Трубчатая печь



Трубчатая печь
Трубчатая печь
Трубчатая печь
Трубчатая печь
Трубчатая печь
Трубчатая печь
Трубчатая печь
Трубчатая печь
Трубчатая печь
Трубчатая печь

 


Владельцы патента RU 2483096:

Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ") (RU)

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к трубчатым печам для нагрева нефтяных остатков в процессах висбрекинга, термокрекинга, замедленного коксования. Трубчатая печь включает коробчатый корпус с камерами конвекции и радиации, в которых размещены конвективный и радиантный змеевики и горелки, установленные в поду печи, причем радиантный змеевик выполнен из вертикальных труб, диаметр нисходящей трубы в 1,15-1,3 раза больше аналогичного показателя восходящей трубы, причем диаметры верхнего и нижнего соединительных отводов (калачей) равны соответственно диаметру нисходящей и восходящей трубы и соединены между собой коническими переходниками. Технический результат - положительная разница диаметров нисходящих и восходящих вертикальных труб позволяет интенсифицировать процессы тепло- и массообмена, селективность конверсии сырья и снизить вероятность закоксовывания змеевика печи и увеличить межремонтный пробег печи. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к трубчатым печам для нагрева нефтяных остатков в процессах висбрекинга, термокрекинга, замедленного коксования.

Известна трубчатая печь коробчатой формы, включающая камеры конвекции и радиации, в которых размещены конвективный и радиантный змеевики и горелки, установленные в поду печи. Конвективный змеевик выполнен из горизонтальных труб, радиантный - из вертикальных (каталог «Трубчатые печи», ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, Москва, 1998 г., с.14).

Недостатком известной печи является то, что с образованием в змеевике паровой фазы двухфазный поток (пар - жидкость) в восходящей вертикальной трубе расслаивается с образованием пробок, и гидродинамический режим движения потока переходит в «снарядный», сопровождаемый гидроударами, вибрацией, вызывающими разрушение элементов конструкции печи и аварийную остановку установки.

Известна трубчатая печь, включающая коробчатый корпус с камерами конвекции и радиации, в которых размещены конвективный и радиантный змеевик и горелки, установленные в поду печи, причем радиантный змеевик выполнен из вертикальных труб, в которой согласно изобретению концевой участок восходящей вертикальной трубы радиантного змеевика выполнен винтообразный, при этом длина упомянутого концевого участка составляет не менее одного шага винта (пат. РФ №2318861, оп. 10.03.2008, БИ №7).

Недостатком известной печи является отсутствие в промышленности стандартных трубчатых винтовых конструкций и высокая сложность изготовления вышеупомянутого изделия, затрудняющего реализацию известного изобретения.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в упрощении известной конструкции и усилении положительного эффекта от применения вертикальных труб в змеевике печи.

Для достижения указанного технического результата в трубчатой печи, включающей коробчатый корпус с камерами конвекции и радиации, в которых размещены конвективный и радиантный змеевики и горелки, установленные в поду печи, причем радиантный змеевик выполнен из вертикальных труб, согласно изобретению диаметр нисходящей трубы в 1,15-1,3 раза больше аналогичного показателя восходящей трубы, причем диаметры верхнего и нижнего соединительных отводов (калачей) равны соответственно диаметру нисходящей и восходящей трубы и соединены между собой коническими переходниками.

Целесообразно вертикальную трубу радиантного змеевика в верхней своей части закрепить на горизонтальной балке посредством хомутов.

Горизонтальная балка может быть связана тягами с пружинными амортизаторами, установленными на корпусе печи.

Горелки в поду печи могут быть установлены с возможностью одностороннего и двухстороннего облучения вертикальных труб радиантного змеевика.

Камера радиации может быть разделена вертикальными перегородками, по меньшей мере, на две секции.

Отличительные от прототипа признаки - выполнение нисходящей трубы змеевика печи с диаметром, превышающим в 1,15-1,3 раза аналогичный показатель восходящей трубы, позволяет оптимизировать в них скорость потока, время пребывания паровой и жидкой фаз, повысить селективность конверсии сырья, снизить вероятность закоксовывания труб и увеличить межремонтный пробег печи, а выполнение соединительных верхних и нижних отводов с диаметром, равным соответствующим показателям нисходящей и восходящей трубы, позволяет в нижнем отводе повысить скорость потока, уменьшить размеры жидкостных пробок и их ударную силу, а в верхнем отводе, наоборот, понизить скорость потока, разрыхлить жидкостные пробки и устранить гидроудары, вибрацию змеевика и предотвратить разрушение элементов конструкции печи.

