Способ очистки емкости от серусодержащих углеводородных отложений

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯк ьвтоскомю свидительствю Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик щ 99 7850(щ и. кп. .В 08 В 3/ОО Государственный коюнтет СССР по делаю изобретений н открытий(72) Ав.торыизобретения Г.Л.Гендель, В.А.Малышкин и В.А.ДылдинВолго-Уральский научно-исследовательскийи проектный институт но добыче и переработкесероводородсодержащих газов(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ЕМКОСТИ ОТ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ОТЛОЖЕНИЙИзобретение относится к очисткеи может быть испольэовано на предприятиях газовой, нефтеперерабатывающей и нефтехимическойпромышленности.при очистке емкостей и аппаратов,эксплуатируемых в условиях воздействия серосодержащих углеводородныхпродуктов,Известен способ очистки емкостей,на внутренней поверхности которыхимеются отложения пирофорных веществ,например, сульфидов железа, образо-вавшихся в результате воздействияна металлические поверхности серосодержащих углеводородных продуктов,включающий обработку емкости паром(освобождение внутренней поверхностиемкости от углеводородных продуктов),заполнение ее водой и последующееснижение уровня воды со скоростью0,5-1 м/ч для обеспечения медленного окисления пирофорных отложенийкислородом воздуха по.мере их высыхания 1 .Однако применение указанного способа очистки требует значительныхзатрат времени, что приводит к длительному простою оборудования в ре-жиме дезактивации пирофорных отложений и не обеспечивает надежной де. зактивации отложений, вследствие чего возникает необходимость повторно го проведения всего комплекса работ.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу очистки емкости является способ, включающий обработку паром, паровоэдушную обработку смесью, содержащей .0,1-2 воздуха, заполнение водой и последующее снижение уровня воды со скоростью 0,5-1 м/ч для обеспечения медленного окисления пирофорных отложений по мере их высыхания Г 2 3. Применение указанного способаобеспечивает более надежное окисление пирофорных отложений эа счет обработки паровоэдушной,смесью, подаваемой в емкость после прогреванияих паром. Однако подача воздуха пос-.ле непродолжительной обработки паром ( -ф 1 ч), когда в емкости, аппарате содержится еще значительноеколичество серосопержащих углеводородных продуктов, весьма опасна всвязи с высокой взрывоопасностью такого компонента как сероуглерод, Известно, что воспламенение паровоздушных смесей, содержащих сотые и ЗО лаже тысячные доли процента сероуг 997850лерода, возможно при 100-120 С и даже при 80 С.Кроме того, подача паровоздушнойсмеси после непродолжительной обработки паром недостаточно эффективна,так как в течение первых 10-12 чобработки паром пирофорные отложения на внутренних поверхностях оборудования еще закрыты слоем углеводородных продуктов, что препятствует их окислению кислородом воздуха ОПоэтому паровоздушная обработка в известном способе недостаточно эффективна и после ее проведения необходимовыполнение операции, требующей боль-.ших затрат времени, а именно, заполнение емкости водой и ее медленныйслив с целью обеспечения более полного окисления пирофорных отложенийпо мере высыхания.Целью изобретения является сокра-.щение продолжительности процесса 20очистки.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу очистк" емкости от серосодержащих углеводородныхотложений, включающему последова" 5тельную обработку емкости паром ипаровоздушной смесью, обработку паром осуществляют до удаления углеводородных продуктов, а паровоэдушную обработку ведут смесью, содержащей 15-50 воздуха, в течение 2,56 часовНа фиг, 1 изображены кривые температуры саморазогревания пирофорныхсульфидов железа в зависимости отвремени контакта с воздухом в исоходном состоянии при начальных температурах 20,50 и 80 С (кривые соответственно 1-3) и дезактивированных паровоздушной обработкой припроверке активности в тех же условиях с дополнительной продувкой чистым кислородом (кривые 1-3); нафиг. 2 - кривая зависимости временидезактивации пирофорных .сульфидовжелеза от концентрации кислорода впаровоздушной смеси,Способ реализуется следующимобразом.В емкость, подлежащую очистке,подают пар, выдерживают его в емкос- ути в течение 13-15 ч при поддержании постоянной температуры, а затемвводят паровоздушную смесь, подаваяее непрерывно в течение 2,5-6 ч,В лабораторных условиях отложения в виде пирофорных сульфидовжелеза высокой активности получалипутем барботажа сероводородом стабильного газового конденсата при20 С в колбе, содержащей также пятиграммовую навеску окислов железа сле 6 Одующего состава, вес.Ъ: окись железа15, окись железа (Й) 85.