BRPI0902823A2 - peça de ligação entre uma tubulação de craqueamento e uma tubulação de resfriamento e método para ligar uma tubulação de craqueamento a uma tubulação de resfriamento - Google Patents
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Abstract
PEçA DE LIGAçãO ENTRE UMA TUBULAçãO DE CRAQUEAMENTO E UMA TUBULAçãO DE RESFRIAMENTO E MéTODO PARA LIGAR UMA TUBULAçãO DE CRAQUEAMENTO A UMA TUBULAçãO DE RESFRIAMENTO. A presente invenção refere-se a uma peça de ligação entre uma tubulação de craqueamento (1) de um forno de craqueamento e uma tubulação de resfriamento (2) de um cooler de gás de craqueamento. Nessa ligação, a tubulação de resfriamento (2) é concretizada como uma tubulação dupla com uma tubulação interna (3) disposta na extensão da tubulação de craqueamento (1) e uma tubulação externa (4) que envolve a tubulação interna (3) enquanto forma um espaço de resfriamento intermediário (5) . O espaço de resfriamento intermediário (5) é ligado a uma câmara de abastecimento (6) para o abastecimento de um fluido refrigerante. Além disso, uma peça de transição (14) é ligada à tubulação de craqueamento (1) cuja porção final tem uma configuração em forma de garfo e apresenta uma porção interna (15) e uma porção externa (16), entre as quais é introduzida uma camada de material termicamente isolante (17) . A câmara de abastecimento (6) é concretizada como uma unidade com uma peça de transição (14) A unidade é pré-fabricada e inclui metades de cascos (18, 19) Na câmara de abastecimento (6) é soldada uma seção de tubulação interna (13) que se projeta para fora da câmara de abastecimento (6) e é alinhada com a porção interna (15) da peça de transição (14) Um método para a fabricação de tal peça de ligação é revelado.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: "PEÇA DELIGAÇÃO ENTRE UMA TUBULAÇÃO DE CRAQUEAMENTO E UMA TUBULAÇÃODE RESFRIAMENTO E MÉTODO PARA LIGAR UMA TUBULAÇÃO DECRAQUEAMENTO A UMA TUBULAÇÃO DE RESFRIAMENTO".
A presente invenção refere-se a uma peça de ligaçãoentre uma tubulação de craqueamento de um forno decraqueamento e uma tubulação de resfriamento de um cooler degás de craqueamento com as características do preâmbulo dareivindicação 1, e a um método para ligar uma tubulação decraqueamento de um forno de craqueamento a uma tubulação deresfriamento de um cooler de gás de craqueamento.
Os fornos de craqueamento de etileno ou de piróliseformam, dentro de uma unidade de etileno, o elemento chavepara a produção dos materiais básicos de etileno, propileno,butadieno etc. para a indústria de plásticos.
Hidrocarbonetos saturados, principalmente etano,propano, butano, LNG (gás natural liquido), nafta e gasóleosão usados como materiais de partida. A transformação doshidrocarbonetos saturados em hidrocarbonetos insaturadosocorre em tubulações de craqueamento, a temperaturas deentrada de 500 a 680°C e temperaturas de saida de 775 a 875°Ce em uma pressão na faixa de l,5xl05 a 5,0xl05 Pa.Em coolers de gás de craqueamento em downstream na saidado forno, os hidrocarbonetos insaturados (também conhecidoscomo gases de craqueamento) são resfriados de 775 a 875°Cpara cerca de 350 a 450°C sob formação de vapor de altapressão ou de baixa pressão. A "água de resfriamento"apresenta uma temperatura de ebulição ou de destilação em umadeterminada pressão. O resfriamento ocorre devido à transiçãode fases de liquido para vapor.