На прилагаемых чертежах представлена предлагаемая двухкамерная трубчатая печь, где фиг.1 - трубчатая печь с односторонним облучением в разрезе, вид спереди; фиг.2 - радиантный змеевик; фиг.3 - вид сбоку фиг.1; фиг.4 - разрез по А-А фиг.1 с корпусом без вертикальных перегородок; фиг.5 - разрез по А-А фиг.1 с корпусом с одной вертикальной перегородкой (две секции); фиг.6 - разрез по А-А фиг.1 с корпусом с двумя вертикальными перегородками (три секции); фиг.7 - трубчатая печь с двухсторонним облучением в разрезе, вид спереди; фиг.8 - трубчатая печь с двухсторонним облучением вид сбоку фиг.7; фиг.9 - разрез по А-А фиг.7; фиг.10 - разрез по А-А фиг.7 с тремя вертикальными перегородками (четыре секции).

Печь включает коробчатый корпус 1 с теплоизоляцией 2, камеру конвекции 3 с конвективными змеевиками 4, 5, камеру радиации 6 с радиантным змеевиком из нисходящих 7 и восходящих 8 труб, диаметром 127 и 108 мм соответственно, конический переходник 9, верхний соединительный отвод (калач) 10, соответствующий диаметру нисходящего участка трубы, нижний соединительный отвод (калач) 11, соответствующий диаметру восходящего участка трубы. В поду печи установлены горелки 12. Трубы 7, 8 радиантного змеевика закреплены хомутами 13 на горизонтальной балке 14. Горизонтальная балка 14, в свою очередь, связана тягами 15 с пружинным амортизатором 16, установленным на корпусе 1. Печь снабжена дымовой трубой 17, линией 18 для ввода сырья в змеевик печи, линией 19 ввода сырья из камеры конвекции в камеру радиации и линией 20 вывода продуктов крекинга из печи в колонну (не показана). Кроме того, камера радиации имеет вертикальные перегородки 21 для ее разделения на секции.

Печь с односторонним облучением и без вертикальных перегородок (фиг.1-6) работает следующим образом. После пуска установки и разогрева печи на пусковом газойле в змеевик печи вместо пускового продукта подают сырьевую композицию (смесь гудрона с разбавителем, турбулизатором). Поток сырья с температурой 280-320°C поступает по перетоку 19 из камеры конвекции в змеевики 7, 8 камеры радиации, где нагревается от излучения факела горящей топливной смеси (топливо - воздух - водяной пар), выходящий из горелок 12 в камеру радиации 6. По мере прохождения змеевика 7, 8 камеры радиации 6 температура потока повышается до величины разложения (крекинга) сырья (420-430°C), при этом структура потока внутри трубы также изменяется и переход от однородной (жидкой среды) к двухфазной (газо-паровой - жидкой) с дисперсно-кольцевой структурой. Такой гидродинамический режим течения характерен для горизонтального вертикального опускающегося (сверху - вниз) участка змеевика. При относительно низких скоростях двухфазного потока возможно его расслоение и зависание (торможение) паровой фазы (силы Архимеда) с увеличением времени пребывания и соответственно конверсии паровой части сырья. Селективное разложение (крекинг) паровой фазы не сопровождается закоксовыванием внутренней поверхности труб и, следовательно, приводит к снижению вероятности коксообразования и увеличению межремонтного пробега печи.

Немаловажным обстоятельством является факт совпадения направления движения потока, в частности, пограничного с поверхностью трубы слоя жидкой фазы с действием гравитационных сил, способствующий увеличению скорости процессов тепло- и массообмена и снижению закоксовывания змеевика печи.

После прохождения нижнего соединительного отвода (калача) 11 и изменения направления движения потока на противоположное по восходящему участку 8 (снизу - вверх) вертикальной трубы возможно зависание в ней жидкой фазы с образованием жидкостной пробки (снаряда, тромба). Режим течения может становиться неустойчивым и переходить в пульсирующий, снарядный. В этом случае газопаровой поток с жидкостными пробками (снарядами), имеющими меньшие размеры, но в большем количестве с пониженной ударной силой единичного «снаряда» поднимаются снизу-вверх по восходящей трубе 8 меньшего диаметра и, следовательно, с большей скоростью и попадают через конический переходник 9 в верхний соединительный отвод (калач) 10 с повышенным в 1,15-1,3 раза диаметром, где движение жидкой пробки замедляется, она увеличивается в размерах (разбухает, разрыхляется), теряет ударную силу и более спокойно, без гидроударов проходит через отвод (калач) 10, где поток меняет свое направление движения на противоположное, т.е. сверху-вниз, и далее режим движения повторяется.

