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"Procédé de nettoyage des échangeurs de chaleur."
La présente invention est relative au nettoyage des échangeurs de chaleur qui ont été rendus inefficaces par le dépôt d'une matière combustible, spécialement une matière car- bonée.
Beaucoup d'échangeurs de chaleur, spécialement des échangeurs de chaleur du type à enveloppe et tubes, tendent à devenir moins efficaces après un certain temps de service:, du fait de la formation d'incrustations et de dép8ts sur les sur-
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faces d'échange de chaleur, qui réduisent le degré de trans- fert dechaleur entre les courants de fluide passant à travers l'échangeur, et qui peuvent provoquer finalement un blocage total d'une partie ou de l'entièreté des tubes. Dans les raffi- neries de pétrole, beaucoup de ces dép8ts sont carbonés et peuvent être formés par dép8t d'une matière solide en suspen- sion ou par le cracking et la cokéfaction des courants de fluide.
Il est de pratique courante de nettoyer les tubes d'échangeur de chaleur, dans lesquels un@matière carbonée, telle que du coke, a été déposée, en forant les tubes totale- ment bloqués et en nettoyant ensuite à la flamme les tubes encore partiellement bloqués. Une surchauffe est empêchée en montant le faisceau de tubes dans une enveloppe de rechange à travers laquelle de l'eau est alors mise en circulation. Cet- te méthode est à la fois laborieuse et coûteuse. Le nettoyage des surfaces extérieures des tubes d'échangeur est également dix difficile du fait des difficultés d'accès; il est habituellement réalisé par un lavage à l'acide ou par une projection de sa- ble ou d'eau.
Surivantla présente invention, un procédé pour enle- ver une matière combustible des surfaces d'échange de chaleur dans les échangeurs de chaleur du type à enveloppe et tubes comprend l'oxydation réglée de la matière combustible en présen- ce d'un courant d'un gaz contenant de l'oxygène, mais en l'ab- sence de tout combustible supplémentaire quelconque ou des pro=- duits de combustion de tout combustible supplémentaire quel- conque, à une température qui est inférieure à celle à laquel- le des dégâts aux tubes de l'échangeur pourraient se produire.
La méthode convient spécialement pour enlever la matière combustible des surfaces intérieures des tubes d'échan- geur de chaleur, le gaz oxygéné préféré étant l'air. Le gaz oxygéné comprend de préférence au départ une petite quantité de vapeur.
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Le gaz oxygéné peut être introduit en un point con- venable de la conduite d'entrée à l'échangeur et les gaz de peuvent être enlevés en un point convenable rebut/de la conduite de sortie partant de l'échangeur ou vice versa. Lorsque les surfaces intérieures des tubes d'un échan- geur de chaleur à deux passages doivent être nettoyés, un gaz oxygéné peut être admis simultanément à chaque passage de l'é- changeur, par exemple à deux fois la vitesse utilisée lors- qu'on nettoie un échangeur à simple passage, et les gaz de rebut sont enlevés en un point convenable, ce qui permet de con- duire le nettoyabe en deux parties.avec une économie résultante de temps allant jusqu'à 50% ou plus.
Ceci peut être étendu, si nécessaire, à des échangeurs à passages multiples avec une plus grande économie de temps encore.
Un avantage particulier de la présente invention est que le nettoyage peut être réalisé sans déplacer l'échangeur de chaleur depuis sa position normale de fonctionnement, ce qui a pour résultat une grande économie de main-d'oeuvre et du coût des matières.
Le procédé de la présente invention convient spécia- lement pour le nettoyage des rechauffeurs à huile en circula- tion, couramment utilisés pour chauffer un mélange un mélange extrait furfural dans le procédé bien connu d'extraction de furfural. Ces réchauffeurs se cokéfient après des périodes d'utilisation relativement/courtes, du fait de l'instabilité du furfural et/ou de l'extrait aux hautes températures. L'éco- nomie des frais et du temps, obtenue en utilisant le procédé d'oxydation réglée, permet un nettoyage plus fréquent et avant que l'échangeur ne soit trop fortement bloqué.
Comme signalé précédemment, il est nécessaire de maintenir la température d'oxydation en dessous de celle à la- quelle des dégâts pourraient se produire aux tubes. Cette tem- pérature varie avec la matière en laquelle le tube est réalisé.
D'une façon générale, la température d'oxydation ne devrait pas
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excéder 350 C, de préférence pas plus de 300 C. Au-dessus de ces chiffres, les tubes en acier doux qui sont couramment uti- lisés dans les réchauffeurs précités se corrodent, et les tu- bes en.acier inoxydable qui sont également fréquemment utilisés sont rendus cassants par la formation de carbure de chrome.
