Реактор для получения ацетилена пиролизом углеводородных газов Советский патент 1993 года по МПК B01J19/00 

Изобретение относится к реакторам термоокислительного пиролиза углеводородного газа и может быть использовано в химической нефтехимической промышленности.

Целью изобретения является повышение Производительности и надежности реактора, что связано с развитием поверхности контакта между кислородом и углеводородным газом на начальном участке струи./.. -..- .

На фиг, 1 изображен .общий вид реактора; на фиг. 2 - средство для раздельного ввода в реакционную зону углеводородного газа и кислорода; на фиг.З и 4 - схемы элементов профилированной пластины для расчета длины периметра контакта углеводородного газа и кислорода.

Реактор содержит футерЬванный металлический корпус 1с осевым штуцером 2 для ввода углеводородного газа и радиальным штуцером 3 ввода кислорода, установленными в верхней части корпуса 1 и патрубками 4,5,6 для ввода закалочной воды, отвода газа пиролиза и остаточной воды соответственно установленными в нижней части корпуса 1. в верхней части корпуса Т

установлено 1 средство 7 дЛя раздельной подачи углеводородного газа и кислорода, .выполненное. набора профилированных пластин 8, причем каждая пластина соединена с одной смежной пластиной верхними горизонтальными ребрами 9, а со второй- смежной пластиной - боковыми вертикальными ребрами 10; Пластины установлены с зазором и образуют между собой узкие щели 11, открытые снизу в зону 12 реакции. Патрубок для закалочной воды снабжен форсункой 13 для закалки продуктов реакции в зоне 12. Средство 7 для раздельной подачи углеводородов и кислорода соединено с корпусом 1 при помощи фланцевого соединения (не показано) и сваркой фланцев со и уцерами 2,3 для подачи углеводородов и кислорода в щели 11,

Реактор работает следующим образом. Углеводбродншй газ поступает через штуцер 2 в узкие щели 11, образованные разделяющими металлическими пластинами 8, и вытекает в реакционную зону 1 2-в виде тонкой плоской струи, повторяющей конфигурацию разделительных стенок. Кислород через штуцер 3 поступает в соседние щели 11 и вытекает в зону реакции в виде тонких

(Л С

оо

N3

Ю СО VI

струй. На совпадающих границах начальных участках струй осуществляется .прямой контакт между реагирующими компонентами и устанавливается очень короткий фронт кинетического горения, в котором выделя- ется большое количество тепла, необходимого для процесса термического разложения оставшейся части углеводородного газа. Быстрый рост температуры на начальном участке приводит к интен- сивмому нагреву прилегающих тонких слоев

непрореагировавшего газа, к его термическому пиролизу за сантисекунды.

Кислород и углеводородные газы, подаваемые с помощью средства 7. полностью заполняют все сечение реакционной зоны 12, что исключает появление рециркуляционных токов в начальную зону реакции.

Продукты пиролиза, содержащие С2Н2, закаливаются охлаждающей водой, подана- емой форсункой 13, и покидают реактор через патрубок 5, а остаточная вода и сажа - через патрубок 6.

Расчеты, подтверждающие повышение

производительности реакторе.

25

Производительность реактора при диффузионном способе подачи углеводородного сырья и кислорода Q тонкими струями пропорциональна начальному периметру контакта струй.30

Для прямых плоских пластин периметр контакта струй составляет Л°2- tcp,

где Z - число параллельно установленных пластин,.... 35

tcp -средняя длина пластины.

Для пластин, установленных в цилиндрическом корпусе, Icp в Dc (Dc - диаметр

распределителя).40

Для профилированных пластин типа волна (фиг.З) периметр контакта струй

Пв Z-Пв ЯГ Гв, где гв - радиус волны

пв-число волн,45

jcp - средняя длина пластины 1ср Я/2.

Увеличение периметра контакта профилированной пластины по сравнению с плоской пластиной составляет50

Пв Z-lcpvr Л Tr Z Z-Jcp 1

. ; .: . . . 55

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Для профилированной пластины типа пила (фиг.4) периметр контакта струй

rV-Z..fin-la.,., где а-угол при вершине зуба,

13 - длина границы зуба, 1з b/sfn а/2 b - основание зуба,. Ь dcp/nn Пг - число выступов на пластине

л . : ;

Увеличение периметра контакта профилированной пластины типа пила по сравнению с плоской пластиной : Пп 1 : , : .. -,; Л slno/2 ;

При углах при вершине, равных соответственно 90°, 40° 30°. это увеличение составляет: . . , :

90° - 1,42, 40° - 1,56, 30°- 3,0

Таким образом, применение профилированных пластин при диффузионном способе подаче исходных веществ является надежным способом повышения производительности реакторов в 1,6-2,0 раза по сравнению с газовыми распределителями с плоскими пластинами.

Реактор обеспечивает повышение производительности примерно в 1,5 раза за счет развития поверхности контакта между реагирующими компонентами с одновременной интенсификацией тепло- и массооб- менных процессов в более тонких струях.

Формул а изобретения

Реактор для получения ацетилена пиролизом углеводородных газов, содержащий футерованный металлический корпус с осевым штуцером для подачи углеводородного газа и радиальным штуцером для подачи кислорода, установленными в верхней части корпуса, и патрубками для подачи закалочной воды, отходящей воды и удаления газов пиролиза, установленными в нижней части корпуса, средство для раздельного ввода в реакционную зону углеводородных газов и кислорода, установленное в верхней части корпуса и выполненное из набора установленных с зазором между ними параллельных пластин, каждая из которых соединена с одной смежной пластиной верхними горизонтальными ребрами, ас другой смежной пластиной - боковыми вертикальными ребрами, о тли ч а ю щ и й- с я тем, чти, с целью повышения пройзводи- тель ностй и надежности реактора, каждая пластина выполнена профилированной.

х

Использование: химическая и нефтехимическая промышленность. Сущность изобретения: пластины; средства для раздельного ввода в реакционную зону углеводородных газов и кислорода выполнены профилированными. 4 ил.

Фпг./ ;

I//

.2

А

riiiv.3

ФИГ. 4