Способ очистки емкости от серусодержащих углеводородных отложений

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к лвто ском свидетельств

Союз Советских

Социалистических

Республик

<щ997850 (63) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 1004.81 (21) 3278156/28-12 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 2 30 2Я 3, Бюллетень М 7

Дата опубликования описания 230283

}$ g } М. gg. 3 .В 08 В 3/ОО

Государственный комитет

СССР по делаи изобретений н открытий

}53} УДЯ 621-9.048(088.8) (72) Ав/торы изобретения

Г.Л.Гендель, В.A Ìàëûøêèí и В.A Äûëäèí

1-Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ЕМКОСТИ OT СЕРОСОДЕРЖАЩИХ

УГЛЕВОДОРОДНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

Изобретение относится к очистке и может быть испольэовано на предприятиях газовой, -нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. при очистке емкостей и аппаратов, эксплуатируемых в условиях воздействия серосодержащих углеводородных продуктов, Известен способ очистки емкостей, на внутренней поверхности которых имеются отложения пирофорных веществ, например, сульфидов железа, образо- вавшихся в результате воздействия на металлические поверхности серосодержащих углеводородных продуктов, включающий обработку емкости паром (освобождение внутренней поверхности емкости от углеводородных продуктов), заполнение ее водой и последующее снижение уровня воды со скоростью

0,5-1 м/ч для обеспечения медленного окисления пирофорных отложений кислородом воздуха по.мере их высыхания P1).

Однако применение указанного спо соба очистки требует значительных затрат времени, что приводит к длительному простою оборудования в ре- . жиме дезактивации пирофорных отложений и не обеспечивает надежной де. зактивации отложений, вследствие чего возникает необходимость повторно го проведения всего комплекса работ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу очистки емкости является способ, включающий обработку паром, паровоэдушную обработку смесью, содержащей .

0,1-2% воздуха, заполнение водой и последующее снижение уровня воды со скоростью 0,5-1 м/ч для обеспечения медленного окисления пирофорных отложений по мере их высыхания t2 3.

Применение указанного способа . обеспечивает более надежное окисление пирофорных отложений эа счет обработки паровоэдушной,смесью, подаваемой в емкость после прогревания их паром. Однако подача воздуха пос-. ле непродолжительной обработки паром (- 1 ч), когда в емкости, аппарате содержится еще значительное количество серосопержащих углеводородных продуктов, весьма опасна в связи с высокой взрывоопасностью та» кого компонента как сероуглерод. Известно, что воспламенение паровоздушных смесей, содержащих сотые и лаже тысячные доли процента сероуг997850 лерода, возможно при 100-120"C и даже при 80 С.

Кроме того, подача паровоздушной смеси после непродолжительной обработки паром недостаточно эффективна, так как в течение первых 10-12 ч обработки паром пирофорные отложения на внутренних поверхностях оборудования еще закрыты слоем углеводородных продуктов, что препятствует их окислению кислородом воздуха !О

Поэтому паровоздушная обработка в известном способе недостаточно эффективна и после ее проведения необходимо выполнение операции, требующей боль-ших затрат времени, а именно, заполнение емкости водой и ее медленный слив с целью обеспечения более полного окисления пирофорных отложений по мере высыхания.

Целью изобретения является сокра-. щение продолжительности процесса 20 очистки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу .очистк" емкости от серосодержащих углеводородных отложений, включающему последова- 5 тельную обработку емкости паром и паровоздушной смесью, обработку паром осуществляют до удаления углеводородных продуктов, а паровоэдушную обработку ведут смесью, содержащей 15-50Ъ воздуха, в течение 2,56 часов

На фиг. 1 изображены кривые температуры саморазогревания пирофорных сульфидов железа в зависимости от времени контакта с воздухом в исо ходном состоянии при начальных температурах 20,50 и 80 С (кривые соответственно 1-3) и дезактивированных паровоздушной обработкой при проверке активности в тех же усло- 40 виях с дополнительной продувкой чистым кислородом (кривые 1-3); на фиг. 2 — кривая зависимости времени дезактивации пирофорных .сульфидов железа от концентрации кислорода в паровоздушной смеси.

Способ реализуется следующим образом.

В емкость, подлежащую очистке, подают пар, выдерживают его в емкос- у ти в -.ечение 13-15 ч при поддержании постоянной температуры, а затем вводят паровоздушную смесь, подавая ее непрерывно в течение 2,5-6 ч, В лабораторных условиях отложения в виде пирофорных сульфидов железа высокой активности получали путем барботажа сероводородом стабильного газового конденсата при

20 С в колбе, содержащей также пяти граммовую навеску окислов железа сле 6О дующего состава, вес.Ъг окись железа (l l) 15, окись железа (i)) 85.Часть продуктов, полученных при экспозиции 28 ч помещали в герметично закрывающуюся ячейку из инертного мате- 65 риала, пропаривали паром с температурой 110ОC для удаления углеводородных продуктов, высушивали в течение 1 часа в токе гелия при 90-95 С, охлаждали в среде гелия до 20 50 о