La température peut être réglée en enlevant la chaleur de combustion partiellement dans les gaz de sortie et partielle- ' ment par passage d'un milieu convenable à travers le coté de l'échangeur qui n'est pas nettoyé. La vitesse de cir- culation d'air est de façon idéale celle qui produit de .l'an-' hydride carbonique au degré le plus élevé compatible avec la limitation de température définie ci-avant, mais il peut se présenter une limitation en pratique du fait des difficultés e de msure des faibles pourcentages d'anhydride carbonique dans les gaz de sortie et des faibles taux de circulation d'air verd l'échangeur.
De la vapeur est, de préférence, introduite en petites quantités avec l'air dans au moins les premières phases ,
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n de l'oxydation, la réaction endothermique eau-gaz tedant à re- froidir rapidement toute "tache chaude" pouvant se former. De la chaleur peut être fournie pour amorcer l'oxydation en chauf- fant l'air, avant son introduction dans l'échangeur ou de pré- férence en faisant passer un milieu convenable à travers le côté de l'échangeur qui n'est pas nettoyé.
Ce milieu est, de préférence, un mélange d'hydrocarbures et, lorsque le nettoya- ge est réalisé dans la position normale de fonctionnement de l'échangeur de chaleur,le milieu peut être, de façon convena- ble, la matière qui passe normalement à travers le côté de l'échangeur qui n'est pas nettoyé; par exemple dans un réchauf- feur extrait/furfural, le milieu peut être un gas-oil. Une fois dans cette voie, ce milieu règle la température dans les tubes en emportant une partie de la chaleur de combustion. L'oxyda- tion est arrêtée lorsque le volume d'anhydride carbonique dans ,
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les gaz %-'La sortie indiqua que la plus grande partie du dépôt carboné a été enlevée.
L'invention peut être illustrée par les exemples suivants.
EXEMPLE 1
Un réchauffeur d'extrait furfural à huile chaude était retiré duservice. lorsque le taux global de transfert de chaleur était de 30 Unités Thermiques Britanniques par heure par pied cube par F. Du furfural était mis en circulation à travers les tubes pendant 8 heures pour enlever la matière hui- leuse. Le coté des tubes de l'échangeur était ensuite isolé de la manière habituelle et traité à la vapeur allant à l'at- mosphère) pendant 8 heures pour enlever toute matière huileu- se restante. De l'air à 100 livres par pouce carré était introduit dans les tubes au taux de 1325 pieds cubes standards par heure, en même temps qu'une pe.tite quantité de vapeur, estimée à 100 livres par heure, et les gaz de sortie étaient rejetés à l'atmosphère.
Un gas-oil chaud, à une tempé- rature de 575 F, était mis en circulation à travers le coté enveloppe de l'échangeur) et l'opération était poursuivie pendant
115 heures, la vapeur étant coupée après 48 heures. Les condi- tions opératoires sont résumées au tableau suivant.
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<tb>
Période <SEP> Taux <SEP> d'air <SEP> Air <SEP> total <SEP> Analyse <SEP> Orsat-Produits <SEP> de <SEP> Combustion <SEP> Températures. F <SEP> Pression
<tb> (heure) <SEP> (pieds <SEP> cubes <SEP> sur <SEP> la <SEP> pé- <SEP> % <SEP> vol. <SEP> Pieds <SEP> cubes <SEP> stan- <SEP> Gas-oil <SEP> Gas-oil <SEP> Gaz <SEP> de <SEP> d'air
<tb> sans <SEP> con- <SEP> standards <SEP> riode <SEP> , <SEP> CO <SEP> % <SEP> volCO <SEP> dards <SEP> totaux <SEP> sur <SEP> entrant <SEP> sortant <SEP> sortie <SEP> livre;
, <SEP> par <SEP>
<tb> ditions <SEP> par <SEP> (pieds <SEP> cu- <SEP> 2 <SEP> la <SEP> période <SEP> entrant <SEP> sortant <SEP> sortie <SEP> pouce
<tb> constan- <SEP> heure) <SEP> bes <SEP> stan- <SEP> CO <SEP> CO <SEP> carré
<tb> tes <SEP> dards) <SEP> 2
<tb> 1325 <SEP> 570 <SEP> 566 <SEP> 94
<tb> 11/2 <SEP> 1325 <SEP> 1.
