Трубчатая печь для проведения высокотемпературных процессов Советский патент 1993 года по МПК B01J8/06 

Изобретение относится к трубчатым печам для проведения высокотемпературных процессов, преимущественно процесса каталитического пиролиза углеводородного сырья, и может быть применено в нефтехимической промышленности.

Известен реактор каталитического пиролиза углеводородов, содержащий корпус овальной формы, внутри которого имеются вертикально расположенные реакционные трубы, разделенные на два пучка вертикальными перегородками с переточными окнами, размещенными по диагонали перегородок, между которыми установлены горизонтальные пучки теплообменных труб с мешалками для циркуляции теплоносителя. Трубы закреплены в трубных решетках и снабжены коллекторами,

Однако данный реактор имеет ограниченные возможности по производительности, не позволяет регулировать

температурный профиль по высоте реакционной трубы, а также обеспечить необходимый температурный профиль реакционной трубы, что приводит к низкой эффективности пиролиза в данном реакторе.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является трубчатая печь для проведения высокотемпературных каталитических процессов, включающая камеру конвекции и радиантные камеры с горелками и реакционными трубами, заполненными катализатором и соединенными входным и выходным коллекторами. При этом выходной коллектор размещен в подовой части печи и теплоизолирован кирпичной кладкой, а на стенах радиантных камер между рядами горелок выполнены выступы.

Однако производительность данной печи ограничена количеством реакционных труб. Увеличение числа реакционных труб в случае

VJ 00

VJ

g

ON

CJ

повышения производительности печи приводит к росту затрат металла и футеровки, занимаемой площади, потерь тепла в окружающую среду.

Цель изобретения - снижение удельной материалоемкости печи, занимаемой площади и теплопотерь.

Цель достигается благодаря тому, что в трубчатой печи проведения высокотемпературных каталитических процессов, преимущественно процесса каталитического пиролиза углеводородного сырья, включающей камеру конвекции и камеру радиации с горелками и вертикальными реакционными трубами, заполненными неподвижным слоем катализатора и соединенными входным и выходным коллекторами, ввод сырья осуществляется в среднюю часть каждой реак- ционной трубы, причем ввод сырья осуществляется в каждую реакционную тру- бус двух противоположныхсторон, входные штуцера расположены один под углом 45°, а другой 135° к оси трубы-реактора. Один из штуцеров организует направление пирога- зовой смеси вверх, другой - вниз. Кроме того, входные штуцера имеют конусообразное расширение и защищены специальными пластинами или решеткой от попадания катализатора.

Отличительные признаки изобретения: ввод сырьевой смеси осуществляется в среднюю часть реактора; ввод сырья осуществляется с помощью противоположно расположенных штуцеров, один под углом 45°, другой под углом 135° коси трубы-реактора; входные штуцера имеют конусообразное расширение и защищены специальными пластинами или решеткой от попадания катализатора.

На фиг. 1 изображена камера радиации трубчатой печи с вводом сырьевой смеси в средней части реакционной трубы с верх- .ним и нижним продуктовыми коллекторами и газоходом в средней части камеры радиации; на фиг. 2 - схема и форма расположения штуцеров в реакторе; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3.

Трубчатая печь включает (фиг. 1) камеру 1 радиации с одним рядом вертикальных труб 2, заполненных катализатором. Входной 3 и выходной 4 коллекторы расположе- ны вне камеры радиации. Ввод паросырьевой смеси осуществляется через газоподводящие трубки 5 в среднюю часть реакционной трубы. Выход пирогаза производится через верхний и нижний 4 продуктовые коллекторы. Продукты сгорания выходят через газоход 6, расположенный в средней части камеры радиации. Камера

конвекции 7 расположена в верхней части печи по ходу продуктов сгорания. Газоподводящие трубки 5 для ввода сырьевой смеси расположены с двух сторон реакционной трубы (фиг. 2) под углом - один 45°, другой 135° коси реакционной трубы. Они вварены в штуцера, имеющие конусообразное расширение (фиг. 4). Отверстие ввода сырья имеет решетку 8 для исключения попадания

0 туда катализатора.

Трубчатая печь работает следующим образом.