Частьпродуктов, полученных при экспозиции 28 ч помещали в герметично закрывающуюся ячейку из инертного мате риала, пропаривали паром с температурой 110 ОС для удаления углеводородных продуктов, высушивали в течение 1 часа в токе гелия при 90-95 С,охлаждали в среде гелия до 20 50оУи 80 С, после чего определяли их активность путем продувки воздухомс расходом 1 л/мин. Температуру самораэогревания регистрировали термопарой и самгпишущим потенциометром КСП. При этом максимальнаятемпература саморазогревания пирофорных соединений находилась в интервале 260-310 С, что указывает наих высокую активность,Одновременно другую часть пирофорных продуктов помещали в аналогичную ячейку, про-аривали в течение 5 ч паром с температурой 110 ОСдля удаления углеводородных продуктов и обрабатывали паровоздушнойсмесью с температурой 90-110 С и содержанием воздуха 15 в течение 6 ч.,Затем дезактивированные пирофорныесоединения высушивали в течение 1 чов токе гелия при 90-95 С, и проверяли их активность продувкой воздухомкак и в первом случае и, после этого,продувкой технически чистым кислородом с расходом 1 л/мин. При этом установлено отсутствие заметного повышения температуры, что свидетельствует об обеспечении полной дезактивации пирофорных соединений.Третью часть, полученных указанным способом пирофорных соединенийобрабатывали паровоздушной смесьюс температурой 120-125 С и содержанием воздуха 50 в течение 2,5 ч.Заметного повышения температурыпирофорных соединений в процессе ихпаровоздушной обработки не наблюдалось. После этого пирофорные соединения высушивали и проверяли их активность продувкой воздухом и технически чистым кислородом. При этомустановлено отсутствие активности,что свидетельствует об обеспечениинадежной дезактивации пирофорных отложений при использовании предлагаемого способа. Из приведенных результатов исследований видно, что предлагаемый способ обеспечивает надежную дезактивацию пирофорных сульфидов железа во всем исследованном диапазоне температур. При этом экспериментально установлено (фиг. 2), что зона безопасных и наиболее экономичных режимов дезактивации расположена в интервале от 3 до 10 кислорода, что соответствует 15-50 воздуха, и от 6 до 2,5 ч продолжительности паровоздушной обработки соответственно,Промышленные испытания способа проводились на аппаратах Д(сепаратор кислых газов, объем,85 м ) и Д(емкость кислойводы, объем - 2,18 мЗ) установки дляпроизводства элементарной серы.Промышленные испытания проводились с целью определения степениочистки пирофорных отложений на внутренней поверхности емкостей, аппара тов от покрывающих их углеводородных продуктов в зависимости от продолжительности обработки паром, эффективности дезактивации пирофорных отложений при обработке паровоздушнойсмесью, определения затрат временина каждую операцию и общих затратвремени на проведение предлагаемогоспособа в сравнении с известным,В ходе промышленных испытанийпоследовательно производили обработку аппаратов паром в течение 20 ч,вскрытие смотрового люка в аппарате.и отбор проб для контроля активностипирофорных отложений со стенок идна аппарата, герметизацию смотрового люка и дезактивацию пирофорных отложений в аппаратах путем их окисления паровоздушной смесью, содержащейпар и воздух в соотношении 2,5:1(8 кислорода) в течение трех часов,вскрытие смотрового люка и отборпроб пирофорных отложений со стеноки дна аппарата для контроля активности.Кроме этого осуществляли отборпроб водного конденсата из дренажных коллекторов аппаратов с интервалом 2 ч в течение 20 ч обработки паром и с интервалом 30 мин в течение 3 ч паровоэдушной обработки. Впробах водного конденсата определяли рН ХПК химическое потреблениекислорода ), общее содержание железа, свободной серы и недоокисленныхсеросодержащих окислов,Проведенные прожмленные испытания и выполненные химические анализы позволяют установить, что освобождение пирофорных отложений от углеводородных продуктов достигаетсячерез 13-15 ч обработки паром ( науказанных аппаратах ), а последующаяобработка паровоздушной смесью, содержащей, например, 8 кислорода,безопасна и обеспечивает полную дезактивацию пирофорных продуктов.При лабораторных исследованияхпредлагаемого способа использовалипар низкого давления с диапазоном110-130 С и воздух с температурой21-25 С, а при опытно-промпаленнойпроверке - пар с диапазоном 150180 С, характерным для сетей паранизкого давления промпаленных предприятий, и воздух с температурой +530 фС, При этом экспериментально выявлено, что колебания температуры пара и воздуха в этих диапазонах неоказывают существеннсго влияния наэффективность паровоздушной обработ.ки, Обработка пирофорных отложений,паровоздушными смесями, температуры которых находятся в интервале 90.170 позволяет обеспечить в равнойстепени эффективную дезактивациюпирофорных отложений. Таким образом,температура паровоздушной смеси невлияет на ход технологического процесса н, соответственно, не взаимосвязана с другими параметрами предлагаемого способа. Это объясняетсятем, что хотя активность пирофорныхотложений с увеличением температуры и нееколько увеличивается 1 фиг. Ц,окисление их кислородом воздуха, аследовательно, и дезактивация происходит при любой температуре окружающей среды. Скорость же окисления 15дезактивации )пирофорных отложенийпри осуществлении предлагаемого способа лимитируется не температурнымиусловиями реакции, а скоростью подвода в зону реакции, т.