BRPI0608345B1 - métodos para dar partida em um sistema de aquecimento direto e em um dispositivo de aquisição de dados - Google Patents

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Abstract

metodos para dar partida em um sistema de aquecimento direto e em um dispositivo de aquisição de dados. é revelado um método para dar partida em um dispositivo de aquecimento direto que tem uma zona de introdução de combustível, uma zona de queima e uma zona de processamento que fica em relacionamento de troca de calor com a dita zona de queima. antes da introdução de um fluido combustível na dita zona de queima, um fluido oxidante, com uma alta temperatura, passa na zona de queima por um período de tempo de aquecimento suficiente para elevar a temperatura do dispositivo de aquecimento direto até uma temperatura desejada. vapor ou um fluido de processamento passa na zona de processamento seguido pela introdução de um fluido combustível na zona de introdução de combustível. depois que o dispositivo tiver sido aquecido, um fluido de processamento é introduzido na zona de processamento. em seguida, a introdução de vapor na zona de processamento pode ser interrompida.

Description

(54) Título: MÉTODOS PARA DAR PARTIDA EM UM SISTEMA DE AQUECIMENTO DIRETO E EM UM DISPOSITIVO DE AQUISIÇÃO DE DADOS (51) Int.CI.: F23C 99/00 (30) Prioridade Unionista: 10/03/2005 US 60/660448 (73) Titular(es): SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ B.V.
(72) Inventor(es): ABDUL WAHID MUNSHI; PETER VEENSTRA (85) Data do Início da Fase Nacional: 06/09/2007 “MÉTODOS PARA DAR PARTIDA EM UM SISTEMA DE AQUECIMENTO DIRETO E EM UM DISPOSITIVO DE AQUISIÇÃO DE DADOS
Esta invenção reivindica o benefício do pedido de patente provisório 60/660.448 depositado em 10 de março de 2005 que está por meio desta incorporado pela referência,
A invenção diz respeito a um método ou a métodos de dar partida em um dispositivo ou sistema de aquecimento direto.
Diversos diferentes tipos e desenhos de dispositivos de aquecimento de queima sem chama têm sido revelados na literatura publicada. Por exemplo, a patente U.S. 5.255.742 revela um método de * aquecimento de uma formação subterrânea usando um aparelho de queima sem chama. O aparelho inclui um conduíte de gás combustível contendo uma pluralidade de orifícios. O conduíte de gás combustível é centralizado dentro de um conduíte de ar de queima para formar uma primeira coroa anular entre o conduíte de gás combustível e o conduíte de ar de queima. Esses orifícios permitem comunicação fluídica entre o conduíte de gás combustível e a primeira coroa anular. O conduíte de ar de queima é centralizado em um revestimento da perfuração de poço para formar assim uma segunda coroa anular entre o conduíte de ar de queima e o revestimento da perfuração de poço. Gás combustível é introduzido na primeira coroa anular pelos orifícios do conduíte de gás combustível para misturar com ar e queimar dentro da primeira coroa anular. A primeira coroa anular formada pelo conduíte de ar de queima fica em comunicação fluídica com a segunda coroa anular entre o conduíte de ar de queima e o revestimento da perfuração de poço. Esta comunicação fluídica fornece um caminho de fluxo para os gases de queima a ser introduzidos na segunda coroa anular e para deslocar para a segunda coroa anular até a superfície para fornecer assim calor que é transferido para uma formação subterrânea.
A publicação U.S. 2003/0182858 descreve um método para
C V prover calor controlado a um fluido de processamento com utilização de um dispositivo de combustão distribuída sem chama. O dispositivo inclui um conduíte de combustível contendo uma pluralidade de bicos de combustível distribuída ao longo de seu comprimento e uma câmara de oxidação em volta. Um conduíte que envolve o conduíte de combustível forma a câmara de oxidação. O dispositivo inclui adicionalmente uma câmara de processo que envolve a câmara de oxidação. Os bicos de combustível fornecem comunicação do conduíte de combustível com a câmara de oxidação, em que o oxidante e combustível são misturados e o combustível queimado. O calor liberado da combustão é transferido para a câmara de processo.
A publicação US n° 2004/0033455 descreve reatores de combustão integrados nos quais as câmaras de combustão estão em contato térmico direto para câmeras de reação para uma reação endotérmica. Se adicionalmente descreve uma partida do dispositivo usando um reagente de processo preaquecido a 260 a 290°C, o ar de combustão que foi preaquecido, o ar de combustão que foi preaquecido a 160 até 170°C, e uma corrente de combustível de hidrogênio que não foi externamente preaquecida para o dispositivo. As correntes de reagente do processo e ar de combustão foram aquecidas por um sistema de trocador de microcanais.
As publicações supramencionadas não preceituam dispositivos de aquecimento de combustão sem chama tipo quatro tubos para aquecer um fluido de processamento, e eles ainda não reconhecem possíveis dificuldades associadas com a partida tanto do dispositivo de combustão sem chama do tipo três tubos como do tipo quatro tubos de uma partida fria, especialmente quando os tubos do dispositivo de aquecimento são agregados em um sistema trocador de calor pelo uso de múltiplas folhas de tubo. Uma consideração no segue-se a página 2a
2a
Cs início da utilização de um dispositivo de combustão sem chama de uma partida a frio é a possibilidade de várias correntes de entrada no dispositivo frio. Uma outra consideração é a dificuldade na operação de estado estacionário do dispositivo de combustão sem chama que pode ocorrer durante uma partida a frio. Também, os efeitos de expansão de metal do dispositivo de combustão sem chama durante uma partida a frio são uma consideração.
