Реактор гомогенного пиролиза углеводородов Советский патент 1979 года по МПК B01J1/00 

(54) РЕАКТОР ГОМОГЕННОГО ПИРОЛИЗА УГЛЕВОДОРОДОВ Изобретение относится к устройст вам для термической переработки углеводородного сырья и предназначено для получения ацетилена из природно го газа или ацетилена и этилена из жидких углев.одородов. Известен способ гомогенного пиро лиза углеводородов, заключающийся в том, что пУтём непрерывного сжигани топлива с газообразным окислителем в камере сгорания получают горячий ПЫмовоЛ газ (гомогенный теплонооителъ), к аему добавляют жидкий, газо образный или парообразный углеводород, быстро смешивают, а затем про-, дукты реакции подвергают резкому охлаждению Сзакалке).К исходному может добавляться водород,углекислый газ или водяной пар. Известен реактор, содержащий ци.линдрическую камеру сжигания камеру смешения с отверстиями для впрыска сырья, реакционный канал и закалочное устройство. Для получения дымовых газов топливо и окислитель вводя раздельно в камеру сгорания через несколько, касательно расположенных отверстий, находящихся s различных плоскостях, затем дымовые газы с большой скоростью проходят суженный участок зоны смещения, куда через ряд отверстий впрыскивается углеводородное сьфье. Такие реак-торы не обеспечивают полноты сгорания в связи с раздельным введением топлива и окислителя в различных плоскостях камеры сгорания. Это приводит к снижению эффективности процесса пиролиза и повышенному сажеобразованию. Кроме того, для смешения сырья с продуктами сгорания в известных конструкциях реакторов используется принцип трубы Вентури. При .Постройке реакторов на большую производительность такой принцип смешения оказывается неудовлетворительным . Предлагаемый реактор интенсифицирует процесс смешения и пиролиза, а также значительно увеличивает единичную производительность реактора. Это достигается тем,, что камера смешения имеет вид кольцевого сопла с тороидальными полостями в критическом сечении, а камера сжигания выполнена в виде конуса, снабженного в верхней части тангенциальными тоннелями и эжекционными горелками. как и последующее сжигание газовой смеси в тоннелях и верхней части корпуса обеспечивает полноту сгорания с получением максимальных температур . в нижней части конуса, куда через кольцевое сопло, снабженное тороидальными полостями, вдувается лульсирующий поток углеводородного сырья. Возбуждаемые в реакторе акустические колебания интенсифицируют процессы тепло- и массообмена, а так же способствуют коагуляции мельчайших частичек сажи и предотвращают ее отложение на внутренних поверхнос тях реакционного канала. На фиг. 1 изображен предлагаемый реактор, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А фи г. 1.о Рабочее положение, реактора вертикальное. Он состоит из верхней чассредней части - кольцевого сопла, реакционньом ти - камеры сжигания с каналом и нижней части - закалочного устройства. Сопло реактора содержит корпус 1, снабженный патрубком 2 для подачи углеводородного сырья и охлаждающей рубашкой 3 с распределительными труб ками 4. Внутри корпуса концентрически расположены трубы 5 и 6. Внешняя труба 6 в верхней части имеет патрубок 7, а на нижнем конце несет полый эллиптический вкладыш 8. Кольцевое сопло, образованное стенкой корпуса i и вкладазшем 8, снабжено в кри тическом сечении тороидальными полоа тями 9, Для охлаждения корпуса вода поступает в верхний патрубок охлажда щей рубашки 3 и через распределитель ные рубки 4 направляется на охлажда мую поверхность, а затем, пройдя меж трубное пространство, удаляется по нижнему патрубку рубашки. Для охлаждения центральной части сопла вода поступает по трубе 5 и удаляется по патрубку 7. Камера сжигания, соединенная нижней частью с реакционным каналом 10, содержит конус 11, тангенциально рас полдженные горелочные тоннели 12, патрубок 13 для запального устройства и эжекционные горелки. Последние состоят из активного сопла 14, прием ной камеры с патрубком 15, к амеры 16 смешения и охлаждаемого насадка 17. Конус 11 камеры сжигания и реакционный канал выполняются либо из огнеупорного материсша (двуокиси циркония, карборунда и т.п.), либо из жаропрочной стали и снабжаются охлаждающей рубашкой. Закалочное устройство содержит корпус 18 с патрубками 19 и 20 и кол лектор, с форсунками 21. Реактор работает следующим образом. 4 камеру поступает в камеру 16 смешения. Сюда же по патрубку 15 приемной камеры эжектируе -ся кислород или воздух и за счет высокой турбулентности потоков происходит смесеобразование. Далее газовая смесь через охлаждаемый водой насадок 17 поступает в горелочные тоннели 12, где она воспламеняется. Насадок 17 стабилизирует фронт воспламенения газовой смеси на входе в тоннели 12 и пре-, дотвращает проскок пламени в горелку. Горение газовой смеси, начавшееся в тоннелях, завершается в конусе 11 камеры сжигания. Сжигаемые потоки газовой смеси из тоннелей 12 поступают тангенциально в верхнюю часть конуса, в результате чего внутри конуса 11 создается вращающийся огненный факел с макбимальной температурой в нижней части. Исходное сырье (жидкие или газообразные углеводороды), предварительно подогретое до 400-500°С и разбавленное водяным паром, поступает в реактор через патрубок 2, а затем через кольцевое сопло реактора, вдувается в зону максимальных темпера.тур. Тороидальные полости 9 кольцевого сопла выполняют роль резонаторов. -Попадая на кольцевое лезвие одного из резонаторов, поток углеводородных газов возбуждает в нем акустические колебания, которые усиливаются другим резонатором, работающим в противофазе с парами, и излучаются в камеру сжигания и реакционный канал. интенсифицируя процессы тепло- и массообмеиа между углеводородным сырьем и гомогенным теплоносителем. В реакционном канале 10 происходит процесс пиролиза. Оптимальная температура реакции поддерживается соотношением углеводородного сырья с водяным паром. На выходе из реакционного канала газы пиролиза подвергаются резкому охлаждению (закалке) путем впрыска воды форсункс1ми 21. Охлажденные газы пиролиза удаляются из реактора по патрубку 20, а вода с частичками сажи - по патрубку 19. Для первоначального розжига реактора используется запальное устройство., которое вводится через патрубок 13, расположенный-народном из тоннелей камеры сжигания. Воспламенившаяся газовая смесь поджигает затем все .остальные горелки. Формула изобретения Реактор гомогенного пиролиза углвводородов для получения ацетилена или этилена, содержащий камеру смепзения,

камера смешения выполнена в виде кольцевого сопла с тороидальными полостями в критическом сечении, а камера

2493466

сжигания имеет форму конуса, снабженного в верхней части тенгенциальными тоннелями и эжекционными горелками.

U2.J

,

-

249346

Jld.

7/

J2

иг. 2