[发明专利]用于减少结焦的防腐蚀材料、具有改进的防腐蚀性和抗结焦性的传热组件以及减少结焦的方法

说明书

本申请为申请日为2006年12月20日、申请号为200680053078.3、发明名称为“用于减少结焦的防腐蚀材料、具有改进的防腐蚀性和抗结焦性的传热组件以及减少结焦的方法”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请涉及并要求2005年12月21日递交的US临时专利申请60/751,985的优先权，该申请的题目是“用于减少结焦的防腐蚀材料、具有较少结焦的换热器以及在精炼中减少换热器结焦的方法”；涉及并要求2006年6月23日递交的US临时专利申请60/815,844的优先权，该申请的题目是“在精炼中减少换热器结焦的方法”，以及2006年12月4日递交的US临时专利申请60/872,493的优先权，该申请的题目是“用于减少在工艺料流中的结焦的插件和方法”。

发明领域

本发明总体涉及减少硫化或硫化物腐蚀以及减少沉积结焦，更具体地涉及在传热组件中的减少硫化/硫化物腐蚀和减少沉积结焦，所述传热组件包括但不限于位于精炼装置中和石化加工装置中的换热器、炉和炉管，以及用于输送或传送工艺料流的其它组件，这些料流易于结焦。具体而言，本发明涉及减少与工艺料流相关的腐蚀和结焦。本发明涉及一种减少在传热组件中的结焦的方法，该方法组合使用了具有所需表面粗糙度的防腐蚀材料和施加了振动、脉动和内部湍流促进剂。

发明背景

传热组件用于在精炼和石化加工应用中的装置内的各个位置，从而调节所加工的流体(例如原油或其衍生物)的温度(即，热或冷)。传热组件(例如换热器、炉、炉管)可以接近炉，从而在原油进入炉(即，后续)之前预先加热原油的温度。典型的壳管式换热器包括多个管，原油可以流过这些管周围。热流体和冷流体进入换热器单元中的各个室或管。热流体将其热量传递给冷流体。换热器设计成有效地将热量从一种流体传递给另一种流体。热流体和冷流体从未合并。传热是通过管壁进行的，管壁分隔开热液体和冷液体。通过使用正确的流速和使间隔壁的面积最大，换热器性能可以得到最好的控制。各种其它换热器设计，例如螺旋板式换热器、套管式换热器和板框式换热器基本按照相同的原理操作。

在正常采用原油和换热器之间的接触过程中，出现腐蚀和形成沉积物。沉积物的形成通常称为结焦。结焦不利地影响对换热器的最佳控制。结焦在本文中是指在换热器管表面上的不需要的固体沉积，这导致换热器的效率损失。结焦不限于换热器。结焦可能在其它传热组件和用于传递工艺流体的传递组件中出现。传热效率的损失导致在炉中更高的燃料消耗并且产量减少。在流体传递组件中产生的结焦导致产量减少，在泵送设备上的负荷增加，并且堵塞下游设备，这是因为大块结焦定期地沉积和流到下游。由于结焦，传递组件和传热组件必须定期地取出以进行清洁。这降低了总体设备可靠性，这是由于必须关闭设备以进行维护。这也由于清洁人员需要清洁结焦的换热器和工艺流体传递管，导致人力需求增加。另一个不利之处是由于清洁工艺而导致挥发性有机释放物增加。

在正常使用期间，换热器的管的表面发生腐蚀，这是由于长期暴露于原油和其它石油级分的料流。在管表面上的腐蚀产生不平整的表面，这会促进结焦，因为在石油料流中的各种粒子可能附着在粗糙表面上。结焦不仅仅限于正在加工的原油。真空残余料流通常用于加热处于管内的原油。这些料流通常含有固体，并且是高度结焦的。结焦可以与其它工艺料流(包括但不限于空气)有关。结焦可以与其它工艺料流(包括但不限于工艺气体，例如空气)有关。

虽然结焦的问题超过了石油精炼和石化加工的范围，但是原油的存在代表防止结焦方面有许多障碍，这是石油精炼和石化加工中的独特问题，在其它工艺中并不存在这些问题。原油在结焦方面在现实中并不简单地是从地下资源生产的石油产品。原油是有机和无机组分的复杂混合物，其可以导致在换热器表面上的各种结焦沉积物，包括但不限于换热器管的两个表面、挡板和管板。例如，原油在精炼时通常含有腐蚀性副产物例如硫化铁，这些副产物是通过腐蚀钻井管、管道、管支架以及原料储存罐而形成的。这种物质在正确条件下将沉积在换热器内，导致沉积结焦。原油通常含有含水污染物，其中一些污染物将到达精炼工艺。脱盐用于除去大部分这种物质，但是一些这些污染物经过脱盐器进入原料预热工艺。这些溶解的盐也对沉积结焦有贡献作用。氯化钠和各种碳酸盐是典型的这种结焦沉积物。由于越来越多的化学品用于提高从原有储器的原油产量，额外的无机物质进入原油精炼，并潜在地对结焦有贡献。