Способ очистки компрессоров для сжатия контактного газа дегидрирования углеводородов в вакууме

Изобретение относится к нефтехимической промышленности, в частности к способам очистки поверхности оборудования от отложений, отлагающихся на поверхности компрессоров на начальных стадиях процессов выделения мономеров. Способ позволяет проводить очистку прямо в процессе работы компрессора, что обеспечивает упрощение способа. Очистку проводят в процессе работы путем промывки горячей водой при температуре 95-99°С в присутствии аммиака в количестве 0,9-1,2 кг/час.

 

Изобретение относится к нефтехимической промышленности, в частности к процессам дегидрирования углеводородов под вакуумом. Для выделения мономеров контактный газ дегидрирования подвергают сжатию в компрессорах. При этом во внутренней части компрессоров на роторе, диафрагмах и лабиринтах образуются отложения, имеющие сложный состав. Абсорбент, подаваемый в процессе работы, не позволяет полностью очищать компрессор. В промышленности используются известные способы подавления процессов термополимеризации, но они не позволяют предотвратить образование отложений. Отложения во внутренней полости компрессоров сужают проходное сечение, из-за чего в процессе работы нагрузку на компрессор приходится снижать, а затем останавливать его на чистку. Все это снижает мощность установок дегидрирования, и в конечном итоге выработку мономеров.

Известны способы очистки оборудования от отложений. Но все они требуют остановки производства. Так, способ удаления отложений термополимера растворением в органическом растворителе с добавкой азоизобутиронитрила, иодида калия и йода требует остановки оборудования, времени на набухание термополимера и времени на чистку оборудования [1].

Наиболее близким к настоящему изобретению является способ очистки оборудования от отложений термополимера окислительно-гидролитической деструкцией с промежуточной промывкой очищаемой поверхности водой [2]. Однако, как и первый способ, он требует остановки производства и проведения специальной очистки оборудования.

Суть настоящего изобретения заключается в том, что с целью упрощения способа очистку оборудования компрессоров дегидрирования углеводородов в вакууме от отложений проводят промывкой горячей водой прямо в процессе работы компрессора. Для снижения времени промывки и коррозионной агрессивности промывочного раствора промывку проводят в присутствии аммиака.

Образцы отложений с компрессоров контактного газа одностадийного дегидрирования н-бутана в бутадиен, в лабораторных условиях, при обработке водой, частично гидролизуются и растворяются. Увеличение температуры воды с 20 до 100°С позволяет увеличить растворимость отложений с 35 до 54 мас.%. Раствор после обработки отложений становится черным, а его рН понижается до 3. Такой раствор может вызвать коррозию оборудования компрессоров, детали которого изготовлены из различных марок сталей и сплавов. Добавка аммиака в количестве 0,05-1,0 мас.% к воде позволяет увеличить степень отмывки отложений до 75 мас.%, при этом рН раствора поддерживается на уровне 5,0-7,1. Такой рН раствора позволяет избежать высоких скоростей коррозии как в кислой, так и в щелочной среде.

2,0193 г отложений, отобранных с компрессора одностадийного дегидрирования н-бутана в бутадиен, помещают в колбу с обратным холодильником. В колбу наливают 200 см³ дистиллированной воды, растворяют отложения при температуре 100°С в колбе с обратным холодильником в течение 4 часов. Раствор отфильтровывают, охлаждают до 20°С, рН раствора равен 3,9. Осадок на фильтре сушат и взвешивают. Масса сухого остатка равна 0,9263 г. Степень растворения осадка составляет 54,1%. Полученный фильтрат наливают в колбу с обратным холодильником. В колбу помещают, изолировав друг от друга, прямоугольные отшлифованные образцы:

- пластины из ст.3 размером 50,6×21,1×0,8 мм, имеющей отверстие диаметром 3 мм для крепления;

- пластины из ст.12Х18Н10Т размером 50,5×20,0×5 мм, имеющей отверстие диаметром 3 мм для крепления.

Массы пластин, предварительно взвешивают, они равны соответственно 6,0594; 36,9080 г. Фильтрат с образцами в колбе с обратным холодильником кипятят в течение 4 часов, охлаждают, вынимают образцы, промывают водой, сушат и взвешивают. Массы пластин составляют: 6,0439; 36,9076 г соответственно. Скорости коррозии составляют соответственно 1,9025; 0,4833 мм в год.

