В данной работе рассматривается вариант совершенствования процесса гидроочистки бензиновых фракций на установке каталитического риформинга. Изучены причины образования коксоотложений в змеевиках трубчатой печи. Предложен вариант замены существующей трубчатой печи блока гидроочистки бензиновых фракций на более современную.
Ключевые слова: гидроочистка, коксоотложения, трубчатая печь, закоксовывание, змеевик.
В настоящее время достаточно актуально изучить вариант улучшения процесса гидроочистки бензиновых фракций на установке каталитического риформинга типа Л-35- 8/300Б. По итогам проведенной работы по анализу установки было решено предложить замену устаревшей печи на современную печь для блока гидроочистки бензина.
Трубчатые печи наиболее энергоемкое оборудование установок переработки нефти, они потребляют в основном до 50 % общего энергопотребления установки. Вследствие чего, очень важно чтобы они работали правильно, с учетом всех мер безопасности. Так же, трубчатые печи являются очень огнеопасным и взрывоопасным объектом, следовательно, все вопросы эксплуатации печей, их технологического состояния, нагрева и противоаварийной защиты с каждым годом становятся наиболее важными. [1]
Сейчас на территории Российской Федерации на большинстве заводов по переработке нефти идет замена устаревших печей на более современные, так же реконструкция и доведение старых печей до требований современных норм.
На установке каталитического риформинга типа Л-35–8/300Б с производительностью 1000000 тыс.тонн/год используется вертикально-секционная двухкамерная печь на блоке гидроочистки бензиновых фракций. Как показывает анализ эксплуатации, данная печь конструкционно устарела, практически всегда перегружена и работает неудовлетворительно. Тепловая мощность печи — около 4 Гкал/ч, КПД -менее 70 %. Так же бывают прогары змеевика вследстствии образования коксоотложений.
Образование слоя коксоотложений — это процесс, который связан со свойствами сырья, а также кинетикой, гидродинамикой, и конструктивными факторами змеевиков трубчатой печи. Первым элементом коксоотложений в основном бывают дефекты внутренней поверхности трубы, a так же осадок на трубе вязкого вещества, расплавленных минеральных веществ и вкрапленных в этот слой частиц кокса, неплавких минеральных веществ. По мере прогона змеевика локальные зоны слипаются, прококсовываются с образованием отложений из механической смеси частиц кокса и минеральных веществ. Скорость образования коксоотложений увеличивается с ростом концентрации коксообразующих компонентов по мере движения потока и перехода в паровую фазу легких фракций, вследствие испарения и углубления крекинга сырья. Закоксовывание реакционно-нагревательных змеевиков печей в основном обусловлено перебросом коксующейся массы из реакционных камер в ректификационную колонну с дальнейшим попаданием неустойчивой смеси из вторичного сырья и пены в трубы змеевика печей, расслоением ее с выделением битуминозного остатка на внутреннюю плоскость трубы и формированием из него неподвижного слоя коксоотложений. Кроме того, когда оценивают причины закоксовывания и прогара труб печи существенную роль играют гидродинамические и тепловые аспекты. С данной точки зрения система закоксовывания объясняется переходом дисперсно-кольцевого режима течения потока в полностью дисперсный, типичный для «кризиса теплообмена второго порядка». При дисперсно- кольцевом режиме течения паровая фаза непрерывным потоком перемещается вдоль оси трубы, в то время как жидкая фаза в виде кольцевой пленки перемещается вдоль стенки. Поверхность кольцевой пленки взаимодействует с потоком пара, на ней возникают волны, гребни которых срываются и уносятся ядром потока в виде мельчайших капель. Одновременно немного капель из-за турбулентной диффузии вернется в пленку. Следовательно, между пленкой и ядром совершается постоянный массообмен. Толщина жидкой пленки находится в зависимости от скорости газа и жидкости, физических свойств обеих фаз, геометрии змеевика и т. д. [2].
Закоксовывание теплопередающей поверхности трубы вызывает снижение коэффициента теплопередачи, увеличение температуры стенки металла труб, и это приводит к уменьшению времени межремонтного пробега установки [3].
Следовательно, можно считать актуальным предложение о замене существующей устаревшей печи, на более современную печь для блока гидроочистки бензинов на установке каталитического риформинга.
Расчеты показали, что для замены печи блока гидроочистки бензиновых фракций на установке каталитического риформинга можно предложить вертикальную цилиндрическую печь, с кольцевой камерой конвекции и встроенным воздухоподогревателем, что при повышении тепловой производительности печи до 6 Гкал/ч, и повышении КПД печи до 85 %, значительно улучшает эффективность устройства.
Осуществление этого предложения дает возможность, во-первых, гарантировать независимое использование блоков гидроочистки и риформинга, во-вторых, достигнуть заявленной производительности установки, повысить эффективность ее работы, в-третьих, уменьшить возможность локальных перегревов как внутренней, так и наружной стенок труб, которые приводят к формированию слоя кокса, так же к ненужному перегреву сырья с образованием газов разложения, а в последующем к прогару труб и формированию аварийной ситуации.
Новая и реконструированная старая печи обязаны быть оборудованы всеми необходимыми устройствами, газоанализаторами, a так же средствами автоматического регулирования процесса сжигания топлива, блокировками, и системой автоматического контроля состава дымовых газов. Осуществление этого предложения дает возможность усовершенствовать технико-технологические свойства установки, улучшить экологическую обстановку и увеличить безопасность эксплуатации установки. [4]
Литература:
- Каталитические процессы в нефтепереработке/ Суханов В. П. Москва.: Химия, 1979. 344 с.
- Современные и перспективные термолитические процессы глубокой переработки нефтяного сырья/ Валявин Г. Г. [и др.]. С-Пб. Недра. 2010. 224 с.
- Изучение скорости коксоотложения в трубчатом змеевике при высокотемпературном нагреве тяжелых нефтяных остатков / Алексеев П. М. [и др.] Тр. Башкирский науч.-исслед. институт по переработке нефти. Вып. XIII. Уфа: БашНИИ НП. 1975. C. 177–183.
- Delayed Coking Continues. Importance NPRAQ and А-3 Oil and Gas J., 1988, v. 86, № 17, pp.42–47
