ES2226372T3 - Mejora de un horno con unidades de coquificacion retrasada. - Google Patents
Mejora de un horno con unidades de coquificacion retrasada.Info
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Abstract
Un horno de coquificación retrasada que incluye: una entrada hacia dicho horno y una salida desde él; al menos un grupo de tubos calentadores que conectan dicha entrada y dicha salida en el que dicho grupo de tubos calentadores tienen tubos adyacentes rectos; conexiones de curva de codo compuestas de acero con aproximadamente el 9 por ciento de cromo con una superficie interior, en el que dichas conexiones de curva conectan de forma desmontable dichos tubos adyacentes; y una capa endurecida por difusión de boro desde un componente de boro aplicado sólo en dicha superficie interna de dichas conexiones de curva para resistir la erosión de dichas conexiones de curva del impacto de dichas partículas de coque durante la descoquización.
Description
Mejora de un horno con unidades de coquificación
retrasada.
Este invento se refiere a coquificación
retrasada, y más particularmente a una mejora en hornos de
coquificadores asociados con unidades de coquificación
retrasada.
En el procedimiento de coquificación retrasada,
se calienta un residuo de petróleo hasta la temperatura de
coquificación en un horno coquificador, y después se hace pasar el
residuo calentado a un tambor de coquificación en el que se
descompone en componentes volátiles y coque retrasada. El
procedimiento de coquificación retrasada se ha usado durante varias
décadas, principalmente como medio de producir productos útiles
desde residuos de valor bajo de una operación de refinado de
petróleo.
Los hornos coquificadores incluyen típicamente
varios grupos de tubos calentadores, en los que cada grupo está
compuesto de una serie de secciones rectas conectadas por
conexiones de curva de codo de retorno. Durante el funcionamiento
de la unidad coquificadora, en la que la materia prima del
coquificador es calentada hasta temperaturas de 482ºC (900ºF) o
más, los tubos del horno se ensucian por deposición de coque en la
superficie interior de los tubos. A medida que progresa este
proceso de ensuciado, la eficiencia del horno cae y progresivamente
se requieren condiciones de horno más severas para calentar el
suministro entrante hasta la temperatura de coquificación. Como
resultado de este ensuciado de los tubos internos del horno, es
necesario descoquizar periódicamente los tubos del horno.
Se usan varios métodos para descoquizar los tubos
del horno. En algunos procedimientos, se quita el horno del
funcionamiento durante el proceso de descoquización. En otros
procedimientos, solo se retiran del servicio una parte de los
grupos de tubos. En todos casos, la producción es paralizada o
reducida durante el proceso de descoquización del horno.
Un procedimiento de descoquización, al que a
veces se hace referencia como descorchado en línea, incluye la
inyección de vapor a alta velocidad y seguir un ciclo suficiente de
temperatura de los tubos del horno, tal como entre 538ºC (1000ºF) y
704ºC (1300ºF), para provocar la contracción y expansión del tubo,
con el descascarillado resultante de los depósitos acumulados de
coque, cuyos depósitos son soplados después desde los tubos del
horno por el flujo de vapor. Este procedimiento puede ser
realizado en una parte de los grupos de tubos mientras que otra
parte de los grupos de tubos permanece en producción.
Otro procedimiento de descoquización supone la
inyección de aire junto con el vapor en alguna etapa de la
descoquización. Como los tubos todavía están muy calientes durante
la descoquización, el aire provoca la combustión de los depósitos de
coque, tal que hay una combinación de desconchado y combustión de
coque.
Los procedimientos de descoquización descritos
antes, incluyendo sus variantes, son entendidos bien por los de la
industria de la coquificación.
Un problema común en la descoquización es que las
partículas de coque retiradas por el procedimiento de descoquización
provocan la erosión de los tubos del horno, particularmente en las
conexiones de curva de codo de retorno que conectan secciones
rectas adyacentes de tubos de horno.
En el pasado, el problema de erosión ha sido
abordado de varias maneras, incluyendo el uso de una composición de
metales resistentes a la erosión, usando tubos de pared muy gruesa
y, en algunos casos, añadiendo un revestimiento soldado a las
secciones más propensas a la erosión de los tubos.