O cooler de gás de craqueamento consiste em uma ou maistubulações duplas, sendo que na tubulação interna encontra-seo gás de craqueamento a ser resfriado, e na tubulaçãoexterna, isto é, em torno da tubulação interna, encontra-se aágua de resfriamento. O gás de craqueamento, dependendo dotipo de forno, pode entrar no cooler de gás de craqueamentopor baixo e fluir para cima ou pode entrar por cima e fluirpara baixo.
A tubulação dupla resfriada do cooler de gás decraqueamento é conectada, através de uma peça de transiçãoespecial, à tubulação de craqueamento que se projeta parafora do forno de craqueamento. Esta peça de transição éresfriada com vapor ou é projetada como um componente nãoresfriado que é preenchido com material termicamenteisolante. Tal peça de transição não resfriada é conhecida apartir do documento DE 39 10 630 C3 e consiste de umaextremidade de tubulação ampliada em forma de garfo, com umaseção interna e uma seção externa. O espaço existente entreas duas seções é preenchido com um material termicamenteisolante. Apenas a seção externa da peça de transição éconectada ao cooler de gás de craqueamento, ao passo queentre a seção interna da peça de transição e a tubulação deresfriamento do cooler de gás de craqueamento é mantida umafolga nas direções radial e axial.
A peça de transição não resfriada conhecida a partir dodocumento DE 39 10 630 C3 apresenta a vantagem, em comparaçãocom a peça de transição resfriada, de que no ponto de conexãoas temperaturas da parede são quase iguais, de modo quetensões térmicas são evitadas. Apesar dessa vantagem clara,em unidades de craqueamento antigas ainda estão sendo usadaspeças de transição resfriadas. Existe uma demanda desubstituir as peças de transição resfriadas nas unidades degás de craqueamento existentes por peças de transição nãoresfriadas.
A partir dos documentos EP 718 579 BI e EP 810 414 BI éconhecido um trocador de calor de tubo único para oresfriamento de gás de craqueamento, que é equipado com umacâmara de abastecimento especial para o fluido refrigerante.
A câmara de abastecimento consiste de seções individuaisinterconectadas de uma peça sólida em forma de tira onde écolocada, respectivamente, uma única porção de reentrânciaque cerca a tubulação interna. A tubulação interna datubulação de resfriamento, a qual é concretizada como umatubulação dupla, é soldada na base da câmara deabastecimento, ao passo que a tubulação externa da tubulaçãodupla é soldada na parte da câmara de abastecimento que estádisposta fora da porção de reentrância. A ligação ao forno decraqueamento, também no caso desse trocador de calor, é feitaatravés de uma peça de transição não resfriada contendomaterial de isolamento térmico e equipada com uma expansão dotipo garfo. Nesse trocador de calor, cada tubulação deresfriamento pode ser controlada individualmente e de maneiraprecisa, e a câmara de abastecimento em si é suficientementerigida para poder resistir à alta pressão do fluidorefrigerante, sem reforços adicionais. Um abastecimentotangencial do fluido refrigerante gera um fluxo de agente deresfriamento em rotação que garante um bom resfriamento dabase da câmara de abastecimento e que previne contra umaprecipitação indesejada de particulas fora do fluido refrigerante.
A presente invenção tem o objetivo de fornecer uma peçade ligação de alta precisão que pode ser montadaposteriormente em unidades já existentes no local com um customenor entre uma tubulação de craqueamento não resfriada de umforno de craqueamento e uma tubulação resfriada de um coolerde gás de craqueamento.
O objetivo é realizado de modo inventivo com uma peça deligação do gênero anteriormente mencionado através dascaracterísticas da reivindicação 1. Um método utilizando apeça de ligação de acordo com a presente invenção é a matériaprincipal da reivindicação 4. Concretizações vantajosas dapresente invenção são fornecidas nas reivindicaçõesdependentes.
