СПОСОБ ОЧИСТКИ ЗМЕЕВИКА ПЕЧИ ОТ КОКСООТЛОЖЕНИЙ, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ (ВАРИАНТЫ) И УСТАНОВКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА Российский патент 2009 года по МПК C10G9/16 B08B9/04 

Группа изобретений относится к способам очистки змеевика печи от коксоотложений, устройствам для очистки, а также к установкам для осуществления способа и могут быть использованы в нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен способ механической очистки труб змеевика печи от коксоотложений с помощью воздушной турбинки с бойком или шарошки с фрезерными колесами. (Пичугин А.П. Переработка нефти. Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горнотопливной литературы, Москва, 1960, с.288). Для очистки трубы турбинку с бойком или шарошку вставляют внутрь очищаемой трубы и включают подведенный к ней по гибкому шлангу сжатый воздух. При вращении ротора турбинки боек бьет по стенкам трубы, отрывает куски кокса, размельчает их, а воздух, выходящий из турбинки, уносит коксовую пыль из трубы. При очистке шарошкой фрезерные колеса раздвигаются и прижимаются к внутренней поверхности трубы, срезая коксовую корку.

Недостатками известного способа являются 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.

Недостатками известных устройств-турбинки и шарошки является недостаточная надежность шарнирных соединений, их забивка и износ от пылевидных частиц коксоотложений, высокая опасность при обработке концевых участков трубы.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ механической очистки труб змеевиков печей 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 (рабочей среды) - потока воды высокого давления, от автономных насосов с приводом от дизельных моторов. При прохождении скрепера по змеевику печи происходит разрушение (эрозия) отложений кокса с внутренней поверхности трубы и дальнейшее их удаление потоками воды.

Скрепер представляет собой округлый (овальный) сердечник (элемент) из пластичного материала, на котором размещены скребки в виде шипов. В зависимости от стадии очистки трубы применяют скреперы двух типов: с твердым и мягким сердечником.

Установка, используемая для реализации вышеописанного способа, включает собственно печь, змеевики которой подвергают очистке, устройство подачи пластичных скреперов (пусковое устройство), устройство приема пластичных скреперов (выводное устройство) - так называемые лончеры, которые подключены к фланцам труб печи, и насосной установки, подключенной к лончерам и обеспечивающей требуемое давление и реверс потока.

Недостатками известного способа и установки является необходимость остановки змеевика печи для проведения его очистки, значительная продолжительность очистки (14-18 часов) и простоя оборудования (40-50 часов), сезонность проведения работ, связанная с использованием воды, загромождение территории установки посторонним оборудованием и загрязнение окружающей среды продуктами очистки.

Недостатком известного пластичного скрепера является низкая эффективность разрушения коксовых отложений, что влияет на продолжительность очистки змеевика печи.

Задачей изобретений является сокращение продолжительности процесса очистки печи, предотвращение остановки печи во время чистки, исключение сезонности при проведении работ и повышение экологических показателей установки.

Эта задача решается тем, что в известном способе механической очистки змеевиков печей от отложений кокса, включающем ввод в трубу змеевика печи скрепера с помощью потока-носителя, собственно очистку труб путем разрушения отложений кокса скребками движущегося скрепера, вывод потока-носителя с частицами кокса и вывод скрепера, согласно изобретению в качестве потока-носителя скрепера при увеличении градиента давления в змеевике печи до 0,2 МПа используют сырье, на котором работает печь, а при увеличении градиента давления в змеевике печи до 0,4 МПа - малококсующийся нефтепродукт, при этом вывод скрепера из трубы змеевика осуществляют при снижении вышеупомянутых градиентов до рабочего значения.

Целесообразно скрепер после вывода из печи промыть малококсующимся нефтепродуктом.

В качестве малококсующегося нефтепродукта целесообразно использовать газойль.

Также указанная задача решается предлагаемым устройством для очистки внутренней поверхности труб - скрепером, содержащим округлый элемент с головной и хвостовой частями и скребками, в котором согласно изобретению округлый элемент выполнен полым и образован гибкой оболочкой, состоящей из закрытой головной части и открытой - хвостовой, а скребки выполнены в виде штырей и размещены на хвостовой части, при этом длина скрепера составляет 2-4 внутреннего диаметра трубы печи, длина хвостовой части - 1-3 вышеупомянутого диаметра, диаметр головной части оболочки составляет 0,8-0,9 вышеупомянутого диаметра, диаметр хвостовой части равен вышеупомянутому диаметру, а длина штырей над оболочкой составляет 0,05-0,1 вышеупомянутого диаметра.

Гибкая оболочка может быть выполнена гладкой, винтообразной со вставленной в нее стальной пружиной или гофрированной.

Внутри гибкой оболочки может быть размещен шарик с прикрепленной к нему проволочной сеткой, свернутой в спираль.