1 и 80 С, после чего определяли их активность путем продувки воздухом с расходом 1 л/мин. Температуру самораэогревания регистрировали термопарой и самгпишущим потенциометром КСП-4. При этом максимальная температура саморазогревания пирофорных соединений находилась в интервале 260-310 С, что указывает на их высокую активность, Одновременно другую часть пирофорных продуктов помещали в аналогичную ячейку, про-аривали в течение 5 ч паром с температурой 110ОС для удаления углеводородных продуктов и обрабатывали паровоздушной смесью с температурой 90-110 С и содержанием воздуха 15Ъ в течение 6 ч., Затем дезактивированные пирофорные соединения высушивали в течение 1 ч о в токе гелия при 90-95 С, и проверяли их активность продувкой воздухом как и в первом случае и, после этого, продувкой технически чистым кислородом с расходом 1 л/мин. При этом установлено отсутствие заметного повышения температуры, что свидетельствует об обеспечении полной дезактивации пирофорных соединений.

Третью часть, полученных указанным способом пирофорных соединений обрабатывали паровоздушной смесью с температурой 120-125 С и содержанием воздуха 50Ъ в течение 2,5 ч.

Заметного повышения температуры пирофорных соединений в процессе их паровоздушной обработки не наблюдалось. После этого пирофорные соединения высушивали и проверяли их активность продувкой воздухом и технически чистым кислородом. При этом установлено отсутствие активности, что свидетельствует об обеспечении надежной дезактивации пирофорных отложений при использовании предлагаемого способа.

Из приведенных результатов исследований видно, что предлагаемый способ обеспечивает надежную дезактивацию пирофорных сульфидов железа во всем исследованном диапазоне температур. При этом экспериментально установлено (фиг. 2), что зона безопасных и наиболее экономичных режимов дезактивации расположена в интервале от 3 до 10Ъ кислорода, что соответствует 15-50Ъ воздуха, и от

6 до 2,5 ч продолжительности паровоздушной обработки соответственно.

Промышленные испытания способа проводились на аппаратах Д-401 (сепаратор кислых газов, объемм 3) и Д-402 (емкость кислой

997850 воды, объем — 2,18 M9) установки для прои э в одст в а элеме н т арн ой серы.

Промышленные испытания проводились с целью определения степени очистки пирофорных отложений на внутренней поверхности емкостей, аппара тов от покрывающих их углеводородных продуктов в зависимости от продолжительности обработки паром, эффективности дезактивации пирофорных отложений при обработке паровоздушной смесью, определения затрат времени на каждую операцию и общих затрат времени на проведение предлагаемого способа в сравнении с известным.

В ходе промышленных испытаний последовательно производили обработку аппаратов паром в течение 20 ч, вскрытие смотрового люка в аппарате. и отбор проб для контроля активности пирофорных отложений со стенок и дна аппарата, герметизацию смотрового люка и дезактивацию пирофорных отложений в аппаратах путем их окисления паровоздушной смесью, содержащей

rrap и воздух в соотношении 2,5:1 (8Ъ кислорода) в течение трех часов, вскрытие смотрового люка и отбор проб пирофорных отложений со стенок и дна аппарата для контроля активности °

Кроме этого осуществляли отбор проб водного конденсата из дренажных коллекторов аппаратов с интервалом 2 ч в течение 20 ч обработки паром и с интервалом 30 мин в течение 3 ч паровоэдушной обработки. B пробах водного конденсата определяли рН ХПК (химическое потребление кислорода ), общее содержание железа, свободной серы и недоокисленных серосодержащих окислов.

Проведенные промышленные испытания и выполненные химические анализы позволяют установить, что освобождение пирофорных отложений от углеводородных продуктов достигается через 13-15 ч обработки паром (на указанных аппаратах). а последующая обработка паровоздушной смесью, содержащей, например, 8Ъ кислорода, безопасна и обеспечивает полную дезактивацию пирофорных продуктов.

При лабораторных исследованиях предлагаемого способа использовали пар низкого давления с диапазоном

110-130 С и воздух с температурой

21-25 С, а при опытно-промпаленной проверке — пар с диапазоном 150

180 С, характерным для сетей пара низкого давления промпаленных предприятий, и воздух с температурой +530 С. При этом экспериментально выявлено, что колебания температуры пара и воздуха в этих диапазонах не оказывают существеннсго влияния на эффективность паровоздушной обработ.ки. Обработка пирофорных отложений .паровоздушными смесями, температуры которых -находятся в интервале 90.170"" позволяет обеспечить в равной степени эффективную дезактивацию пирофорных отложений. Таким образом, температура паровоздушной смеси не влияет на ход технологического процесса н, соответственно, не взаимосвязана с другими параметрами предлагаемого способа. Это объясняется тем, что хотя активность пирофорных отложений с увеличением температуры и несколько увеличивается (фиг.1), окисление их кислородом воздуха, а следовательно, и дезактивация происходит при любой температуре окружающей среды. Скорость же окисления