Assim, é um objetivo da invenção fornecer um método ou processo para partida a frio com o uso de um dispositivo de aquecimento direto depois de um período sem utilização ou de uma partida a frio do dispositivo de aquecimento direto.
Dessa maneira, é provido um método de dar partida em um sistema de aquecimento direto que compreende uma zona de introdução de segue-se a página 3 combustível, uma zona de queima c uma zona de processamento que está em relacionamento de troca de calor com a dita zona de queima. Este método compreende: passar um fluido oxidante quente através da dita zona de queima por um período de tempo de aquecimento suficiente para elevar a temperatura do dito sistema de aquecimento direto até uma temperatura desejada; passar vapor pela dita zona de processamento por um segundo período de tempo suficiente para ajustar a temperatura do dito sistema de aquecimento direto em uma segunda temperatura desejada; e, depois que a dita temperatura desejada e a dita segunda temperatura desejada são atingidas, passar um fluido combustível compreendendo um combustível através da dita zona de * introdução de combustível.
Uma outra modalidade da invenção é um método de dar partida a frio em um sistema de aquecimento direto compreendendo uma zona de introdução de combustível, uma zona de queima e uma zona de processamento que fica em relacionamento de troca de calor com a dita zona de queima. Este método inclui: passar um fluido oxidante quente através da dita zona de queima por um período de tempo de aquecimento suficiente para elevar a temperatura do dito sistema de aquecimento direto até uma temperatura desejada; depois que a dita temperatura desejada é atingida, passar uma corrente de processamento compreendendo um fluido de processamento através da dita zona de processamento por um segundo período de tempo suficiente para elevar a temperatura do dito sistema de aquecimento direto até uma segunda temperatura desejada; e, depois que a dita segunda temperatura desejada é atingida, passar um fluido combustível compreendendo um combustível através da dita zona de introdução de combustível.
A figura 1 é um esquema simplificado que representa um dispositivo de queima sem chama de três tubos que é o assunto do método de partida inventivo.
3/)
Λ figura 1Β é um esquema simplificado que representa uma modalidade de um dispositivo de queima sem chama de três tubos que e sujeito ao método de partida inventivo.
A figura 2 é um esquema simplificado de um dispositivo de queima sem chama de quatro tubos que é o assunto do método de partida inventivo.
A figura 2B é um esquema simplificado que representa uma modalidade de um dispositivo de queima sem chama de quatro tubos que é o assunto do método de partida inventivo.
A invenção fornece um método ou processo para partida com o uso de um dispositivo de queima sem chama ou um sistema de aquecimento direto de uma partida a frio. O sistema de aquecimento direto que é o assunto do procedimento de partida aqui descrito é qualquer tipo de sistema de aquecimento que permite queima de um combustível e a transferência direta da energia térmica liberada para um fluido de processamento.
O sistema de aquecimento direto da invenção inclui aqueles dispositivos de aquecimento geralmente referidos como dispositivo de queima sem chama ou sistema de queima sem chama ou dispositivo de queima distribuída sem chama (FDC) ou referências similares, e inclui aqueles sistemas de aquecimento integrados destinados a permitir a queima de combustíveis sob condições em que incrementos de combustível são introduzidos em uma corrente de oxidante preaquecida a temperaturas que excedem a temperatura de auto-ignição da mistura resultante. As correntes de combustível e oxidante têm que ser rapidamente misturadas para que a reação de queima não seja em hipótese alguma limitada por uma baixa taxa de mistura, e a velocidade da corrente de oxidante tem que ser tal a impedir a formação de uma chama. O calor liberado pela assim chamada queima sem chama tem que ser transferido para um fluido ou corrente de processamento que passa através de uma zona de processamento que é configurada para ficar em relacionamento dc troca de calor com a zona de queima do dispositivo de queima sem chama, por exemplo, por uma camisa de processamento que envolve tanto o tubo de queima como o tubo de introdução de oxidante, como ambos, do dispositivo de queima sem chama.
Alguns dos possíveis sistemas de queima sem chama possíveis aqui contemplados incluem sistemas de aquecimento sem chama do tipo três tubos e quatro tubos. Um dispositivo de aquecimento sem chama de três tubos é um sistema que compreende uma zona de introdução de combustível, uma zona de queima e uma zona de processamento. A zona de introdução de combustível é definida por um tubo de combustível que tem uma pluralidade de aberturas ou orifícios ao longo de seu comprimento que permite a introdução de combustível na zona de queima. Um tubo de queima que é *
externo e envolve o tubo de combustível define a zona de queima através da qual um fluido oxidante preaquecido passa e é misturado com o combustível que é introduzido na zona de queima pelas aberturas do tubo de combustível. Um tubo de processamento que é externo e envolve o tubo de queima define a zona de processamento através da qual um fluido de processamento passa. A zona de processamento é adicionalmente configurada para que ela fique em
I relacionamento de troca de calor com a zona de queima.