Целесообразно гибкую оболочку выполнить тканой из стальных или углеродных волокон диаметром 0,1-0,5 мм.

Оси центров штырей на поверхности гибкой оболочки могут иметь угол наклона 15-30 градусов относительно продольной оси скрепера.

Штыри скрепера могут быть выполнены в виде конуса, лопаточки, пилки, кисточки из стальных проволок, свернутых в спираль относительно собственной оси.

По второму варианту в скрепере, содержащем округлый элемент с головной и хвостовой частями и скребками, согласно изобретению головная часть выполнена в виде полого шарика, а хвостовая - в виде гибкой оболочки, открытой с одной стороны и связанной с полым шариком посредством обечайки, причем скребки выполнены в виде штырей и размещены на хвостовой части, при этом длина скрепера составляет 2-4 внутреннего диаметра трубы печи, длина хвостовой части - 1-3 вышеупомянутого диаметра, диаметр головной части - полого шарика - составляет 0,8-0,9 вышеупомянутого диаметра, диаметр хвостовой части равен вышеупомянутому диаметру, а длина штырей над оболочкой составляет 0,05-0,1 вышеупомянутого диаметра.

По третьему варианту в скрепере, содержащем округлый элемент с головной и хвостовой частями и скребками, согласно изобретению головная часть выполнена в виде полого шарика, сочлененного гибким элементом с хвостовой частью - скребками, выполненными из прядей проволоки, зажатых дисками и образующих «ершик», при этом диаметр головной части - шарика соответствует 0,8-0,9 внутреннего диаметра трубы печи, а диаметр хвостовой части равен внутреннему диаметру трубы змеевика печи.

Целесообразно гибкий элемент выполнить в виде стального тросика с объемными эллипсовидными шайбами и пружиной в хвостовой части.

Целесообразно внутри головной части - полого шарика - разместить трубки диаметром 8-10 мм на расстоянии половины радиуса от центра шарика.

Диски могут быть выполнены плоскими или конической формы и установлены на хвостовой части конусом к шарику, при этом концы проволоки изогнуты под острым или прямым углом по отношению к поверхности трубы.

Также вышеуказанная задача решается предлагаемой установкой для очистки внутренней поверхности труб от коксоотложений, включающей печь с трубами змеевика, пусковое устройство для скреперов, выводное устройство для скреперов и систему подачи потока-носителя скреперов, которая согласно изобретению дополнительно содержит загрузочное устройство для скреперов и сепаратор-ловушку для очистки и подачи скреперов в пусковое устройство, а система подачи потока-носителя связана с установкой переработки нефтепродукта (нефтяного остатка).

Пусковое устройство для скреперов выполнено в виде отрезка печной трубы с патрубками ввода и вывода скрепера с нефтепродуктом, на котором размещены, по меньшей мере, две замкнутые камеры, оснащенные патрубками для ввода и вывода потока-носителя, при этом на участках отрезка, совмещенных с замкнутыми камерами, выполнены сквозные отверстия.

Целесообразно сквозные отверстия в печной трубе выполнить с наклоном 45° относительно оси трубы, а суммарную площадь сквозных отверстий выполнить не меньше площади поперечного сечения трубы.

Загрузочное и выводное устройства для скреперов выполнены аналогично пусковому устройству

Сепаратор-ловушка для очистки скреперов выполнен в виде отрезка печной трубы с патрубками ввода и вывода скрепера с нефтепродуктом, заключенного в замкнутую камеру с патрубками ввода и вывода малококсующегося нефтепродукта, при этом на участке отрезка, совмещенном с замкнутой камерой, выполнены сквозные отверстия.

Целесообразно сквозные отверстия в трубе выполнить с наклоном 45° относительно оси трубы, а суммарную площадь сквозных отверстий выполнить не меньше площади поперечного сечения трубы.

Использование в качестве потока-носителя скрепера нефтепродукта (сырья, на котором работает печь, либо малококсующегося нефтепродукта в случае сильных отложений) позволяет лучше удалить отложения кокса, так как под действием нефтепродукта коксоотложения смачиваются, набухают, теряют прочность и легче подвергаются эрозии от движущихся штырей скрепера. Мягкие (зеленые) коксоотложения вообще растворяются и переходят в жидкую фазу. Все это делает процесс очистки более эффективным и дает возможность сократить его продолжительность. Кроме того, предлагаемый способ позволяет проводить очистку труб змеевика без ее остановки на ремонт или с кратковременным снятием ее с потока сырья, но с сохранением теплового режима печи на потоке малококсующегося нефтепродукта.

Предлагаемые решения устройства-скрепера по первому и второму вариантам позволяют за счет динамического потока внутри гибкой оболочки в некоторой мере увеличить ее диаметр и сильнее прижать штыри к внутренней поверхности трубы, тем самым улучшая его эрозионные свойства.

