Устройство для пиролиза углеводородов Советский патент 1987 года по МПК C10G9/20 

112

Изобретение относится к производству низших олефинов пиролизом углеводородов в присутствии перегретого теплоносителя водяного пара.

Цель изобретения - повышение вы- хода целевых продуктов.

На фиг. 1 представлено устройство для пиролиза углеводорода, общий вид; на фиг. 2 - смеситель-турбули- затор, разрез.

Устройство для пиролиза углеводородов включает основной корпус 1 с узлом 2 подготовки сырья, размещенны верхней частью в основном корпусе 1 дополнительный внутренний корпус 3, в котором расположены камера 4 распределения сырья, камера 5 распределения теплоносителя, реакционный блок, выполненный в виде ряда параллельных труб 6, снабженных на входе смесителями-турбулизаторами 7, камера 8 сбора продуктов пиролиза и блок 9 закалки продуктов пиролиза с закалочными элементами 10 и камерой 11 сбора охлажденных продуктов. Узел подготовки теплоносителя выполнен в виде радиантных экранов 12, размещенных на внешней поверхности внутреннего корпуса 3 и внутренней поверхности основного корпуса 1.Смесители-турбулизаторы 7 посредством патрубков 13 установлены в отверстиях днищ 14 камеры распределения теплоносителя и выполнены в виде двух концентрично установленных ци- линдров, внутренний цилиндр 15 снабжен в нижней части конусом с отверстиями- 16. В сужении внешнего цилиндра расположен стержень 17 с изогнутыми лопастями 18. Между днищами и корпусом смесителей-турбулизаторов выполнены зазоры 19 для прохода теплоносителя в межтрубное пространство реакционного блока.

Устройство (фиг. 1) снабжено ка- мерой 20 нагрева воды, питаемой с помощью патрубка 21, патрубками для ввода сырья 22, вывода продуктов пиролиза 23, перегретой воды 24 и продуктов сгорания 25, горелками 26, к (Которым подводится топливо 27 и воздух 28, а также патрубками 29 ввода теплоносителя и дросселирующим устройством 30.

Устройство работает следующим

образом.

В узел 2 подготовки сырья через патрубок 22 вводится сырье (нефть

52

или иная смесь углеводородов), где оно нагревается до нужной температуры, например 500-700 с, и направляется далее в камеру 4 распределения сырья, в которой оно распределяется по трубам 6.

Одновременно в камеру 5 распределения теплоносителя через патрубки 29 подается теплоноситель, например перегретый водяной пар или продукты сгорания метана, водорода или их смесей в атмосфере кислорода.

Получение и перегрев водяного пара осуществляется путем подачи химически очищенной воды через патрубок 21 в межтрубное пространство камеры 20 нагрева воды.

Нагрев и испарение воды происходит с помощью элементов 10, выполненных в виде двух концентрических трубок (фильда), через которые из камеры 8 проходят продукты конверсии и по межтрубному пространству подни- маются в камеру 11 сбора продуктов конверсии.

Перегретая вода через патрубки 24 выходит из блока 9 закалки и дросселируется путем сброса давления в дросселирующем устройстве 30, при этом часть воды испаряется, а остальная часть отделяется и возвращается в блок 9 через патрубок 21.

Дросселирование перегретой воды и отделение пара осуществляется в устройстве 30 известной конструкции и принципа действия.

Продукты конверсии, охладившись в блоке 9 закалки, собираются в камере 1 1 и выводятся через патрубки 23 в систему дальнейшего охлаждения, очистки и разделения.

Отделившийся от воды пар из устройства 30 поступает в радиантные экраны 12, где перегревается до температуры, например, 800-1100°С.

Далее перегретый пар используется- в качестве теплоносителя и через патрубки 29 поступает в камеру 5, распределяясь по смесителям-турбули- заторам 7, где смешивается с нагретым сырьем. Смесь сырья и теплоносителя проходит сверху вниз через трубы 6, где при 700-900 С совершается термическое превращение исходных глеводородов.

Перегрев теплоносителя осуществляется продуктами горения 25, образую3128

щимися в горелках 26 за счет подаваемого в них топлива 27 и воздуха 28.