Em algumas modalidades, um sistema de aquecimento sem chama tipo três tubos pode incluir um tubo de combustível, um tubo de oxidante e um tubo de processamento. O tubo de combustível tem um comprimento e uma parede do tubo que define uma zona de introdução de combustível em que, ao longo do dito comprimento e dentro da dita zona de introdução de combustível é incluída uma zona de preaquecimento de combustível e uma zona de queima, em que a dita zona de preaquecimento de combustível inclui uma entrada de combustível para introduzir o dito combustível da dita zona de preaquecimento de combustível e uma saída de combustível para introduzir um combustível preaquecido pela dita zona de preaquecimento de combustível na dita zona de queima, e em que ao longo da dita zona de queima e através da dita parede do tubo fica uma pluralidade de aberturas. O tubo de oxidante é externo e envolve o dito tubo de combustível de maneira definir assim uma zona de introdução de oxidante ao longo do dito comprimento do dito tubo de combustível, em que a dita zona de introdução de oxidante inclui uma zona de preaquecimento de oxidante e uma zona de queima de combustível, em que a dita zona de preaquecimento de oxidante inclui uma entrada de oxidante para introduzir um oxidante na dita zona de preaquecimento de oxidante e uma saída de oxidante para introduzir um oxidante preaquecido da dita zona de preaquecimento de oxidante na dita zona de queima de combustível, e em que a dita pluralidade de aberturas permite comunicação fluídica entre a dita zona de queima e a dita zona de *
queima de combustível. O tubo de processamento que é externo e envolve o dito tubo de oxidante de maneira a definir assim uma zona de introdução de fluido de processamento ao longo do dito tubo de oxidante, em que a dita zona de introdução de fluído de processamento inclui uma zona de aquecimento de fluido de processamento e uma zona de aquecimento de oxidante/combustível, em que a dita zona de aquecimento de fluido de | processamento ficam em relacionamento de troca de calor com a dita zona de queima e inclui uma entrada de fluido de processamento para introduzir o dito fluido de processamento na dita zona de aquecimento de fluido de processamento e uma saída de fluido de processamento para introduzir um fluido de processamento aquecido da dita zona de aquecimento de fluido de processamento na dita zona de aquecimento de oxidante/combustível, e em que a dita zona de aquecimento de oxidante/combustível fica em relacionamento de troca de calor tanto com a dita zona de preaquecimento de oxidante como com a dita zona de preaquecimento de combustível e inclui uma saída de descarga para descarregar da dita zona de aquecimento de oxidante/combustível o dito fluido de processamento aquecido.
Ή 4
Um sistema de aquecimento sem chama do tipo três tubos é descrito com detalhes no pedido de patente depositado na mesma data deste intitulado A Heat Transfer System for the Combustion of a Fuel and Heating of a Process Fluid and a Process that Uses Same com o número do documento judicial TH2699, cuja revelação está aqui incorporada na sua íntegra pela referência nesta especificação.
Um dispositivo de aquecimento sem chama é um sistema que compreende uma zona de introdução de combustível, uma zona de queima, uma zona de introdução de oxidante e uma zona de processamento.
A zona de introdução de combustível é definida por um tubo de combustível que tem uma pluralidade de aberturas ou orifícios ao longo de seu comprimento que permite a introdução de combustível na zona de queima. Um tubo de reação ou queima que é externo e envolve o tubo de queima define a zona de queima através da qual um fluido oxidante preaquecido passa e é misturado com o combustível que é introduzido na zona de queima pelas aberturas do tubo de combustível. Um tubo de introdução de oxidante que é externo e envolve o tubo de queima e através do qual o fluido oxidante passa é preaquecido antes de sua introdução na zona de queima [ define a zona de introdução de oxidante. Um tubo de processamento que é 20 externo e envolve o tubo de queima define a zona de processamento através da qual um fluido de processamento passa. Tanto a zona de processamento como a zona de introdução de oxidante são configuradas para que elas fiquem em relacionamento de troca de calor, tanto direta como indiretamente, com a zona de queima.
Em algumas modalidades, um sistema de aquecimento sem chama do tipo quatro tubos pode incluir em relacionamento concêntrico, uma zona de introdução de combustível, uma zona de queima, uma zona de introdução de oxidante e uma zona de fluido de processamento, em que a dita zona de introdução de combustível é definida pelo dispositivo de introdução
Μ de combustível para introduzir combustível na dita zona de queima que é definida por um tubo de reação externo e envolvendo o dito dispositivo de introdução de combustível, e em que a dita zona de introdução de oxidante é definida por um tubo de oxidante externo e envolvendo o dito tubo de reação, e em que a dita zona de fluido de processamento é definida por um tubo de processamento externo e envolvendo o dito tubo de oxidante.
Em algumas modalidades, um sistema de aquecimento sem chama do tipo quatro tubos pode incluir um sistema de processamento compreendendo um tubo de combustível que tem um comprimento do tubo de combustível e uma parede do tubo de combustível que definem uma zona de introdução de combustível, em que o dito tubo de combustível inclui uma extremidade distai e uma extremidade de entrada de combustível para introduzir um combustível na dita zona de introdução de combustível, e em que, ao longo do dito comprimento do tubo de combustível, fica uma pluralidade de aberturas espaçadas; um tubo de reação que tem um comprimento do tubo de reação e que fica posicionado externo e envolvendo o dito tubo de combustível de maneira a definir assim uma zona de queima ao longo do dito comprimento do tubo de combustível, em que o dito tubo de reação tem uma extremidade de entrada do tubo de reação para receber um oxidante preaquecido na dita zona de queima e uma extremidade de exaustão para descarregar uma exaustão de queima da dita zona de queima, e em que a dita pluralidade de aberturas espaçadas permite comunicação fluídica entre a dita zona de introdução de combustível e a dita zona de queima; um tubo de introdução de oxidante com um comprimento do tubo de introdução de oxidante e que é posicionado externo e envolvendo o dito tubo de reação de maneira a definir assim uma zona de introdução de oxidante ao longo do dito comprimento do tubo de reação, em que o dito tubo de introdução de oxidante tem uma extremidade de entrada do tubo de introdução de oxidante para introduzir um oxidante na dita zona de introdução de oxidante e uma extremidade de saída do tubo de introdução de oxidante para descarregar o dito oxidante preaquecido da dita zona de introdução de oxidante na dita zona de queima através da dita extremidade de saída do tubo de introdução de oxidante que está em comunicação fluídica com a dita extremidade de entrada do tubo de reação, e em que a dita zona de introdução de oxidante está em relacionamento de troca de calor com a dita zona de queima; e um tubo de processamento que fica posicionado externo e envolvendo o dito tubo de introdução de oxidante de maneira a definir assim uma zona de fluido de processamento ao longo do dito tubo de introdução de oxidante, em que o dito tubo de processamento tem uma extremidade de entrada de fluido de processamento para introduzir um fluido de processamento na dita zona de fluido de processamento e uma extremidade de saída de fluido de processamento para descarregar um fluido de processamento aquecido da dita zona de fluido de processamento, e em que dita zona de fluido de processamento fica em relacionamento de troca de calor com a dita zona de queima.