15 (дезактивации ) пирофорных отложений при осуществлении предлагаемого способа лимитируется не температурными условиями реакции, а скоростью подвода в зону реакции, т.е. к слою

20 пирофорных отложений, окислителя— кислорода, В свою очередь, скорость подвода кислорода в зону реакции определяется парциальным содержанием кислорода в паровоздушной смеси или, другими словами, концентрацией . воздуха в паровоздушной смеси, подаваемой в емкость. Таким образом, скорость окисления пирофорных отложений (эффективность их дезактивации ) зависит не от температур используемых агентов или их смесей, а от содержания воздуха в паровоэдушной смеси и длительности процесса обработки, которые в предлагаемом способе определены и предложены с учетом обеспечения эффективности процесса.

Воспламенение паровоздушной смеси при осуществлении предлагаемого способа невозможно вследствие отсут40 ствия в ней горючих материалов. Однако даже при наличии некоторого количества горючих материалов, например, при несоблюдении режима пропарки, воспламенение невозможно вследствие. отсутствия источника зажигания, так как предлагаемый способ предусматривает окисление пирофорных отложений без значительного повышения и-. температуры, что достигается ограниченным содержанием воздуха в паровоздушной смеси v. соответственно, ограничением скорости реакции окисления пирофорных отложений до величин, обеспечивающих достаточно малую интенсивность тепловыделения в процес се дезактивации пирофорных отложений.

Указанные пределы содержания воздуха (кислорода) в паровоздушной смеси и времени паровоздушной обработки определены с учетом обеспечения бО эффективности, безопасности и надежности технологического процесса.

Так, верхний предел содержания воздуха в паровоэдушной смеси (503) определен из соображений обеспечеб5 ння безопасности процесса как пре997850 дельная величина, при которой дезактивация паровоздушной смесью происходит без заметного увеличения температуры пирофорных отложений за весь период обработки. Нижний предел содержания воздуха в паровоздушной смеси (15%) определен из соображений эффективности и надежности процесса как начальный предел, при котором обеспечивается полная дезактивация пирофорных отложений. При этом достижением полной дезактивации считали отсутствие заметного повышения температуры при взаимодействия дезактивированных паровоздушной смесью пирофорных отложений с технически чистым кислородом при 20-80 С.

Пределы времени паровоздушной обработки определены экспериментально для всего интервала содержания воздуха в паровоздушной смеси как величины, при которых достигается надеж" ная дезактивация пирофорных отложее

Продолжительность операций, в известном способе

Обработка паром

23

Не требуется

Использование предлагаемого способа очистки емкости обеспечивает сокращение продолжительности простоя оборудования в режиме дезактивации пирофорных отложений, значительное сокращение расхода технической воды и снижение вредного воздействия загрязненных промиаленных стоков на окружающую среду.

Формула изобретения

Способ очистки емкости от серосодержащих углеводородных отложений, включающий последовательную обработку емкости паром и паровоздушной смесью, отличающийся

Выполняемые операции

Паровоздушная обработка

Заполнение аппарата водой и ее медленный слиЪ ний, причем верхний предел времени обработки соответствует нижнему пределу содержания воздуха в паровоздушной смеси и наоборот. Минимальное время, необходимое для паровоэдушной обработки при содержании возду-ха в паровоздушной смеси между верхним и нижним пределами, может быть определено (фиг. 2) либо с меньшей точностью, но без ущерба для бе;-" пасности и эффективности способа прямой экстрополяцией.

Экспериментальными исследованиями установлено, что предлагаемый способ подготовки оборудования к очистке и ремонту позволяет в сравнении с известным .сократить количество подготовительных операций и общие затраты времени на их проведение.

Затраты времени на выполнение подготовительных операций по известному

g0 и предлагаемому способам на примере аппарата Д-401 приведены в таблице. в предлагаемом способе тем, что, с целью сокращения продол4О жительности процесса, обработку паром осуществляют до удаления угле.водородных продуктов, а паровоздушную обработку ведут смесью, содержащей 15-50% воздуха в течение 2,56 ч.

45 Источники информации, принятые во внимание при.экспертизе

1. Справочник по охране труда и технике безопасности в нефтеперерабатывающей и нефтехимической проьышэ0 ленности. Новые и пересмотренные правила, нормативы и инструкции.

М..."Химия", 1976, с.78-94.

2. Эстрин Р.Я. Техника безопасности в газовом хозяйстве.Изд.2-е

N. "Недра", 1972, с. 216-217.

997850

t4С яй у ЯО cL 240 zk (в .Ф а120 ь е0

9.

1®

Г, сю д 30 ФХ N 7Õ

Юргену друщтибации

Ф .

tO

Ф

Ъ

Ов

Ъ

Ъ

% ly

/peep дез акти дации

Фиг. 2

Заказ 1007/12 Тираж 589 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектная, 4.

Составитель A.Ñó÷êîâ

Редактор Г.ус Техред Е.Харитончик " Корректор Е.Рошко