Трубчатая печь беспламенного горения

Авторы патента:

Таушев Виктор Васильевич (RU)

Теляшев Эльшад Гумерович (RU)

Хайрудинов Ильдар Рашидович (RU)

Таушева Елена Викторовна (RU)

Султанов Фаиз Минигалеевич (RU)

C10G9/20 - трубчатые печи

Владельцы патента RU 2538754:

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

Известна трубчатая печь беспламенного горения, включающая камеры конвекции и радиации, в которых размещены конвективный и радиантный змеевики, причем радиантный змеевик из горизонтальных труб размещен в трубных решетках в два вертикальных ряда вдоль центральной оси печи, а беспламенные горелки установлены в боковых стенах корпуса печи и занимают половину ее поверхности, обеспечивая сплошное зеркало излучения [пат. РФ №2231713, МПК F23C 1/08].

Недостатком известной печи является то, что прямым излучением охвачена только половина радиантных труб, которые, к тому же, обогреваются равномерно от сплошного зеркала излучения, последнее обстоятельство исключает возможность регулирования заданного профиля температур по длине змеевика печи, а также времени пребывания сырья в зоне крекинга и, следовательно, достижения максимального межремонтного пробега печи

Известна трубчатая печь, включающая коробчатый корпус с камерами конвекции и радиации, в которых размещены конвективный и радиантный змеевики, и горелки, установленные горизонтально пятью рядами в боковых стенах камеры радиации вдоль радиантных труб длиной от 6 до 18 м в зависимости от тепловой мощности печи. Каждый горизонтальный ряд имеет газовый коллектор, что создает возможность регулирования теплопроизводительности горелок одного ряда и теплопередачи к соответствующему ряду радиантных труб [реферат: Технологические печи-Xreferat.ru, рис.3.2].

Недостатком известной печи является узкая технологическая специализация печи, направленная на процесс пиролиза легкого углеводородного сырья, для управления которым достаточна жесткая схема подключения горелок к газовому коллектору, однако при нагреве и крекинге нефтяных остатков она не позволяет регулировать эффективную длину змеевика с соответствующей корректировкой теплонапряженности и профиля температур при изменении эффективной длины облучаемой поверхности змеевика, времени пребывания сырья в зоне крекинга, заданной величины конверсии в зависимости от свойств исходного сырья и заданного качества продуктов.

При создании изобретения ставилась задача расширения возможностей известной конструкции при проведении термодеструктивных процессов с достижением заданных результатов в оптимальных условиях.

Это достигается тем, что в трубчатой печи беспламенного горения, включающей коробчатый корпус с камерами конвекции и радиации, в которых размещены конвективный и радиантный змеевики и беспламенные горелки, установленные в боковых стенах печи горизонтальными рядами, причем радиантный змеевик выполнен из горизонтальных труб, размещенных в трубных решетках в два вертикальных ряда вдоль центральной оси корпуса печи, согласно изобретению беспламенные горелки сгруппированы в горизонтальные секции с раздельной подачей топлива к каждой горелке внутри секции, при этом вход сырья в радиантный змеевик размещен в подовой части печи.

Вход сырья в радиантный змеевик может быть выполнен одно- или двухпоточным.

Отличительные от прототипа признаки - группировка беспламенных горелок, установленных горизонтальными рядами в боковых стенах в горизонтальные секции с раздельной подачей топлива к каждой горелке внутри секции и размещением одно- или двухпоточного входа сырья в радиантный змеевик в подовой части печи обуславливают возможность регулировки эффективной длины радиантного змеевика печи, времени пребывания сырья в зоне крекинга, заданной величины конверсии в зависимости от свойств исходного сырья, заданного качества продуктов и продолжительности непрерывного пробега печи.

На прилагаемых чертежах представлены две модификации предлагаемой двухкамерной трубчатой печи, где фиг.1 - двухпоточная трубчатая печь в разрезе, вид спереди, фиг.2 - вид сбоку, фиг.1 с вырывом А, фиг.3 - однопоточная трубчатая печь в разрезе, вид спереди, фиг.4 - вид сбоку, фиг.3 с вырывом А.