Um sistema de aquecimento sem chama do tipo quatro tubos está descrito com detalhes no pedido de patente depositado na mesma data , intitulado ”A Multi-Tub Heat Transfer System for the Combustion of a Fuel 20 and Heating of a Process Fluid and Use Thereof’ com o número do documento judicial TH2700, cuja revelação está incorporada na sua íntegra pela referência nesta especificação.
O método inventivo é um procedimento para dar partida em uma partida a frio de um sistema de aquecimento sem chama tais como os dispositivos de aquecimento sem chama do tipo três tubos e quatro tubos supradescritos. O procedimento de partida exige uma seqüência de etapas, começando com a passagem de um fluido oxidante quente no interior e através da zona de queima do dispositivo de aquecimento sem chama. O fluido oxidante quente é qualquer fluido adequado que pode ser aquecido até vs uma temperatura de entrada desejada antes de sua introdução na zona de queima. Em algumas modalidades da invenção, o oxidante pode ser aquecido por dispositivos externos. Por exemplo, o oxidante pode ser aquecido pelo processo propriamente dito.
O fluido oxidante quente passa através da zona de queima por um período de tempo de aquecimento que é suficiente para elevar a temperatura do dispositivo de aquecimento sem chama até uma temperatura desejada. O tempo que ele leva para elevar a temperatura do dispositivo de queima sem chama até a temperatura desejada dependerá da massa do dispositivo, dos materiais dos quais o dispositivo é fabricado, da temperatura de partida do dispositivo e da temperatura desejada do dispositivo.
A temperatura desejada do dispositivo de queima sem chama pode ser determinada ou medida por qualquer dispositivo ou método adequado. Uma abordagem preferida para determinar quando o dispositivo de queima sem chama atingiu a temperatura desejada é pela medição da temperatura de entrada do fluido oxidante quente que é introduzido na zona de queima do dispositivo de queima sem chama e pela medição da temperatura de saída do fluido oxidante quente depois que ele tiver passado , através da zona de queima e quando ele deixar a saída de oxidante.
Em geral, quando fluido oxidante quente é primeiramente introduzido na zona de queima, a temperatura de saída do fluido oxidante quente à medida que deixa a saída de exaustão do dispositivo de queima sem chama é signifícativamente menor que a temperatura de entrada do fluido oxidante quente à medida que ele é introduzido na entrada da zona de queima do dispositivo de queima sem chama. Este grande diferencial de temperatura entre a temperatura de entrada e a temperatura de saída do fluido oxidante quente se deve à transferência de calor do fluido oxidante quente para os materiais e a massa do dispositivo de queima sem chama; mas, à medida que o fluido oxidante quente passa através da zona de queima, o dispositivo de queima sem chama aquecerá e a temperatura de saída do fluido oxidante quente aumentará, reduzindo assim o diferencial de temperatura entre a temperatura de entrada e a temperatura de saída do fluido oxidante quente.
O diferencial de temperatura entre a temperatura de entrada e a 5 temperatura de saída pode ser monitorado por um período de tempo para determinar quando a temperatura do dispositivo de queima sem chama atingiu uma temperatura desejada. Tanto o diferencial de temperatura supramencionado como a temperatura absoluta do fluido oxidante quente na saída de exaustão da zona de queima podem ser usadas como um indicador da temperatura do dispositivo de queima sem chama.
O fluido oxidante quente pode ser selecionado de qualquer fluido adequado que pode levar calor, isto é, que tem uma capacidade térmica suficiente. O fluído oxidante preferido para uso no método inventivo é um fluido contendo oxigênio, tal como ar, com ar sendo um fluido oxidante preferido. O fluido oxidante quente pode também conter vapor como uma parte deste. Assim, preferivelmente, o fluido oxidante quente compreende ar, e pode compreender adicionalmente vapor. Percebe-se que o início da etapa de aquecimento usando o fluido oxidante quente não impede etapas í anteriores, tal como passar o vapor através de qualquer uma ou mais das zonas do dispositivo de queima sem chama com propósitos tais como purgar o sistema ou mesmo aquecer o sistema. Em algumas modalidades, as etapas de processo são realizadas antes do início da etapa de aquecimento usando o fluido oxidante quente. Por exemplo, vapor pode passar através de qualquer uma ou mais das zonas do sistema de transferência de calor com propósitos tais como de purgar o sistema ou mesmo aquecer o sistema.