2,0416 г отложений, отобранных с компрессора одностадийного дегидрирования н-бутана в бутадиен, помещают в колбу с обратным холодильником. В колбу наливают 200 см³ 0,05% водного раствора аммиака, растворяют отложения при температуре 100°С в колбе с обратным холодильником в течение 4 часов. Осадок на фильтре сушат и взвешивают. Масса сухого остатка равна 0,8077 г. Степень растворения осадка составляет 60,44%. Раствор отфильтровывают, охлаждают до 20°С, рН раствора равен 5,0. Полученный фильтрат наливают в колбу с обратным холодильником. В колбу помещают, изолировав друг от друга, прямоугольные отшлифованные образцы:

- пластины из ст.3 размером 50,0×19,5×0,8 мм, имеющие отверстия диаметром 3 мм для крепления;

- пластины из ст.12Х18Н10Т размером 50,3×20,0×5 мм, имеющей отверстие диаметром 3 мм для крепления.

Массы пластин предварительно взвешивают, они равны соответственно 5,4401; 36,8312 г. Фильтрат с образцами в колбе с обратным холодильником кипятят в течение 4 часов, охлаждают, вынимают образцы, промывают водой, сушат и взвешивают. Массы пластин составляют: 5,4312; 36,8308 г соответственно. Скорости коррозии составляют соответственно 1,1925; 0,0408 мм в год.

2,0157 г отложений, отобранных с компрессора одностадийного дегидрирования н-бутана в бутадиен, помещают в колбу с обратным холодильником. В колбу наливают 200 см³ 0,5% водного раствора аммиака, растворяют отложения при температуре 100°С в колбе с обратным холодильником в течение 4 часов. Осадок на фильтре сушат и взвешивают. Масса сухого остатка равна 0,5674 г. Степень растворения осадка составляет 71,85%. Раствор отфильтровывают, охлаждают до 20°С, рН раствора равен 5,55. Полученный фильтрат наливают в колбу с обратным холодильником. В колбу помещают, изолировав друг от друга, прямоугольные отшлифованные образцы:

- пластины из ст.3 размером 50,6×20,4×0,7 мм, имеющей отверстие диаметром 3 мм для крепления;

- пластины из ст.12Х18Н10Т размером 50,2×20,0×4,8 мм, имеющей отверстие диаметром 3 мм для крепления.

Массы пластин, предварительно взвешивают, они равны соответственно 5,2944; 35,1585 г. Фильтрат с образцами в колбе с обратным холодильником кипятят в течение 4 часов, охлаждают, вынимают образцы, промывают водой, сушат и взвешивают. Массы пластин составляют: 5,2883; 35,1583 г соответственно. Скорости коррозии составляют соответственно 0,7785; 0,0206 мм в год.

2,0003 г отложений, отобранных с компрессора одностадийного дегидрирования н-бутана в бутадиен, помещают в колбу с обратным холодильником. В колбу наливают 200 см³ 1% водного раствора аммиака, растворяют отложения при температуре 100°С в колбе с обратным холодильником в течение 4 часов. Осадок на фильтре сушат и взвешивают. Масса сухого остатка равна 0,488 г. Степень растворения осадка составляет 75,6%. Раствор отфильтровывают, охлаждают до 20°С, рН раствора равен 7,1. Полученный фильтрат наливают в колбу с обратным холодильником. В колбу помещают, изолировав друг от друга, прямоугольные отшлифованные образцы:

- пластины из ст.3 размером 50,1×20,0×0,8 мм, имеющей отверстие диаметром 3 мм для крепления;

- пластины из ст.12Х18Н10Т размером 50,0×20,0×5,0 мм, имеющей отверстие диаметром 3 мм для крепления.

Массы пластин, предварительно взвешивают, они равны соответственно 5,3470; 35,1500 г. Фильтрат с образцами в колбе с обратным холодильником кипятят в течение 4 часов, охлаждают, вынимают образцы, промывают водой, сушат и взвешивают. Массы пластин составляют: 5,3428; 35,1499 г соответственно. Скорости коррозии составляют соответственно 0,5512; 0,0106 мм в год.

Для лучшего понимания приводим пример конкретного выполнения способа. Блок одностадийного дегидрирования н-бутана в бутадиен запущен в работу после остановочного ремонта 26 июня 2007 года с нагрузкой по сырью 89 тонн в час. Давление на всасе 4-й ступени компрессора составляло 2,30 кгс/см². Для промывки в компрессор непрерывно подавали абсорбент в количестве 500 кг в час. В процессе работы на компрессоре образовались отложения, количество которых росло. Об образовании отложений на компрессоре свидетельствовал рост давления на всасе 4-й ступени компрессора. С целью обеспечения устойчивой работы компрессора нагрузку по сырью снизили сначала 15 июля до 88 тонн в час, а затем 16 августа до 87 тонн в час. Тем не менее, повышение давления на всасе 4-й ступени компрессора продолжилось и ко 2 ноября достигло 3,44 кгс/см². Дальнейшая эксплуатация компрессора стала невозможна, и его надо было останавливать на чистку.

