Подогреватель нефти на попутном нефтяном газе с большим содержанием сероводорода

Изобретение относится к теплотехнике, а конкретно к подогревателям, предназначенным для нагрева нефти (нефтяной эмульсии, газа) через промежуточный теплоноситель, и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности. Подогреватель нефти на попутном нефтяном газе содержит цилиндрический корпус, заполненный промежуточным теплоносителем, топочную камеру с горелочным устройством, дымовую трубу, продуктовый трубчатый теплообменник. Цилиндрический корпус, а также топочная камера, состоящая из цилиндрической топки и жаровых труб, установлены вертикально, а на днище топки размещен нейтрализатор конденсата серной кислоты, стекающего с вертикальных стенок топочной камеры. Технический результат - снижение массогабаритных характеристик, увеличение срока службы, уменьшение сернокислой коррозии металла. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к теплотехнике, а конкретно к подогревателям, предназначенным для нагрева нефти или других углеводородов через промежуточный теплоноситель и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности.

Известен подогреватель жидких и газообразных сред, содержащий корпус, заполненный жидким промежуточным теплоносителем, две U-образные жаровые трубы для прохода продуктов сгорания от двух инжекционных горелочных устройств, продуктовый теплообменник в виде змеевика, расположенного в подогретом промежуточном теплоносителе, а также дымовую трубу для выхлопа продуктов сгорания (патент RU 2600194С1, МПК F22B7/00 -опубликовано 20.10.2016).

Известен подогреватель нефти, содержащий горизонтальный корпус, заполненный промежуточным теплоносителем, двухходовую U-образную топочную камеру с инжекционной горелкой, продуктовый змеевик для нагрева нефти, размещенный внутри корпуса в промежуточном теплоносителе, расширительный бак и дымовую трубу (патент RU 2380611, МПК F22B7/00 -опубликовано 27.01.2010). Данное устройство было принято за прототип.

По данному патенту организацией АО «Сарэнергомаш» изготавливаются подогреватели нефти ППТ-0,63 и ПП-1,6. Опыт их применения показал, что они характеризуются рядом недостатков. Известно, что инжекционные горелки предназначены для работы под разрежением, а в данных подогревателях они работают при значительном противодавлении, т.к. продуктам сгорания приходится преодолевать значительное гидравлическое сопротивление длинной топочной камеры. Это приводит к существенной неполноте сгорания топлива, а в некоторых случаях к проскоку пламени внутрь горелки и выходу ее из строя.

Данные подогреватели не приспособлены для использования в качестве топлива попутного нефтяного газа (ПНГ) вследствие наличия в нем сероводорода. При сгорании топлива даже с небольшой концентрацией сероводорода образуется серная кислота, которая приводит к интенсивной коррозии металла.

Технической задачей изобретения является уменьшение габаритов и металлоемкости подогревателя, повышение его эффективности, а также возможность использования в качестве топлива попутного нефтяного газа (ПНГ) с большим содержанием сероводорода.

Технический результат достигается за счет подогревателя нефти на попутном нефтяном газе, содержащего цилиндрический корпус, заполненный промежуточным теплоносителем, топочную камеру с горелочным устройством, дымовую трубу, продуктовый трубчатый теплообменник. Согласно изобретению, цилиндрический корпус, а также топочная камера, состоящая из цилиндрической топки и жаровых труб, установлены вертикально, а на днище топки размещен нейтрализатор конденсата серной кислоты, стекающего с вертикальных стенок топочной камеры.

Теплообменник компактно расположен в кольцевом зазоре между корпусом и топочной камерой. Между топочной камерой и дымовой трубой установлен сильфон для компенсации температурного линейного расширения. В жаровых трубах установлены кольцевые турбулизаторы высотой h≈ 20…30 мм и расстоянием между ними l=8…12h. Огневые стенки топочной камеры покрыты специальной высокотемпературной эмалью для уменьшения сернокислой коррозии.

Сущность изобретения иллюстрируется на фиг.1

1 - дымовая труба

2 - сильфон

3 - продуктовый теплообменник

4 - промежуточный теплоноситель

5 - пучок жаровых труб

6 топка

7 запальное устройство

8 - горелочное устройство

9 - нейтрализатор

10 - кольцевой турбулизатор

В отличие от прототипа корпус подогревателя, а также топочная камера располагаются вертикально. Топочная камера состоит из двух последовательно соединенных секций: цилиндрической топки 6 и пучка жаровых труб 5. Продукты сгорания из пучка жаровых труб устремляются в дымовую трубу 1. В кольцевом зазоре между корпусом и топкой с жаровыми трубами расположен многотрубный продуктовый теплообменник 3 для подогрева нефти (нефтяной эмульсии) или газа от промежуточного теплоносителя 4. В качестве промежуточного теплоносителя служит водный раствор этиленгликоля или какая-либо другая жидкость. Газовое топливо в топку подается с использованием одной или нескольких инжекционных горелок 8. В предлагаемом подогревателе с вертикальным расположением топки и жаровых труб инжекционная горелка работает под разрежением устойчиво и с высокой полнотой сгорания. В подогревателе могут использоваться дутьевые горелки. Воспламенение топливной смеси осуществляется с помощью запального устройства 7. Для нейтрализации серной кислоты, конденсирующейся из продуктов сгорания на стенках топки и жаровых труб, на дне топки размещается кальцинированная сода или какой-либо другой нейтрализатор. Конденсат серной кислоты под действием силы тяжести попадает в нейтрализатор с вертикальных стен топки и жаровых труб. Для компенсации температурного расширения топки и жаровых труб перед дымовой трубой 1 установлен сильфон 2. С целью интенсификации процесса теплопередачи от продуктов сгорания в промежуточный теплоноситель внутри жаровых труб установлены кольцевые турбулизаторы (фиг.2).

Подогреватель работает следующим образом. Топливно-воздушная смесь поступает в топку от горелочного устройства 8. Проходя через топку и жаровые трубы продукты сгорания через стенки подогревают промежуточный теплоноситель 4. Нефть или какой-либо другой продукт (газ, жидкость), проходя через продуктовый теплообменник 3, нагревается до необходимой температуры.

Использование предлагаемого изобретения позволит улучшить технические характеристики и расширить функциональные возможности подогревателя на попутном нефтяном газе.

1. Подогреватель нефти на попутном нефтяном газе, содержащий цилиндрический корпус, заполненный промежуточным теплоносителем, топочную камеру с горелочным устройством, дымовую трубу, продуктовый трубчатый теплообменник, отличающийся тем, что цилиндрический корпус, а также топочная камера, состоящая из цилиндрической топки и жаровых труб, установлены вертикально, а на днище топки размещен нейтрализатор конденсата серной кислоты, стекающего с вертикальных стенок топочной камеры.

2. Подогреватель по п. 1, отличающийся тем, что теплообменник компактно расположен в кольцевом зазоре между корпусом и топочной камерой.

3. Подогреватель по п. 1, отличающийся тем, что между топочной камерой и дымовой трубой установлен сильфон для компенсации температурного линейного расширения.

4. Подогреватель по п. 1, отличающийся тем, что в жаровых трубах установлены кольцевые турбулизаторы высотой h≈20…30 мм и расстоянием между ними l=8…12h.

5. Подогреватель по п. 1, отличающийся тем, что огневые стенки топочной камеры покрыты специальной высокотемпературной эмалью для уменьшения сернокислой коррозии.