По третьему варианту эрозионные свойства скрепера улучшаются за счет упругих свойств тросика и проволоки, составляющих конструкцию «ершика».

Использование в составе установки дополнительного загрузочного устройства позволяет обеспечить смену скреперов для заданного режима работы, а сепаратора-ловушки - отделить скреперы от продуктов крекинга, промыть и очистить их от коксовой крошки и других загрязнений и вновь ввести их в процесс очистки труб змеевика.

Способ осуществляют следующим образом. Сырье, на котором работает установка переработки нефтепродукта, например гудрон (с установки висбрекинга) или смесь гудрона с рецуркулятом (с установки замедленного коксования) подают в змеевики печи и наблюдают за изменением градиента давления. При возникновении градиента давления на одном из змеевиков выше 0,1 МПа, но ниже 0,2 МПа проводят превентивную очистку труб без снятия змеевика печи с потока сырья («на ходу»). Для этого с помощью загрузочного устройства скрепер заданного типа сначала вводят в пусковое устройство, а затем - в закоксованный змеевик печи и транспортируют его по змеевику, наблюдая за изменением градиента давления. Затем скрепер выводят из печи и вводят его в сепаратор-ловушку для промывки, после чего, если имеется необходимость в повторной очистке змеевика печи, его вновь подают в пусковое устройство и далее в тот же змеевик. Если градиент давления на змеевике соответствует рабочей норме, скрепер выводят с установки с помощью выводного устройства.

При возникновении градиента давления на змеевике печи более 0,4 МПа подачу сырья в печь прекращают и вместо него подают малококсующийся нефтепродукт, например, газойль. В этом случае печь остается горячей и режим ее работы не нарушается. Параллельный змеевик в это время работает на сырье. Процесс очистки закоксованного змеевика скрепером в присутствии малококсующегося нефтепродукта аналогичен вышеописанному.

На фиг.1-11 представлены варианты и модификации предлагаемого скрепера, на фиг.12 - схема установки для осуществления способа, на фиг.13-15 показаны пусковое устройство для скреперов и сепаратор-ловушка.

На фиг.1 показан скрепер с гибкой оболочкой, первый вариант, продольное сечение, где 1 - гибкая оболочка скрепера («чулок»), сотканная из стальных проволочек (⌀ 0,1-0,5 мм) или прядей стального или углеродного волокна, 2 - головная часть оболочки, 3 - хвостовая часть оболочки, 4 - штыри;

d₁ - диаметр головной части скрепера, d₁=(0,8÷0,9)d_T;

d_T- - внутренний диаметр трубы змеевика печи;

d₂ - диаметр хвостовой части, d₂=d_T;

l₁ - длина скрепера, l₁=(2÷4)d_T;

l₂ - длина эрозионной части, l₂=(1÷3)d_T;

l₃ - межцентровое расстояние между штырями, l₃=(0,1÷02)l₂;

l_ш - длина штырей, l_ш=(0,05÷0,1)d_T

Ось центров штырей на поверхности оболочки имеет угол наклона 15÷30° относительно продольной оси скрепера и представляет собой винтовую линию. Штыри 1 закреплены на оболочке 2 гайкой или заклепкой с шайбами.

На фиг.2 показана другая модификация скрепера по первому варианту, продольное сечение, где 1 - гибкая оболочка скрепера, 2 - головная часть, 3 - хвостовая часть, 4 - штыри, 5 - полый стальной шарик, 6 - проволочная сетка, свернутая в спираль.

На фиг.3 и 4 показаны две модификации скрепера по первому варианту с винтообразной и гофрированной поверхностями, продольные сечения, где 1 - гибкая оболочка, 2 - головная часть, 3 - хвостовая часть, 4 - штыри, 7 - стальная пружина.

На фиг.5 показан второй вариант исполнения скрепера, продольное сечение, где 2 - головная часть в виде полого шарика, 3 - хвостовая часть, представляющая собой гибкую оболочку, 4 - штыри, 8 - соединительное кольцо (обечайка).

На фиг.6 показан третий вариант исполнения скрепера, продольное сечение, где 2 - головная часть в виде полого шарика, 3 - хвостовая часть в виде «ершика», 9 - скребки из прядей проволоки, 10 - диски, 11 - стальной тросик, 12 - разделительная шайба, 13 - пружина.

На фиг.7 показана модификация третьего варианта, продольное сечение, где 2 - головная часть в виде полого шарика, 3 - хвостовая часть в виде «ершика», 9 - скребки из прядей проволоки, 10 - диски конической формы, 11 - стальной тросик, 12 - разделительная шайба, 13 - пружина.

На фиг.8 показана другая модификация третьего варианта, продольное сечение, где 2 - головная часть в виде полого шарика, 9 - скребки из прядей проволоки, 10 - диски, 11 - стальной тросик, 12 - разделительная шайба, 13 - пружина, 14 - трубки.