Печь включает коробчатый корпус 1, камеру конвекции 2 с конвективным змеевиком 3, камеру радиации 4 с радиантным змеевиком 5, трубную решетку 6, беспламенные панельные горелки 7, дымовую трубу 8, линию 9 для ввода сырья в конвективный змеевик 3, линию 10 ввода сырья из камеры конвекции 2 в камеру радиации 4 в подовой части печи 1, линию 11 вывода продуктов крекинга из печи в колонну или реактор (не показаны), первую секцию 12 беспламенных панельных горелок 7, вторую секцию 13, третью секцию 14, четвертую секцию 15, линию 16 ввода топливного газа к коллекторам секций, задвижки 17, 18, 19, 20 на газовых коллекторах 21, 22, 23, 24 первой, второй, третьей и четвертой секций соответственно, задвижки 25(1)-48(1) на линиях подвода топливного газа от коллектора 21 первой секции 12 к панельным горелкам 7 первой секции, задвижки 25(2)-48(2) на линиях подвода топливного газа от коллектора 22 второй секции 13 к панельным горелкам 7 второй секции (номера задвижек не показаны из-за их идентичности), задвижки 25(3)-48(3) от коллектора 23 третьей секции 14 к горелкам 7 третьей секции, задвижки 25(4)-48(4) от коллектора 24 четвертой секции 15 к горелкам 7 четвертой секции.

После пуска установки и разогрева печи на пусковом газойле в змеевик печи по линии 9 вместо пускового продукта подают сырьевую композицию (смесь гудрона с разбавителем, турбулизатором). Поток сырья с температурой 320-380°C поступает по линии ввода 10 из конвективного змеевика 3 камеры конвекции 2 в горизонтальные трубы радиантного змеевика 5 камеры радиации 4, размещенные в трубных решетках 6 вертикально вдоль центральной оси корпуса 1 печи, где нагревается от излучения беспламенных горелок 7, установленных горизонтальными рядами в боковых стенах, сгруппированных в горизонтальные секции 12, 13, 14, 15. Размещение однопоточного или двухпоточного входа сырья по линии 10 в подовой (нижней) части печи и прохождение потоком сырья по радиантному змеевику снизу вверх последовательно через секции 12-15 панельных горелок 7, топливо к которым распределяют от общего коллектора 16, дает возможность регулировки эффективной (облучаемой) длины радиантного змеевика и профиля температуры продукта вдоль него.

По мере прохождения змеевика 5 камеры радиации в районе первой секции 12 панельных горелок 7 температуру сырьевого потока повышают по кривой второго порядка до величины разложения (крекинга) сырья (420-430°C), при этом структура потока внутри трубы также изменяется и переходит от однородной (жидкой среды) к двухфазной (газопаровой - жидкой) с дисперсно-кольцевой структурой; в районе второй секции 13 панельных горелок 7 температуру сырьевого потока поднимают предыдущим образом до 440-460°C, при этом исходное сырье разлагается (крекируется) с образованием низкомолекулярных маловязких компонентов (газ, бензин, легкий и тяжелый газойль), 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; в районе третьей секции 14 панельных горелок 7 температуру сырьевого потока повышают плавно до 480°C, при этом в процесс крекинга вовлекаются более термоустойчивые нафтеноароматические углеводороды с дальнейшим увеличением в продуктах крекинга доли низкомолекулярных компонентов; в районе четвертой секции 15 панельных горелок 7 температуру сырьевого потока поднимают до 490-510°C и доводят конверсию сырья до заданной величины. Продукты термообработки (крекинга) выводят из печи по линии 11 в реактор или колонну (не показаны).

Вышеприведенную технологию нагрева и конверсии сырья в трубчатой печи до 9-15% (газ + бензин) применяют в процессах замедленного коксования нефтяных остатков с получением нефтяного кокса и дистиллятных продуктов - сырья для производства моторных топлив.

Для использования предлагаемой трубчатой печи в процессе висбрекинга нефтяных остатков с сокинг-секцией с получением котельного топлива М 100 с вязкостью ВУ_80°C=16°E вышеприведенную динамику повышения температуры сырья сохраняют в районе первой (12) и второй (13) секций панельных горелок 7 соответствующей регулировкой подачи топлива через дистанционно управляемые задвижки 25-48, 25(2)-48(2), а в районе третьей (14) и четвертой (15) секций панельных горелок температуру продукта в змеевике - сокинг-секции - снижают до уровня 440-460°C и выдерживают стабильно до получения заданной конверсии 5-12% (газ + бензин) с получением продукта заданного качества.

