SU1528785A1

SU1528785A1 - Method of protecting tubes of heat-exchange apparatus from organic pollution

Info

Publication number: SU1528785A1
Application number: SU874177775A
Authority: SU
Inventors: Виктор Иванович Фирсов
Original assignee: В.И.Фирсов
Priority date: 1987-01-07
Filing date: 1987-01-07
Publication date: 1989-12-15

Abstract

Изобретение относитс к химической и нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при утилизации тепла гор чих высокотемпературных потоков, в частности при охлаждении пирогаза или крекинг-газа путем утилизации их тепла с получением вод ного пара. С целью расширени технологических возможностей посредством защиты труб теплообменных аппаратов от высоких температур на внутренней стенке трубы закрепл етс защитный слой из термостойкого материала с низким коэффициентом теплопроводности. Толщина защитного сло определ етс по минимальной температуре на внутренней поверхности сло , ниже которой возможно образование загр знений на этой поверхности. В качестве термостойких материалов используютс силикатные, органосиликатные, угольно-графитные материалы, механические и химические композиции на их основе, сплавы металлов и их солей. Защитный слой нанос т как на всю поверхность, так и на отдельные участки труб с различной толщиной. 2 з.п. ф-лы.The invention relates to the chemical and petroleum refining industry and can be used in the recovery of heat from hot high-temperature streams, in particular when cooling pyrogas or cracking gas by disposing of their heat to produce water vapor. In order to expand technological capabilities by protecting the tubes of heat exchangers from high temperatures, a protective layer of heat-resistant material with a low thermal conductivity is fixed on the inner wall of the tube. The thickness of the protective layer is determined by the minimum temperature on the inner surface of the layer, below which dirt may form on this surface. Silicate, organosilicate, carbon-graphite materials, mechanical and chemical compositions based on them, alloys of metals and their salts are used as heat-resistant materials. The protective layer is applied both to the entire surface and to individual sections of pipes with different thickness. 2 hp f-ly.

Description

Изобретение относитс к химической и нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при утилизации тепла гор чих высокотемпературных потоков, в частности при охлаждении пирогаза или крекинг- газа путем утилизации их тепла с получением вод ного пара.The invention relates to the chemical and petroleum refining industry and can be used in the recovery of heat from hot high-temperature streams, in particular when cooling pyrogas or cracking gas by disposing of their heat to produce water vapor.

Цель изобретени - расширение технологических возможностей за счет за- щить труб теплообменных аппаратов от высоких температур.The purpose of the invention is the expansion of technological capabilities by protecting the pipes of heat exchangers from high temperatures.

Способ реализуетс нанесением неподвижного защитного сло определенной толщины из термостойкого материала с низким коэффициентом теплопроводности на теплообменную поверхность со стороны гор чего потока в результатеThe method is implemented by applying a fixed protective layer of a certain thickness from a heat-resistant material with a low thermal conductivity coefficient to the heat exchange surface from the side of the hot flow as a result of

чего, с одной стороны, обеспечивают относительно низкую температуру труб, т.е. защищают их от высоких температур гор чего потока и уменьшают их относительный прирост температурного удлинени , с другой стороны, увеличивают температуру поверхности теплообме- на и пристенного сло газа за счет понижени теплопроводности защитного сло , при которой снижаетс конденсаци т желых углеводородов и адгези на теплообменной поверхности смол и пека за счет их высокой текучести при повышенной температуре, т.е. поверхность не загр зн етс веществами с низкой теплопроводностью во врем эксплуатации теплообменника, обеспечива заданную величину теплопередачи, which, on the one hand, ensure a relatively low temperature of the pipes, i.e. protect them from high temperatures of the hot flow and reduce their relative increase in thermal elongation; on the other hand, they increase the temperature of the heat exchange surface and the near-wall gas layer by lowering the thermal conductivity of the protective layer, which reduces the condensation of heavy hydrocarbons and adhesion on the heat exchange surface of the resins and pitch due to their high fluidity at elevated temperatures, i.e. the surface is not contaminated by substances with low thermal conductivity during operation of the heat exchanger, providing a specified amount of heat transfer,

следовательно, эффективную утилизацию тепла гор чего потока на весь период эксплуатации теплообменника.consequently, efficient heat utilization of the hot stream for the entire period of operation of the heat exchanger.