Фиг.9 - сечение по А-А на фиг.8, фиг.10 - вид Б на фиг.8.

На фиг.11 показаны в поперечном сечении различные формы штырей, где 1 - гибкая оболочка, 15 - штырь конической формы, 16 - штырь лопаточка (в профиль - острый или прямой угол относительно стенки трубы), 17 - штырь «ершик», 18 - штырь пилка, 19 - шайба, 20 - заклепка.

Скрепер в трубе работает следующим образом. Поток нефтепродукта динамическим давлением воздействует на головную часть 2 скрепера 1 и создает силу, которая тянет остальную (хвостовую) часть 3 скрепера с закрепленными на ней штырями 4.

В полых модификациях скрепера (фиг.1-5) динамическое давление потока изнутри воздействует на гибкую боковую часть оболочки, в некоторой мере увеличивает их диаметр и прижимает штыри к внутренней закоксованной поверхности трубы, тем самым улучшая эрозионные свойства этой модификации скрепера.

В модификации с упругими элементами «ершиками», имеющими диаметр хвостовой части больше внутреннего диаметра трубы, контакт создается за счет упругих свойств стальных проволочек, составляющих конструкцию самого «ершика» и позволяющих создать в достаточной мере необходимые эрозионные свойства этой модификации скрепера. Модификация, приведенная на фиг.8, 9, 10, имеет кроме поступательного (вдоль стенок трубы) еще и вращательное движение вокруг собственной оси. Это обуславливает повышение эрозионных показателей скрепера. В этой модификации тангенциальная сила создается за счет реактивной струи, выходящей из трубок диаметром 8-10 мм, расположенных в шарике на половине его радиуса и под углом 45 градусов по направлению движения потока в трубе. При этом направление закрутки тросика должно совпадать с направлением его вращения.

Скрепер, движущийся относительно неподвижных стенок трубы, своими штырями, «ершами» скребет и разрушает следы, островки, слои коксоотложений, переводит их виде порошка, крошки, пасты в объем жидкой фазы и выносит их из труб змеевика печи.

Установка для осуществления способа с помощью вышеописанных скреперов (фиг.12) показана в комплексе с установкой замедленного коксования и включает в себя печь 21 с конвекционным змеевиком 22 и радиационным - 23, линией подачи сырья 24, на которой установлена задвижка 25 и линией вывода подогретого сырья 26, которые связаны с реактором замедленного коксования 27, имеющего линию вывода паров коксования 28 в ректификационную колонну 29 с линиями вывода газа и бензина 30, легкого газойля 31, тяжелого газойля 32 и кубового остатка 33. Для обеспечения процесса ректификации в колонне предусмотрены линии возврата охлажденных продуктов: бензина 34, легкого газойля 35, кубового остатка 36. К печи 21 подключено пусковое устройство для скреперов 37 с задвижками 38, 39, 40, 41. Задвижка 41 связана с перфорированной трубой с кольцевой камерой 42, куда входит линия подачи турбулизатора - водяного конденсата 43. Пусковое устройство 37 связано линией 44 через четырехходовой кран 45 с загрузочным устройством 46, оснащенным задвижками 47, 48, 49, 50, 51 и сепаратором-ловушкой 52, оснащенной задвижками 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60 и трехходовым краном 61. Четырехходовой кран 45 связан с выводным устройством 62, оснащенным задвижками 63, 64, 65, 66. На линии вывода малококсующегося нефтепродукта 67 из пускового устройства 37 установлены задвижки 68 и 69. Кроме того, установка снабжена насосом 70, дифманометром 71, установленным на печи 21, и четырехходовым краном 72 на линии вывода 73 скрепера с сырьем из змеевика 23 печи 21.

Пусковое устройство для подачи скреперов 37 (фиг.13, продольное сечение) содержит отрезок печной трубы 74 с патрубками 75 и 76 для ввода и вывода скрепера с нефтепродуктом. На отрезке трубы 74 размещены кольцевая камера 77 с патрубком 78 для подачи потока-носителя и кольцевая камера 79 с патрубком 80 для вывода потока-носителя. На участках отрезка, совмещенных с кольцевыми камерами 77 и 79 выполнены сквозные отверстия 81. Отверстия 82 выполнены в стенке трубы с наклоном оси отверстия 45° относительно оси трубы, причем суммарная площадь отверстий должна быть не меньше площади поперечного сечения трубы.

На фиг.14 показан вид А на фиг.13.

Конструкции загрузочного 46 и выводного 62 устройств аналогичны конструкции пускового устройства.