По мере прохождения змеевика температура потока поднимается до 460-500°C, при этом исходное сырье разлагается (крекируется) с образованием низкомолекулярных маловязких компонентов (газ, бензин, легкий и тяжелый газойли), объем потока увеличивается по экспоненциальной зависимости, соответственно повышается скорость потока и движение потока становится более устойчивым из-за преобладания на большей части змеевика дисперсно-кольцевой структуры потока. Нормальная, безвибрационная работа змеевика печи с вертикальными трубами обеспечивается наличием концевых участков верхних соединительных отводов (калачей) с повышенным в 1,15-1,3 раза диаметром, уничтожающих жидкостные пробки, спонтанно образующиеся в нижних соединительных отводах (калачах).

Печь с двухсторонним облучением (фиг.7-10) имеет более ровную теплонапряженность по периметру трубы, отличается пониженным расходом металла на змеевик, ее работа аналогична вышеописанной. Эту печь целесообразно использовать для процесса висбрекинга, замедленного коксования и термокрекинга с повышенной интенсивностью теплопередачи.

Деление печей вертикальными перегородками на секции обусловлено необходимостью более четкой регулировки заданной теплонапряженности при минимальной степени закоксовывания внутренней поверхности труб печи в зависимости от назначения печи. Двухсекционная печь (фиг.5) предназначена для процессов висбрекинга и замедленного коксования, трехсекционная печь (фиг.6) - для процессов термокрекинга дистиллятного сырья (экстрактов маслоблока, тяжелого газойля каталитического крекинга и замедленного коксования, слопов) с целью производства сырья для получения технического углерода и игольчатого кокса, четырехсекционная печь (фиг.10) - при термокрекинге дистиллятного сырья для получения высокоароматизированного высокоиндексного сырья с целью производства технического углерода и игольчатого кокса. Работа этих печей аналогична вышеописанной.

Таким образом, нормальная работа печи с вертикальными трубами обеспечивается наличием концевых участков с верхними соединительными отводами (калачами) с повышенными в 1,15-1,3 раза диаметром, устраняющих жидкостные пробки, образующиеся в нижних соединительных отводах (калачах) и вызывающие гидроудары и вибрацию, что предотвращает разрушение элементов конструкции печи. Кроме того, положительная разница диаметров нисходящих и восходящих вертикальных труб позволяет интенсифицировать процессы тепло- и массообмена, селективность конверсии сырья и снизить вероятность закоксовывания змеевика печи и увеличить межремонтный пробег печи.

Кроме того, в этих обстоятельствах открывается возможность регулирования теплоподвода по длине змеевика (по секциям) с помощью регулирования подачи топлива к горелкам печи, фронтальных излучающих стен, дополнительного секционирования камеры радиации вертикальными перегородками для создания более оптимальных условий нагрева и крекинга исходного сырья в зависимости от свойств исходного сырья, заданной величины конверсии (по секциям) и степени закоксовывания внутренней поверхности труб и тем самым обеспечивается увеличение межремонтного пробега печи, повышение качества продуктов и снижение эксплуатационных затрат.

1. Трубчатая печь, включающая коробчатый корпус с камерами конвекции и радиации, в котором размещены конвективный и радиантный змеевики и горелки, установленные в поду печи, причем радиантный змеевик выполнен из вертикальных труб, отличающийся тем, что диаметр нисходящей трубы в 1,15-1,3 раза больше аналогичного показателя восходящей трубы, причем диаметры верхнего и нижнего соединительных отводов равны соответственно диаметру нисходящей и восходящей трубы и соединены между собой коническими переходниками.

2. Трубчатая печь по п.1, отличающаяся тем, что вертикальные трубы в верхней своей части закреплены на горизонтальной балке посредством хомутов.

3. Трубчатая печь по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что горизонтальная балка связана тягами с пружинными амортизаторами, установленными на корпусе печи.

4. Трубчатая печь по п.1, отличающаяся тем, что горелки в поду печи установлены с возможностью одностороннего или двухстороннего облучения вертикальных труб радиантного змеевика.

5. Трубчатая печь по п.1, отличающаяся тем, что камера радиации разделена вертикальными перегородками, по меньшей мере, на две секции.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к установкам термодеструкции для переработки нефтяных остатков. .

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности к трубчатым печам для нагрева нефтяного сырья. .