Пример. Дл охлаждени пирс газа примен ют котел-утилизатор, пред ставл юи;ий собой трубчатый теплообменник , по трубному пространству которо го истекает гор чий поток пирогаза, а в межтрубном пространстве осуществл - ют испарение котловой воды. Перед подачей в котел-утилизатор высокотемпературного потока пирогаза в межтрубное пространство его подают котловую воду с температурой 200°С, а после прогрева металла на внутреннюю поверхность труб и труб досок нанос т распылением при 450° С защитный слой органосиликатного лака, толщиной 0,1 на входе и 0,8 мм на выходе с после- дующей выдержкой 12-18 ч; термостойкость лака 600°С. Затем в котел-утилизатор подают пирогаз, полученный пр пиролизе легкого бензина с температурой 780°С, что вызывает испарение кот ловой воды под давлением 30 атм и температуре 233°С, с нагревом металла труб до , а поверхности защитного сло по ходу пирогаза от 450°С на входе и до 350 С на выходе, при этом ;Пирогаз охлаждаетс до 370°С.Example. For cooling the pier of gas, a waste heat boiler is used, which is a tubular heat exchanger, through the pipe space of which a hot stream of pyrogas flows, and evaporation of boiler water is carried out in the annular space. Before being fed into the recovery boiler of the high-temperature pyrogas stream, boiler water with a temperature of 200 ° C is supplied to the annular space, and after the metal is heated, the protective surface of the organosilicate lacquer of a thickness of 0.1 to the inlet and 0.8 mm at the exit with a subsequent exposure time of 12–18 h; heat resistance of a varnish of 600 ° C. Then, pyrogas, obtained during the pyrolysis of light gasoline with a temperature of 780 ° C, is supplied to the waste-heat boiler, which causes evaporation of the boiler water under a pressure of 30 atm and a temperature of 233 ° C, with the heating of the metal of the pipes up to 450 ° C at the inlet and up to 350 ° C at the outlet, in this case; Pyrogas is cooled to 370 ° C.

П р и м е р 2. Процесс провод т аналогично примеру 1, но при этом в качестве защитного сло используют угольно-графитовую мастику на основе органо-силикатного в жущего материала , толщина сло 0,8 мм на входе и 5,0 мм на выходе, котора увеличиваетс по ходу пирогаза, получаемого при пиролизе газойл . Температура пи- рогаза на входе в котел-утилизатор 750° С, на выходе 420 С, давление пара 100 атм при 310°С, при этом температура металла труб и трубных решеток 330-3 0°С, температура поверхности защитного сло со стороны пирогаза на входе 430 С, на выходе 400°С.PRI mme R 2. The process is carried out analogously to example 1, but at the same time, carbon-graphite mastic based on organosilicate adhesives is used as a protective layer, the thickness of the layer is 0.8 mm at the entrance and 5.0 mm per output, which increases along the pyrogas obtained by gas oil pyrolysis. Pyrogas temperature at the inlet to the waste-heat boiler is 750 ° C, 420 ° C at the outlet, 100 atm vapor pressure at 310 ° C, while the metal temperature of the pipes and tube sheets is 330-3 0 ° C, the surface temperature of the protective layer on the side of the pyrogas at the inlet of 430 С, at the exit of 400 ° С.

Прим е р 3. Процесс провод т аналогично примеру 1, но при этом в качестве защитного сло используютNote 3. The process is carried out analogously to example 1, but in this case, as a protective layer,

силикатный лак с толщиной по длине труб 1,0 мм на входе и 0,5 мм на выходе . Параметры процесса аналогичны примеру 1.silicate varnish with a pipe length of 1.0 mm at the inlet and 0.5 mm at the outlet. The process parameters are similar to example 1.