Сепаратор-ловушка для очистки скреперов 52 (фиг.15, продольное сечение) представляет собой отрезок печной трубы 82 с патрубками 83 и 84 для ввода и вывода скрепера с нефтепродуктом, заключенный в замкнутую кольцевую камеру 85 с патрубками 86 и 87 для вывода продуктов крекинга, ввода и вывода малококсующегося нефтепродукта и турбулизатора-водяного пара. На участке отрезка трубы, совмещенном с камерой, выполнены под углом 45° к оси трубы сквозные отверстия 88, причем суммарная площадь сквозных отверстий должна быть не меньше площади поперечного сечения трубы.

Способ очистки труб змеевика печи от коксоотложений осуществляют следующим образом (на примере процесса замедленного коксования).

Сырье - смесь гудрона с рециркулятом - подают через теплообменники (не показаны) по линии 24 в конвекционный 22 и радиационный 23 змеевики печи 21, далее по линии (байпасу) 26 в реактор 27. Для снижения скорости закоксовывания в змеевик 23 печи подают турбулизатор - водяной конденсат 43. Продукты 28 термодеструктивного процесса из реактора 27 направляют в ректификационную колонну 29 на разделение по компонентам. С верха колонны выводят смесь 30 газа, бензина и водного конденсата, со средней части (12-13 тарелки) - легкий газойль 31, с аккумулятора (глухой тарелки) - тяжелый газойль 32, с низа - кубовый остаток 33.

Для обеспечения процесса ректификации в колонну возвращают охлажденные продукты: бензин 34, легкий газойль 35, кубовый остаток 36.

Очистку труб змеевика печи производят следующим образом.

При возникновении перепада давления на змеевике (0,1-0,2 МПа) проводят превентивную очистку труб без снятия змеевика печи с потока сырья («на ходу»). Вначале производят зарядку пускового устройства 37 скрепером или с помощью загрузочного устройства 46 или сепаратора-ловушки 52.

В первом случае продувают загрузочное устройство 46 водяным паром через задвижки 49 и 51, затем через задвижку 47 вводят в него скрепер заданного типа, задвижку 47 закрывают, снова продувают устройство 46 водяным паром.

Готовят линию по транспортировке и загрузке пускового устройства 37. Для этого открывают задвижки 38, 40, четырехходовой кран 45 переводят в заданное положение, открывают задвижку 50.

Готовят циркуляционную систему газойля вместе с насосом 70 и при необходимости пополнения системы открывают задвижку 69 или задвижки на потоках легкого 31 и тяжелого 32 газойля.

Пускают насос 70, открывают задвижку 48, и скрепер поступает в пусковое устройство 37. Насос 70 останавливают. Готовят пусковое устройство 37 к запуску скрепера, для чего закрывают задвижки 38, 40. Готовят сепаратор-ловушку 52 к приему скрепера. Для этого переводят трехходовой кран 61 в заданное положение, открывают выходную сырьевую задвижку 57, паровую задвижку 56, выходную задвижку 60, переводят четырехходовой кран 72 с байпаса 26 на сепаратор-ловушку 52, при этом продукт начинает поступать из змеевика печи через сепаратор-ловушку 52 в реактор 27.

Проводят запуск скрепера из пускового устройства 37 в змеевик печи. Для этого открывают задвижки 41, 39 и, прикрывая задвижку 25, создают на ней перепад давления 0,1-0,5 МПа, ориентируясь по показаниям дифманометра 71, при этом сырьевой поток начинает поступать через задвижку 39 в пусковое устройство 37, откуда скрепер выносится потоком через задвижку 41 в змеевик 23 печи. Проходя змеевик печи, скрепер проводит соответствующую работу по очистке поверхности труб от коксоотложений.

Продукты крекинга, турбулизатор, пыль от коксоотложений и скрепер проходят через четырех- и трехходовые краны 72, 61 в сепаратор-ловушку 52. Первые три участника движения через задвижки 57, 60 попадают в реактор 27, а последний - скрепер - задерживается в аппарате 52.

После этого снимают с сырьевого потока сепаратор-ловушку 52 и пусковое устройство 37. Для этого переводят кран 72 на байпас 26, открывают полностью задвижку 25, закрывают задвижки 39, 41, 60, 56.

Промывают газойлем сепаратор-ловушку 52, скрепер и систему от продуктов крекинга сырья и остатков коксоотложений. Для этого открывают задвижки 54, 55, 53, 58, 38, 40, задвижку 69 закрывают, пускают насос 70. Насос 70 забирает свежий газойль из линий 31 и 32 и прокачивает его по всей транспортной системе устройствами 37, 52 и через задвижку 68 по линии 36 подает в кубовую часть колонны 29.

После этой операции производят загрузку пускового устройства 37 скрепером из сепаратора-ловушки 52. Для этого открывают задвижку 69, закрывают задвижки 54 и 58, открывают задвижку 59. При этом скрепер потоком газойля транспортируется из сепаратора-ловушки 52 через задвижки 55, 53, четырехходовой кран 45, задвижку 38 в пусковое устройство 37; далее газойль через задвижки 40, 69 поступает на прием насоса 70, после чего насос 70 останавливают. Пусковое устройство 37 готовят к запуску скрепера, а сепаратор-ловушку 52 - к его приему.

