Установка для переработки углеводородов Советский патент 1981 года по МПК C10G9/18 

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДОВ

Изобретение относится к химической технологии и энергетике и может быть использовано при разработке и проектировании установок по комплексному использованию сырьевых ресурсов, особенно,природного газа, при усовершенствовании энерготехнологических установок одновременного получения азотной кислоты, ацетилена и электроэнергии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является установка для переработки углеводородов с получением химических продуктов и электроэнергии, включающая реактор с камерой сжигания, подсоединенные с ней и расположенные последовательно парогенератор с турбогенератором, устройство для выделения окифтрв аэота, устройство для утилизации продуктов -сжигания и компрессов l.

Недостатком известной установки являетсй-отсутствие возможности производить одновременно с электроэнергией и окислами азота ацетилен. Для его производства необходимо дополнительно ввести самостоятельную установку, не связанную единым технологическим циклом.

Цель изобретения - удешевление получения химических продуктов и электроэнергии.

Поставленная цель достигается тем, что в. установке для переработки углеврдородог с получением химических продуктов и- электроэнергии, включающей реактор с камерой сжигания,

10 подсоединенные к ней и расположенные последовательно парогенератор с турбогенератором, устройство для выделения окислов азота, устройство для утилизации продуктов сжигания, и

15 компрессор, в качестве реактора используют реактор типа ударной трубы, содержащей детонационную камеру сжигания и камеру для получения ацетилена, компрессор установлен перед

20 устройством для выделения окислов азота, и установка снабжена подсоединенными к камере для получения ацетилена и расположенными последовательно парогенератором, компрессо25ром и устройством для выделения ацетилена,подсоединенным к устройству для утилизации продуктов сгорания.

На чертеже схаматично изображена установка для переработки углеводо30родов .

.В ycTatKJBKe в качестве камеры сжигания использовано устройство для получения ацетилена, состоящее из двух частей - детонационной камеры 1 сгорания и реакционной камеры 2, каждая из которых подсоединена к магистрали 3 подачи природного газа, Подвод природного газа к реакционной камере осуществляется через участок магистрали подачи природного газа, проходящий через теплообменник 3, установленный в парогенераторе 5, соединенный с турбогенератором 6. Компрессор 7 рабочего давления, соединенный с выходом парогенератора, установлен непосредственно перед установкой по выделению окислов азота 8, на вьлходе которой установлено, устройство 9 утилизации продуктов сгорания с турбогенератором. Выход . реакционной камеры 2 через дополнительный теплообменник 10, выполненный в виде парогенератора с турбогенератором 11, дополнительный компрессор 12 и устройство 13 для выделения ацетилена соединен с устройством Э утилизации продуктов сгорания. Один из исходных продуктов - воздух, обогащенный кислородом, подводится по магистрали 14 к детонационной камере 1 сгорания.

Установка работает следующим образом.

Обогащенный кислородом воздух и природный газ - метан по магистра лям поступает в детонационную камеру, предварительно нагретые в теплообменнике парогенератора 5 до температуры 600-630 0.

Процедс заполнения детонационной и реакционной камер ведут при атмосферном давлении. Расходы компонентов регулируют таким образом, чтобы заполнение камер заканчивалось одновременно. После заполнения камер, смесь в детонационной камере поджигают, формируется детонационная волна, которая переходит в отсоединенную ударную волну, распространяющуюся в реакционной камере в среде нагретого природного газа. При этом в реакционной камере происходит пиролиз метана, в результате которого из части метана образуются ацетилен, этилен, водород.

После сгорания газов в детонационной камере и пиролиза метана в ре акционной камере цикл работы заканчивается, свежие порции исходных компонентов снова заполняют камеру сжигания iii цикл повторяется.

При детонационнЬм режиме горения в продукта сгорания образуется значительное количество окислов азота (до 2-х %), что происходит в результате термического связывания кислорода и азота воздуха. Окислы азота сохраняются в продуктах сгорания за счет закалки в волне разрежения и дальнейшего охлаждения в парогенераторе 5. В парогенераторе тепло продуктов сгорания расходуется на получение водяного пара, который затем используется в турбогенераторе для выработки электроэнергии. г Отдав тепло в парогенераторе, продукты сгорания сжимаются компрессором до 16 атм и поступают в установку для выделения окислов азота, В установке выделенные окислы связываются до азотной кислоты, которая и является целевым продуктом.

Богатые кислородом продукты, оставшиеся после выделения окислов азота направляют в устройство утилизации продуктов сгорания, где их

сжимают вместе с синтез-газом, полученным при пиролизе природного газа. Отработанные газы выбрасываются в атмосферу. , Продукты пиролиза природного газа

.из реакционной камеры поступают в теплообменник 10, пар которого используется для выработки электроэнергии в турбогенераторе 11.

Охладившиеся в теплообменнике

газы пиролиза сжимают компрессором 15 до 10 атм и направляют в устройство по выделению ацетилена из газов пиролиза. Выделенный ацетилен является целевым продуктом.

Оставшиеся после извлечения ацетилена газы, т.е, этилен, метан и водород (синтез-газ) направляют в устройство утилизации продуктов сгорания, где их сжигают в газах поступивших из установки для выделения окислов азота. Как указывалось ранее, отработанные газы выбрасываются в атмосферу, а выделившееся тепло используется для производства электроэнергии.

Предлагаемое устройство позволяет решить в одном из направлений проблему комплексного использования природного горючего топлива,

При лабораторных исследованиях камеры сжигания при различных состояниях компонентов горючей смеси (метана, кислорода, азота), выход окислов азота колеблется от 1,6%

до 2%, а ацетилена - до 7%. Анализ процессов происходящих в реакционной камере позволяет утверждать, что выход ацетилена может быть доведен до 19%. Таким образом, при сжигании в данной установке 90000 нм

в час природного газа (что соответствует расходу газа на средней тепловой электростанции) помимо традиционного производства электроэнергии, каждый час производится 10 т

азотной кислоты и 11 т ацетилена, что равно часовой производительности существующих заводов по производству азотной кислоты и ацетилена. Ступенчатое сжигание топлива

(сначала в камере сжигания, а затем в устройстве утилизации продуктов сгорания) позволяет сократить количество вредных вБ бросов в атмосферу по сравнению с тепловыми электростан циями, и тем самым упрощает задачу борьбы за чистоту окружающей среды. Формула изобретения Установка для переработки углеводородов с получением химических продуктов и электроэнергии, включающая реактор с камерой сжигания, подсое-. диненйые к ней и расположенные последовательно парогенератор с турбогенератором, устройство для выделения окислов азота,устройство для утилиза ции продуктов сжигания,и компрессор, отличающаяся тем, что.

б

Ацетилен с целью удешевления получения химических продуктов и электроэнергии, в качестве реактора используют реактор типа ударной трубы,содержащий детонационную камеру сжигания и камеру для получения ацетилена, компрессор установлен перед устройством для выделения окислов азота, и установка снабжена подсоединенными к камере для получения ацетилена и расположенными последовательно парогенератором, компрессором и устройством для выделения ацетилена, подсоединенным к устройству для утилизации продуктов сгорания. Источники .информации,, принятые во внимание при экспертизе 1. Пол чение окислов азота термическим путем в высоконапорном парогенераторе. Отчет МХП,, М., 1969.