ES2226372T3 - Mejora de un horno con unidades de coquificacion retrasada. - Google Patents

Mejora de un horno con unidades de coquificacion retrasada.

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ES2226372T3 ES99916341T ES99916341T ES2226372T3 ES 2226372 T3 ES2226372 T3 ES 2226372T3 ES 99916341 T ES99916341 T ES 99916341T ES 99916341 T ES99916341 T ES 99916341T ES 2226372 T3 ES2226372 T3 ES 2226372T3
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    • C10B55/00Coking mineral oils, bitumen, tar, and the like or mixtures thereof with solid carbonaceous material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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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.
Antecedentes del invento
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.
Sumario del invento
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.
Breve descripción de los dibujos
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.
Descripción de las realizaciones preferidas
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.
ES99916341T 1998-05-15 1999-04-01 Mejora de un horno con unidades de coquificacion retrasada. Expired - Lifetime ES2226372T3 (es)

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