В первом случае повторяют операции по соответствующим переключениям арматуры, приведенные выше, а на сепараторе-ловушке 52 закрывают задвижки 58, 59, 55, 53 и далее повторяют операции по соответствующим переключениям арматуры, приведенные выше.

Для вывода скрепера из системы очистки для его замены используют выводное устройство 62. При этом на него переключают кран 45, открывают задвижку вывода газойля 64 и производят операцию по запуску скрепера с помощью сепаратора-ловушки 52, приведенную выше. После поступления скрепера в устройство 62 кран переключают в исходное положение, при этом устройство 62 отключают от остальной системы, закрывают задвижку 64, устройство 62 продувают водяным паром через задвижки 63, 65 и после открытия задвижки 66 скрепер выходит из системы; при необходимости осторожно используют водяной пар через задвижку 63;

задвижки 63, 65 и 66 закрывают.

Пусковое устройство 38 работает следующим образом (фиг.13): на стадии загрузки скрепер с носителем-газойлем поступает через патрубок 75 в отрезок 74 печной трубы. Носитель-газойль выходит из отрезка 74 через сквозные отверстия 81 в кольцевую камеру 79 и через патрубок 80 выходит из пускового устройства, а скрепер остается в отрезке трубы 74; на стадии загрузки сырье входит в пусковое устройство через патрубок 78, кольцевую камеру 77, по сквозным отверстиям 81 в отрезок трубы 74, выталкивает скрепер из отрезка трубы 74 через патрубок 76 в змеевик печи.

При очистке труб змеевика печи с использованием малококсующегося продукта-газойля вместо сырья применяют газойль и методика очистки не имеет отличий от приведенной выше.

Сепаратор-ловушка 52 (фиг.15) работает следующим образом: на стадии приема скрепер вместе с потоком нефтепродуктов и остатками коксоотложений из змеевика печи поступает через патрубок 83 в отрезок печной трубы 82. Продукты крекинга вместе с коксоотложениями и турбулизатором выходят из сепаратора-ловушки 52 через сквозные отверстия 88 в трубе в кольцевую камеру 85 и патрубок 87, а скрепер остается в отрезке трубы 82. Турбулизатор - водяной пар - поступает в кольцевую камеру 85 через патрубок 86; на стадии промывки газойль поступает в сепаратор-ловушку через патрубок 84, промывает скрепер, выносит остатки нефтепродукта и коксоотложений через сквозные отверстия 88 в кольцевую камеру 85 и патрубок 87 в кубовую часть колонны; на стадии загрузки пускового устройства носитель-газойль поступает в сепаратор-ловушку через патрубок 87, кольцевую камеру 85, сквозные отверстия 88 в отрезок трубы 82 и выталкивает скрепер через патрубок 84 в пусковое устройство.

На фиг.12 также приведена (без указания позиций) параллельная система по очистке труб второго змеевика печи с использованием своего пускового устройства и общей системы, описанной выше, а также схема резервного сепаратора-ловушки.

При варианте промывки в сепараторе-ловушке 52 только скрепера и части системы резервная система может использоваться для загрузки пускового устройства 37 второго скрепера с последующим его приемом и промывкой. В этом варианте процесс очистки труб печи значительно ускоряется.

Операции по очистке труб повторяют до восстановления первоначального градиента давления на змеевике печи.

При большом градиенте давления на змеевике печи (более 0,4 МПа), особо прочных коксоотложениях и других случаях очистку труб производят с использованием малококсующегося продукта-газойля. В этом варианте подачу тяжелого остатка в змеевик печи прекращают и вместо него по линии 24 подают газойль (эта линия на фиг.12 не показана) с расходом не менее 20 т/час; печь остается горячей и на выходе продукта поддерживаются заданные параметры технологического режима. В этом варианте все операции по соответствующим переключениям арматуры приведены выше. Следует заметить, что параллельный змеевик печи в это время работает на сырье с выходом продуктов крекинга через байпас 26 в реактор 27, т.е. печь работает без остановки.

Проходимость труб и всей системы, связанной с очисткой змеевика печи, обеспечивают заранее путем проведения соответствующих мероприятий, в частности ликвидируют внутри труб выступы от бобышек, штуцеров, из печных труб убирают карманы термопар, проверяют радиус поворота колен, калачей, отводов, который должен быть не менее радиуса поворота калача в змеевике печи. Замер температуры продукта в змеевике печи проводят следующим образом. Для этого приваривают вдоль печной трубы змеевика печи с теневой стороны трубку кармана термопары в месте, где она раньше была установлена. Этот участок печной трубы теплоизолируют снаружи и далее проводят остальные операции, предусмотренные соответствующей инструкцией. В термодеструктивных процессах в качестве сырья используют гудрон и газойли, последний применяется в качестве разбавителя-рециркулята и для промывки сырьевых линий. Показатели качества этих продуктов приведены в таблице 1.