A peça de ligação de duas partes, de acordo com apresente invenção, representa uma unidade de reparo ouconjunto de aprimoramento. A unidade pré-fabricada já contém,além da câmara de abastecimento, a peça de transição, de modoque a costura de solda critica, devido a fortes tensões entrea câmara de abastecimento e a peça de transição, é executadacom uma solda automática na fábrica com alta qualidade eprecisão. As operações de soldagem no local da unidade, talcomo a junção das metades dos cascos um ao outro e à tubulaçãointerna e à tubulação externa da tubulação de resfriamento,assim como a junção da peça de transição à tubulação decraqueamento, podem ser executadas como operações manuais desoldagem mais simples.
Uma modalidade da presente invenção é mostrada nodesenho, o qual será explicado detalhadamente a seguir e emque:
- a figura 1 mostra um corte longitudinal através de uma peçade ligação entre a tubulação de craqueamento e o cooler degás de craqueamento;
- a figura 2 mostra o corte II - II de acordo com a figura 1;e
- a figura 3 mostra o corte III - III de acordo com a figura 1.
A figura 1 mostra uma peça de ligação entre uma tubulaçãode craqueamento 1 não resfriada de um forno de craqueamentonão ilustrado e uma tubulação de resfriamento 2 de um coolerde gás de craqueamento. 0 cooler de gás de craqueamento doqual apenas é mostrada a parte da entrada essencial para apresente invenção, contém várias tubulações de resfriamento 2,as quais são representadas como tubulações duplas com umatubulação interna 3 e uma tubulação externa 4. Entre atubulação interna 3 e a tubulação externa 4 há um espaço deresfriamento intermediário 5 através do qual flui um fluidorefrigerante sob alta pressão. A tubulação externa 4 édeslocada para trás em relação à tubulação interna 3.
O espaço de resfriamento intermediário 5 entre atubulação interna 3 e a tubulação externa 4 é ligado a umacâmara de abastecimento 6 para o abastecimento do fluidorefrigerante. A câmara de abastecimento 6 é compostaparticularmente de uma peça sólida em forma de tiras que édividida em seções individuais 7, as quais são interconectadasde uma maneira fixa.
Em cada seção 7 da câmara de abastecimento 6 há umaporção de reentrância 8 que possui uma seção transversalcircular com uma tubulação de resfriamento 2 associada a cadauma das porções de reentrância. A porção de reentrância 8 éformada tão profundamente na parte que constitui a câmara deabastecimento 6 que permanece uma base anelar 9 com umaespessura de parede residual predefinida para a pressão interna alta.Em cada porção de reentrância 8 desemboca uma cavidade10, de preferência tangencialmente na altura da base 9. Cadauma das cavidades 10 está respectivamente ligada a um condutode abastecimento para o fluido refrigerante não ilustradoatravés de uma conexão de abastecimento 11. O fluidorefrigerante entra com alta velocidade na porção dereentrância 8 através da cavidade 10 e gera um fluxo rotativoem torno da tubulação de resfriamento 2. Este fluxo fornece umbom resfriamento da base 9 da porção de reentrância 8 e impedeo depósito de partículas sobre a base 9. Tal depósito causa umsuperaquecimento localizado prejudicial.
A porção de reentrância 8 é fornecida com uma outracavidade 12 a qual, na altura da base 9, é levada para fora.Através da segunda cavidade 12, as partículas que foramcoletadas na porção de reentrância 8 e que giram junto com ofluxo do fluido refrigerante podem ser expelidas durante aoperação do cooler de gás de craqueamento. Além disso, atravésda cavidade 12, a porção de reentrância 8 e a base 9 podem serinspecionadas com um endoscopio a partir do lado de fora.
Na base anelar 9 da câmara de abastecimento 6 é soldadauma seção de tubulação interna 13 cujo diâmetro externo émenor do que o diâmetro interno da porção de reentrância 8, demodo que dentro da porção de reentrância 8 é formado um espaçolivre que está em ligação com a conexão de abastecimento 11. Odiâmetro interno, o diâmetro externo e a espessura da seção detubulação interna 13 são iguais às respectivas dimensões datubulação interna 3 da tubulação de resfriamento 2. A seção detubulação interna 13 projeta-se para fora da câmara de abastecimento 6.
