NO330114B1 - Koksovn med forsinkelse - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår forsinket forkoksing, og mer spesielt, en forbedring i koksovner forbundet med forsinkede forkoksingsenheter.

I den forsinkede forkoksingsprosess, blir et petroleumrestprodukt oppvarmet til forkoksingstemperatur i en koksovn, og det oppvarmede restprodukt bli så ført til en forkoksingstrommel hvor det nedbrytes til flyktige komponenter og forsinket koks. Den forsinkede forkoksingsprosess har vært brukt i flere tiår, spesielt som et middel for å produsere nyttige produkter fra lawerdirestprodukter av en petroleumraffinerings-operasjon.

Koksovner omfatter typisk flere grupper med oppvarmede rør hvor hver gruppe består av en rekke rette seksjoner forbundet med returbøyde albuefittinger. Under operasjonen av koksovnen, i hvilken koksmatningsmaterialet blir oppvarmet til temperaturer på omkring 480 °C eller mer, blir ovnsrørene forurenset av koksnedbryting og de indre overflater av rørene. Mens denne forurensningsprosess fortsetter, faller ovnens effektivitet, og progressivt sterkere ovnsforhold er nødvendig for å varme opp den innkommende mating til forkoksingstemperatur. Som følge av denne interne ovnsrørforurensning, er det nødvendig periodisk å avkokse ovnsrørene.

Det er flere fremgangsmåter brukt til å avkokse ovnsrørene. I noen fremgangsmåter, blir ovnen tatt ut av drift under avkoksingsprosessen. I andre prosedyrer, blir bare en del av rørgruppene fjernet fra drift. I alle tilfeller, blir bare en del av rørgruppene fjernet fra drift. I alle tilfeller, blir produksjonen enten stoppet eller redusert under avkoksingsprosessen for ovnene.

En avkoksingsprosedyre, ofte kalt en i linjeavskaling, omfatter injisering av høyhastighetssteam og sykluser av ovnstemperaturen tilstrekkelig, så som mellom 537 °C og 705 °C, til å forårsake sammentrekking og utvidelse av røret, med resulterende avflaking av de oppsamlede koksavleiringer, hvilke avleiringer som blir så blåst fra ovnsrørene ved steamstrømmen. Denne prosedyre kan utføres på en del av rørgruppene mens en annen del av rørgruppene forblir i produksjon.

En annen avkoksingsprosedyre omfatter injisering av luft sammen med steamen i et trinn av avkoksingen. Fordi rørene fremdeles er meget varme under avkoksingen, vil luften forbrenne koksavleiringene, slik at det er en kombinert avskaling og forbrenning av koksen.

De ovenfor beskrevne avkoksingsprosedyrer, omfattende variasjoner av disse, er vel forstått av fagfolk i forkoksingsindustrien.

Et vanlig problem i avkoksing er at kokspartiklene som fjernes ved avkoksingsprosessen forårsaker erosjon av ovnsrørene, spesielt ved returbøyningsalbuefittingene som forbinder tilstøtende rette seksjoner av ovnsrøret.

Tidligere, har erosjonsproblemet vært tilnærmet på flere måter, deriblant bruk av en erosjonsbestandig metallsammensetning, ved bruk av meget tykkveggede rør, og i noen tilfeller ved tillegg av en sveiset overlegg på de mest erosjonsutsatte seksjoner av røret.

I US 4 389 439 og US 4 826 401 er det beskrevet en teknikk for å forbedre erosjonsmotstanden av metalloverfiater. Teknikken omfatter et bordiffusjonstrinn for å forbedre erosjonsbestandigheten av metallrørene. Det skal videre vises til US 2 123 144.

Den foreliggende oppfinnelse angår en forsinket forkoksningsovn som angitt i krav 1.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for å motvirke erosjon av bøyde fittinger som angitt i krav 2.

De resulterende herdede overflater gir øket levetid for fittingene sammenliknet med ubehandlet fittinger, og frembringer øket sikkerhet og forbedret operasj onseffektivitet.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor figur 1 viser skjematisk riss av en del av en koksovn med forsinkelse, figur 2 viser et riss som viser den seksjon av en rørgruppe for en koksovn, figur 3 viser et utsnittsriss av en seksjon av en koksovnrørgruppe som viser strømmen av materiale under avkoksing av rørgruppen, figur 4 viser et utsnittsriss av en returbøyd fitting som viser virkningen av erosjon på fittingen, figur 5 viser et tverrsnitt av en returbøyd fitting tatt langs linjen V-V på figur 2.

Den foreliggende oppfinnelse er rettet mot koksenheter med forsinkelse, av den type som er vist generelt på figur 1. Som vist der, blir matningsmateriale fra matelinjen 10 ført gjennom ovnen 12 hvor det blir oppvarmet til forkoksingstemperatur, og så matet til en av parene av kokstromler 14.

Figurene 2 og 3 viser deler av en ovnsrørgruppe, av hvilke det ofte er to eller flere i en koksovn, hvor hver rørgruppe omfatter et antall rette seksjoner 16 med endene av tilstøtende rette seksjoner forbundet ved returbøyde fittinger 18, som vist som 180° albuefittinger, men ofte omfattende et par 90° albuefittinger med korte rette forbindelsesseksjoner (ikke vist).