е. к слою 20 пирофорных отложений, окислителя -кислорода, В свою очередь, скоростьподвода кислорода в зону реакцииопределяется парциальным содержанием кислорода в паровоздушной смеси 25 или, другими словами, концентрацией .воздуха в паровоздушной смеси, подаваемой в емкость. Таким образом,скорость окисления пирофорных отложений эффективность их дезактивациизависит не от температур используемых агентов или их смесей, аот содержания воздуха в паровоэдушной смеси и длительности процессаобработки, которые в предлагаемомспособе определены и предложены сучетом обеспечения эффективностипроцесса.Воспламенение паровоздушной смеси при осуществлении предлагаемогоспособа невозможно вследствие отсут ствия в ней горючих материалов. Однако даже при наличии некоторого количества горючих материалов, например,при несоблюдении режима пропарки,воспламенение невозможно вследствие.отсутствия источника зажигания, таккак предлагаемый способ предусматривает окисление пирофорных отложенийбез значительного повышения и-. температуры, что достигается ограниченным содержанием воздуха в паровоздушной смеси и; соответственно, ограничением скорости реакции окисленияпирофорных отложений до величин,обеспечивающих достаточно малую интенсивность тепловыделения в пРоцес се дезактивации пирофорных отложений.Указанные пределы содержания воздуха кислорода) в паровоздушнойсмеси и времени паровоздушной обработки определены с учетом обеспечения бО эфФективности, безопасности и надежности технологического процесса,Так, верхний предел содержаниявоздуха в паровоэдушной смеси 150)определен из соображений обеспечеб 5 ння безопасности процесса как пре997850 дельная величина, при которой дезактивация паровоздушной смесью происходит без заметного увеличения температуры пирофорных отложений за весь период обработки. Нижний предел содержания воздуха в паровоздушной смеси 15 ) определен из соображений эффективности и надежности процесса как начальный предел, при котором обеспечивается полная дезактивация пирофорных отложений. При этом достижением полной дезактивации считали отсутствие заметного повышения температуры при взаимодействия дезактивированных паровоздушной смесью пирофорных отложений с технически чистым кислородом при 20-80 С.Пределы времени паровоздушной обработки определены экспериментально для всего интервала содержания воздуха в паровоздушной смеси как величины, при которых достигается надеж" ная дезактивация пирофорных отложее Продолжительность операций,в известном способе Обработка паром 15 23 Не требуется Использование предлагаемого способа очистки емкости обеспечивает сокращение продолжительности простоя оборудования в режиме дезактивации пирофорных отложений, значительное сокращение расхода технической воды и снижение вредного воздействия загрязненных промышленных стоков на окружающую среду. Формула изобретения Способ очистки емкости от серо- содержащих углеводородных отложений, включающий последовательную обработку емкости паром и паровоздушной смесью, о т л и ч а ю щ и й с я Выполняемые операции Паровоздушная обработка Заполнение аппарата водойи ее медленный слиЯ ний, причем верхний предел времениобработки соответствует нижнему пределу содержания воздуха в паровоздушной смеси и наоборот, Минимальноевремя, необходимое для паровоэдушной обработки при содержании возду-ха в паровоздушной смеси между верхним и нижним пределами, может бытьопределено 1 фиг, 2) либо с меньшейточностью, но без ущерба для бе;-" пасности и эффективности способапрямой экстрополяцией,Экспериментальными исследованиямиустановлено, что предлагаемый способ подготовки оборудования к очистке и ремонту позволяет в сравнении 5 с известным .сократить количествоподготовительных операций и общиезатраты времени на их проведение.Затраты времени на выполнение подготовительных операций по известному 0 и предлагаемому способам на примереаппарата Дприведены в таблице. в предлагаемом способе тем, что, с целью сокращения продол О жительности процесса, обработку паром осуществляют до удаления угле.водородных продуктов, а паровоздушную обработку ведут смесью, содержащей 15-50 воздуха в течение 2,56 ч.45 источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Справочник по охране труда итехнике безопасности в нефтеперерабатывающей и нефтехимической проьвш ленности, Новые и пересмотренныеправила, нормативы и инструкции.М"Химия", 1976, с,78-94.2, Эстрин Р.Я. Техника безопасности в газовом хозяйстве.Изд,2-еМ "Недра", 1972, с. 216-217.ктор Е.Рошко едактор Г Тираж 589 Государственно лам иэобретени Москва, Ж