Изобретение относится к трубчатой печи для крекинга, предназначенной, в частности, для получения этилена, включающей конвекционную секцию и (или) двойную радиационную (радиантную) секцию(и), по меньшей мере, с однопроходной радиационной (радиантной) трубой, выполненной, по меньшей мере, с одним элементом, интенсифицирующим передачу тепла.

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности к трубчатым печам для нагрева нефтяного сырья. .

Изобретение относится к процессу крекинга углеводородного исходного сырья. .

Изобретение относится к устройству трубчатой нагревательной печи и может быть использовано в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности для переработки нефтепродуктов и других углеводородных смесей.

Изобретение относится к конструкции трубчатой печи и может быть использовано в нефтехимической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности для нагрева углеводородных сред.

Изобретение относится к области создания установок для производства этилена и других непредельных углеводородов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и химической промышленности.

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности к трубчатым печам для нагрева нефтяного сырья. Изобретение касается трубчатой печи, включающей корпус с футеровкой, камеру радиации с радиантным змеевиком и горелками, камеру конвекции с трубным пучком, состоящим из трубных решеток с расположенными в них конвективными змеевиками, продольные перегородки, расположенные в промежутках между трубами конвективного змеевика и футеровкой стенки камеры конвекции на трубных решетках, при этом продольные перегородки выполнены в виде пластин с возможностью поворота и с фиксацией их горизонтального положения на трубных решетках. Технический результат - продольные перегородки в виде пластин с возможностью поворота в два положения позволяют проводить их замену без монтажа-демонтажа трубной решетки, что снижает трудоемкость ремонтно-монтажных работ в печи, а также исключает пристеночный унос дымовых газов и, как следствие, повышает эффективность работы последней. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности к трубчатым печам для нагрева нефтяного сырья. Изобретение касается трубчатой печи, включающей корпус с футеровкой, камеру радиации с радиантным змеевиком и горелками, камеру конвекции с трубным пучком, состоящим из трубных решеток с расположенными в них конвективными змеевиками, продольные перегородки, выполненные в виде уголков и расположенные в промежутках между трубами конвективного змеевика и футеровкой стенки камеры конвекции на трубных решетках, при этом их боковые полки направлены внутрь трубного пучка. Продольные перегородки связаны между собой общей осью и выполнены с возможностью поворота вокруг своей горизонтальной оси с фиксацией их положения. Технический результат - повышение эффективности работы печи за счет исключения проскока дымовых газов вдоль стен камеры конвекции. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности к трубчатым печам для нагрева нефтяного сырья. Изобретение касается печного агрегата, включающего корпус, штуцеры ввода и вывода сырья, две раздельные камеры радиации, каждая из которых снабжена отдельным радиантным змеевиком и горелками, общую камеру конвекции, разделенную перегородкой на две секции, в каждой из которых размещен конвективный змеевик. При этом каждая секция сообщена отдельными дымопроводами, вверху - через запирающие элементы с общим газоходом, а внизу - с двумя раздельными камерами радиации. Целесообразно запирающие элементы выполнить в виде шиберной задвижки. Технический результат - более эффективное использование тепла дымовых газов для нагрева конвективного змеевика, расположенного в каждой секции камеры конвекции, во время очищения от коксовых отложений одного из радиантных змеевиков достигается более высокий коэффициент полезного действия, а также значительно упрощаются операции по пуску и остановке. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к трубчатым печам для нагрева нефтяных остатков в процессах висбрекинга, термокрекинга, замедленного коксования. Изобретение касается трубчатой печи беспламенного горения, включающей корпус с камерами конвекции и радиации, в которых размещены конвективный и радиантный змеевики печи и горелки, установленные в боковых стенках печи горизонтальными рядами, причем радиантный змеевик выполнен из горизонтальных труб, размещенных в трубных решетках в два ряда вдоль центральной оси корпуса печи. При этом беспламенные горелки сгруппированы в горизонтальные секции с раздельной подачей топлива к каждой горелке внутри секции. Вход сырья в радиантный змеевик помещен в подовой части печи. Технический результат - проведение термодеструктивных процессов с достижением заданных результатов в оптимальных условиях. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности к трубчатым печам для нагрева нефтяного сырья. Изобретение касается трубчатой печи, включающей корпус с футеровкой, камеру радиации с радиантным змеевиком и горелками, камеру конвекции с трубным пучком, состоящим из трубных решеток с расположенным в них конвективным змеевиком, с поворотными фиксируемыми продольными перегородками между трубами конвективного змеевика и футеровкой стенки камеры конвекции, выполненными в виде уголков, боковые полки которых направлены внутрь трубного пучка. Продольные перегородки связаны между собой общей осью и выполнены с возможностью поворота вокруг своей горизонтальной оси с фиксацией их положения, которая осуществляется при помощи рейки, оснащенной выступами, связанными с нижней полкой продольной перегородки. Технический результат - уменьшение трудоемкости при монтаже и демонтаже трубного пучка с решетками, повышение эффективности работы печи. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к печи для этиленового крекинга, имеющей многоходовой радиантный змеевик и включающей по меньшей мере одну радиантную секцию, которая включает установленные в дне горелки и/или установленные в боковых стенках горелки и по меньшей мере один многоходовой радиантный змеевик, расположенный в продольном направлении радиантной секции. При этом многоходовой радиантный змеевик представляет собой змеевик, выбранный из группы, состоящей из радиантных змеевиков, имеющих от четырех до десяти ходов, и в многоходовом радиантном змеевике по меньшей мере одна из труб расположена в пространстве рядом с трубой, не соединенной последовательно с этой по меньшей мере одной из труб. Предлагаемое изобретение позволяет дополнительно снижать температуру поверхности радиантного змеевика и, следовательно, увеличивать срок службы радиантного змеевика и рабочий цикл крекинг-печи. 15 з.п. ф-лы, 36 ил.