A temperatura de entrada do fluido oxidante quente pode ser pelo menos tão alta quanto necessária para prover o aquecimento desejado do dispositivo de queima sem chama. Em modalidades típicas, a temperatura de entrada do fluido oxidante quente pode ser na faixa de cerca de 200°C
Μ γ (392°F) a cerca de 2.000°C (3.632°F) ou de cerca de 260°C (500°F) a cerca de 1.000°C (1.832°F), preferivelmente de cerca de 360°C (680°F) a cerca de 850°C (1.562°F) e mais preferivelmente cerca de 460°C (860°F) a cerca de 725°C(1.337°F).
Quando o fluido oxidante quente é primeiramente introduzido na zona de queima da zona de queima sem chama, a temperatura de saída do fluido oxidante quente exausto, conforme notado anteriormente, será significativamente mais baixa do que a sua temperatura de entrada. Entretanto, o diferencial de temperatura diminui à medida que tempo durante o qual o fluido oxidante quente passa através do dispositivo de queima sem chama aumenta. O valor desejado da temperatura de saída deve exceder cerca de 460°C (860°F) preferivelmente, deve exceder cerca de 560°C (1.040°F) e, mais preferivelmente, a temperatura desejada da saída da zona de queima deve exceder cerca de 620°C (1.148°F).
Uma vez que a temperatura desejada do fluido oxidante quente exausto tenha sido atingida, em uma modalidade do procedimento de partida, vapor como um fluido da zona de processamento é introduzido e passa através da zona de processamento do dispositivo de queima sem chama. A temperatura do fluido da zona de processamento é medida e monitorada de maneira igual ou similar à temperatura do fluido oxidante quente da zona de queima supradescrita.
A temperatura de entrada da zona de processamento do fluido de processamento de vapor pode ser a do vapor superaquecido que excede cerca de 425°C (979°F). É preferível que a temperatura do vapor que é introduzido na zona de processamento exceda cerca de 510°C (950°F) e mais preferivelmente a temperatura de vapor de entrada excede cerca de 560°C z
(1.040°F). E especialmente preferível que o vapor seja superaquecido e tenham uma temperatura que excede cerca de 620°C (1.148°F).
O vapor passa através da zona de processamento por um segundo período de tempo que é suficiente para ajustar a temperatura do dispositivo de queima sem chama a uma segunda temperatura desejada. Esta segunda temperatura desejada pode ser determinada monitorando a temperatura do fluido da zona de processamento na saída da zona de processamento. A segunda temperatura desejada da temperatura de saída da zona de processamento deve exceder cerca de 460°C (860°F), preferivelmente ela deve exceder cerca de 560°C (1.040°F) e mais preferivelmente a segunda temperatura desejada na saída da zona de processamento deve exceder cerca de 620°C (1.148°F).
Uma vez que ou a temperatura desejada seja atingida ou a segunda temperatura desejada seja atingida, ou que tanto a temperatura desejada como a segunda temperatura desejada sejam atingidas, um fluido combustível é introduzido na zona de introdução de combustível que passa através das aberturas do tubo de combustível para a zona de queima em que ela mistura com o fluido oxidante quente que passa através dela e a queima se inicia. A mistura de queima compreendendo o fluido combustível e o fluido oxidante quente está a uma temperatura acima da temperatura de autoignição da mistura. Não são necessários equipamentos mecânicos ou eletrônicos ι adicionais para iniciar ou auxiliar na iniciação da queima. Centelhas, ignitores, velas ou outros itens similares não são necessários para iniciar a queima.
Qualquer fluido adequado que é combustível na presença de um oxidante tal como oxigênio ou ar pode ser usado como o fluido combustível. Exemplos de tais combustíveis incluem hidrogênio e hidrocarbonetos. Exemplos de hidrocarbonetos que podem ser usados como combustível incluem aqueles hidrocarbonetos que têm de um a seis átomos de carbono, incluindo metano, etano, etileno, propano, propileno, propino, butano, butilenos e butino. Combustíveis preferidos incluem aqueles selecionados do grupo que consiste em hidrogênio, metano, etano e suas misturas.
O combustível que é inicialmente introduzido na zona de introdução de combustível durante a partida do dispositivo de queima sem chama pode compreender adicionalmente uma proporção do mesmo que é vapor. Neste caso, a mistura de combustível e vapor passa através da zona de introdução de combustível e através de suas aberturas para a zona de queima em que a queima do combustível ocorre. Depois de um período de tempo durante o qual ocorre a queima, o vapor é removido do combustível e o dispositivo de queima sem chama pode continuar queimar o combustível.
Em uma outra modalidade, vapor é injetado para purgar as linhas durante o aquecimento. Combustível é introduzido e a introdução de vapor interrompida. Uma vez que o combustível inflama, um combustível ou *
uma mistura de combustíveis diferentes pode ser introduzida, e este combustível ou mistura de combustíveis pode compreender vapor. Uma outra modalidade envolve a partida sem uma purga de vapor que envolve injetar um combustível sem vapor.
Uma vez que a temperatura desejada e a segunda temperatura desejada são ambas atingidas, uma corrente de processamento pode então ser introduzida e passar através da zona de processamento do dispositivo de queima sem chama. A corrente de processamento é introduzida na zona de processamento tanto antes da interrupção da introdução do vapor na zona de processamento como depois da interrupção da introdução do vapor na zona de processamento, como simultaneamente à interrupção da introdução do vapor na zona de processamento e, assim, em seguida, o fluido de processamento sem vapor adicionado passa então através da zona de processamento. A partida do dispositivo de queima sem chama é completada uma vez que o combustível, o fluido oxidante e a corrente de processamento estão sendo introduzidos nas respectivas zonas. Em algumas modalidades, o combustível pode ser uma mistura de combustíveis e/ou o combustível pode compreender vapor.