A extremidade de cada tubulação de craqueamento 1 no ladoda saida está ligada a uma peça de transição 14. A peça detransição 14 é ampliada em forma de garfo e constitui umaporção interna 15, a qual é disposta na extensão da tubulaçãode craqueamento 1, e uma porção externa 16, ambas as quais sãointerconectadas em uma extremidade. A porção externa 16 dapeça de transição 14 é soldada com a câmara de abastecimento 6no lado voltado para a tubulação de craqueamento 1. A porçãointerna 15 da peça de transição 14 é espaçada axialmente dasecção de tubulação interna 13 em aproximadamente algunsmilímetros. O espaço intermediário entre a porção interna 15 ea porção externa 16 da peça de transição 14 é preenchido comuma camada de material de isolamento térmico 17.
A parte da seção de tubulação interna 13 que se projetapara fora da câmara de abastecimento 6 é cercada por metadesde cascos 18, 19 a uma distância que corresponde à largura doespaço de resfriamento intermediário 5 dentro da tubulação deresfriamento 2. Para a conservação exata dessa distância ouespaçamento, pelo menos dois espaçadores 20 são fixados nolado externo da seção de tubulação interna 13, cuja alturacorresponde à largura do espaço de resfriamento intermediáriodentro da tubulação de resfriamento 2.
O diâmetro interno, o diâmetro externo e a espessura dasmetades de cascos 18, 19 são iguais às respectivas dimensõesda tubulação externa 4. Na extensão da tubulação externa 4, asmetades de cascos 18, 19 são soldadas com a tubulação externa4 e também uma com a outra e com a câmara de abastecimento 6no seu lado voltado para a tubulação de resfriamento 2. Odiâmetro interno das metades de cascos 18, 19 corresponde aodiâmetro interno da porção de reentrância 8, fazendo com quehaja uma ligação entre a câmara de abastecimento 6 e o espaçode resfriamento intermediário 5.
As metades de cascos 18, 19 e a unidade pré-fabricada queinclui a câmara de abastecimento 6 com a peça de transição 14soldada sobre ela e a seção de tubulação interna .13 soldadadentro dela formam juntas uma unidade de reparo ("conjunto deaprimoramento") que pode ser usada em uma instalação jáexistente. Para esse propósito, na instalação já existente éremovida a câmara de abastecimento com a antiga peça detransição, sendo que a tubulação interna 3 e a tubulaçãoexterna 4 da tubulação de resfriamento 2 são separadas de talmodo que, conforme mostra a figura 1, a tubulação interna 3 seprojeta para fora da tubulação externa 4. Além disso, atubulação de craqueamento 1 é cortada perto da câmara deabastecimento 6. Uma outra desmontagem do cooler de gás de craqueamento não é necessária.
A unidade pré-fabricada compreendendo a câmara deabastecimento 6 com a peça de transição 14 soldada sobre ela ea seção de tubulação interna 13 soldada dentro dela é soldadamanualmente através da seção de tubulação interna 13 àtubulação interna 3. As metades de cascos 18, 19 são dispostasao redor da parte da seção de tubulação interna 13 que seestende para fora da câmara de abastecimento 6 e sãosimilarmente soldadas manualmente uma à outra e também em umaface frontal com a tubulação externa 4 e na outra face frontalcom o lado voltado para a tubulação de resfriamento 2 dacâmara de abastecimento 6. Em seguida, a peça de transição 14é soldada manualmente à tubulação de craqueamento 1.Para ser capaz de aproveitar as vantagens anteriormentemencionadas da câmara de abastecimento 6 descrita e da peça detransição 14 não resfriada com um cooler de gás decraqueamento já existente, não é necessário desmontar o coolerde gás de craqueamento e montar um cooler de gás decraqueamento novo apropriadamente equipado. Apenas énecessário separar o cooler de gás de craqueamento existenteque deve ser reformado a partir do forno de craqueamento,remover a câmara de abastecimento 6 existente com a antigapeça de transição 14, assim como uma pequena porção datubulação interna 3 e da tubulação externa 4, e substitui-lospela unidade de reparo da invenção ("conjunto deaprimoramento"). Com isso, o tempo de conversão é encurtado,de modo que a instalação está rapidamente disponível novamentecom tecnologia aperfeiçoada.