П р и м е р 4. Дл охлаждени пирогаза примен ют котел-утилизатор, представл ющей собой теплообменник типа труба в трубе по внутренней трубе истекает гор чий поток пирогаза.EXAMPLE 4 A heat recovery boiler is used to cool the pyrogas, which is a tube-like heat exchanger in the tube through the inner tube, which exudes a hot stream of pyrogas.

Q Q

5five

00

5five

а в копьи.еиом пространстве осуществл ют испарение циркулирующей котловой воды.and in the lance, the evaporation of circulating boiler water is carried out in the space.

Перед включением теплообменника в работу на внутреннюю поверхность внутренней трубы напыл ют nopoii.ioK титана известными методами, например, индукционным методом, при этом по длине трубы (оби(а длина 9 м) защитный слой имеет различную толщину: со стороны входа гор чего потока нанос т защитный слой длиной I м с изменением толщины от 5 до 2,0 мм в зависимости от начальной температуры пирогаза, затем толщина сло длиной 7 м составл ет 1,OtO,5 мм, на остальных 2 м толщина защитного сло вновь увеличиваетс с 1,0 до 5,0 мм. За счет нанесени защитного сло из порошка титана имеет место упрочнени основного конструкционного металла теплообменника - легированной стали, в св зи с этим толщина внутренней трубы уменьшаетс на 10-20 в сравнении с трубой , на которую не наноситс защитный слой. После нанесени защитного сло теплообменник включают в работу: во внутреннюю трубу подают пирогаз из высокотемпературного реактора с температурой 860-880°С, в кольцевом пространстве за счет утилизации тепла пирогаза испар етс котлова вода при давлении 120 атм при 320 С, в результате получаетс парожидкостна смесь с содержанием 30 пара, котора циркулирует через паросборную систему. Температура металла внутренней трубы на входе пирогаза составл ет , в средней части 360°С, на выходе , в то врем как температура поверхности защитного сло по ходу пирогаза составл ет соответственно: 450,370 и 390 С при температуре пирогаза на выходе .400 С. Наружна труба теплообменника изолирована и имеет температуру стенки 310 С. При температуре пирогаза по длине змеевика 860,650 и 400°С и соответственно температуры защитного слод 450,370 и З90 с загр знение поверхности практически отсутствует из-за высоких температур пирогаза в пристенном слое, котора составл ет соответственно 570,450 и 395 С, т.е. конденсаци т желых углеводородов отсутствует. Так как перед подачей пирогаза теплообменник прогреваетс котловой водой до температуры стенок труб около , то с Before putting the heat exchanger into operation, titanium nopoii.ioK is sprayed onto the inner surface of the inner tube by known methods, for example, by the induction method, and the protective layer has a different thickness along the length of the tube (obi (and 9 m length)): from the hot stream inlet side t protective layer with a length of I m with a change in thickness from 5 to 2.0 mm depending on the initial temperature of the pyrogas, then a layer thickness of 7 m is 1, OtO, 5 mm, on the remaining 2 m the thickness of the protective layer increases again from 1, 0 to 5.0 mm. By applying a protective layer From the titanium powder, the main structural metal of the heat exchanger — alloyed steel — is hardened, and therefore the thickness of the inner tube is reduced by 10-20 compared to a pipe that is not coated with a protective layer. After applying a protective layer, the heat exchanger is put into operation: the pipe is supplied with pyrogas from a high-temperature reactor with a temperature of 860-880 ° C; in the annular space, due to utilization of the heat of the pyrogas, boiler water evaporates at a pressure of 120 atm at 320 ° C; as a result, vapor-liquid is obtained and a mixture containing 30 steam that circulates through the steam collection system. The metal temperature of the inner tube at the inlet of the pyrogas is, in the middle part, 360 ° C, at the exit, while the surface temperature of the protective layer along the pyrogas is respectively: 450.370 and 390 ° C at the pyrogas temperature at the output .400 C. Outer tube the heat exchanger is insulated and has a wall temperature of 310 C. At a pyrogas temperature along the coil length of 860.650 and 400 ° C and, accordingly, the temperature of the protective wall of 450.370 and C90 with surface contamination is practically absent due to the high temperatures of the pyrogas in the near-wall layer ra is suitably 570.450 and 395 C, e.g. condensation of heavy hydrocarbons is absent. Since the heat exchanger is heated by boiler water to the temperature of the pipe walls around, before supplying the pyrogas,