La patente de EEUU número 2.123.144 se refiere a
un aparato para servicios a temperatura elevada para usar en el
transporte bajo presión de gases y líquidos altamente calentados.
Se pueden usar aleaciones ferrosas, tales como aleaciones de cromo
4 ó 6 en la industria de la refinería pero no son adecuadas para
usar a alta temperatura. Se describe que una aleación terrosa que
contenga de 8 a 10,5% de cromo, de aproximadamente 1 a no más de
aproximadamente 2,5% de molibdeno y no más del 20 por ciento de
carbono, tiene buenas propiedades a alta temperatura.
En las patentes de EEUU números 4.389.439 y
4.826.401 para Clark, se describe una técnica para mejorar la
resistencia a la erosión de superficies de metal. La técnica
incluye una etapa de difusión de boro para mejorar la resistencia a
la erosión de tubos de metal.
El presente invento se refiere a un horno de
coquificación retrasada acorde con la reivindicación 1.
De acuerdo a un aspecto adicional del invento, la
resistencia a la erosión de conexiones de tubos de hornos se mejora
sometiendo la superficie interior de las conexiones a un
procedimiento de endurecimiento superficial por difusión acorde con
la reivindicación 2. Las superficies endurecidas resultantes
proporcionan una vida alargada de las conexiones comparado con las
conexiones sin tratar, proporcionando una seguridad aumentada y
eficiencias de funcionamiento mejoradas.
La figura 1 es una vista esquemática de una parte
de una unidad de coquificación retrasada.
La figura 2 es una vista que muestra una sección
de un grupo de tubos de un horno coquificador.
La figura 3 es una vista recortada de una sección
de un grupo de tubos de horno coquificador que muestra el flujo de
material durante la descoquización del grupo de tubos.
La figura 4 es una vista en corte de una conexión
de curva de retorno que muestra los efectos de la erosión en la
conexión.
La figura 5 es una sección transversal de una
conexión de curva de retorno tomada a lo largo de la línea
5-5 de la figura 2.
El presente invento está dirigido a unidades
coquificadoras retrasadas del tipo mostrado genéricamente en la
figura 1. Como se muestra en ella, la materia prima de la línea de
alimentación 10 pasa a través del horno 12 en el que es calentada
hasta la temperatura de coquificación y después es introducida a uno
de un par de tambores 14 de coque.
Las figuras 2 y 3 muestran partes de un grupo de
tubos de horno, de los cuales a menudo hay dos o cuatro en un horno
coquificador, estando compuesto cada grupo de tubos por una
pluralidad de secciones rectas 16 con los extremos de secciones
adyacentes conectados por conexiones de curva de retorno 18,
mostradas como conexiones de codo de 180º, pero a veces compuestas
por un par de conexiones de codo de 90º con secciones cortas de
conexión rectas (no mostradas).
Los grupos de tubos de horno son sometidos a alta
temperatura, ya que la materia prima debe ser calentada desde 454ºC
(850ºF) hasta 482ºC (900ºF) o incluso más.
El grupo de tubos de horno está hecho típicamente
de un material de funcionamiento a alta temperatura tal como un
acero con el 9 por ciento de cromo.
Conforme progresa la coquificación, la superficie
interior del grupo de tubos de ensucia gradualmente por la
deposición de coque en la superficie interior de los grupos de
tubos. Esta suciedad reduce la eficiencia del horno hasta el punto
de que periódicamente, tal como cada pocas semanas o meses, o en
algunos casos después de uno o más años, los tubos del horno deben
ser "descoquizados" para restablecer la eficiencia del horno.
El proceso de descoquización da lugar al desconchado o
descascarillado de las partículas de coque, que son llevadas
entonces desde el horno por el flujo de vapor.
