Способ защиты аппаратов от закоксовывания

Способ защиты аппаратов от закоксовывания

Реферат

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности, к способам защиты аппаратов от закоксовывания в процессах термической переработки тяжелого углеводородного сырья.

Известен способ защиты аппаратов от закоксовывания путем создания защитной пленки на внутренней стенке аппарата, причем стенки аппарата охлаждаются до температуры 50-250°С снаружи аппарата с помощью воздуха, воды или легких нефтепродуктов (А.с. №717124, МПК 2 C10G 9/16, опубл. 25.02.80, Бюл. №7).

Недостатком известного способа является необходимость изготовления специальных аппаратов с теплообменной рубашкой для охлаждающего агента.

Наиболее близким по существенным признакам является способ защиты от закоксовывания в процессе термической переработки углеводородного сырья, включающий покрытие внутренней поверхности аппарата футеровочным слоем из огнеупорного кирпича (С.А.Сабаненков и др. Производство, свойства и применение нефтяного пиролизного кокса. М., ЦНИИТЭНефтехим, 1980 г., с.48, 99). Согласно известному способу после эксплуатации аппарата коксовые отложения, образующиеся на футеровочном слое, выжигают, что сопровождается выбросами вредных веществ в атмосферу и свидетельствует о низком уровне экологической безопасности известного способа. Продолжительность такой очистки футеровочного слоя составляет 7-8 суток.

При создании изобретения ставилась задача сокращения продолжительности очистки футеровочного слоя аппарата от коксоотложений, а также предотвращения выброса вредных веществ в атмосферу.

Указанная задача решается способом защиты аппаратов от закоксовывания в процессе термической переработки тяжелого углеводородного сырья, включающим покрытие внутренней поверхности аппарата футеровочным слоем с последующим удалением коксоотложений, образовавшихся на футеровочном слое, после вывода аппарата из эксплуатации, в котором, согласно изобретению, футеровочный слой выполняют из материала, разрушающегося под воздействием воды, при этом формируют футеровочный слой толщиной не менее 10 мм, а затем сушат и покрывают раствором жидкого стекла или цемента, удаление коксоотложений осуществляют вместе с футеровочным слоем разрушением последнего струями воды, причем удаленные коксоотложения после просушки, дробления и рассева используют в качестве наполнителя для материала, разрушающегося под воздействием воды.

Целесообразно футеровочный слой сформировать путем нанесения материала, разрушающегося под воздействием воды, на металлическую сетку, прикрепленную к внутренней поверхности аппарата.

После формирования футеровочного слоя его сушат в течение не менее 12 часов при температуре 120-250°С.

В состав материала, разрушающегося под воздействием воды, входят связующее - глина, наполнитель - коксовый или диатомовый порошок и вода.

Напор струй воды при удалении коксоотложений составляет не менее 0,4 МПа.

Способ осуществляют следующим образом.

Футеровочную массу готовят известными методами путем смешения дисперсного наполнителя, например коксового порошка, лиофильного связующего, например глины, и растворителя - воды. Соотношение компонентов подбирают опытным путем в зависимости от способа нанесения футеровочной массы (ручной либо с помощью торкрет - устройства). Подготовленную футеровочную массу наносят на металлическую панцирную сетку, прикрепленную к внутренней поверхности аппарата, причем толщина слоя составляет не менее 10 мм. Затем футеровочный слой сушат продувкой воздухом, подогретым до температуры 120°С в течение 12 часов. После сушки со скоростью 10°С/час футеровка приобретает необходимую прочность и готовность к защите стенок аппарата от коксоотложений на стадии проведения процесса крекинга тяжелого углеводородного сырья. Для повышения механической прочности поверхностного слоя футеровки и его гидрозащиты по отношению к нефтепродукту поверхность футеровочного слоя дополнительно покрывают тонким (1-2 мм) слоем раствора жидкого стекла или цемента напылением с помощью краскопульта.

Далее аппарат, защищенный описанным способом, вводят в эксплуатацию: подают тяжелое углеводородное сырье с температурой 350-550°С. В аппарате протекают процессы испарения, реакции разложения и термоконденсации. Высокомолекулярные соединения, преимущественно асфальтены, вследствие селективной абсорбции прилипают к наружной поверхности футеровочного слоя и коксуются. В зависимости от свойств сырья и глубины его разложения происходит постепенное наращивание слоя коксоотложений. После достижения толщины слоя коксоотложений не более 10 мм аппарат останавливают на ремонт. Очистку аппарата проводят путем промывки его водой под напором не менее 0,4 МПа. Под воздействием воды футеровочный слой намокает, теряет прочность, разрушается и выносится вместе с коксоотложениями потоком воды из аппарата. Коксоотложения после просушки, дробления и рассева могут быть использованы для изготовления футеровочной массы в качестве наполнителя. Все стадии по формированию защитного футеровочного слоя и очистке аппаратов от коксоотложений проводят при низких значениях параметров технологического режима, которые легко поддаются механизации, имеют незначительные энергозатраты, проводятся в сжатые сроки с минимальным воздействием на окружающую среду.