Паросырьевая смесь, нагретая в камере конвекции 7 до 630-670°С, поступает через

5 входные коллекторы 3 по газоподводящим трубкам 5 в реакционные трубы 2, где В1 присутствии катализатора происходит пиролиз углеводородов. Высота столба катализатора по ходу движения реакционной

0 смеси и продуктов реакции выбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить невысокий перепад давления в слое (0,8-1,2 эти), что способствует высокому выходу целевых продуктов -олефинов С2-С4. Далее пирогаз

5 выводится через выходные коллекторы 4 в закалочно-испарительные аппараты.

По сравнению с известной печью каталитического пиролиза предлагаемая печь обладает следующими преимуществами: а)

0 при сохранении габаритов печи в плане в два раза большая производительность по целевым продуктам; меньший удельный расход металла и футеровки, б) при сохранении производительности по целевым про5 дуктам в два раза меньшая занимаемая площадь; меньший расход металла реакционной системы за счет сокращения количества фланцев, заглушек, крепежа и входных коллекторов на 50 %; меньший расход футе0 ровочных материалов за счет сокращения площади свода и пода на 50%; меньший расход металла на металлоконструкции; меньшие потери тепла в окружающую среду за счет сокращения площади пода и свода.

5Пример 1 (для сравнения). Печь термического пиролиза производительностью по сырью 20 т/ч с высотой реакционных труб 14 м реконструируется для осуществления процесса каталитического

0 пиролиза по известному техническому решению с сохранением занимаемой площади. Существующая площадь позволяет разместить определенное количество реакционных труб высотой 7 м, обеспечивающих

5 производительность реконструированной печи не более 10 т/ч по сырью. Перепад давления до 1,5 эти при заполнении реакционных труб катализатором в виде колец Ра- шига и до 3,0 ати при заполнении труб катализатором цилиндрической формы.

Удельный расход сырья на 1 т олефинов (этилена + пропилена) снизился с 2,2-2,5 до 1,8-1,9 т/ч. Однако снизилась производительность печи по сырью в 2 раза.

Пример 2 (предлагаемая конструк- ция). Печь термического пиролиза за произ- водительностью 20 т/ч по сырью реконструируется для осуществления процесса каталитического пиролиза с сохранением занимаемой площади и производительности по сырью. Высота реакционных труб, заполненных катализатором, равна 14 м. Сырьевая смесь поступает через входной коллектор в среднюю часть реакционных труб. С помощью наклонного расположения штуцэров газоподводящих трубок сырьевые потоки направляются вверх и вниз по реакционным трубам. При этой же занимаемой площади производительность печи по сырью в 2 раза больше, чем в печи примера 1, в 2 раза больше выходных целевых продуктов.

Формула изобретения 1. Трубчатая печь для проведения высокотемпературных процессов, преимуществен-

но процесса каталитического пиролиза углеводородного сырья, содержащая реакционные трубы с катализатором, соединенными с входным и выходными коллекторами, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения металлоемкости и уменьшения энергозатрат за счет снижения перепада давления в реакционных трубах, входной коллектор соединен газоподводя- щими трубками со средней частью каждой реакционной трубы, а выходные коллекторы соединены с концами реакционных труб.

2. Печь по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с-я тем, что, с целью направления парогазовой смеси вдоль реакционных труб, последние соединены по крайней мере с двумя газоподводящими трубками, вводные участки которых наклонно расположены к реакционным трубам, соединенным с газоподводящими трубками посредством конусообразных штуцеров, большие основания которых соединены с реакционными трубами и снабжены средством для улавливания катализатора, выполненным в виде полос.

А-А

и

Фиг. Г

6-5

Изобретение относится к трубчатым печам для проведения высокотемпературных процессов, например каталитического пиролиза углеводородного сырья. Сущность изобретения: трубчатая печь включает камеру радиации с одним рядом вертикальных труб, заполненных катализатором. Входной и выходной коллекторы расположены вне камеры радиации. Ввод паросырьевой смеси осуществляется через газоподводящие трубки в среднюю часть реакцией ной трубы, Выход пирогаза производится через верхний и нижний продуктовые коллекторы. Продукты сгорания выходят через газоход, расположенный в средней части камеры радиации. Камера конвекции расположена в верхней части печи по ходу продуктов сгорания. Газоподводящие трубки для ввода сырьевой смеси расположены с двух сторон реакционной трубы под углом один 45°, другой 135° к оси реакционной трубы, Они вварены в штуцера, имеющие конусообразное расширение. Отверстие ввода сырья имеет решетку для исключения попадания туда катализатора. 1 з. п. ф-лы, 4 ил. w