Для чистки компрессора 2 ноября с 16³⁰ часов вместо абсорбента на промывку 4 рабочего колеса 4 ступени начали подавать конденсат водяного пара с температурой 95-99°С в количестве 110-160 кг в час. Давление на всасе 4-й ступени компрессора постепенно стало снижаться и к 8⁴⁰ часам утра 3 ноября снизилось до 3,31 кгс/см², после чего подачу конденсата перевели на 3-е рабочее колесо 4-й ступени - давление снизилось до 3,18 кгс/см² к 17⁰⁰. В 17⁰⁰ 3 ноября перевели подачу конденсата на 1-е (расход 130 кг/ч) и 2-е (расход 200 кг/ч) рабочие колеса. Давление на всасе 4-й ступени компрессора к 8 часам утра 4 ноября снизилось до 2,96 кгс/см². 4 ноября в 8 часов утра в компрессор подали аммиак в количестве 0,9-1,2 кг в час и продолжали его подачу до 16 часов. В 9⁰⁰ 4 ноября давление снизилось до 2,52 кгс/см², и нагрузку по сырью повысили с 87 т/ч до 89 тонн в час. К 14 часам 4 ноября давление снизилось до 2,3 кгс/см². Промывку 1-го и 2-го колес конденсатом в присутствии аммиака продолжали вести до 16⁰⁰. Дальнейшее снижение давления прекратилось, что свидетельствовало о полной очистке компрессора. Подачу конденсата водяного пара на компрессор прекратили и снова начали подавать абсорбент в количестве 500 кг в час. Давление на всасе 4-й ступени компрессора составляло 2,3 кгс/см². Таким образом, компрессор стал работать в таком же режиме, как и после остановочного ремонта, т.е. после полной чистки. Эксплуатацию компрессора продолжили в прежнем режиме.

Новый способ, в отличие от всех ранее применявшихся, позволил полностью очистить компрессор от отложений, не останавливая его работу. Способ применим только для чистки компрессоров контактного газа дегидрирования углеводородов в вакууме. Отложения в указанных компрессорах подвергаются гидролизу, частично растворимы в воде. При обработке горячей водой они теряют свои адгезионные свойства, становятся рыхлыми и уносятся с компрессора потоком контактного газа.

Разработанный способ не может быть проверен в полной мере в лабораторных условиях, так как применим только на работающем компрессоре. Отложения на компрессоре образуются в таких количествах, что его приходится останавливать на чистку через каждые 4-7 месяцев работы. Обычно промышленное оборудование в нефтехимии эксплуатируется с остановкой на ремонт один раз в год или раз в два года. Установки дегидрирования углеводородов в вакууме, в связи с забивкой компрессоров отложениями, приходилось останавливать на чистку чаще. Новый способ чистки позволяет эксплуатировать компрессоры, а значит, блоки дегидрирования, без останова производства.

Аммиак должен подаваться на компрессор в таких количествах, чтобы рН промывочного раствора поддерживался на уровне 5,0-7,1, но данное требование не является строгим, так как промывка продолжается непродолжительное время и за такой короткий промежуток времени небольшое увеличение скорости коррозии не опасно для оборудования современных компрессоров. Поэтому в формулу изобретения точное содержание аммиака в воде, как и температура воды не включены. В то же время добавка аммиака и повышение температуры воды позволяют увеличить степень отмывки отложений, поэтому они отражены в формуле изобретения. Снижение содержания аммиака, уменьшение количества воды, подаваемой на промывку, снижение температуры воды могут быть компенсированы продолжительностью промывки. Повышение количества воды, подаваемой на промывку, может привести к вибрации и выходу компрессора из строя, но количество воды будет определяться конструкцией компрессора. Принципиально новым является подача воды в смеси с аммиаком на компрессор в процессе его работы.

Литература

1. Ливанова Л.М., Заиков Г.Е. // Каучук и резина. 1992. №1. с.26-27.

2. Патент России №2257270 кл. 7 В08В 3/00, C08J 11/14 «Способ очистки оборудования от отложений термополимера».

Способ очистки компрессоров для сжатия контактного газа дегидрирования углеводородов в вакууме, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, чистку проводят в процессе работы путем промывки горячей водой при температуре 95-99°С в присутствии аммиака в количестве 0,9-1,2 кг/ч.