Ниже приведены конкретные примеры реализации предлагаемого способа в лабораторных условиях, где п.п.1-8 - предлагаемый способ, п.9 - смоделированный способ, в котором футеровочный слой изготовлен аналогично п.п.1-8, а удаление коксоотложений производят паровоздушным способом (выжиганием, как в прототипе).

Пример. Сырье - гудрон западносибирской нефти, плотность - 0,99 г/см³, коксуемость - 12,5%. Гудрон подвергают крекингу на лабораторной проточной установке, в состав которой входят сырьевой бачок, насос, печь высокотемпературного нагрева сырья, реактор с футерованными стенками с электрообогревом (испытательная зона), клапан - регулятор давления, конденсатор-холодильник, газовые часы, электрооборудование и контрольно-измерительные приборы. Толщина футеровочного слоя составила 8-10 мм по металлической сетке, состав футеровочной массы следующий: наполнитель - 75%, связующее - 25%, вода - сверх 100% сухого материала. При сушке футеровочного слоя скорость подъема температуры составила 10°С/час до 120°С.

На стадии крекинга температура составляла 460-490°С, давление - 2 МПа. Конверсия сырья (глубина разложения) равна сумме выхода газа и бензина, %.

По окончании процесса крекинга, который прекращают при повышении давления на входе в змеевик печи на 0,5 МПа, проводят очистку реактора путем промывки водой. В прилагаемой таблице приведены данные опытов. Из таблицы видно, что продолжительность стадии очистки стенок ректора и формирования футеровочного слоя по предлагаемому способу составила 9,5-13 часов, по способу, моделирующему прототип, - 168-192 часа.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет надежно защитить внутреннюю поверхность аппарата от закоксовывания с помощью футеровочного слоя, быстро и безопасно удалить образовавшиеся на нем коксоотложения.

Таблица
Данные по защите и очистке аппарата от коксоотложений
№ п/п	Футеровочный слой	Конверсия сырья (газ + бензин), %	Состояние стенок аппарата	Продолжительность стадии, час.
футеровочная масса	напыление	после опыта	после промывки	очистка стенок аппарата	приготовление ФМ и покрытие стенок	сушка
наполнитель	связующее
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1.	Коксовый порошок (фракция менее 5 мм)	Глина	-	12	отложение есть	чистые	1-2	0,5-1	8-10
2.	Коксовый порошок (фракция менее 5 мм)	Глина	-	11	отложение есть	чистые	1-2	0,5-1	8-10
3.	Диатомовый песок (фракции 2-5 мм)	Глина	-	10	отложение есть	чистые	1-2	0,5-1	8-10
4.	Диатомовый песок (фракция 2-5 мм)	Глина	жидкое стекло	12	отложение есть	чистые	1-2	0,5-1	8-10
5.	Коксовый порошок (фракция менее 5 мм)	Глина	жидкое стекло	14	отложение есть	чистые	1-2	0,5-1	8-10
6.	Коксовый порошок (фракция менее 5 мм)	Глина	суспензия глиноземистого цемента	10	отложение есть	чистые	1-2	0,5-1	8-10
7.	Порошок керамзита (фракция менее 5 мм)	Глина	-	12	отложение есть	чистые	1-2	0,5-1	8-10
8.	Порошок шамота (фракция менее 5 мм)	Глина	-	10	отложение есть	чистые	1-2	0,5-1	8-10
9.	Порошок керамзита (фракция менее 5 мм)	Глина	суспензия глиноземистого цемента	12	отложение есть	чистые	168-192	0,5-1	8-10

1. Способ защиты аппарата от закоксовывания в процессе термической переработки тяжелого углеводородного сырья, включающий покрытие внутренней поверхности аппарата футеровочным слоем с последующим удалением коксоотложений, образовавшихся на футеровочном слое после вывода аппарата из эксплуатации, отличающийся тем, что футеровочный слой выполняют из материала, разрушающегося под воздействием воды, при этом формируют футеровочный слой толщиной не менее 10 мм, а затем сушат и покрывают укрепляющим раствором жидкого стекла или цемента, удаление коксоотложений осуществляют вместе с футеровочным слоем разрушением последнего струями воды, причем удаленные коксоотложения после просушки, дробления и рассева используют в качестве наполнителя для материала, разрушающегося под воздействием воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что футеровочный слой формируют путем нанесения материала, разрушающегося под воздействием воды, на металлическую сетку, прикрепленную к внутренней поверхности аппарата.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после формирования футеровочного слоя его сушат в течение не менее 12 ч при температуре 120-250°С.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в состав материала, разрушающегося под воздействием воды, входят связующее - глина, наполнитель - коксовый или диатомовый порошок, и вода.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что напор струй воды при удалении коксоотложений составляет не менее 0,4 МПа.