Таблица 1 Наименование показателей качества Единица измерений Гудрон Газойли легкий тяжелый Плотность кг/м³ 982 830 966 Коксуемость % 10,5   0,4 Температура застывания °С +10 -25 +5 Фракционный состав, % объема °С       начало кипения °С 326 193 340 5% выкипает, при °С 490 207 380 10% выкипает, при °С 528 221 390 20% выкипает, при °С 549 237 393 50% выкипает, при °С - 292 415 70% выкипает, при °С - 327 445 90% выкипает, при °С - 363 481 96% выкипает, при °С - 367 492 конец кипения °С 552 367  

Нефтепродукты, приведенные в таблице 1, были использованы при разработке и обосновании технологии предлагаемого способа.

В таблице 2 приведены сравнительные характеристики способов очистки труб змеевика по прототипу и предлагаемому способу.

Таблица 2 Наименование показателей Единица измерений Способы прототип предлагаемый Поток-носитель скрепера -
 
  вода
  нефтепродукты:
1) гудрон
2) газойль   Температура потока-носителя °С 10÷90 (-20)÷(+520) Скорость потока-носителя м/сек 0,1÷2 0,5÷50 Давление потока-носителя МПа 0,1÷10 0,05÷5 Продолжительность очистки змеевика печи час 14÷18 1) без остановки, («на ходу»)       2) 1÷10 замена гудрона на газойль, очистка на горячей печи. Продолжительность простоя
змеевика печи час
  40÷50
  1) нет простоя
2) 2÷12 Механизм процесса очистки внутренней поверхности труб змеевика печи - Механическое разрушение (эрозия) твердых отложений скрепером Снижение прочности отложений за счет смачивания нефтепродуктом, а затем механическое разрушение (эрозия) рыхлых отложений скрепером

Из данных, приведенных в таблице 2, видно, что предлагаемый способ благодаря главному существенному признаку-использованию в качестве потока-носителя скрепера нефтепродукта позволяет в несколько раз сократить продолжительность очистки, позволяет проводить очистку труб змеевика печи независимо от погодных условий, а также проводить очистку «на ходу», не останавливая технологический процесс переработки нефтяных остатков.

Применение в предлагаемом способе для промывки, транспорта, загрузки и вывода скрепера оригинальных конструкций типа «труба в трубе» с сепарирующей трубой и типовых трех- и четырехходовых кранов позволило создать современную технологическую схему для реализации новой ускоренной технологии очистки труб змеевиков печей.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить эффективность процесса очистки труб змеевика печи и тем самым сократить продолжительность очистки, сократить простой оборудования на ремонте, улучшить экологические показатели термодеструктивного процесса переработки нефтяных остатков.

Группа изобретений может быть использована в нефтеперерабатывающей промышленности. Скрепер вводят в трубу змеевика печи с помощью потока-носителя, производя очистку труб путем разрушения отложений кокса скребками движущегося скрепера. В качестве потока-носителя скрепера при увеличении градиента давления в змеевике до 0,2 МПа используют сырье, на котором работает печь, а при увеличении градиента давления в змеевике до 0,4 МПа - малококсующийся нефтепродукт. Скрепер для очистки представляет собой округлый элемент с головной 2 и хвостовой 3 частями и скребками, выполненными в виде штырей 4. Изобретение позволяет сократить продолжительность процесса очистки печи, предотвратить остановку печи во время очистки и повысить экологические показатели установки. 5 н. и 14 з.п. ф-лы, 15 ил., 2 табл.

1. Способ очистки змеевика печи от отложений кокса, включающий ввод в трубу змеевика печи скрепера с помощью потока-носителя, собственно очистку труб путем разрушения отложений кокса скребками движущегося скрепера, вывод потока-носителя с частицами кокса и вывод скрепера, отличающийся тем, что в качестве потока-носителя скрепера при увеличении градиента давления в змеевике печи до 0,2 МПа используют сырье, на котором работает печь, а при увеличении градиента давления в змеевике печи до 0,4 МПа - малококсующийся нефтепродукт, при этом вывод скрепера из трубы змеевика осуществляют при снижении вышеупомянутых градиентов до рабочего значения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скрепер после вывода из печи промывают малококсующимся нефтепродуктом.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что качестве малококсующегося нефтепродукта используют газойль.