Claims (4)
1. Peça de ligação entre uma tubulação de craqueamento (1) deum forno de craqueamento e uma tubulação de resfriamento (2)de um cooler de gás de craqueamento, sendo que a tubulação deresfriamento (2) é concretizada como uma tubulação dupla comuma tubulação interna (3) disposta na extensão da tubulação decraqueamento (1) e uma tubulação externa (4) que cerca atubulação interna (3) enquanto forma um espaço de resfriamentointermediário (5), e o espaço de resfriamento intermediário(5) é ligado a uma câmara de abastecimento (6) para oabastecimento com um fluido refrigerante, e sendo que umapeça de transição (14) é ligada à tubulação de craqueamento(1) cuja porção final tem uma configuração em forma de garfo,e apresenta uma porção interna (15) e uma porção externa(16), entre as quais é introduzida uma camada de materialtermicamente isolante (17), caracterizada pelo fato de que acâmara de abastecimento (6) junto com a peça de transição (14)são concretizadas como uma unidade, em que a unidade é pré-fabricada e compreende metades de cascos (18, 19), em que aporção externa (16) da peça de transição (14) é fixada à base(9) da câmara de abastecimento (6), coaxialmente em relação aoeixo longitudinal da tubulação de resfriamento (2), em que nacâmara de abastecimento (6) é soldada uma porção de tubulaçãointerna (13) que se projeta para fora da câmara deabastecimento (6) e está alinhada com a porção interna (15) dapeça de transição (14) e cuja espessura e diâmetros interno eexterno correspondem àqueles da tubulação interna (3), e que aespessura e os diâmetros interno e externo das metades decascos (18, 19) correspondem àqueles da tubulação externa (4)e o comprimento axial das metades de cascos (18, 19) é maiordo que a parte da seção de tubulação interna (13) que seprojeta para fora da câmara de abastecimento (6).
2. Peça, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelofato de que a parte da seção de tubulação interna (13) que seprojeta para fora da câmara de abastecimento (6) possuiespaçadores (20) no lado externo, cuja altura corresponde àlargura do espaço de resfriamento intermediário (5) dentro datubulação de resfriamento (2).
3. Peça, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadapelo fato de que a câmara de abastecimento (6) consiste de umapeça sólida em forma de tiras ou de várias seções (7)interligadas de uma peça sólida em forma de tiras, onde éintroduzida uma porção de reentrância (8) circular que, sob apermanência de uma base fina (9) da peça em forma de tira, éfechada unilateralmente, e em que a seção de tubulação interna(13) é soldada na base (9).
4. Método para a ligação de uma tubulação de craqueamento (1)de um forno de craqueamento à tubulação de resfriamento (2) deum cooler de gás de craqueamento utilizando a peça de ligaçãoconforme definida nas reivindicações de 1 a 3, caracterizadopelo fato de que a peça de transição (14) e a câmara deabastecimento (6) são pré-montadas para formar uma unidade, emque a seção de tubulação interna (13) da câmara deabastecimento (6) é soldada na tubulação interna (3) datubulação de resfriamento (2), em que as metades de cascos(18, 19) são dispostas ao redor da parte da seção de tubulaçãointerna (13) que se projeta para fora da câmara deabastecimento (6), em que as metades de cascos (18, 19) sãosoldadas uma à outra e em uma face frontal com a tubulaçãoexterna (4) da tubulação de resfriamento (2) e na outra facefrontal com a câmara de abastecimento (6), e em que a peça detransição (14) é soldada na tubulação de craqueamento (1).
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