. 1528785 . 1528785

пирогаза увеличение температуры путем закреплени на внутренн еи стен- стены внутренней трубы составл ет ке трубы термостойкого материала с только в среднем около 0 С, что вы- низким коэффициентом теплопроводности, зывает сравнительно низкую относитель- при этом толщину защитного сло опре- ную деформацию внутренней и наружной дел ют по минимальной температуре на труб теплообменника, котора может внутренней поверхности сло , ниже компенсироватьс различными удельными которой возможно образование загр з- коэффициентами расширени при приме- нений на этой поверхности, нении различных металлов дл труб. ,Q 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с тем, что в качестве термоФормула изобретени стойких материалов используют материалы , выбираемые из группы: силикатных,pyrogas temperature increase by fixing on the inner wall of the inner pipe wall is a heat resistant material tube with only about 0 C on average, which is a high thermal conductivity coefficient, and the relative deformation of the inner layer is relatively low relative to the thickness of the protective layer. the outer one is divided by the minimum temperature per heat exchanger tube, which can be the inner surface of the layer, and is compensated below by various specific values which can cause the formation of contamination and applications on this surface, using various metals for pipes. , Q 2. The method according to claim 1, that is, and so that as the thermoform of the invention of resistant materials use materials selected from the group: silicate,

1. Способ защиты труб теплообменных органосиликатных, угольно-графитных аппаратов от органических загр знений, материалов, механических и химических заключакхцийс в создании защитного композиций на их основе, сплавов ме- сло на внутренней стенке труб, о т- таллов и их солей, личающийс тем, что, с целью расширени технологических возмож- 3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и- ностей за счет защиты труб теплообмен-20 чающийс тем, что защитный ных аппаратов от высоких температур, слой нанос т как на всю поверхность, создание защитного сло осуществл ют так и на отдельные участки труб.1. The method of protecting pipes of heat exchanging organosilicate, carbon-graphite apparatus from organic contaminants, materials, mechanical and chemical conclusions in creating protective compositions based on them, alloys of the metal on the inner wall of the pipes, tals and their salts, that, in order to expand technological opportunities. 3. The method according to paragraphs. 1 and 2, due to the protection of pipes by heat exchanging the fact that protective devices are protected from high temperatures, the layer is applied both to the entire surface, the creation of a protective layer is carried out as well as to individual pipe sections.

Claims

Claim

1528785 ⁶ by fixing on the inner wall of the pipe a heat-resistant material with a low coefficient of thermal conductivity, while the thickness of the protective layer is determined by the minimum temperature on 1 inner surface of the layer, below which the formation of contaminants on this surface is possible.

2. The method according to p. ^ Characterized in that as heat-resistant materials use materials selected from the group: silicate, organosilicate, carbon-graphite materials, mechanical and chemical compositions based on them, metal alloys and their salts.

A method of protecting tubes of heat-exchange apparatus from organic pollution, which consists in creating a protective layer on the inner wall of the pipes, characterized in that, in order to expand technological capabilities by protecting the tubes of heat-exchange apparatus from high temperatures, the creation of a protective layer is carried out

3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that the protective layer is applied both to the entire surface and to individual pipe sections.