Em uma outra modalidade do procedimento de partida inventivo, em vez de passar vapor através da zona de processamento depois que a temperatura desejada do dispositivo de queima sem chama é atingida, uma corrente de processamento é introduzida e é levada através da zona de processamento do dispositivo de queima sem chama. O uso de uma corrente de processamento em vez de vapor pode ser particularmente útil na situação em que a corrente de processamento é uma que já está ou que estará sob operação padrão a uma temperatura razoavelmente alta, ou quando a corrente de processamento for preaquecida antes de passar através da zona de processamento.
Um exemplo de uma modalidade na qual a corrente de
processamento estará a uma temperatura razoavelmente alta é quando o dispositivo de queima sem chama tiver que ser usado para introduzir calor em uma corrente de processamento de desidrogenação, tal como corrente de desidrogenação de etilbenzeno de um processo de fabricação de estireno. Neste caso, é desejável que sua temperatura na entrada da zona de processamento tenha um valor que excede cerca de 425°C (797°F). E
I preferível que a temperatura da corrente de processamento que é introduzida na zona de processamento exceda cerca de 510°C (950°F) e mais preferivelmente a temperatura da corrente de processamento de entrada exceda cerca de 560°C (1.040°F). E especialmente preferível que a corrente de processamento tenha uma temperatura que excede cerca de 620°C (1.148°F).
Tal como com o uso de vapor, a corrente de processamento passa através da zona de processamento por um período de tempo que é suficiente para ajustar a temperatura do dispositivo de queima sem chama a uma segunda temperatura desejada. Esta segunda temperatura desejada pode ser determinada pelo monitoramento da temperatura do fluido da zona de
Μ processamento na saída da zona de processamento. A segunda temperatura desejada saída da zona de processamento deve exceder cerca de 460°C (860°F), preferivelmente ela deve exceder cerca de 560°C (1.040°F), e mais preferivelmente a segunda temperatura desejada na saída da zona de processamento deve exceder cerca de 620°C (1.148°F).
Uma vez que ou a temperatura desejada ou a segunda temperatura desejada, ou tanto a temperatura desejada como a segunda temperatura desejada, sejam atingidas, um combustível é introduzido na zona de introdução de combustível e a queima na zona de queima começa. A mistura de queima compreendendo o fluido combustível e o fluido oxidante quente está a uma temperatura acima da temperatura de autoignição da mistura. Não é necessário nenhum equipamento mecânico ou eletrônico adicional para iniciar ou auxiliar na iniciação da queima. Centelhas, ignitores, velas ou outros itens similares não são necessários para iniciar a queima.
O combustível que é inicialmente introduzido na zona de introdução de combustível para esta modalidade do procedimento de partida inventivo pode compreender adicionalmente uma proporção deste que é vapor adicionado. Neste caso, a mistura de combustível e vapor adicionado passa ι através da zona de introdução de combustível e através de suas aberturas para a zona de queima em que a queima do combustível ocorre. Depois de um período de tempo durante o qual ocorre a queima, o vapor adicionado é removido do combustível e o dispositivo de queima sem chama pode continuar queimar o combustível. A corrente de processamento desta modalidade do procedimento de partida inventivo pode também compreender ainda adicionalmente uma quantidade de vapor, Uma vez que o dispositivo de queima sem chama esteja aquecido, a proporção do vapor contido no fluido combustível e a quantidade de vapor contida na corrente de processamento podem ser reduzidas.
E feita agora referência à figura 1, que apresenta um esquema simplificado do arranjo de tubo de um dispositivo de queima sem chama do tipo três tubos 100.
Uma modalidade do procedimento de partida inventivo que fornece um dispositivo de queima sem chama de três tubos 100, que tem um tubo de combustível 102, um tubo de queima 104 e um tubo de processamento 106 que definem respectivamente uma zona de introdução de combustível 108, uma zona de queima 110 e uma zona de processamento 112.
Na maioria dos casos, a partida do dispositivo de queima sem chama de três tubos é de uma partida a frio. Um fluido oxidante quente, tal como ar, é introduzido na zona de queima 110 por meio do conduíte de entrada da zona de queima 113 e passa através da zona de queima 110 por um período de tempo de aquecimento suficiente para elevar a temperatura do dispositivo de queima de três tubos 100 até uma temperatura desejada.
A temperatura desejada do dispositivo de queima sem chama de três tubos 100 pode ser monitorada e determinada pela medição da temperatura de saída do fluido oxidante quente à medida que ele deixa a zona de queima 110 pelo conduíte de saída da zona de queima 114. Esta temperatura de saída da zona de queima está relacionada como um indicador da temperatura do dispositivo de queima sem chama 100, e pode ser usada como um indicador desta, com o propósito de determinar quando a temperatura do dispositivo de queima sem chama de três tubos 100 está no valor desejado.
Vapor é introduzido na zona de processamento 112 pelo conduíte de entrada da zona de processamento 116, e o vapor passa através da zona de processamento 112 por um segundo período de tempo que é suficiente para ajustar a temperatura do dispositivo de queima sem chama de três tubos 100 a uma segunda temperatura desejada. A segunda temperatura desejada do dispositivo de queima sem chama de três tubos pode ser monitorada e determinada pela medição da temperatura de saída do lado de
Λ *S processamento do vapor à medida que ele deixa a zona de processamento 112 através do conduíte de saída da zona de processamento 118. Esta temperatura de saída do vapor da zona de processamento 112 está relacionada com a temperatura do dispositivo de queima sem chama de três tubos 100, e pode ser usada como um indicador desta, com o propósito de determinar quando a temperatura do dispositivo de queima sem chama de três tubos 100 está na segunda temperatura desejada.