4. Скрепер для очистки внутренней поверхности труб, содержащий округлый элемент с головной и хвостовой частями и скребками, отличающийся тем, что округлый элемент выполнен полым и образован гибкой оболочкой, состоящей из закрытой головной части и открытой - хвостовой, а скребки выполнены в виде штырей и размещены на хвостовой части, при этом длина скрепера составляет 2-4 внутреннего диаметра трубы печи, длина хвостовой части - 1-3 вышеупомянутого диаметра, диаметр головной части оболочки составляет 0,8-0,9 вышеупомянутого диаметра, диаметр хвостовой части равен вышеупомянутому диаметру, а длина штырей над оболочкой составляет 0,05-0,1 вышеупомянутого диаметра.

5. Скрепер по п.4, отличающийся тем, что гибкая оболочка выполнена гладкой, винтообразной со вставленной в нее стальной пружиной или гофрированной.

6. Скрепер по п.4, отличающийся тем, что внутри гибкой оболочки размещен шарик с прикрепленной к нему проволочной сеткой, свернутой в спираль.

7. Скрепер по п.4, отличающийся тем, что гибкую оболочку выполняют тканой из стальных или углеродных волокон диаметром 0,1-0,5 мм.

8. Скрепер по п.4, отличающийся тем, что оси центров штырей на поверхности гибкой оболочки имеют угол наклона 15-30° относительно продольной оси устройства.

9. Скрепер по п.4, отличающийся тем, что штыри выполнены в виде конуса, лопаточки, пилки, кисточки из стальных проволок, свернутых в спираль относительно собственной оси.

10. Скрепер, содержащий округлый элемент с головной и хвостовой частями и скребками, отличающийся тем, что головная часть выполнена в виде полого шарика, а хвостовая - в виде гибкой оболочки, открытой с одной стороны и связанной с полым шариком посредством обечайки, причем скребки выполнены в виде штырей и размещены на хвостовой части, при этом длина скрепера составляет 2-4 внутреннего диаметра трубы печи, длина хвостовой части - 1-3 вышеупомянутого диаметра, диаметр головной части - полого шарика составляет 0,8-0,9 вышеупомянутого диаметра, диаметр хвостовой части равен вышеупомянутому диаметру, а длина штырей над оболочкой составляет 0,05-0,1 вышеупомянутого диаметра.

11. Скрепер, содержащий округлый элемент с головной и хвостовой частями и скребками, отличающийся тем, что головная часть выполнена в виде полого шарика, сочлененного гибким элементом с хвостовой частью - скребками, выполненными из прядей проволоки, зажатых дисками и образующих «ершик», при этом диаметр головной части-шарика составляет 0,8-0,9 внутреннего диаметра трубы печи, а диаметр хвостовой части равен внутреннему диаметру трубы змеевика печи.

12. Скрепер по п.11, отличающийся тем, что гибкий элемент выполнен в виде стального тросика с объемными эллипсовидными шайбами и пружиной в хвостовой части.

13. Скрепер по п.11, отличающийся тем, что внутри головной части - полого шарика размещены трубки диаметром 8-10 мм на расстоянии половины радиуса от центра шарика.

14. Скрепер по п.11, отличающийся тем, что диски выполнены плоскими или конической формы и установлены на хвостовой части конусом к шарику, при этом концы проволоки изогнуты под острым или прямым углом по отношению к поверхности трубы.

15. Установка для очистки внутренней поверхности труб от коксоотложений, включающая печь с трубами змеевика, пусковое устройство для скрепера, выводное устройство для скрепера и систему подачи потока-носителя скрепера, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит загрузочное устройство для скрепера и сепаратор-ловушку для отделения, очистки и подачи скрепера в пусковое устройство, а система подачи потока-носителя связана с установкой переработки нефтепродукта.

16. Установка по п.15, отличающаяся тем, что пусковое устройство для скрепера выполнено в виде отрезка печной трубы с патрубками ввода и вывода скрепера с нефтепродуктом, на котором размещены, по меньшей мере, две замкнутые камеры, оснащенные патрубками для ввода и вывода потока-носителя, при этом на участках отрезка печной трубы, совмещенных с замкнутыми камерами, выполнены сквозные отверстия.

17. Установка по п.16, отличающаяся тем, что сквозные отверстия в печной трубе выполнены с наклоном 45° относительно оси трубы, а суммарная площадь сквозных отверстий не меньше площади поперечного сечения трубы.

18. Установка по п.15, отличающаяся тем, что сепаратор-ловушка для отделения, очистки и подачи скрепера в пусковое устройство выполнен в виде отрезка печной трубы с патрубками ввода и вывода скрепера с нефтепродуктом, заключенного в замкнутую камеру с патрубками ввода и вывода малококсующегося нефтепродукта, при этом на участке печной трубы, совмещенном с замкнутой камерой, выполнены сквозные отверстия.

19. Установка по п.18, отличающаяся тем, что сквозные отверстия в печной трубе выполнены с наклоном 45° относительно оси трубы, а суммарная площадь сквозных отверстий не меньше площади поперечного сечения трубы.