Для использования предлагаемой трубчатой печи в процессе печного висбрекинга нефтяных остатков с получением котельного топлива М 100 подачу топлива к панельным горелкам первой секции 12 перекрывают задвижкой 17 на линии 21, при этом эффективная (облучаемая) длина змеевика уменьшается на 25%. В районе второй секции 13 панельных горелок температуру сырьевого потока повышают по кривой второго порядка до величины крекинга сырья (420-430°C), в районе третьей секции 14 панельных горелок температуру сырьевого потока увеличивают до 440-460°C, в районе четвертой секции 15 панельных горелок температуру сырьевого потока повышают до 470-480°C и доводят конверсию сырья до заданной величины 5-12% (газ + бензин) с получением продукта заданного качества. В этом случае поток 11 перед вводом в колонну захолаживается до температуры 350-380°C «холодной струей» (квенчем).

Таким образом, предлагаемая трубчатая печь беспламенного горения позволяет регулировать заданную (эффективную) длину радиантного змеевика, профиль температур на облучаемой поверхности змеевика, время пребывания сырья в зоне крекинга, заданную величину конверсии в зависимости от свойств исходного сырья и заданного качества продуктов.

1. Трубчатая печь беспламенного горения, включающая 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, отличающаяся тем, что беспламенные горелки сгруппированы в горизонтальные секции с раздельной подачей топлива к каждой горелке внутри секции, при этом вход сырья в радиантный змеевик размещен в подовой части печи.

2. Трубчатая печь беспламенного горения по п.1, отличающаяся тем, что вход сырья в радиантный змеевик выполнен одно- или двухпоточным.

Похожие патенты:

Печной агрегат // 2537440

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.

Трубчатая печь // 2505583

Трубчатая печь // 2495089

Трубчатая печь // 2483096

Установка термодеструкции для переработки нефтяных остатков // 2463334

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

Трубчатая печь // 2455340

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

Трубчатая печь для крекинга // 2453580

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.

Трубчатая печь // 2439125

Процесс крекинга углеводородного исходного сырья, содержащего тяжелую хвостовую фракцию // 2412229

Изобретение относится к процессу крекинга углеводородного исходного сырья. .

Трубчатая печь для нагрева нефтяного сырья с повышенным содержанием мехпримесей (варианты) // 2410410

Трубчатая печь // 2547270

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.

Печь для этиленового крекинга с многоходовым радиантным змеевиком // 2552417

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.

Способ замедленного коксования // 2568713

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.

Трубчатая печь (варианты) // 2574737

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.

Крекинговая печь для получения этилена // 2576387

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.

Трубчатая печь с теплообменником // 2599254

Настоящее изобретение относится к трубчатой печи, которая может быть использована для нагрева нефти, нефтепродуктов и других углеводородных смесей. Печь содержит камеру сгорания с горелкой, сообщенную с камерой теплообмена, в которой размещены продуктовые трубы, и горелка включает газовые стволы и воздуховод. При этом концы газовых стволов размещены в камере сгорания вокруг выходного отверстия воздуховода, в камере сгорания установлен завихритель воздушного потока, продуктовые трубы представляют собой трубчатый теплообменник с поперечно обтекаемым пучком труб, а в коллекторах трубчатого теплообменника установлены перегородки с образованием последовательно-параллельной схемы соединения труб. Предлагаемая печь обладает высокой мощностью и эффективностью. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Зона конвекции печи для крекинга // 2611008