Ovnsrørgruppene er utsatt for høye temperaturer, siden matingsmaterialet må oppvarmes til fra 850 °C til 900 °C eller til og med høyere.

Ovnsrørgruppene er typisk laget av et høytemperaturbruksmateriale så som et 9 % krumstål.

Når forkoksingskjøringen går fremover, blir den indre overflate av rørgruppen gradvis forurenset ved avleiring av koks på den indre overflate av rørgruppene. Denne forurensingen reduserer ovnens effektivitet til det punkt at det periodisk, så som med noen få ukers eller måneders mellomrom, eller noen tilfeller etter et eller flere år, må rørene "avkokses" for å gjenopprette ovnens effektivitet. Avkoksingsprosessen resulterer i avskalling aller flaking av kokspartikler, som så blir båret fra ovnen av steamstrømmen.

I enhver avkoksingsprosess i hvilke koksavleiringer blir fjernet fra røroverflaten, blir det skapt et erosjonsproblem ved at høyhastighetsstrømmen av kokspartikler, spesielt i returbøyfittingene i rørgruppen. Denne strøm er illustrert på figur 3, hvor kokspartiklene slår an mot den indre overflate av returbøyen 18. På figur 4, er et erodert område 22 vist i fittingen 18, som skaper et område med redusert tykkelse, som kan skade sikkerheten. Eroderte fittinger så som den som er vist på figur 4 blir skåret ut av de rette rørseksjoner og erstattet ved å sveise en erstatningsfitting inn i de rette seksjoner.

En typisk ovnsrørgruppe kan ha fra 20 til 25 rette seksjoner i stråleseksjonen av ovnen, hvor tilstøtende rette seksjoner er forbundet med returbøyde fittinger. Erosjonsproblemet blir større når strømningen endres i utløpet av rørgruppen, på grunn av den økende ansamling av kokspartikler og øket strømhastighet på grunn av øket temperatur og avtakende trykk mot utløpet. Mens det er gunstig å redusere erosjon i alle rørgruppereturfittinger, kan en stor fordel oppnås ved å ha en erosjonsbestandig fitting ved i det minste de siste fem eller seks returbøyer i rørgruppen.

Det ovenfor diskuterte erosjonsproblem er tilnærmet i den foreliggende oppfinnelse ved å herde den indre overflate av fittingene 18 for å øke erosjonsmotstanden av fittingene. En foretrukken overflateherdebehandling omfatter å utsette den indre overflate av fittingene for en bordiffusjonsherdeprosedyre, skjønt alternative diffusjonsoverflatebehandling også kan brukes.

Diffusjonsherdebehandlingen resulterer i et herdet overflatelag 24 som vist på figur 5, skjønt de virkelige lag er typisk noen få tusendeler av en tomme (2,54 cm) i tykkelse, meget mindre enn det som er vist på figur 5. De overflateherdede lag 24 kan produseres ved avmasking av den ytre overflate, pakking av det indre med en pulverformet borsammensetning, og oppvarming av borsammensetningen i en reduseringsatmosfære for å forårsake at bor diffunderer inn i overflaten av fittingen. Overflateherding ved diffusjon er en kjent prosedyre, og er lett tilgjengelig i industrien.

Bruken av returbøyde fittinger som har en diffusjonsherdet indre overflate, på nye rørgrupper eller erstatningsfittinger, kan forlenge livet av fittingene og øke sikkerheten av operasjonen.

Essensen av den foreliggende oppfinnelse er i å anordne en erosjonsbestandig overflate på innsiden av de returbøyde fittinger i en koksovnrørgruppe, hvilket resulterer i redusert erosjon og en sikrere operasjon.

Claims (2)

1. 1. En forsinket forkoksingsovn,karakterisert vedat den omfatter et innløp til i og et utløp fra nevnte ovn, minst en gruppe med oppvarmingsrør som forbinder det

nevnte innløpet og det nevnte utløpet hvor nevnte gruppe av oppvarmingsrør har nærliggende rette rør, albue bøyde fittinger bestående av omkring 9 % kromstål med en indre overflate, hvor de nevnte bøyde fittinger er avtakbart forbundet med de nærliggende rette rør, og et bordiffusjonsherdet overflatelag av en borblanding påført kun

) på nevnte indre overflate av nevnte bøyde fittinger for å motvirke erosjon av nevnte bøyde fittinger ved treff av nevnte forkoksingspartikler under avkoksing

2. En fremgangsmåte for å motvirke erosjon av bøyde fittinger bestående av omkring 9% kromstål som forbinder nærliggende rette oppvarmingsrør i en forkoksingsovn under avkoksing,karakterisert vedat den omfatter å utsette kun det5indre av de nevnte bøyde fittinger for en bordiffusjonsherdingsprosess hvor den nevnte overflateherding motvirker erosjon ved treff av forkoksningspartikler under avkoksing.