Uma vez que tanto a temperatura desejada seja atingida como a segunda temperatura desejada seja atingida, ou tanto a temperatura desejada como a segunda também desejada sejam atingidas, um fluido combustível é introduzido na zona de introdução de combustível 108 através do conduíte de entrada da zona de introdução de combustível 120. O fluido combustível passa através da zona de introdução de combustível 108 e das aberturas 122 e é introduzido na zona de queima 110 em que ele é misturado com fluido oxidante quente e ocorre a queima. A exaustão da zona de queima 110 passa da zona de queima 110 através do conduíte de saída da zona de queima 114.
Uma vez que o combustível é introduzido na zona de queima 110 e ocorre a queima, o vapor que passa através da zona de processamento , 112 pode ser substituído por um fluido de processamento para ser aquecido.
Assim, uma corrente de processamento, compreendendo um fluido de processamento, é introduzida e é levada através da zona de processamento 112. A introdução da corrente de processamento na zona de processamento 112 pode ser feita simultaneamente com a interrupção da introdução do vapor na zona de processamento 112, ou antes da interrupção da introdução de vapor na zona de processamento 112, ou depois da interrupção da introdução de vapor na zona de processamento 112, depois de cujo tempo a partida do dispositivo de queima sem chama de três tubos é substancialmente completa.
E feita agora referência à figura 2, que apresenta um esquema simplificado do arranjo de tubos do dispositivo de queima sem chama do tipo quatro tubos 200. Uma outra modalidade do procedimento de partida inventivo exige prover um dispositivo de queima sem chama de quatro tubos 200 que tem um tubo de combustível 202, um tubo de queima 204, um tubo de introdução de oxidante 206 e um tubo de processamento 208 que respectivamente definem uma zona de introdução de combustível 210, uma zona de queima 212, uma zona de introdução de oxidante 214 e uma zona de processamento 216.
Em modalidades típicas, a zona de processamento é externa à zona de introdução de oxidante. Adicionalmente, em modalidades típicas, a zona de introdução de oxidante é externa à zona de queima. Adicionalmente, em modalidades típicas, a zona de queima é externa à zona de introdução de combustível.
Na maioria dos casos, a partida do dispositivo de queima sem chama de quatro tubos é de uma partida a frio na qual um fluido oxidante quente, tal como ar, é introduzido na zona de queima 212 por meio do conduíte de entrada da zona de introdução de oxidante 218 e zona de introdução de oxidante 214, e o fluído oxidante quente passa então através da zona de queima 212 por um período de tempo de aquecimento suficiente para aumentar a temperatura do dispositivo de queima de quatro tubos 200 até uma temperatura desejada.
A temperatura do dispositivo de queima sem chama de quatro tubos 200 pode ser monitorada e determinada pela medição da temperatura de saída do fluido oxidante quente à medida que ele deixa a zona de queima 212 através do conduíte de saída da zona de queima 220. Esta temperatura de saída está relacionada e pode ser usada como um indicador da temperatura do dispositivo de queima sem chama de quatro tubos 200 com o propósito de determinar quando a temperatura do dispositivo de queima sem chama de quatro tubos 200 está na temperatura desejada.
Vapor é introduzido na zona de processamento 216 através do /3 conduíte de entrada da zona de processamento 222, e o vapor passa através da zona de processamento 216 por um segundo período de tempo que é suficiente para ajustar a temperatura do dispositivo de queima sem chama de quatro tubos 200 em uma segunda temperatura desejada. A segunda temperatura desejada do dispositivo de queima sem chama de quatro tubos pode ser monitorada e determinada pela medição da temperatura de saída do lado do processo do vapor à medida que ele deixa a zona de processamento 216 através do conduíte de saída da zona de processamento 224. Esta temperatura de saída do vapor da zona de processamento 216 está relacionada com a temperatura do dispositivo de queima sem chama de quatro tubos 200, e pode ser usada como um indicador desta, com o propósito de determinar quando a temperatura do dispositivo de queima sem chama de quatro tubos 200 está na segunda temperatura desejada.
Uma vez que ou a temperatura desejada seja atingida, ou a segunda temperatura desejada seja atingida, ou que tanto a temperatura desejada como a segunda temperatura desejada sejam atingidas, um fluido combustível é introduzido na zona de introdução de combustível 210 através do conduíte de entrada da zona de introdução de combustível 226. O fluido ι combustível passa através da zona de introdução de combustível 210 e das aberturas 228 e é introduzido na zona de queima 212 em que ele é misturado com o fluido oxidante quente e ocorre a queima. A exaustão da zona de queima 212 passa da zona de queima 212 através do conduíte de saída da zona de queima 220.
Uma vez que o combustível é introduzido na zona de queima
212 e ocorre a queima, o vapor que passa através da zona de processamento
216 pode ser substituído por um fluido de processamento para ser aquecido.
Assim, a corrente de processamento, compreendendo um fluido de processamento, é introduzida e é levada através da zona de processamento 216. A introdução da corrente de processamento na zona de processamento
X
Figure BRPI0608345B1_D0001
216 pode ser feita simultaneamente com a interrupção da introdução do vapor na zona de processamento 216, antes da interrupção da introdução de vapor na zona de processamento 216, ou depois da interrupção da introdução de vapor na zona de processamento 216, tempo este em que a partida do dispositivo de queima sem chama de quatro tubos é substancialmente completada.
Deve-se entender que, embora modalidades particulares da invenção tenham sido aqui descritas, variações, modificações e adaptações razoáveis da mesma podem ser feitas, as quais estão de acordo com o escopo da revelação descrita e das reivindicações anexas, sem fugir do escopo da invenção definido pelas reivindicações.
