 46, по линии 41 при закрытых задвижках 47, 49.
Вывод скрепера из системы производят через трехходовой кран 40, линию 50, задвижку 52, выводное устройство 51 при открытой задвижке 55 на линии 72 после продувки устройства 51 азотом или водяным паром через задвижки 53, 54 и выноса скрепера с их помощью из устройства 51 через задвижку 56 по линии 74 в корзину приемщика.
Устройство для разделения потока 11 на стадии очистки работает следующим образом (на примере процесса замедленного коксования). Термообработанный нефтепродукт со скрепером поступает через вводной патрубок 75 в кольцевой отрезок трубы 76, охватывающий горловину 77 реактора, и через сквозные изолированные от внешней среды отверстия 78, сообщающие между собой внутренние полости 79, 80 трубы и реактора, большая часть потока (~75%) поступает в реактор с температурой 470-490°С на коксование, а меньшая часть со скрепером (~15%) выходит из трубы 76 в сепаратор-ловушку.
Включение в работу параллельного реактора и заданной стадии процесса коксования: коксования или очистки производят переключением (переводом) идентичной арматуры: трехходовых кранов и задвижек в соответствующее положение.
При очистке труб змеевика печи и трансферного трубопровода с использованием малококсующегося продукта-газойля (вместо сырья применяют газойль) методика очистки не отличается от приведенной выше, так же как и технология очистки и материальное оформление параллельной технологической системы.
В таблице приведены показатели процесса очистки трансферного трубопровода по предлагаемому и известному способу.
Из данных, приведенных в таблице, видно, что предлагаемое изобретение, благодаря модернизации известной технологии очистки змеевиков печи путем введения оригинальных элементов технологической схемы и материального оформления процесса, позволяет проводить совместную очистку трансферного трубопровода и змеевика печи «на ходу», не останавливая технологический процесс переработки нефтяных остатков без снижения заданной величины параметров процесса коксования, и, следовательно, сохраняет качество продуктов коксования, в частности содержание летучих в коксе, а также позволяет снизить величину технологических параметров в сепараторе-ловушке: температуру в 1,2-2,5 раза, расход потока-носителя скрепера в 6 раз, скорость в 5 раз, что значительно сокращает капитальные и эксплуатационные затраты и существенно облегчает условия безопасной работы на установке.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность процесса очистки трансферного трубопровода и тем самым сократить продолжительность очистки и простоя оборудования на ремонте, улучшить экологические показатели термодеструктивного процесса переработки нефтяных остатков.
Таблица
Показатели процесса очистки трансферного трубопровода по предлагаемому и известному способам
Наименование показателей
Единицы измерения
Способы
прототип
предлагаемый
Продолжительность очистки трансферного трубопровода
час
15-24
1) без остановки («на ходу»)
2) 2-12, замена гудрона на газойль, очистка на горячей циркуляции установки
Продолжительность простоя трансферного трубопровода и установки
час
30-48, операции: остановка, промывка, продувка (пропарка), демонтаж, очистка или замена труб, монтаж, опрессовка, продувка азотом, пуск
1) нет простоя
2) 3-14
Температура потока-носителя скрепера в сепараторе-ловушке
°С
460-500
1) 180-220
2) 380-420
Расход потока-носителя скрепера в сепараторе-ловушке
% от загрузки печи
100
15
Скорость потока-носителя скрепера в сепараторе-ловушке
м/сек
30-50
10
Направление вывода потока-носителя скрепера из сепаратора-ловушки
-
в реактор
1) в сырьевую емкость
2) в колонну
3) в реактор
Температура потока на входе в реактор
°С
460-490
470-490
Содержание летучих веществ в коксе из реактора
%
8-9
7-8