Способ защиты труб теплообменных аппаратов от органических загрязнений Советский патент 1989 года по МПК C10G9/16 

Изобретение относится к химической и нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при утилизации тепла горячих высокотемпературных потоков, в частности при охлаждении пирогаза или крекинг- газа путем утилизации их тепла с получением водяного пара.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет за- щить труб теплообменных аппаратов от высоких температур.

Способ реализуется нанесением неподвижного защитного слоя определенной толщины из термостойкого материала с низким коэффициентом теплопроводности на теплообменную поверхность со стороны горячего потока в результате

чего, с одной стороны, обеспечивают относительно низкую температуру труб, т.е. защищают их от высоких температур горячего потока и уменьшают их относительный прирост температурного удлинения, с другой стороны, увеличивают температуру поверхности теплообме- на и пристенного слоя газа за счет понижения теплопроводности защитного слоя, при которой снижается конденсация тяжелых углеводородов и адгезия на теплообменной поверхности смол и пека за счет их высокой текучести при повышенной температуре, т.е. поверхность не загрязняется веществами с низкой теплопроводностью во время эксплуатации теплообменника, обеспечивая заданную величину теплопередачи,

следовательно, эффективную утилизацию тепла горячего потока на весь период эксплуатации теплообменника.

Пример. Для охлаждения пирс газа применяют котел-утилизатор, пред ставляюи;ий собой трубчатый теплообменник, по трубному пространству которо го истекает горячий поток пирогаза, а в межтрубном пространстве осуществля- ют испарение котловой воды. Перед подачей в котел-утилизатор высокотемпературного потока пирогаза в межтрубное пространство его подают котловую воду с температурой 200°С, а после прогрева металла на внутреннюю поверхность труб и труб досок наносят распылением при 450° С защитный слой органосиликатного лака, толщиной 0,1 на входе и 0,8 мм на выходе с после- дующей выдержкой 12-18 ч; термостойкость лака 600°С. Затем в котел-утилизатор подают пирогаз, полученный пр пиролизе легкого бензина с температурой 780°С, что вызывает испарение кот ловой воды под давлением 30 атм и температуре 233°С, с нагревом металла труб до , а поверхности защитного слоя по ходу пирогаза от 450°С на входе и до 350 С на выходе, при этом ;Пирогаз охлаждается до 370°С.

П р и м е р 2. Процесс проводят аналогично примеру 1, но при этом в качестве защитного слоя используют угольно-графитовую мастику на основе органо-силикатного вяжущего материала, толщина слоя 0,8 мм на входе и 5,0 мм на выходе, которая увеличивается по ходу пирогаза, получаемого при пиролизе газойля. Температура пи- рогаза на входе в котел-утилизатор 750° С, на выходе 420 С, давление пара 100 атм при 310°С, при этом температура металла труб и трубных решеток 330-3 0°С, температура поверхности защитного слоя со стороны пирогаза на входе 430 С, на выходе 400°С.

Прим е р 3. Процесс проводят аналогично примеру 1, но при этом в качестве защитного слоя используют

силикатный лак с толщиной по длине труб 1,0 мм на входе и 0,5 мм на выходе. Параметры процесса аналогичны примеру 1.

П р и м е р 4. Для охлаждения пирогаза применяют котел-утилизатор, представляющей собой теплообменник типа труба в трубе по внутренней трубе истекает горячий поток пирогаза.

Q

5

0

5

а в копьи.еиом пространстве осуществляют испарение циркулирующей котловой воды.

Перед включением теплообменника в работу на внутреннюю поверхность внутренней трубы напыляют nopoii.ioK титана известными методами, например, индукционным методом, при этом по длине трубы (оби(ая длина 9 м) защитный слой имеет различную толщину: со стороны входа горячего потока наносят защитный слой длиной I м с изменением толщины от 5 до 2,0 мм в зависимости от начальной температуры пирогаза, затем толщина слоя длиной 7 м составляет 1,OtO,5 мм, на остальных 2 м толщина защитного слоя вновь увеличивается с 1,0 до 5,0 мм. За счет нанесения защитного слоя из порошка титана имеет место упрочнения основного конструкционного металла теплообменника - легированной стали, в связи с этим толщина внутренней трубы уменьшается на 10-20 в сравнении с трубой, на которую не наносится защитный слой. После нанесения защитного слоя теплообменник включают в работу: во внутреннюю трубу подают пирогаз из высокотемпературного реактора с температурой 860-880°С, в кольцевом пространстве за счет утилизации тепла пирогаза испаряется котловая вода при давлении 120 атм при 320 С, в результате получается парожидкостная смесь с содержанием 30 пара, которая циркулирует через паросборную систему. Температура металла внутренней трубы на входе пирогаза составляет , в средней части 360°С, на выходе , в то время как температура поверхности защитного слоя по ходу пирогаза составляет соответственно: 450,370 и 390 С при температуре пирогаза на выходе .400 С. Наружная труба теплообменника изолирована и имеет температуру стенки 310 С. При температуре пирогаза по длине змеевика 860,650 и 400°С и соответственно температуры защитного слод 450,370 и З90 с загрязнение поверхности практически отсутствует из-за высоких температур пирогаза в пристенном слое, которая составляет соответственно 570,450 и 395 С, т.е. конденсация тяжелых углеводородов отсутствует. Так как перед подачей пирогаза теплообменник прогревается котловой водой до температуры стенок труб около , то с

. 1528785

пирогаза увеличение температуры путем закрепления на внутренн еи стен- стены внутренней трубы составляет ке трубы термостойкого материала с только в среднем около 0 С, что вы- низким коэффициентом теплопроводности, зывает сравнительно низкую относитель- при этом толщину защитного слоя опре- ную деформацию внутренней и наружной деляют по минимальной температуре на труб теплообменника, которая может внутренней поверхности слоя, ниже компенсироваться различными удельными которой возможно образование загряз- коэффициентами расширения при приме- нений на этой поверхности, нении различных металлов для труб. ,Q 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что в качестве термоФормула изобретения стойких материалов используют материалы, выбираемые из группы: силикатных,

1. Способ защиты труб теплообменных органосиликатных, угольно-графитных аппаратов от органических загрязнений, материалов, механических и химических заключакхцийся в создании защитного композиций на их основе, сплавов ме- слоя на внутренней стенке труб, о т- таллов и их солей, личающийся тем, что, с целью расширения технологических возмож- 3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и- ностей за счет защиты труб теплообмен-20 чающийся тем, что защитный ных аппаратов от высоких температур, слой наносят как на всю поверхность, создание защитного слоя осуществляют так и на отдельные участки труб.

Изобретение относится к химической и нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при утилизации тепла горячих высокотемпературных потоков, в частности при охлаждении пирогаза или крекинг-газа путем утилизации их тепла с получением водяного пара. С целью расширения технологических возможностей посредством защиты труб теплообменных аппаратов от высоких температур на внутренней стенке трубы закрепляется защитный слой из термостойкого материала с низким коэффициентом теплопроводности. Толщина защитного слоя определяется по минимальной температуре на внутренней поверхности слоя, ниже которой возможно образование загрязнений на этой поверхности. В качестве термостойких материалов используются силикатные, органосиликатные, угольно-графитные материалы, механические и химические композиции на их основе, сплавы металлов и их солей. Защитный слой наносят как на всю поверхность, так и на отдельные участки труб с различной толщиной. 2 з.п. ф-лы.