Реактор В.Ф.Попова для термоокислительного пиролиза углеводородов Советский патент 1982 года по МПК B01J19/00 

Изобретение относится к химическому машиностроению.

Известны реакторы для термоокислительного пиролиза углеводородов, состоящие из эжекционного смесителя с центральным профилированным телом, многоканального горелочного блока, реакционной камеры и закалочного устройства.

Недостатки известных реакторов связаны с неравномерным распределением газовой смеси по поперечному сечению горелочного блока, что ведет к возникновению пламени над горелочным блоком, которое выводит из строя смеситель.

Для устранения указанных недостатков нредлагается кольцевой эжекционный смеситель в нижней части снабдить цилиндрической обечайкой с расиределительной решеткой, выполненной из концентрических колец.

Указанная решетка выравнивает нрофиль скоростей газового потока и равномерно распределяет его по поперечному сечепию горелочлого блока.

На фиг. 1 изображен предлагаемый реактор, обндий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

ры, турбулентного иромывателя и подвижного закалочного устройства с раднальнош,елевой форсункой.

Кольцевой эжекционный смеситель включает корпус 1, снабженный патрубками 2, 3, 4 и кольцевой камерой 5 с кольцевым зазором 6; в корпусе устаиовлено центральное профилированное тело 7 с термонарой 8, трубная доска 9 с трубками 10, несугцнми на концах кольцевое сопло 11 н чехол 12 с патрубком 13. Смеснтель в нижней частн снабжен цилиндрической обечайкой с распределительной решеткой 14. Внутренние стенки корнуса 1 с внешней поверхностью центрального профнлнрованного тела

7 образуют между собой кольцевую полость

эжектора, состояш,его из приемиой камеры

15, камеры 16 смешения и диффузора 17.

Горелочный блок имеет две охлаждаемые

илиты 18 и 19 с множеством параллельных каналов, в которые вмонтированы сопла Вентурн 20.

В стенке каждого сонла 20 с инсншен стороны выполнены продольные или сннральпые назы 21. Охлаждаемые нлиты 18 и 19 образуют между собой кислородную камеру 22, снабженную патрубком 23.

Кольцевым соплом 28 и коллектором 29 с патрубком 30.

Закалочное устройство состоит из двух концентрически расположенных труб 31 н 32. Внутренняя труба 31 снабжена натрубком 33, гибким шлангом 34, радиально-Н-1,елевой форсункой 35 и соединена с реверсивным приводом 36.

Корпус 37 реактора с патрубком 38 переходит в коническое дппще 39 с патрубком 40; в верхней части корпуса 37 расположен коллектор 41 с форсунками 42 и патрубком 43 и конфузор 44 с цилиндрической горловиной 45.

Для защиты кольцевого эжекционного смесителя от разрушения в случае воспламенения газовой смеси нрнменяется двойная блокиров са: по температуре газовой смеси, контролируемой термопарой 8, п по изменеппю перепада давления, замеряемого дифмаиометром 46 с электрическими контактами а н б. Обе блокировки связаны с отсекателем 47, прекраш,аюш.им подачу кислорода в смеситель при восиламепепии газовой смеси. Блокировка по перепаду давления срабатывает обычно при воспламененни газовой смеси в камере смешения (малые нагрузки и.инициирование пламепн раскаленными частичками окалины, сажи п т. п.), а блокировка по температуре срабатывает в случае проскока пламенн из реакционной зоны через капалы горелочного блока.

Реактор работает следуюш,им образом.

Кислород и углеводородные газы, раздельно подогретые до 650-700°С под давлением 0,5-1 ати поступают в кольцевой эжекционный смеситель ио иатрубкам 13 и 2, при этом кислород распределяется по трубкам 10 и через кольцевое сопло И выбрасывается кольцевой струей в кольцевую камеру 16 смешеиия. Сюда же поступают и углеводородпые газы, которые, пройдя между трубками 10, разделяются в ириемной камере 15 на два кольцевых потока, охватываюш,пх па входе в камеру 16 смешения кольцевую струю кислорода. В камере 16 смешения происходит выравииванне профиля скоростей и поля копцептраций смешиваемых газов. Окопчательпое смешеиие газов завершается в кольцевом диффузоре 17, часть которого снабжена цилиндрической обечайкой с распределительной решеткой 14, обеспечнваюш,ей равномерное раснределение газовой смеси по поперечному сечению плиты 19 горелочного блока.

Пройдя сопла Вептури 20, газовая смесь поступает в реакциоппую камеру 24, где в пламени неполного горения осундествляется окислительный ииролиз углеводородного сырья. Для устойчивого воснламенепия газовой смеси на входе в реакционную камеру 24 и нредотвраш,ения отрыва нламепи от рабочей нлпты 18, из кислородпой камеры 22 через продольные или спиральные пазы 21 к корпю каждого отдельного факела поступают струйки стабилизирующего кислорода.

Для непрерывной очистки внутренней n(jверхности реакционной камеры 24 от сажп н смол, а также для предотвращения ее перегрева и разрушения по стенкам камеры ностунает пленка защитной жидкости (воды), которая формируется в иоле центробежных сил при истечении жидкости из тапгеициальиых каналов в верхней частн камеры.

Газы пнролнза (закалка) быстро охлаждаются внрыскиванием жидкости в поток в двух зонах. Первая подвижпая зона закалки резко снижает те.мпературу газов пиролиза с 1400-1500 до 300-400°С. Оптимальный режим закалки в зависимости от иагрузки, состава сырья и др. параметров определяется положением радиальпо-щелевой форсунки 35, которая в процессе работы реактора может перемещаться ио оси реакциоиной камеры путем дистанционного управления или автоматически.

Сигнал, иостунающий на реверсивный нриБод 36, перемещает трубу 31 с форсункой 35, горизонтальный факел расныла которой онределяет высоту реакционной зоны, а следовательно и время реакции.

Закалочная жидкость (горячая вода или жндкие углеводороды) иостунает через гибкий щлаиг 34, патрубок 33 и трубу 31 в форсупку 35, где распределяется па два потока.

Далее газы пиролиза охлаждаются до 80-90°С во второй зоне, которая образуется при распыливании защитного слоя жидкости в нижней части реакционной камеры 24 потоком пара или компримироваппых газов пиролиза, постуиающих через радиальиое кольцевое соило 28. После закалки газы ииролиза орошаются холодной жидкостью, распыливаемой форсунками 42 п поступают в турбулеитпый промыватель, состоящий пз копфузора 44 и цилиидрической горловины 45. Прн многократном столкновении частичек сажи с каплями распылеппой жидкости в турбулентном нромывателе образуются зкрунненные частицы, которые на выходе из горловины 45 иперциоиной силой отбрасываются вместе с жидкостью на коническое днище 39 и неирерывно удаляются из реактора через натрубок 40, а газы ниролнза выходят через патрубок 38.

Первоначальный розжиг реактора производится запальпиком, который вводится в реакционную камеру через натрубок 25.

Ф о р м у л а изобретен и я

опиого смесителя с центральным Профилированным телом, многоканального горелочного блока, реакционной камеры и закалочного устройства, отличающийся тем, что, с целью равномерного раснределения газовой смеси но нонеречному сечению горелочного блока и защиты смесителя ОТ разрушения при проскоке пламени из реакционной зоны, смеситель в нижней части снабжен цилиндрической обечайкой с распределительной ренхеткой, вынолненной из концентрических колец.