ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Интенсификация эксплуатации печей из "Трубчатые печи _1977" Интенсификация эксплуатации печей достигается не только улучшением сжигания топлива, но и повышением передачи тепла сырью, проходящему по трубчатым змеевикам. Коэффициент теплопередачи существенно зависит от чистоты наружной и внутренней поверхностей змеевика печи, а также от скорости движения потоков сырья. В процессе работы печи наружная поверхность труб покрывается окалиной, налетами сажи и золы, а внутренняя — отложениями солей и кокса. Своевременная тщательная очистка поверхностей трубчатого змеевика — очень важное условие поддержания устойчивого теплового режима эксплуатации печи и повышения ее к. п. д. [c.205] Для снижения количества образующихся при сжигании топлива отложений на наружной поверхности труб созданы различные присадки жидкие, твердые и газообразные (см. также ниже). Жидкая присадка ВНИИНП-102, добавляемая в топочный мазут, подавляет окислительные процессы, и вместо плотных отложений из топочных газов в значительно меньшем количестве образуются рыхлые и сыпучие, легкоудаляемые отложения. С этой же целью применяются магнезитовые и доломитные порошки, вдуваемые в газовые потоки. [c.205] ВНИИнефтемашем разработано приспособление для периодической очистки наружной поверхности печных труб конвекционной секции от налета сажи и золы. [c.205] Образование и отложение кокса на внутренней поверхности печных труб представляют собой сложные процессы, зависящие от многих факторов. В нагревательных печах тепловой режим отдельных зон должен устанавливаться с учетом физико-химических свойств углеводородного сырья и скоростей движения его потоков. В высокотемпературной зоне прямогонной печи при испарении нагретого сырья жидкая фаза потока утяжеляется (так как прежде всего испаряются низкокипящие. фракции) и создаются условия для образования осадков солей, которые отлагаются на поверхности труб, увлекая за собой частицы смол и асфальтенов. Возникшие зародыши кокаа становятся ядрами дальнейшего коксообразования. Чем больше солей, тем больше центров коксообразования. Некоторые соли являются не только зародышами коксоотложении, но и, вероятно, обладают каталитическим действием, поскольку при нагреве сырья с повышенным содержанием солей температура начала интенсивного коксообразования снижается. [c.206] Установлено, что каждому виду сырья соответствует определенный уровень содержания солей, выше которого коксоотложение в печи резко усиливается. Этот уровень необходимо знать для того, чтобы поддерживать рациональный тепловой режим в печи. Так, для установки коксования нормальная работа печи достигается при переработке гудрона с содержанием солей 50—70 нкг/м (50— 70 мг/л), который получают из. мангышлакской нефти, обессоленной до 15—25 нкг/м (15—20 мг/л). Замечено также, что при термической переработке нефтяных остатков вредное влияние, аналогичное солям, оказывает кальцинированная сода (щелочь), применяемая на АВТ для нейтрализации кислых соединений [42]. [c.206] Во избежание быстрого отложения солей и кокса в нагревательных печах рекомендуется в зонах интенсивного испарения сырья создавать более мягкий тепловой режим. Другими словами, теплонапряженность поверхности нагрева, максимально допустимая в начале трубчатого змеевика, должна быть снижена в зонах интенсивного испарения. [c.206] В нагревательно-реакционных печах, где углеводородное сырье подвергается процессам расщепления и уплотнения, в частности в пиролизных печах, основными факторами, влияющими на скорость образования кокса и отложения его на внутренней стенке змеевика являются характер и концентрация коксообразующих веществ, установленная теплонапряженность реакционной зоны змеевика и скорость движения реагирующих веществ. [c.206] Механизм образования кокса в змеевике трубчатой печи представляет собой сочетание гетерогенной реакции на внутренней поверхности труб и гомогенной газофазной реакции в потоке. С точки зрения теплопередачи бесспорно, что реакции коксообразования и крекинга протекают особенно интенсивно на внутренней поверхности печных труб, где наблюдается наиболее высокая температура. [c.207] Присутствие в системе сложных молекул и ароматических радикалов (предшественников кокса) способствует образованию твердого серого кокса с металлическим оттенком, а из более простых по строению предшественников кокса образуется преимущественно черный, сажистый кокс, менее прочно сцепляющийся с поверхностью. При высокой концентрации предшественников кокса образуется матово-черный сажистый кокс, а при низкой — блестящий кокс. Повышение температуры реагирующих веществ в объеме благоприятствует образованию твердого серого кокса, прочно удерживающегося на внутренней стенке трубы. Скорость отложения кокса различна сажистый кокс откладывается значительно быстрее, чем серый кокс. [c.207] Указанные факторы изменяются по мере перемещения потока по длине трубчатого змеевика, поэтому на отдельных его участках может откладываться кокс различных типов с характерной для него скоростью отложения. Скорость коксообразования