ITRM990583A1 - Apparato e procedimentio per l'abbattimento del polverino di coke dagli effluenti durante le fasi di decoking dei forni di cracking di idroc - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: APPARATO E PROCEDIMENTO PER L'ABBATTIMENTO DEL POLVERINO DI COKE DAGLI EFFLUENTI DURANTE LE FASI DI DECOKING DEI FORNI DI CRACKING DI IDROCARBURI PER LA PRODUZIONE DI OLEFINE;

Il presente trovato riguarda un processo ed un apparato per l'abbattimento del polverino di coke dai fumi e vapori effluenti durante l'operazione di decoking dei forni di cracking per la produzione di olefine ed in particolare di etilene, con contenuto di coke nelle emissioni gassose inferiore a 50 mg/Nm3 di gas su base secca, senza altri effluenti liquidi e/o solidi da trattare.

E' ·noto che i forni di cracking degli idrocarburi per la produzione di olefine, quali ad esempio l'etilene, sono soggetti a sporcamento all'interno dei tubi della sezione radiante causato dai depositi di carbone di tipo metallico, assai duro, che avvengono durante la marcia che devono essere periodicamente asportati mediante un'operazione chiamata 'decoking".

La formazione di tali depositi di carbone è dovuta alla temperatura dell'operazione, tipicamente condotta nell'intervallo di 850÷870°C, con temperature di pelle del serpentino a forno pulito di 950÷980°C. Durante la marcia, per effetto di detto deposito, tale temperatura aumenta gradualmente, raggiungendo temperature massime fino a 1100÷1150°C. A questo punto il forno deve essere fermato per 'decoking" .

L'operazione di decoking consiste nell'asportazione del coke mediante combustione controllata con aria e vapore, curando che la temperatura di combustione si mantenga nell'intervallo di 700 e 800°C.

Si tratta di un'operazione delicata, che va portata avanti gradualmente, avendo cura di evitare una combustione troppo rapida del coke che danneggerebbe il materiale dei tubi. A tale scopo, il decoking viene avviata inizialmente con vapore, il quale viene gradualmente diminuito e sostituito con aria comburente preferibilmente in tre fasi successive.

All'inizio dell'operazione, si produce un'asportazione quasi meccanica del coke dalla superficie interna del serpentino, dovuta alla contrazione termica del materiale del serpentino stesso, che produce la frantumazione e/o lo sgretolamento dello spessore di coke, con la presenza negli effluenti di lamine di carbone di una certa taglia. La suddetta contrazione del serpentino si verifica poiché la temperatura del decoking è sostanzialmente più bassa della temperatura di normale operazione.

Quando la combustione comincia, le dimensioni delle particelle contenute nei gas combusti vanno progressivamente diminuendo e il tenore d'ossigeno negli effluenti si abbassa mentre la C02 aumenta.

Man mano che la combustione prosegue, quando la rimozione del coke è quasi completata, si aumenta l'aria e la C02 nell'effluente comincia a diminuire: quando la C02 rilevata nell'effluente è inferiore allo 0,5% in volume del gas totale, l'operazione di decoking è da considerarsi terminata.

Attualmente, la miscela di aria, coke e fumi di combustione a circa 805÷810°C viene fatta passare attraverso uno scambiatore di calore che genera vapore ad altissima pressione, dell'ordine di 120 bar, che ha lo scopo di raffreddare rapidamente i gas reagenti per bloccare reazioni indesiderate. Questo scambiatore, chiamato 'quench boiler", è tenuto con acqua nel mantello durante il decoking: attraversando tale scambiatore la suddetta miscela si raffredda a circa 340÷350°C poi, passando attraverso un ciclone, il gas si libera delle particelle di coke, prima di essere rilasciato all'aria.

Nelle tabelle 1, 2 e 3 che seguono, sono riportate le composizioni e le portate tipiche degli effluenti gassosi e solidi per forni di piccola e media capacità (25.000 t/a e 50.000 t/a) durante le tre differenti fasi dell'operazione di decoking.

Fino ad oggi, la normativa italiana prescriveva che il contenuto di solido nell'effluente gassoso fosse minore di 30 mg/Nm<3 >di volume totale (vapori gas).

Le Direttive di alcuni paesi europei, che presumibilmente saranno recepite come Direttiva Europea, prescrivono che il contenuto massimo ammissibile di coke sugli effluenti sia minore di 50 mg/Nm<3 >di gas secco.

Le seguenti tabelle 4 e 5 riportano i contenuti massimi di polverino di coke ammissibile sull'effluente totale, equivalente al nuovo valore sopra menzionato, ancora con riferimento a forni da 25.000 t/a e da 50.000 t/a. Le attuali tecnologie rendono disponibili forni di più grande capacità (fino a 120.000 t/a di etilene), per i quali si possono sviluppare tabelle analoghe.

Le direttive più severe hanno dunque drasticamente ridotto il contenuto massimo ammissibile di polverino di coke di un fattore tra 10 e 20. Da ora in poi sono tollerabili nei vapori da 1,5 a 3 mg/Nm<3>, contro i 30 della precedente regolamentazione.

In realtà la necessità di un apparato idoneo alla rimozione del particolato di coke dai gas di decoking era già da tempo nota agli operatori del settore, ma non ha finora ricevuto molta attenzione dai disegnatori/progettisti poiché tale operazione, benché delicata, è ad oggi considerata sostanzialmente un'operazione discontinua di manutenzione per pulizia forni: infatti il decoking si rende necessario solo ogni 60÷70 giorni per un forno di cracking a nafta, e ogni 80÷120 giorni per un forno di cracking con cariche gassose.

L'intervallo tra due operazioni di decoking successive si allunga ulteriormente se si lavora a temperature di cracking più basse e a valori del rapporto del vapore diluizione (peso di vapore/peso di idrocarburi) maggiori di quelli convenzionali: tipicamente 0,25÷0,30 per 1'etano, 0,45÷0,55 per la virgin nafta, 0,60÷0,80 o anche 1,0 per cariche costituite da idrocarburi più pesanti.

La natura del coke da rimuovere dipende fortemente dalla natura dell'idrocarburo, risultando più metallico con cariche gassose, più spugnoso, bituminoso, catramoso con cariche molto pesanti.

A tale proposito, è necessario sottolineare che attualmente il mercato non offre delle tecnologie collaudate per una tale applicazione che garantiscano limitati costi di investimento, ingombri contenuti, facilità di gestione, e ridotto impegno, dei servizi.

Infatti, le nuove direttive mettono fuori legge tutti quegli impianti di cracking che sull'effluente di decoking hanno installato un ciclone convenzionale, la cui massima ritenzione di 99,9% consente di poter raggiungere nel migliore dei casi 20 mg/Nm<3>’ contro la direttiva detta che prescrive 1,5÷3 mg/Nm<3>.

Scopo del trovato, quindi è fornire un'apparecchiatura robusta, flessibile e soprattutto aliena da fenomeni di sporcamento, corrosione, tappamenti e così via, in grado di abbattere il polverino contenuto negli effluenti durante il decocking senza risentire della difficile caratterizzazione del solido da separare dall'effluente gassoso, che come si è detto, durante le diverse fasi di decoking, è di diversa natura e morfologia .

Una migliore comprensione del trovato si avrà con la seguente descrizione e con riferimento al disegno allegato che illustra, a solo titolo esemplificativo e non già limitativo, lo schema realizzativo preferito in base al confronto con altre tecnologie .

L'apparato e la tecnologia che si descrive consentono un abbattimento massivo del polverino di carbone trascinato dal gas fino ai valori richiesti dalle specifiche delle suddette direttive.

In particolare, il trovato è stato studiato e confrontato con una serie di schemi alternativi, i cui risultati sono raccolti nelle tabelle TI e T2 suddette. Da queste, è evidente come la presente invenzione dia, sotto tutti i profili, dei risultati ottimali.

Le più moderne tecnologie di cracking, in realtà, prevedono un rivestimento interno del serpentino con materiali ceramici o materiali tali da prevenire il deposito di coke. Altre tecnologie in via di sviluppo tendono alla riduzione della formazione di coke attraverso l'addizione di un composto chimico a base di zolfo, specie negli idrocarburi gassosi quali etano/propano del tipo di disolfuro di dimetile,etc.

Permane la tendenza, che comunque finora ha incontrato oppositori, di inviare i vapori e fumi di decoking all'interno della camera di combustione, dove il coke dovrebbe essere definitivamente eliminato: gli inconvenienti che si sono rilevati comprendono fenomeni di erosione e sporcamento, sia nella zona radiante che in quella convettiva, la permanenza nei fumi di un particolato nero etc.

Per prevenire tutte queste difficoltà, specialmente in Europa, c'è una certa tendenza all'utilizzo di scrubber ad acqua che tuttavia non hanno grande efficienza di abbattimento polveri e soprattutto spostano 1'inquinamento dall'aria all'acqua con problemi di trattamento di quest'ultima.

Infine, al fine di rendere più efficiente il lavaggio, vi è la tendenza a condensare tutto il vapore, con notevoli costi di investimento e di fluidi di servizio quali l'acqua di raffreddamento, nonché le spese di pompaggio.

E' utile aggiungere che al di là dell'inquinamento dovuto al particolato carbonioso, l'effluente dal decoking ha un non trascurabile impatto visivo, poiché i gas saturi di vapore a temperatura ambiente danno luogo alla produzione di enormi nubi bianche che, per la popolazione delle zone circostanti 1'impianto, sono motivo di inquietudine e malumore.

La presente invenzione supera non solo tutti gli inconvenienti riscontrati nei sistemi attualmente utilizzati per abbattimento di polverino di coke nei fumi di decoking, ma è anche particolarmente idonea a ridurre il problema nei vecchi impianti in cui le tecnologie sovraddescritte, quali il rivestimento interno dei serpentini e la combustione all'interno della camera di combustione, non sono applicabili.

Inoltre, il parco impianti per la produzione di etilene nel mondo è costituito da installazioni a cui le tecnologie note non si applicano, per cui l'invenzione che si descrive può risolvere definitivamente i problemi, connessi col trattamento degli effluenti dal decoking dei forni di cracking negli impianti per la produzione di etilene.-RIASSUNTO E VANTAGGI DELL'INVENZIONE

L'invenzione si basa sulla condensazione dell'effluente e filtrazione del condensato per separare il coke: gli incondensabili sono lavati con la condensa filtrata, prima di essere rilasciati all'atmosfera insieme al prodotto della vaporizzazione della condensa che - una volta filtrata e raffreddata - è utilizzata come fluido di raffreddamento nel mantello dell'evaporatore.

Nello schema di Figura 1 si riporta l'apparato che chiameremo "separatore autotermico", il cui principio di funzionamento consiste nella condensazione e successiva evaporazione - a spese del contenuto termico del gas stesso - del condensato previamente filtrato e raffreddato in un refrigeratore esterno. Il solido viene recuperato dai filtri.

I vantaggi evidenti dell'invenzione sono i seguenti :

- Eliminazione completa di effluenti liquidi, eliminazione cioè dell'acqua nera da mandare a trattamento;

- Sistema semplificato di gestione del solido, che rimane intrappolato dal filtro;

- Nessun impatto visivo (i fumi e i vapori rilasciati all'aria sono molto caldi );

- Trascurabile consumo di fluidi di servizio;

- Costo di investimento marginale;

- Ingombro pianimetrico limitato;

- Operazione completamente automatizzata;

- Il coke raccolto è secco ed è utilizzabile tal quale come polverino di coke o trasformabile per ulteriori usi grazie al suo elevato contenuto di carbonio grafitico.

L'apparato dunque, separa e secca completamente il coke e rilascia all'aria un ammontare di gas e vapori identico a quello della miscela gassosa in entrata all'impianto.

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE

Facendo riferimento allo schema della Fig. 1, il separatore autotermico secondo il trovato comprende uno scambiatore verticale a fascio tubiero che svolge la funzione di condensatore/evaporatore E-l, situato ad una estremità di un serbatoio orizzontale che funge da separatore gas e condensati V-l per la raccolta del condensato contenente coke, dotato all'altra estremità di un torrino di lavaggio T-l anch'esso verticale.

I fumi/vapori/coke in arrivo ad alta velocità (40÷50 m/sec.) attraverso la linea 1, entrano dall'alto nella testata calda del condensatore/evaporatore E-l, in cui è prevista una piastra forata di protezione del distributore del fascio tubiero dello scambiatore contro il particolato solido. Passando attraverso lo scambiatore E-l, una parte sostanziale del vapore condensa sulla superficie interna del fascio tubiero rallentando, nella discesa, il solido che viene intrappolato nel condensato, il quale si raccoglie nel serbatoio V-l per essere inviato al refrigeratore E-2 ad opera della pompa P-l attraverso la linea 2, il filtro F-l, e la linea 3.

Mentre il coke rimane aderente al .pannello filtrante verticale del filtro F-l, il condensato, dopo essere stato raffreddato nel mantello del refrigeratore E-2, entra nel mantello dell'evaporatore E-l attraverso la linea 4.

Passando nei tubi freddi dell'evaporatore E-l, i gas di decoking condensano mentre l'acqua evapora dal mantello. Tale condensato, in cui è intrappolata la maggior parte del solido, viene raccolto nel separatore del condensato V-l.

Infatti, il vapore d'acqua contenuto nei gas di decoking che si è condensato sulla superficie interna dei tubi del condensatore E-l, rallenta rispetto al gas, formando uno strato di liquido in cui il solido impatta e rimane preso. La condensa contenente il coke, viene accelerata verso il basso nel ricevitore V-l di raccolta del condensato dalla miscela solidogas dei fumi caldi in arrivo.

Le particelle solide di coke intrappolate nella condensa, si stratificano sul fondo del ricevitore del condensato V-l situato sotto l'evaporatore/condensatore E-l.

All'interno del ricevitore/separatore V-l, i gas incondensabili ed i vapori si separano dal condensato e fluiscono verso il torrino di lavaggio T-l dove sono lavati in controcorrente con una parte della stessa condensa che, filtrata in F-l e refrigerata in E-2, è alimentata nuovamente al torrino, sotto controllo di portata, attraverso una valvola di controllo v-4 situata sulla linea 6.

Nel torrino T-l avviene il lavaggio del gas ed un'ulteriore condensazione del vapore: il condensato totale del sistema infatti, è pari alla condensa che si è prodotta all'interno dei tubi del condensatore/evaporatore E-l più la condensa che si forma nel torrino stesso. I gas vapori non condensati ritornano al mantello dell'evaporatore E-l tramite lo sfiato v-l, dove si surriscaldano contro i fumi caldi in arrivo prima di essere rilasciati nell'aria.

La pressione del sistema viene controllata dal controllore di pressione PC del torrino di lavaggio T-l, sovraimposto a V-l, che aziona la valvola di controllo v-2 la quale strozza lo stramazzo di troppo pieno della linea 5 da E-l a V-l mentre apre lo sfiato di testa v-l di T-l sulla linea 7 che, attraverso il mantello dell'E-l e la tubazione 9, rilascia nell'atmosfera un ammontare di miscela gasvapore identica alla quantità di gas-vapore in entrata nell'apparato.

Il condensato prodottosi dalla miscela in arrivo che fa aumentare il livello nel separatore V-l, sottostante il fascio tubiero dell'evaporatore, viene aspirato dalla pompa P-l ed inviato al filtro F-l di separazione del coke attraverso la linea 2. Poi il filtrato raggiunge il refrigeratore E-2 mediante la linea 3, dove viene refrigerato e mandato in parte al torrino T-l con la linea 6, e la rimanente parte al mantello dell'evaporatore attraverso la linea 4.

E' interessante osservare che, secondo il trovato, solo il condensato che produce un aumento del livello in V-l viene alimentato, previa refrigerazione nel refrigeratore E-2, al mantello di E-l per essere smaltito per evaporazione: pertanto il contenuto iniziale d'acqua nel sistema si mantiene sostanzialmente stazionario durante tutta l'operazione. In particolare, il livello dell'acqua in V-l è regolato da una valvola di controllo v-3 posta nella linea 4 e comandata dal controllore di livello LC del serbatoio V-l.

Un controllore di temperatura TC sulla tubazione di sfiato in aria della linea 9 assicura che la temperatura di scarico sia quella desiderata, agendo sulla valvola di controllo v-5 posta sulla linea 8 di by-pass del refrigeratore E-2.

CONDIZIONI DI AVVIAMENTO, MARCIA NORMALE E FERMATA All'avviamento, il sistema è tenuto in circolazione d'acqua, con E-l allagato fino all'altezza dello stramazzo e il livello in V-l è mantenuto basso. Il controllore di pressione PC sul torrino T-l è settato a circa 2 bar assoluti, sicché la valvola di controllo v-l sulla linea 7 è chiusa, mentre la valvola v-2 sulla linea 5 è aperta.

L'acqua contenuta in V-l, che viene fatta circolare dalla pompa P-l attraversa tutto l'apparato, incluso il mantello dell'evaporatore E-l, e ritorna a V-l sia attraverso il torrino T-l che attraverso la linea di troppo pieno 5 del mantello di E-l, la cui valvola v-2 è temporaneamente aperta.

In tale assetto di marcia il trovato è pronto a ricevere l'effluente di decoking.

Non appena la miscela gas/vapori arriva dai forni, la pressione dell'apparato aumenta e viene segnalata dal controllore di pressione PC del torrino T-l. La presenza di incondensabili provoca un rapido aumento della pressione fino ad un valore prestabilito che viene segnalato dal controllore PC, il quale strozza immediatamente la valvola v-2 e sfiata gas e vapori attraverso la valvola v-1, che viene aperta istantaneamente.

L'accresciuta pressione del sistema aumenta la velocità di condensazione del vapore in arrivo che, colando nel serbatoio V-1, ne aumenta il livello. Pertanto, per azione della pompa P-l, tale volume di condensato viene filtrato dal filtro F-l e passa attraverso il refrigeratore E-2 e la valvola di controllo v-3, comandata dal controllore di livello LC del serbatoio V-1, per essere trasferito al mantello dell'evaporatore E-l.

L'acqua nel mantello dell'evaporatore, inizialmente fredda, si riscalda rapidamente contro i vapori in arrivo, che condensano, e raggiunge la temperatura di ebollizione evaporando fino ad assorbire una quantità di calore pari a quella ceduta dal vapore in arrivo per desurriscaldarsi e condensare.

L'apparato secondo l'invenzione raggiunge rapidamente una condizione stazionaria caratterizzata dallo smaltimento all'aria di una miscela pulita aria/vapori in quantità identica a quella della miscela in entrata, depurata del polverino di coke in essa contenuto.

Non appena il gas in arrivo si riduce di volume e l'operazione di decoking volge pertanto al termine, l'apparato si predispone a ritornare all'assetto che aveva all'inizio dell'operazione. In altre parole, al ridursi della pressione la v-1 diminuisce il suo sfiato chiudendosi gradatamente, mentre la v-2 si apre ripristinando la ricircolazione iniziale dell'acqua.

E' quindi chiaro che quando il decoking volge al termine, il sistema si autoregola nella condizione di riposo, con la chiusura della valvola di sfiato v-1 sulla linea 7 e l'apertura della valvola v-2 sul discendente della linea 5, entrambe comandate in "split-range" dal controllore di pressione PC sul torrino T-l.

Il funzionamento dell'apparato, modellato con una tecnica di simulazione dinamica, è pertanto intrinsecamente stabile in quanto il sistema da freddo - solo con acqua fredda in circolazione - è subito attivo, e non appena arrivano i gas caldi del decoking rilascia automaticamente all'aria gli incondensabili più i vapori puliti/ in quantità pari a quella contenuti nell'effluente; mentre quando il decoking è finito si autoregola riportandosi nella condizione iniziale senza necessità di controllo da parte dell'operatore.

ESEMPIO DI DIMENSIONAMENTO

Per un proporzionamento esemplificativo dell'impianto secondo il trovato, si è assunta la condizione di contemporaneità dell'operazione di decoking di due forni: un forno da 25.000 t/a e uno da 50.000 t/a, i cui effluenti solidi e gassosi sono riportati nelle Tabelle 1÷3 precedenti, entrambi presi ai valori di picco, per assicurare all'apparato le seguenti due caratteristiche essenziali per il buon funzionamento dell'evaporatore:

- il massimo carico termico

- la minima perdita idraulica

pertanto il vapore è : 27,200 Kg/hr mentre il gas è: 5,200 Kg/hr La portata totale dell'effluente è di: 32,400 Kg/hr alla temperatura di 340°C.

Naturalmente, la presente invenzione è in grado di operare stabilmente anche in tutte le altre condizioni di scarico gas di decoking che si possono verificare.

Il massimo carico termico Q del refrigeratore esterno E-2 è pari alla differenza tra il contenuto termico del gas entrante He a 340°C e quello del gas rilasciato all'atmosfera Hu a 180°C cioè:

Con le basi di progetto assunte, l'evaporatore/condensatore E-l condensa la portata A di 20,000 Kg/hr, dalle 27.2 ton di vapore contenute nei gas, con una temperatura e pressione . di condensazione pari all'incirca a 110°C e 2 bar assolute.

La miscela di gas (= 5.200 Kg/hr) e vapori (7.200 Kg/hr) non condensato in E-l e sviluppatasi in V-l ha una composizione in volume del 70% vapore e 30% gas, avendo i gas incondensabìli peso molecolare medio pari a 30.

La pressione nel serbatoio V-l è pari a 2.04 bar assoluti; mentre il contenuto termico disponibile dall'effluente è all'incirca di 14 MM Kcal/hr.

Assumendo di rilasciare all'aria vapori a 180°C, da prodursi per evaporazione dalla condensa filtrata dalla temperatura iniziale di 50°C, la portata di condensa PC che l'evaporatore/condensatore E-l riesce a smaltire è

essendo: 630 Kg/hr la differenza fra l'entalpia del vapore a 180°C e quella dell'acqua a 50°C.

Si trascura, in tal modo, il calore sensibile assorbito dal surriscaldamento dei gas di sfiato dal torrino T-l, anch'essi immessi nella parte alta dell'evaporatore E-l.

Poiché dal mantello dell'evaporatore/ condensatore E-l evaporano 22.000 Kg/hr di acqua, e nei tubi condensano solo A = 20.000 Kg/hr, è necessaria ancora una portata B = 2.000 Kg/h di condensa per chiudere il bilancio termico dell'evaporatore: sicché nel torrino T-l si dovranno condensare 2.000 Kg/hr di vapore dai 7.200 Kg/hr di vapore contenuti nella miscela di gas-vapore sviluppati dalla condensa all'uscita di E-l.

In conseguenza di ciò, il contenuto di vapore della miscela di gas non condensati in E-l si abbassa dal 70% voi all'entrata del torrino T-l al 62% voi all'uscita dalla testa del torrino stesso.

In cifra tonda dunque alla testa del torrino T-1, si dovrà alimentare una portata di condensato PT, a 50°C, pari a:

che è la quantità d'acqua giusta e necessaria alla condensazione di 2,000 Kg/hr di vapore, con temperatura del liquido di ritorno al separatore V-l pari a 110°C, trascurando al solito, il calore sensibile della miscela gas-vapore, che lascia il torrino a 107°C.

In conclusione, la portata di ricircolazione P della pompa P-l sarà la somma della condense A nell'evaporatore E-l e B nel torrino T-l, nonché dell'acqua PT alimentata al torrino e cioè:

di cui la parte da evaporare PE è il condensato totale PC, pari alla somma delle due condense in E-l e in T-l, cioè:

Il carico termico Q, che deriva al refrigeratore esterno E-2, per il raffreddamento della portata totale di circolazione P = 40.000 Kg/hr da 110°C a 50°C è:

pari, naturalmente, come si è già mostrato, alla differenza delle entalpie totali del gas in entrata He ed in uscita Hu dal sistema.

La superficie S di scambio termico del refrigeratore E-2 è di 120 mq.

Il consumo d'acqua nel refrigeratore E-2 con un aumento di temperatura di 15°C (da 30 a 45°C) è pari a 2.400.000/15 = 160 mc/hr.

Il carico termico totale del condensatore/evaporatore E-l è di circa 14.000.000 Kcal/hr, con superficie di scambio S=1800 mq (calcolata sulla base delle condizioni sopra spcificate).

Per quanto riguarda il filtro F-l, è utile osservare che è stato selezionato sulla base di una serie di esperimenti in laboratorio, eseguiti su una soluzione acquosa di un campione di coke fornito da un produttore di etilene. Dai risultati sperimentali si è dimostrato particolarmente idoneo un filtro metallico del tipo cosiddetto "a foglia", il quale consente vantaggiosamente l'essiccazione della torta e la pulizia del filtro senza apertura dell'apparecchiatura.

In particolare, un filtro da 80 pm appare già sufficiente a consentire il rispetto della specifica del contenuto di polveri nell'effluente.

Si osservi inoltre che un tale filtro ha certamente una maggiore resistenza meccanica e all'usura rispetto ad un filtro di 40 pm, il quale però dà un filtrato limpido fin dai primi istanti dell'operazione.

La superficie filtrante, che nell'esempio di dimensionamento sopra esposto è di 100 mq, va dimensionata sulla base della minima portata di acqua riscontrabile, in modo da assicurare l'aderenza del pannello di torta (cake) sul filtro durante tutte le fasi dell'operazione.

Il volume della torta, che nel nostro esempio è di 1200 litri, è calcolato in base al numero di cicli di decoking tra due pulizie del filtro F-l, e pertanto condiziona il volume del filtro stesso.

Vantaggiosamente, secondo il trovato la pulizia del filtro, che si rende necessaria quando la torta raggiunge il volume di progetto, è effettuabile automaticamente tramite un vibratore meccanico connesso con il pannello filtrante. Tale pulizia va effettuata ad apparato fermo, con il filtro intercettato dal lato acqua, dopo aver essiccato la torta con aria.

Si osservi che il raggiungimento del volume di progetto da parte della torta, e quindi la necessità di pulire il filtro F-l, viene segnalato dall'aumento della perdita di carico nel filtro stesso.

Il polverino di coke asciugato viene raccolto, tramite il cono inferiore del filtro, in un contenitore per l'asporto e l'ulteriore trattamento (ad esempio sinterizzazione in cilindretti per la commercializzazione) o per una diretta utilizzazione in forma di polverino nella centrale termica dello stabilimento di produzione.

E' essenziale osservare che la filtrazione per l'eliminazione del polverino di coke avviene solo sul liquido condensato e non sui gas e vapori dei fumi di decoking, e ciò consente vantaggiosamente di ridurre drasticamente gli ingombri ed il volume del mezzo filtrante.

Analogamente, il lavaggio degli incondensabili si effettua solo su di un volume limitato di gas e vapori perchè il condensato viene fatto evaporare, con recupero termico, solo prima di essere reimmesso in atmosfera tramite detta tubazione 9.

Costituisce parte integrante del presente trovato un processo che comprende sostanzialmente le seguenti fasi:

- condensazione delle parti condensabili dei fumi provenienti dal decoking in un condensatore/evaporatore E-l;

- raccolta del condensato liquido contenente coke in un separatore gas e condensati V-l; - filtrazione del condensato contenente coke tramite un filtro F-l;

- lavaggio dei gas e vapori incondensabili in un apposito torrino di lavaggio T-l;

- reimmissione in atmosfera dei gas e vapori lavati nonché del condensato filtrato previa sua evaporazione nel condensatore/evaporatore E-l.

Detto processo è essenzialmente autotermico in quanto la vaporizzazione di condensati filtrati dal coke avviene a spese del calore degli stessi effluenti in ingresso. Una parte del contenuto termico dei gas provenienti dal decoking viene trasferita ad un dispositivo refrigerante (E-2) che elimina il calore verso l'esterno.

Il processo secondo 1'invenzione, consente di rilasciare all'aria una miscela vapore-gas a temperatura pari o superiore ai 180°C con un contenuto di solidi minore di 50 mg/Nm<3 >di gas secco.

Inoltre, esso non produce effluenti liquidi inquinanti (a causa del loro contenuto di particelle di coke) che dovrebbero essere trattati successivamente, infatti tutto il vapore contenuto negli effluenti è rilasciato all'aria, insieme ai gas in arrivo.

La presente invenzione è stata descritta ed illustrata in un preferito schema impiantistico realizzativo, ma è chiaro che qualunque tecnico esperto del ramo potrà apportarvi modifiche e/o sostituzioni funzionalmente equivalenti senza peraltro esulare dall'ambito di tutela della presente privativa industriale.

Nelle pagine che seguono sono riportate le tabelle da 1 a 5 e Tl, T2 cui si è fatto riferimento nel testo.

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Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato per l'abbattimento di polverino di coke dagli effluenti di decoking dei forni di cracking di idrocarburi, caratterizzato dal fatto di prevedere mezzi per la condensazione dell'effluente, mezzi per la raccolta del liquido condensato, mezzi per la filtrazione dello stesso liquido, e mezzi per il lavaggio dei vapori residui e degli incondensabili utilizzando lo stesso condensato debitamente filtrato dal coke; il condensato filtrato essendo fatto evaporare, per la successiva emissione all'esterno, utilizzando il contenuto termico dei gas di decoking in ingresso.
2. 2. Apparato per l'abbattimento di polverino di coke secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto di comprendere, in combinazione: - un serbatoio orizzontale che funge da separatore gas e condensati (V-l) per la raccolta del condensato contenente coke; - uno scambiatore verticale a fascio tubiero che svolge la funzione di condensatore/evaporatore (E-l), sovraimposto ad una estremità del separatore gas e condensati (V-l) in modo che il condensato si raccolga per caduta nel separatore stesso; - un filtro (F-l) di separazione del polverino di coke dal liquido consensato; - una pompa di circolazione (P—1) del liquido condensato; - un refrigeratore (E-2) del liquido condensato e filtrato; - un torrino di lavaggio (T—1) verticale, posto all'altra estremità del separatore (V-l) e ad esso sovraimposto, nel quale fluiscono i gas incondensabili ed i vapori che si sono separati dal condensato per essere lavati in controcorrente con una parte della stessa condensa che, filtrata nel filtro di separazione (F-l) e refrigerata nel refrigeratore (E-2), è alimentata al torrino stesso; detto condensatore/evaporatore (E—1) facendo condensare i fumi di decoking in ingresso e facendo evaporare, con il calore proveniente dalla stessa condensazione, il liquido filtrato e refrigerato per la sua emissione in atmosfera unitamente ai gas e vapori incondensabili lavati.
3. 3. Apparato secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che i gas incondensabili ed i vapori che si separano dal condensato all'interno del rìcevitore/separatote (V-1), fluiscono verso il torrino di lavaggio (T-l) dove sono lavati in controcorrente con una parte della stessa condensa che, filtrata e refrigerata, è alimentata nuovamente al torrino sotto controllo di portata, attraverso una valvola di controllo (v-4); nel torrino T-l avvenendo il lavaggio del gas ed un'ulteriore condensazione del vapore: il condensato totale del sistema essendo pari alla condensa che si produce nel condensatore/evaporatore (E-l) più la condensa che si forma nel torrino stesso, mentre i gas vapori non condensati ritornano al mantello dell'evaporatore (E-l) tramite uno sfiato (v-1), dove si surriscaldano contro i fumi caldi in arrivo prima di essere rilasciati nell'aria.
4. 4. Apparato secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che prevede un controllore di pressione (PC) del torrino di lavaggio (T-l), che aziona una valvola di controllo (v-2) la quale strozza lo stramazzo di troppo pieno di una tubazione (5) tra l'evaporatore (E-l) e il separatore (V-1) mentre apre uno sfiato di testa (v-1) del torrino (T-l) su una tubazione (7) che, attraverso il mantello dell'evaporatore (E-l) e una tubazione (9), rilascia nell'atmosfera un ammontare di miscela gasvapore identica alla quantità di gas-vapore in entrata nell'apparato.
5. 5. Apparato secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che, al fine di mantenere il contenuto iniziale d'acqua sostanzialmente stazionario, solo il condensato che supera un prefissato livello nel serbatoio (V-l) viene alimentato, previa refrigerazione nel refrigeratore (E—2), al mantello dell'evaporatore (E-1) per essere smaltito per evaporazione; ciò avvenendo mediante una valvola di controllo (v-3) posta in una tubatura (4) di ritorno del liquido condensato tra il refrigeratore (E-2) e il condensatore/evaporatore (E-l), e comandata da un controllore di livello (LC) del serbatoio (V-l).
6. 6. Apparato secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che prevede un controllore di temperatura (TC) sulla tubazione di sfiato in aria della linea (9), il quale assicura che la temperatura di scarico sia quella desiderata, agendo su una valvola di controllo (v-5) posta su una linea (8) di by-pass del refrigeratore (E-2).
7. 7. Apparato secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che non appena il gas in arrivo si riduce di volume e l'operazione di decoking volge pertanto al termine, la valvola di sfiato di testa (v-1) del torrino di lavaggio (T—1) diminuisce il suo sfiato chiudendosi gradatamente, mentre la valvola (v—2) sulla tubazione (5) tra condensatore e serbatoio si apre ripristinando la ricircolazione iniziale dell'acqua; ottenendosi così una autoregolazione dell'apparato nella condizione di riposo al termine del decoking senza 1'intervendo di alcun operatore.
8. 8. Apparato secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la pulizia del filtro (F-l), che si rende necessaria quando la torta raggiunge il volume di progetto, avviene automaticamente tramite un vibratore meccanicamente connesso con il pannello filtrante; tale pulizìa venendo effettuata ad apparato fermo, con il filtro intercettato dal lato acqua, dopo aver essiccato la torta con aria.
9. 9. Apparato secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che il raggiungimento del volume di progetto da parte della torta, e quindi la necessità di pulire il filtro (F-1), viene segnalato da un aumento della perdita di carico nel filtro stesso.
10. 10. Apparato secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il filtro del coke (F-l) è di tipo metallico a foglia.
11. 11. Apparato secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le dimensioni del vaglio del filtro (F-l) sono comprese tra 40 e 80 μπι.
12. 12. Processo per l'abbattimento di polverino di coke dagli effluenti di decoking dei forni di cracking di idrocarburi, caratterizzato dal fatto che prevede di eliminare il contenuto solido dall'effluente gassoso proveniente dal decoking, mediante filtrazione del condensato derivante da detto effluente gassoso e lavaggio dei gas e dei vapori incondensabili in esso contenuti.
13. 13. Processo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: — condensazione delle parti condensabili dei fumi provenienti dal decoking in un condensatore/evaporatore (E—1); — raccolta del condensato liquido contenente coke in un separatore gas e condensati (V-l); - filtrazione del condensato contenente coke tramite un filtro (F-l); - lavaggio dei gas e vapori incondensabili in un apposito torrino di lavaggio (T-l); - reimmissione in atmosfera dei gas e vapori lavati nonché del condensato filtrato previa sua evaporazione nel condensatore/evaporatore (E-l).
14. 14. Processo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto di essere essenzialmente autotermico in quanto la vaporizzazione di condensati filtrati dal coke avviene a spese del calore degli stessi effluenti in ingresso; una parte del contenuto termico dei gas provenienti dal decoking essendo trasferita ad un dispositivo refrigerante (E-2) che elimina il calore verso l'esterno.
15. 15. Processo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che il lavaggio dei gas e dei vapori incondensabili nel torrino (T-l) avviene utilizzando il condensato liquido che è stato filtrato nel filtro (F-l) e refrigerato nel refrigeratore (E-2).
16. 16. Processo ed apparato come sostanzialmente descritti ed illustrati nella presente descrizione e nei disegni e tabelle allegate.