En cualquier procedimiento de descoquización en
el que se retiran depósitos de coque de la superficie de tubos, se
crea un problema de erosión por el flujo a alta velocidad de
partículas de coque, particularmente en las conexiones de curva de
retorno del grupo de tubos. Este flujo se ilustra en la figura 3,
en el que partículas de coque impactan en las superficies internas
de las curvas de retorno 18. En la figura 4 se muestra una zona
erosionada 22 en la conexión 18, lo que crea una zona de espesor
reducido, lo que puede comprometer la seguridad. Las conexiones
erosionadas tales como se muestran en la figura 4 son cortadas de
las secciones rectas de tubo y son sustituidas soldando conexiones
de sustitución sobre las secciones rectas.
Un grupo típico de tubos de horno puede tener
desde veinte a veinticinco secciones rectas en la sección radiante
del horno, estando conectadas las zonas rectas por conexiones de
curva de retorno. Los problemas de erosión se vuelven
progresivamente severos cuando el flujo progresa hacia la salida del
grupo de tubos, debido a la acumulación creciente de partículas de
coque y la velocidad aumentada del flujo debido la temperatura
creciente y la presión decreciente hacia la salida. Mientras que
es beneficioso reducir la erosión en todas las conexiones de retorno
de los grupos de tubos, se puede obtener un beneficio mayor
teniendo una conexión resistente a la erosión en los últimas cinco
o seis curvas de retorno en el grupo de tubos.
Los problemas por erosión descritos antes son
abordados en el presente invento con endurecimiento superficial de
la superficie interna de las conexiones 18 para aumentar la
resistencia a la erosión de las conexiones. Un tratamiento
preferido de endurecimiento superficial conlleva el someter la
superficie interna de las conexiones a un procedimiento de
endurecimiento superficial por difusión de boro, aunque se puede
usar un tratamiento de superficie de difusión alternativo.
El tratamiento de endurecimiento superficial por
difusión da lugar a una capa endurecida 24 de superficie como se
muestra en la figura 5, aunque la capa actual es típicamente unas
pocas milésimas de pulgada (2,54 cm) de espesor, mucho menos que lo
mostrado en la figura 5. La capa endurecida 24 puede ser producida
enmascarando la superficie exterior, empaquetando el interior con un
componente de boro en polvo y calentando el componente de boro en
una atmósfera reductora para provocar que el boro se difunda dentro
de la superficie de la conexión. El endurecimiento superficial por
difusión es un procedimiento conocido y está disponible fácilmente
en la industria.
El uso de conexiones de curva de retorno que
tienen una superficie interna endurecida por difusión, en grupos
nuevos de tubos o en conexiones de sustitución, puede extender la
vida de las conexiones y aumentar la seguridad del
funcionamiento.
La esencia del presente invento está en
proporcionar una superficie resistente a la erosión en el interior
de las conexiones de curva de retorno en un grupo de tubos de un
horno coquificador, dando lugar a una erosión reducida y un
funcionamiento más seguro.
Claims (2)
1. Un horno de coquificación retrasada que
incluye:
una entrada hacia dicho horno y una salida desde
él;
al menos un grupo de tubos calentadores que
conectan dicha entrada y dicha salida en el que dicho grupo de
tubos calentadores tienen tubos adyacentes rectos;
conexiones de curva de codo compuestas de acero
con aproximadamente el 9 por ciento de cromo con una superficie
interior, en el que dichas conexiones de curva conectan de forma
desmontable dichos tubos adyacentes; y
una capa endurecida por difusión de boro desde un
componente de boro aplicado sólo en dicha superficie interna de
dichas conexiones de curva para resistir la erosión de dichas
conexiones de curva del impacto de dichas partículas de coque
durante la descoquización.
2. Un procedimiento para resistir la erosión de
conexiones de curvas compuestas de acero con aproximadamente el 9
por ciento de cromo que conectan tubos calentadores rectos
adyacentes en un horno coquificador durante la descoquización, cuyo
procedimiento incluye:
someter sólo un interior de dichas conexiones de
curva a un proceso de endurecimiento superficial por difusión de
boro, en el que dicho endurecimiento superficial resiste a la
erosión por impacto de partículas de coque durante la
descoquización.
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