Теплообменная труба

 

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности к оборудованию трубчатых печей. Цель изобретения - снижение коксоотложений на внутренней поверхности трубчатого змеевика. Теплообменная труба содержит участки переменного сечения, при этом максимальный D и минимальный D диаметры и длина H участка связаны между собой соотношениями 0,035≤D-D/H≤0,6 и 1,2D≤D≤3D. 4 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ)5 С 10 С 9/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (54) ТЕПЛООБЖННАЯ ТРУБА

D-d

0 035 с ----- (О 6

h и 1,2d 4D с3,0d, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 427.1609/23-26 (22) 29.06.87 (46) 30.08.90. Бюл. М 32 (72) В.В. Тауше.;: H.À. Таущева

P.Х. Садыков и Р.N. Усманов (53) 621.565.94 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 840662, кл. F 28 F 7/00, 1979 °

Авторское свидетельство СССР

N 989302, кл. F 28 F 1/40, 1981, Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности к оборудованию трубчатых печей, и может быть и споль з ова но для нагр ева и кр е кинга нефтепродуктов.

Цель изобретения — снижение коксоотложений на внутренней поверхности трубы при нагреве и крекинге нефтепродуктов.

На фиг.l изображена труба, об À вид, в которой минимальный диаметр участка d соответствует диаметру трубы D» на фиг.2 — вид А на фиг.l; на фиг.3 — труба, вариант, в, которой имеется участок с минимальным диаметром d меньше диаметра трубы D на фиг.4 — вид Б на фиг.3.

Теплообменная труба — это труба круглого сечения, содержащая участки переменного сечения, выполненные

„„SU„„1588747 А 1 (57) Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности к оборудованию трубчатых печей. Цель изобретения — снижение коксоотложений на внутренней поверхности трубчатого змеевика. Теплообменная труба содержит участки переменного сечения, при этом максимальный диаметр 0 участка, минимальы и диаметр d участка и длина h участка связаны между собой соотношениями 0,035 (D-d)/h<0,6 и 1,2d -< D <Зй. 4 ил., 1 табл. из конических переходников, соединенных между собой большими основаниями, при следующем соотношении разме- ров: где D — диаметр большего основания конуса, мм;

d — - диаметр меньшего основания конуса, мм;

h — - длина участка переменного сечения, мм.

Труба работает следующим ocfpaзом.

Поток нефтепродукта под давленинием поступает в трубу змеевика печи (не показаны). По мере продвижения потока по трубам нефтепродукт нагре1588747 вается, давление легких компонентов нефтепродукта возрастает и приближается к давлению среды. При прохождении равновесного потока по участку трубы с переменным сечением возникает переменное давление и среда выводится из равновесия. На выходе потока из участка с меньшим сечением, где скорость потока наибольшая, а давле- 1р ние имеет наименьшую величину, происходит вскипание легких компонентов, разрыв потока по оси трубы и заполнение полости парами легких компонентов нефтепродукта. При поступлении потока на участок трубы с наибольшим сечением, где скорость потока наименьшая, а давление имеет наибольшую величину, полости схлопываются, При этом возникают пульсации, которые 2р

"пособствуют турбулизации пограничного слоя, повышению коэффициента теплопередачи, отрыву и транспорту ингредиентов (окалины, частиц кокса, "олей, щелочей, мезофаэы) R следо- 25 вательно, снижению коксоотложений на стенках трубы.

По мере продвижения потока по змеевику печи нефтепродукт нагревается и поток превращатся в двухфазный 30 (пар — жидкость), при этом паровая часть движется вдоль оси трубы, а жидкая часть — по внутренней поверхности трубы. Равновесие между парами и жидкостью нарушается при попадании потока на следующий участок змеевика с переменным сечением. В этом случае в зоне повышенного давления происходит конденсация высококипящих компонентов паровой фазы и их выпадение Hà 4Q стенки трубы, а на участок с пониженнь1м давлением — вскипание жидкой пленки с турбулиэацией пограничного слоя.

Эти два процесса интенсифицируют массо- и теплообмен при нагреве нефтепродукта, благодаря чему и снижается опасность закоксовывания поверхности труб змеевика печи.

Таким образом, участки с переменным сечением образуют по оси трубы своеобразные камеры, являющиеся рабочей зоной устройства.

Изготовление теплообменной трубы несложно. Типовые переходники на давление до 100 атм изготавливаются про- >5 мьшiленностью с меньшим диаметром (d) в пределах 60-300 мм, большим диаметI ром (D) 50-400 мм, а после стыковки двух переходников их длина (h) равна 120-1?О мм.

Испытания теплообменной трубы проведены на стенде по исследованию закоксовывающей способности нефтепродуктов.

В качестве загрузки использовали гудрон Западно-Сибирской нефти плотностью (p o) 0,98.

Температура входа продукта 150-.

160 С, выхода 480-485 С, давление

2 11Па, подача загрузки 500 мл/ч.

Параметры и показатели работы трубы приведены в таблице.

Количество участков переменного сечения, расположенных по длине змеевика, зависит от состава нагреваемой среды, ее термостойкости, фазового - состояния потока и пр. и опреде-: ляется опытным путем.

Время непрерывного пробега змеевика дано для максимального количества участков. Представленные данные свидетельствуют о том, что снабжение теплообменной трубы участками переменного сечения в заявленном интервале размеров увеличивает продолжительность работы змеевика за счет уменьшения коксоотложений на его поверхности °

Формула изобретения

D-d

0 035 <

ñ 0,6 и 1,2d ьD <3,0d где. D u d - диаметры большего и меньшего оснований конуса соответственно, мм;

h — длина участка переменного сечения, им °

Теплообменная труба, преимущест-; венно для нагрева и крекинга нефтепродуктов в трубчатых печах, включающая участки переменного сечения ° отличающаяся тем, что, с целью снижения коксоотложений, участки переменного сечения выполнены в вивиде соединенных большими основаниями усеченных конусов со следующими соотношениями размеров:

1588747

Показатель

3,3 2

200

65,5

65 5

65,5

1147

65,5

327

65,5

3,6

4,6

4,8

3,9

d = 10 мм

D = 20 мм, 572

33,4

1600

32

32

32

56

32

32

32

5,7

66

1143

2000

16

3,2

200 240

16 16

l3,5 5,5

16

16

4,5

Длина участка, мм

Количество участков, шт, Длина змеевика, м

Время непрерывного пробега (до закоксовывания) змеевика, сут

Длина участка, ми

Количество участков, шт, Длина змеевика, м

Время непрерывного пробега (до закоксовывания) змеевика, сут

Длина участка,.мм

Количество участков шт.

Длина змеевика, м

Время непрерывного пробега (до закоксовывания) змеевика, сут

Отношение (D — d)(h

Ою01 Оэg35 Оэ5 Оэб

D " 12 мм д 10 мм

D =- 30 мм, d = 10 мм

1588747

Составитель В. Кудрянов

Редактор Н, Киштулинец Техред Л, Олийнык

Корректор M. Максимишинец

Тираж 440

Заказ 2515 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101