Изобретения могут быть использованы в области нефтепереработки. Печь замедленного коксования (10) для нагревания исходного материала до температуры замедленного коксования включает нагреватель, содержащий зону радиационного нагревания (14), в которой расположен содержащий множество параллельных труб нагревательный змеевик (26). В нижней части зоны радиационного нагревания(14) расположена секция подовых горелок, а в верхней части - секция стенных горелок. Секция подовых горелок включает множество подовых горелок (46), расположенных вблизи пода (42), для горения в зоне радиационного нагревания (14). Множество подовых горелок (46) производят и направляют шлейфы пламени вверх, причем каждый отдельный шлейф пламени находится в плоскости, в основном параллельной плоскости, в которой подвешен содержащий множество параллельных труб нагревательный змеевик (26). Секция стенных горелок включает множество стенных горелок (56), расположенных вблизи противоположных боковых стенок (34, 36). Изобретения позволяют уменьшить время пребывания исходного материала в зоне радиационного нагревания, увеличить мощность и среднюю длину пробега печи замедленного коксования, уменьшить перепад давления в змеевике и предотвратить или уменьшить ранний крекинг внутри змеевика. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к трубчатой печи, включающей коробчатый корпус с камерами конвекции и радиации, в которых размещены конвективный и радиантный змеевики и горелки, установленные в поду печи, причем радиантный змеевик выполнен из вертикальных труб. При этом нисходящие вертикальные трубы радиантного змеевика выполнены винтовой формы, длина участка змеевика печи, включающего винтовые вертикальные нисходящие трубы, составляет 30-50% от общей длины змеевика, шаг винта составляет 3-11 диаметров трубы, а диаметр винта - не более двух диаметров трубы. Техническим результатом заявленного изобретения является сокращение времени пребывания пограничной пленки в зоне высоких температур, что обуславливает снижение скорости процесса закоксовывания внутренней поверхности радиантных труб. Изобретение также относится к трубчатой печи, в которой вертикальные трубы радиантного змеевика выполнены переменного сечения на нисходящих трубах из конических переходников. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к крекинговой печи для получения этилена, содержащей: по крайней мере одну радиантную секцию, которая снабжена донной горелкой и/или боковой горелкой и по крайней мере одним набором радиантных змеевиков, размещенным в радиантной секции в продольном направлении. При этом радиантный змеевик представляет собой по крайней мере двухпроходный змеевик, имеющий структуру типа N-1, где N - натуральное число от 2 до 8, и коллектор, имеющий форму обращенной Y-образной трубы или трубы в виде ладони, имеющей N входов, где N равно 2 или 4, и один выход, и расположенный на входе нижней по течению трубы упомянутого по крайней мере двухпроходного змеевика, и выходной конец каждой верхней по течению трубы упомянутого по крайней мере двухпроходного змеевика подсоединен к коллектору через изогнутый соединитель. Причем каждый изогнутый соединитель содержит U-образное колено и S-образное колено, где одно колено подсоединено к выходу соответствующей верхней по течению трубы, а другое колено подсоединено к входу коллектора. Устройство по настоящему изобретению может эффективно снизить влияние разницы в расширении между верхними по течению трубами и нижними по течению трубами, снижая тем самым вызванные им напряжения. В результате устраняется изгиб радиантного змеевика, что ведет к увеличению срока его службы. 17 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх