Трубный кокс: фактор снижения производительности
Р.Ф. Мюллер , В.В. Игнатьев, А.М. Петунин,
С.Г. Пасынков, А.Г. Суетин


ООО «Армарус», Москва, Россия
В процессе пиролиза углеводородов в трубчатых печах непрерывно отлагается кокс, что в свою очередь снижает экономические показатели эффективности.
Применение Аппарата G4C-M20 для непрерывного декоксования позволяет снизить образование кокса до 40% между регламентными работами. В результате наблюдается экономия топочного газа, электроэнергии, времени регламентных работ. За счет увеличения времени пробега печей повышается выработка целевых продуктов на 10%.
Введение
Увеличение мировых потребностей в непредельных углеводородах [1] решается путем модернизации существующих установок применением интеллектуальной собственности (ИС), позволяющей снизить коксообразование и увеличить выработку целевых продуктов.
Следует отметить, что поиск подобной ИС лежит целиком на плечах специалистов. Поэтому такая ИС должна быть выражена в простых технологических решениях и промышленных аппаратах, не требующих значительных изменений сложившейся технологической схемы и затрат на внедрение. Самым привлекательным вариантом модернизации пиролизного производства может быть установка аппаратуры, существенно снижающей образование кокса, что в дальней перспективе позволяет получить гарантированные выгоды.
Факторы снижения производительности

Отложения кокса препятствуют движению потока газов пиролиза, увеличивается перепад давления (вход-выход), уменьшается теплопередача через стенку трубы.
Уменьшается эффективный объем реакционной зоны, выход продукта, при этом требуется значительное увеличение температуры сырья на входе и в змеевиках печи. Технический регламент требует очистки печи выжиганием кокса, на что расходуются ресурсы, сопоставимые с 10% прироста производительности печи.
Таб. 1 — Материальный баланс применения ЭМП СВЧ
Наложение ЭМП СВЧ на технологический поток пара разбавления
Аппарат G4C-M20 предназначен работать в составе оборудования подготовки воды, используемой в процессе пиролиза углеводородов [2]. Под подготовкой воды мы понимаем процесс наложения ЭМП СВЧ в технологических узлах Аппарата для насыщения поляризуемости. Степень насыщения поляризуемости потока осуществляют посредством контроля изменения значения коэффициента стоячей волны (КСВ) в волноводном тракте Аппарата.
Диэлектрическая постоянная потока изменяет собственные свойства и тем самым изменяет реологические свойства потока в той мере, что необходима и достаточна для ослабления действующих физических сил улучшающего условия ориентации полярных групп и боковых концевых ответвлений молекулярной цепи вдоль силовых линий напряженности электрического поля. Это приводит к значительному снижению плотности, вязкости и поверхностного натяжения, с увеличением транспирации и смешивания.

Использование предварительно обработанной технологической воды ЭМП СВЧ для разбавления углеводородов приводит к ускорению первичных реакций расщепления углеводородов с замедлением скоростей вторичных реакций [3]. При этом наблюдается значительное снижение образования кокса на стенках трубного пучка печи.

Насыщение поляризуемости технологического потока происходит в полых цилиндрических резонаторах Аппарата. Полость цилиндрического резонатора заполняется технологическим потоком с физическими параметрами (температура, давление), обеспечивающими минимальное значение КСВ в рабочем участке спектра амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) резонатора.
Рис. 1 — Динамика образования кокса и выработки целевых продуктов
Контролируя параметры спектра АЧХ резонатора, заполненного потоком технологической среды, и значение КСВ волноводного тракта, при изменениях температуры потока и/или давления, следует получить наилучшее согласование источника ЭМП СВЧ и полого резонатора. При значении КСВ должны иметь наименьшее значение на рабочей частоте резонатора.

Если изменений физических параметров технологического потока недостаточно, чтобы получить необходимый спектр АЧХ с минимально возможным значением КСВ при текущем значении частоты, имеется возможность настройки резонатора с помощью специально изготовленных узлов, и внешних устройств, обеспечивающих характеристики волноводного тракта изменением геометрических параметров резонатора заполненного технологической средой.

Воздействие наложенного ЭМП СВЧ на диэлектрическую постоянную совокупности веществ технологического потока, вызывает насыщение поляризуемости составных частей: электронной, структурной, резонансной, миграционной (в случаях содержания растворимых примесей - ионной, и ориентационной или дипольной).

Насыщение составных частей поляризуемости вызывает изменение реологических свойств потока (плотность, вязкость, поверхностное натяжение, температура замерзания и т.п.) при искомом значении диэлектрической постоянной, необходимой температуре и давлении потока [2].
Поляризатор потока
Аппарат G4C-M20
Поляризатор — промышленная СВЧ-установка, может быть встроен в технологические комплексы различного назначения с целью получения новых потребительских свойств. Аппарат имеет серийную модификацию и может производиться малыми сериями, а по специальному заказу может иметь модификацию для конкретных целей.
ИТОГИ
Применение технологии наложения поля на технологический поток пара разбавления в процессе пиролиза углеводородов, приводит к увеличению выхода газовой части продуктов на 8,1 % масс и к соответствующему снижению выхода жидкой части продуктов пиролиза. Жидкая часть уменьшается за счет снижения светлых углеводородов – пироконденсата – на 6,0 % масс и тяжелой смолы пиролиза на 1,7 % масс. Снижение образования тяжелой смолы сопровождается изменением показателя образования кокса с 0,15 до 0,09 % масс или на 40 % отн. (рис. 1) .
ВЫВОДЫ
1. Доказана эффективность, экологичность и безопасность применения Аппарата G4C-M20 в промышленных условиях.

2. Отработана новая технология снижения коксообразования. Процесс полностью масштабируется для промышленных установок.

3. Возможно использование данной технологии в промышленных масштабах для модификации существующих технологических процессов, отработки новых регламентов и проведения новых промышленных исследований.
ЛИТЕРАТУРА
1. Макаров А.А., Митрова Т.А. Прогноз развития энергетики мира и России до 2040 года. Москва, 2014.

2. Патент №2415901. Способ дегидрирования и пиролиза углеводородного сырья, приоритет от 16.06.2009, кл. C 10 G 9/00, 9/36.

3. Мухина Т.Н., Барабанов Н.Л., Бабаш С.Е.,. Меньщиков В.А. Аврех Г.Л. Пиролиз углеводородного сырья. М: Химия, 1987. 239 с.
Мюллер Райэн Фридрихович, директор по науке ООО «Армарус»

Игнатьев Владимир Викторович, технический директор
ООО «Армарус»

Пасынков Сергей Германович, генеральный директор
ООО «Армарус»

Петунин Артем Михайлович, заместитель директора по
проектной деятельности, патентовед

Суетин Артем Георгиевич, главный операционный директор

Материалы и методы
Ключевые слова
Для цитирования
Поступила в редакцию
УДК и DOI
Поляризация диэлектрической среды потока технологической воды посредством изменения значения коэффициента стоячей волны. Измерение образования кокса и выхода продуктов пиролиза.
пиролиз углеводородов, снижение коксообразования, электромагнитное поле сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ), микроволновые излучения (МВИ)
Мюллер Р.Ф., Игнатьев В.В., Петунин А.М., Пасынков С.Г. Трубный кокс: фактор снижения производительности // Экспозиция Нефть Газ. 2020. №4. С. 66–68. DOI:10.24411/2076-6785-2020-10094
27.08.2020
УДК УДК 66.086
DOI:10.24411/2076-6785-2020-10094

Рекомендуемые статьи
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (8552) 92-38-33
Made on
Tilda