Скорость суммарных реакций зависит от эффективности и быстроты перемешивания сырья 22, поступающего по патрубкам 13 в смесители-турбулизато- ры 7, в которые по внутреннему каналу цилиндра 15 проходят пары сырья, а по кольцевому каналу, образованному двумя концентрично расположенными цилиндрами, параллельно идет теплоноситель 29.

В конической части теплоноситель смешивается с сырьем, локальные струи которого, выходя с большой скоростью из отверстий 16, пронизывают сплошной поток теплоносителя.

Практически одновременно с этим смесь закручивается лопастями 18, размещенными на стержне 17.

Перемешивание сырья и теплоносителя в смесителях-турбулизаторах начинается и заканчивается з течение 10 -10- с. Одновременно с этим осуществляется термохимическое превраще- ние (пиролиз) исходных углеводородов. Завершается процесс конверсии в трубах 6,

Поскольку реакции расщепления и дегидрирования углеводородов осу- ществляются с отрицательным тепловым эффектом, то в известных устройствах имеет место резкое снижение их скорости вследствие снижение температуры в реакционном пространстве. В предлагаемом устройстве вследствие противотока продуктов сгорания 25 и продуктов реакции в трубах (резкое падение градиента температур в реакционном пространстве устраняется, что обес- печивает сокращение времени пребывания превращаемого вещества в зоне высоких температур, а следовательно, и габаритов устройства.

В результате имеет место повышение выхода целевых продуктов , до 65,6% по сравнению с 56,9% в прототипе, и степени превращения исходного .

54

сырья (по газообразованию) до 81,4%

по сравнению с 71,2% в прототипе.

Кроме того, предлагаемое взаимное расположение узлов подготовки сырья, теплоносителя, реакционного блока и горелок обеспечивает снижение энергозатрат на проведение процесса и затрат метана на устройство в целом.

Формула изобретения

1.Устройство для пиролиза углеводородов, включающее корпус с узлом подготовки сырья, реакционный блок, снабженный смесителем-турбулизатором блок подготовки теплоносителя и блок закалки продуктов пиролиза, отличающееся тем, что, с целью повьшения выхода целевых продуктов, устройство снабжено дополнительным внутренним корпусом, размещенным верхней частью в основном корпусе, камерами распределения сырья и теплоносителя, расположенными в верхней части внутреннего корпуса, блок закалки размещен в нижней его части, а между ними размещен реакционный блок, выполненный в виде ряда параллельных труб с расположенными на их входе смесителями-турбулизаторами, установленными с зазором в отверстиях, выполненных в днище камеры распределения теплоносителя, а блок подготовки теплоносителя выполнен в вид радиантных экранов, расположенных

на внешней поверхности внутреннего корпуса и внутренней поверхности основного корпуса.

2.Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем, что смесители- турбулизаторы выполнены в виде двух концентрично установленных цилиндров внутренний из которых снабжен в нижней части конусом с отверстиями и стержнем с изогнутыми лопастями, расположенными в сужении, вуполнен- ном в нижней части внешнего хщлнндра

4

25

Изобретение относится к устройствам для производства низших олефинов пиролизом углеводородов и позволяет упростить конструкцию и повысить выход целевых продуктов за счет объединения в одном корпусе блоков (Б) подготовки сырья и теплоносителя, реакционного Б и Б закалки продуктов. Реакционный Б выполнен в виде ряда параллельных труб, снабженных смесителями-турбулизаторами, объединенных сверху узлами распределения сырья и теплоносителя, а снизу Б закалки продуктов. Перегрев т плоноси- тёля осуществляется в радиантных экранах, размещенных в кольцевом пространстве между внутренним и внешним корпусами. Использование изобретения позволяет повысить выход олефинов Cj-Ci, с 56,9 до 65,5%. 1 з.п. ф-лы. 2 ил. (Л (О 00 О) о:

Редактор А. Лежнина

Составитель В. Кудряшов Техред И.Попович

Заказ 7682/25

Тираж 464

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. , д . 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ЦЗиг. 2

Корректор Е. Сирохман

Подписное