на внутренней стенке змеевика зависит от различных условий. Имеется много рекомендаций для того, чтобы уменьшить коксообразование установление оптимального режима эксплуатации печи, проведение специальной термохимической обработки внутренней поверхности змеевика, использование различных присадок к сырью (например, сернистых соединений, кубовых остатков СЖК и др.) и т. д. [c.207] Присадки, так называемые ингибиторы коксообразования, добавляются в сырье в (Количестве 0,001—10%. Например, в присутствии сотых долей процента этилмеркаптана, вводимого в этановую фракцию и оказывающего ингибирующее действие, снижаются коксообразование и выход СО. Добавляемая в сырье сера препятствует процессам полимеризации и конденсации исходного вещества, приводящим в конечном итоге к образованию кокса. [c.207] Установлено, что при работе с карбонатом калия количество уносимого из пиролизной печи кокса снижается в 2—5 раз. Еще большее уменьшение уноса кокса достигается при увеличении степени разбавления сырья водяным паром, снижении температуры процесса и уменьшении времени пребывания реакционной массы в трубчатом змеевике. Подача карбоната калия в сырье промышленной печи производительностью 10 т/ч, проработавшей 1300 ч на нестабильном газовом бензине, также оказалась эффективной несмотря на то, что змеевик был уже закоксован. Всего через 150 ч после начала ингибирования резко уменьшилось содержание окислов углерода в пирогазе, отмечено снижение потерь напора в змеевике и исчезли наблюдаемые визуально признаки закоксованности печных труб. Таким образом, выяснилось, что при подаче карбоната калия не только предотвращается отложение кокса на стенках труб, но и происходит газификация ранее отложившегося кокса. Благодаря устранению отложений в змеевике удается поднять температуру пиролиза с 840 до 860 °С и увеличить выход этилена на 2,5% (абс.). [c.208] После накопления достаточных данных о влиянии ингибирования коксообразования различными добавками на весь технологический процесс пиролиза и на состояние материальной части печи будут составлены рекомендации по рациональному использованию этих добавок. [c.208] Ввиду того, что выявить, как раздельно влияют на коксообразование те или иные факторы, очень сложно, большой интерес представляют сведения о зависимости скорости коксообразования от селективности процесса пиролиза. Для этого проведено сравнение режимов работы зарубежных печей одинаковой мощности при длительном межремонтном пробеге (свыше 100 сут). Отмечено, что при эксплуатации печей с длительным временем пребывания сырья в реакционной зоне змеевика, построенных до 1960 г., и сооруженных позднее других печей, имеющих более короткое время пребывания сырья (менее 0,3 с), селективность процесса несущественно отражалась на скорости образования кокса. На основании этого сделано заключение коксообразование является главным образом результатом реакции разложения углеводородного сырья на стенках змеевика, но для ее протекания необходим переход предшественников кокса из ядра потока сырьевого газа к внутренней поверхности змеевика. При сравнительно низких температурах сырья общая скорость коксообразования является функцией скорости реакции, зависящей от температуры стенок реакционной зоны змеевика. При более высоких температурах сырья скорость процесса определяется скоростью диффузии реагирующих веществ из объема потока к поверхности змеевика. [c.208] В течение межремонтного пробега из-за отложений кокса в змеевике печи, а также кокса и смолистых веществ в закалочно-испарительном аппарате (ЗИА) увеличиваются давление в системе и время пребывания сырья в реакционной зоне змеевика. Поэтому в печах, в которых смонтированы змеевики из труб малого диамет- о ра, где скорости образования и отложения кокса на стенках труб более высокие, продолжитель- ность межремонтного пробега ус-танавлнвается по требуемому давлению в системе, т. е. до того, как температура стенок достиг-нет максимально допустимого . значения. При крекинге жидкого 5 сырья в жестком рабочем режи- 4, ме выходная зона ЗИА загрязняется отложениями особенно интенсивно. Это происходит вследствие конденсации тяжелых смол пиролиза на поверхности труб, имеющих низкую температуру. [c.209] Операция закалки является одной из решающих в процессе коксообразования в ЗИА. Найдено, что при длительности охлаждения реакционной массы более 0,03 с в трубах аппарата и в расположенном за ним оборудовании откладывается большое количество кокса. [c.209] В начале межремонтного пробега ЗИА загрязняется наиболее быстро. Далее после образования слоя отложений на внутренней поверхности труб ухудшается теплопередача, вследствие чего повышается температура на выходе из теплообменника, а скорости конденсации смол и коксообразования замедляются. Постепенно устанавливается такой уровень температуры, при котором скорость заполнения аппарата отложениями становится близкой к постоянному значению. На рис. У1-5 показана зависимость относительной скорости загрязнения ЗИА от выхода этилена при переработке широкой фракции нафты [44]. [c.209] Вернуться к основной статье