<SEP> 990 <SEP> 11,8 <SEP> 0,9 <SEP> 235 <SEP> 18 <SEP> 554 <SEP> 554 <SEP> 257 <SEP> 90
<tb> 9 <SEP> 1325 <SEP> 11.950 <SEP> 9,2 <SEP> 1 <SEP> 1100 <SEP> 120 <SEP> 571 <SEP> 567 <SEP> 244 <SEP> 90
<tb> 81/2 <SEP> 1325 <SEP> 11.300 <SEP> 7,9 <SEP> 1,2 <SEP> 895 <SEP> 135 <SEP> 570 <SEP> 566 <SEP> 225 <SEP> 95
<tb> 111/2 <SEP> 1325 <SEP> 15.200 <SEP> 5,4 <SEP> 1 <SEP> 825 <SEP> 152 <SEP> 575 <SEP> 563 <SEP> 221 <SEP> 92
<tb> 4 <SEP> 1325 <SEP> 5.300 <SEP> 5 <SEP> 1,4 <SEP> 265 <SEP> 75 <SEP> 572 <SEP> 564 <SEP> 219 <SEP> 94
<tb> 8 <SEP> 1325 <SEP> 10.600 <SEP> 2,8 <SEP> 2 <SEP> 295 <SEP> 210 <SEP> 570 <SEP> 562 <SEP> 216 <SEP> 93
<tb> 12 <SEP> 1325 <SEP> 15.900 <SEP> 2,2 <SEP> 0,4 <SEP> 350 <SEP> 65 <SEP> 573 <SEP> 562 <SEP> 216 <SEP> 90
<tb> 8 <SEP> 1325 <SEP> 10.600 <SEP> 1,8 <SEP> 0,
2 <SEP> 190 <SEP> 20 <SEP> 575 <SEP> 561 <SEP> 212 <SEP> 94
<tb> 8 <SEP> 1325 <SEP> 10.600 <SEP> 0,8 <SEP> néant <SEP> 85 <SEP> néant <SEP> 574 <SEP> 563 <SEP> 212 <SEP> 90
<tb> 8 <SEP> 1325 <SEP> 10.600 <SEP> 0,8 <SEP> néant <SEP> 85 <SEP> néant <SEP> 574 <SEP> 563 <SEP> 225 <SEP> 97
<tb> 8 <SEP> 1325 <SEP> 10. <SEP> 600 <SEP> 0,6 <SEP> 0,2 <SEP> 65 <SEP> 20 <SEP> 570 <SEP> 562 <SEP> 216 <SEP> 92
<tb> 7 <SEP> 1325 <SEP> 9,275 <SEP> 0,4 <SEP> 0,5 <SEP> 35 <SEP> 45 <SEP> 575 <SEP> 564 <SEP> 234 <SEP> 90
<tb> 9. <SEP> 1325 <SEP> 11.9'75 <SEP> 0,4 <SEP> 0,2 <SEP> 50 <SEP> 25 <SEP> 575 <SEP> 560 <SEP> 239 <SEP> 95
<tb> 8 <SEP> 1325 <SEP> 10.
<SEP> 600 <SEP> 0,2 <SEP> néant <SEP> 20 <SEP> néant <SEP> 570 <SEP> 561 <SEP> 230 <SEP> 90
<tb> 41/2 <SEP> 1325
<tb>
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Le carbone enlevé était calculé comme étant de 130 livres et, lors de la rentrée en service, on trouvait que le taux global de transfert de chaleur était de 55 Unités Thermi- ques Britanniques par heure par pied cube par F.
L'économie réalisée par rapport aux procédés habi- tuels était de 858 heures de main-d'oeuvre par échangeur.
EXEMPLE 2
Un réchauffeur d'extrait furfural à huile chaude étaitretiré du service lorsque le taux global de transfert de chaleur était de 43,6 Unités Thermiques Britanniques par heure par pied cube par F. Du furfural était mis en circula- tion à travers les tubes pendant 8 heures, le c8té des tubes de l'échangeur était isolé et traité à la vapeur (allant à 1!atmosphère) pendant 8 heures comme à 1''exemple 1.
De l'air à 100 livres par pouce carré (normal) était introduit dans les tubes au taux de 400 pieds cubes standards par heure, en même temps que 100 livres par heure de vapeur, les gaz d'échappement étant libérés à l'atmosphère. Du gas-oil à travers le côté enveloppe de l'échangeur, chaud, à une température de 575 F, était mis en circulation/ et l'opération était poursuivie pendant 48 heures, la vapeur étant coupée après 24 heures.
Au retour du réchauffeur en service, le taux global de transfert de chaleur était de 63 Unités Thermiques Bri- tanniques par heure par pied cube par F.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.