Изобретение относится к способу производства углеводородов посредством термического разложения углеводородсодержащего загружаемого материала в печи для крекинга. При этом печь для крекинга имеет зону излучения и зону конвекции, где термический крекинг углеводородсодержащего загружаемого материала осуществляют в зоне излучения, и дымовой газ зоны излучения в зоне конвекции используют как теплоноситель для предварительного нагрева различных загружаемых материалов, углеводородсодержащий загружаемый материал предварительно нагревают и/или преобразуют в пар посредством расположенного в зоне конвекции теплообменника, и питательную воду котла посредством по меньшей мере одного расположенного в зоне конвекции теплообменника предварительно нагревают и/или преобразуют в пар. Способ характеризуется тем, что независимо от агрегатного состояния углеводородсодержащего загружаемого материала, температура дымового газа при выходе из зоны конвекции варьируется в диапазоне 30°С и является меньшей чем 150°С, и технологический режим потоков в теплообменниках зоны конвекции регулируют таким образом, что при газообразном углеводородсодержащем загружаемом материале почти 100% всей площади теплообмена всех теплообменников в зоне конвекции участвует в теплообмене с дымовым газом, в то время как при жидком углеводородсодержащем загружаемом материале в теплообмене с дымовым газом участвует только заданная доля от 100% площади поверхности теплообмена теплообменника в зоне конвекции, которая не служит для предварительного нагрева и/или преобразования в пар углеводородсодержащего загружаемого материала. По меньшей мере один теплообменник для нагрева и/или преобразования в пар питательной воды котла, который при газообразном углеводородсодержащем загружаемом материале обтекается питательной водой котла, при жидком углеводородсодержащем загружаемом материале не обтекается питательной водой котла, в частности, шунтируется или обходится посредством байпасного регулирования, и причем по меньшей мере один теплообменник с по меньшей мере одним другим, расположенным в зоне конвекции теплообменником может соединяться последовательно по потоку, при этом при жидком углеводородсодержащем загружаемом материале питательная вода котла пропускается в обход по меньшей мере одного теплоносителя, и только по меньшей мере один последующий другой теплоноситель обтекается для нагрева и/или преобразования в пар питательной водой котла, а при газообразном углеводородсодержащем загружаемом материале в первую очередь по меньшей мере один теплоноситель, а затем по меньшей мере один другой теплоноситель обтекаются питательной водой котла для нагрева и/или преобразования в пар питательной воды котла, и причем теплообменник для предварительного нагрева и/или преобразования в пар углеводородсодержащего загружаемого материала расположен на более холодном конце зоны конвекции, а по меньшей мере один теплообменник для нагревания и/или преобразования в пар питательной воды котла расположен в зоне более высокой температуры дымового газа. Предлагаемый способ позволяет оптимизировать работу печи и оптимизировать термический общий кпд для изменяющихся углеводородных загружаемых материалов. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Трубчатая печь // 2614154

Изобретение относится к трубчатой печи, используемой для нагрева нефтяного сырья. Печь включает корпус с футеровкой, камеру радиации с радиантным змеевиком и горелками, камеру конвекции с трубным пучком, состоящим из трубных решеток с расположенными в них конвекционными змеевиками, при этом в промежутках между трубами конвекционного змеевика и футеровкой стенки камеры конвекции на трубных решетках установлены продольные перегородки, которые выполнены в виде самофиксирующихся полых трубчатых элементов, установленных с возможностью свободного поворота вокруг горизонтальных опорных стержней, укрепленных на трубных решетках. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективность работы печи за счет простоты конструкции и самофиксации перегородок при монтаже и демонтаже трубного пучка с решетками в монтажном и рабочем положениях. 4 ил.

Радиантный змеевик печи для этиленового крекинга // 2615753

Изобретение относится к радиантному змеевику печи для этиленового крекинга. Змеевик содержит первую впускную трубу, вторую трубу, третью трубу и четвертую выпускную трубу, которые соединены последовательно по движению входного потока газовой смеси с помощью отводов, причем первая впускная труба выполнена U-образной формы из двух круглых труб меньшего диаметра по сравнению с поперечными сечениями второй, третьей и четвертой труб. При этом вторая, третья и четвертая трубы в поперечном сечении выполнены профилированными с контуром внутренней поверхности в форме геликоида с соотношением малой и большой осей геликоида, равным 0,4-0,79, и с внутренним плавным выступом по геометрической поверхности второго порядка с узкого конца геликоида, при этом внутренний плавный выступ в зависимости от состава исходного пиролизного сырья и требуемого уровня селективности процесса спирально закручен вокруг вертикальных осей с шагом, равным 1,5-2,6 от длины большой оси геликоида, причем закрутка внутреннего плавного выступа выполнена в противоположную сторону по отношению к направлению вращения вихря в самих геликоидных каналах, образованных внутри труб с геликоидной поверхностью, при этом четвертая выпускная труба выполнена с поперечным сечением, большим поперечного сечения третьей трубы, поперечное сечение которой больше поперечного сечения второй трубы, в свою очередь поперечное сечение второй трубы больше диаметра первой впускной трубы. Конструкция предлагаемого змеевика позволяет снизить процессы коксования внутренней поверхности труб змеевика и повысить селективность процесса получения высококондиционного пиролизного газа. 2 ил., 1 табл.