-Υ

Claims (18)

  1. REIVINDICAÇÕES
    Ε Método para dar partida em um sistema de aquecimento direto compreendendo uma zona de introdução de combustível, uma zona de queima e uma zona de processamento que fica em relacionamento de troca de
    5 calor com a dita zona de queima, caracterizado pelo fato de que compreende:
    passar um fluido oxidante quente na dita zona de queima por um período de tempo de aquecimento suficiente para elevar a temperatura do dito sistema de aquecimento direto até uma temperatura desejada;
    passar vapor na dita zona de processamento por um segundo 10 período de tempo suficiente para ajustar a temperatura do dito sistema de aquecimento direto a uma segunda temperatura desejada; e depois que a dita temperatura desejada e a dita segunda temperatura desejada são atingidas, passar um fluido combustível compreendendo um combustível na dita zona de introdução de combustível.
    15 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
    depois que a dita temperatura desejada e a dita segunda temperatura desejada são atingidas:
    interromper a passagem do dito vapor na dita zona de 20 processamento; e passar uma corrente de processamento compreendendo um fluido de processamento na dita zona de processamento.
    3. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
  2. 2, caracterizado pelo fato de que o dito fluido combustível compreende 25 adicionalmente uma proporção de vapor.
    4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
  3. 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente reduzir a dita proporção de vapor no dito fluido combustível.
    5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
  4. 4, caracterizado pelo fato de que dito processo compreende adicionalmente uma quantidade de vapor.
    6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
  5. 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente reduzir a dita 5 quantidade de vapor na dita corrente de processamento.
  6. 7. Método para dar partida em um sistema de aquecimento direto compreendendo uma zona de introdução de combustível, uma zona de queima e uma zona de processamento que fica em relacionamento de troca de calor com a dita zona de queima, caracterizado pelo fato de que compreende:
    10 passar um fluido oxidante quente na dita zona de queima por um período de tempo de aquecimento suficiente para elevar a temperatura do dito sistema de aquecimento direto até uma temperatura desejada;
    depois que a dita temperatura desejada é atingida, passar uma corrente de processamento compreendendo um fluido de processamento na
    15 dita zona de processamento por um segundo período de tempo suficiente para elevar a temperatura do dito sistema de aquecimento direto até uma segunda temperatura desejada; e, depois que a dita segunda temperatura desejada é atingida, ι passar um fluido combustível compreendendo um combustível na dita zona de 20 introdução de combustível.
  7. 8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a dita corrente de processamento compreende adicionalmente uma quantidade de vapor.
  8. 9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a
    25 8, caracterizado pelo fato de que o dito fluido combustível compreende adicionalmente uma proporção de vapor.
  9. 10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente reduzir a díta proporção de vapor no dito fluido combustível.
  10. 11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente reduzir a dita quantidade de vapor na dita corrente de processamento.
  11. 12. Método para dar partida em um sistema de aquecimento direto compreendendo uma zona de introdução de combustível, uma zona de queima e uma zona de processamento que fica em relacionamento de troca de calor com a dita zona de queima, caracterizado pelo fato de que compreende:
    passar um fluido oxidante quente na dita zona de queima por um período de tempo de aquecimento suficiente para elevar a temperatura do dito sistema de aquecimento direto até uma temperatura desejada; e, depois que a dita temperatura desejada é atingida, passar vapor na dita zona de processamento por um segundo período de tempo suficiente para elevar a temperatura do dito sistema de aquecimento direto até uma segunda temperatura desejada; e, depois que a dita temperatura desejada e a dita segunda temperatura desejada são atingidas, passar um fluido combustível compreendendo um combustível na dita zona de introdução de combustível.
  12. 13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente introduzir uma corrente de processamento compreendendo um fluido de processamento na dita zona de processamento.
  13. 14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 13, caracterizado pelo fato de que a dita corrente de processamento compreende adicionalmente uma quantidade de vapor.
  14. 15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que o dito fluido combustível compreende adicionalmente uma proporção de vapor.
  15. 16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente reduzir a dita quantidade de vapor na dita corrente de processamento.
  16. 17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações
    12 a 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente reduzir a dita proporção de vapor no dito fluido combustível.
    5 18. Método para dar partida em um dispositivo de aquisição de dados, caracterizado pelo fato de que compreende:
    prover um dispositivo de aquecimento direto com uma zona de introdução de combustível, uma zona de queima e uma zona de processamento que fica em relacionamento de troca de calor com a dita zona
    10 de queima;
    antes da introdução de um fluido combustível na dita zona de queima, passar um fluido oxidante com uma alta temperatura na dita zona de queima por um período de tempo de aquecimento suficiente para elevar a temperatura do dito dispositivo de aquecimento direto até uma temperatura
    15 desejada;
    passar vapor superaquecido na dita zona de processamento; antes da introdução do dito fluido combustível na dita zona de introdução de combustível, passar vapor na dita zona de introdução de combustível;
  17. 20 introduzir o dito fluido combustível a uma velocidade incrementalmente crescente na dita zona de introdução de combustível com o dito vapor a uma velocidade de introdução de fluido combustível desejada e, em seguida, cessar a dita passagem do dito vapor na dita zona de introdução de combustível; e
  18. 25 passar um fluido de processamento com o dito vapor superaquecido na dita zona de processamento, e, em seguida, cessar a dita passagem do dito vapor superaquecido na dita zona de processamento.
    1/4
    TT2
    -104
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