CN112135891B - 用于裂化工艺流体中的碳氢化合物的涡轮机化学反应器及方法 - Google Patents

用于裂化工艺流体中的碳氢化合物的涡轮机化学反应器及方法 Download PDF

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Abstract

化学反应器(10)和方法通过以下方式裂化工艺流体中的碳氢化合物：利用轴向推进叶轮(40)使工艺流体加速至大于1马赫的速度；通过在具有扩张的扩散器通道(72)的静态扩散器(70)中使工艺流体减速而在工艺流体中产生冲击波(90)。冲击波的下游的工艺流体的温度升高在单级内单次通过单方向的流动路径(F)中裂化夹带的碳氢化合物，无需将工艺流体再循环以另外通过同一级。在一些实施方式中，涡轮机化学反应器(110)具有与静态扩散器(70)的扩张通道配对的多个连续级的一个或更多个轴向推进叶轮(40A、40B)。连续级通过连续升高流动的工艺流体的温度裂化附加的碳氢化合物。

Description

用于裂化工艺流体中的碳氢化合物的涡轮机化学反应器及 方法
技术领域
本发明涉及用于裂化工艺流体中的碳氢化合物的化学反应器及方法。更具体地，本发明涉及用于裂化碳氢化合物的涡轮机化学反应器及方法。
背景技术
石油炼油厂和石油化工厂分馏或“裂化”分子量(MW)较重的碳氢化合物。在裂化之后，在石油化学工业中使用分子量较轻的碳氢化合物作为用于其他化合物的产物的原料。在已知的商业上实践的热解裂化工艺中，在低氧环境下在炉型化学反应器中施加热和压力将MW较重的碳氢化合物分馏成各种MW较轻的烯烃、比如乙烯，而不会引起燃烧。通常，MW较重的碳氢化合物被夹带在经加热的蒸汽中。含有蒸汽的或含有碳氢化合物的工艺流体流动通过化学反应器的热交换器。工艺流体在热交换器中的所被传递的温度和停留时间被控制，以将夹带的碳氢化合物裂解至所期望输出的MW较低的碳氢化合物。
使用通过热解来进行乙烯生产的示例，包括碳氢化合物和蒸汽的工艺流体在炉型化学反应器中在小于400毫秒(MS)内从1220℉被加热至1545℉。加热完成及随后被骤冷(至停止进一步的化学反应)时的速率对生产所期望的碳烃化合物混合物来说是重要的。在加热过程期间必须不存在氧气，以避免碳氢化合物燃烧。在炉型化学反应器中的反应过程中需要较大的热出入和工艺流体的相对较慢的质量流动速率。为了满足产出目标，乙烯生产厂采用多个并行热解反应器，每个热解反应器需要较大的热能输入。为了满足产量目标所需的每个附加的反应器增加了资本支出、加热工艺流体的能量消耗、工厂不动产空间。
期望的是，在碳氢化合物裂化过程期间，利用较低的生产能量输入增加工艺流体的质量流动。增加的质量流动以较少的工厂装备资本支出和不动产空间满足了生产目标。
发明内容
本文中所描述的化学反应器和方法的示例性实施方式通过以下方式裂化工艺流体中的碳氢化合物：利用轴向推进叶轮使工艺流体加速至大于1马赫的速度；并且通过使工艺流体在具有扩张的扩散器通道的静态扩散器中减速而在工艺流体中产生冲击波。与传统热解型的化学反应器相比，裂化在单级中以更快的反应速率以及更少的能量输入而发生。与传统热解型的化学反应器和过程相比，通过本发明的实施方式提供的增加的质量流动速率利用较少的工厂装备资本支出以及较低的能量使用而增加了产出。
本文中所描述的涡轮机化学反应器的壳体具有环形壳体通道，该环形壳体通道限定了从壳体入口至壳体出口的单方向的轴向流动路径。旋转的轴向推进叶轮将能量赋予工艺流体并且将工艺流体以大于1马赫的速度排放。具有扩张的扩散器通道的静态环形扩散器位于环形壳体通道中并且定向在轴向推进叶轮与壳体的出口之间。扩散器通道构造成使扩散器通道中的从叶轮的叶片排放的工艺流体减速至小于1马赫的速度。这种减速在将工艺流体从壳体的出口排放或将工艺流体排放至化学反应器中的下一连续级之前在工艺流体中产生了冲击波，从而使冲击波的下游的工艺流体的温度升高至足以裂化工艺流体夹带的碳氢化合物。在一些实施方式中，涡轮机化学反应器具有与静态扩散器的扩张通道配对的多个连续级的一个或更多个轴向推进叶轮。每个化学反应器级在从其入口至其出口的单个单方向流动路径中裂化工艺流体中的碳氢化合物，无需将工艺流体沿相反的方向再循环以另外通过同一级。单方向流动路径促进了在相对较短的、横截面积较大的环形流动路径中的裂化。在一些实施方式中，碳氢化合物利用较高的质量流动速率在小于等于10毫秒(10MS)内于单级中被裂化。在一些实施方式中，结合推进叶轮和配对的一对扩张型静态扩散器的连续级通过在每个级中连续升高工艺流体的温度而裂化附加的碳氢化合物。
本发明的示例性实施方式以用于裂化工艺流体中的碳氢化合物的化学反应器为特征。化学反应器包括壳体，该壳体具有壳体入口、壳体出口、以及环形壳体通道，该环形壳体通道限定从壳体入口至壳体出口的单方向的轴向流动路径，以用于在轴向流动路径中容纳工艺流体和裂化工艺流体中的碳氢化合物。位于壳体中的旋转轴由环形壳体通道包围，用于联接至轴旋转动力源，比如电动马达或涡轮发动机。旋转轴限定了轴中心轴线，该中心轴线在壳体中处于固定取向并且与旋转轴的旋转轴线相一致。轴向推进叶轮在环形壳体通道中绕旋转轴安装，并且与在壳体的入口与出口之间流动的工艺流体流体连通。叶轮具有叶轮轮毂，该叶轮轮毂具有沿旋转轴的轴中心轴线轴向地延伸的轴向长度。一排的多个叶轮叶片从叶轮轮毂向外突出。相应的叶轮叶片中的每个叶轮叶片具有面对壳体入口的前缘、面对壳体出口的后缘、在叶轮轮毂的远端的与环形壳体通道成相对的间隔的关系的叶片梢部、以及在叶片梢部之间及其前缘与后缘之间的相对的凹形叶片侧壁和凸形叶片侧壁。叶轮叶片构造成当旋转轴旋转时使工艺流体的速度相对于轴中心轴线切向地从叶片的前缘处的第一切向方向转变至叶片的后缘处的相反的切向方向，并且将能量赋予工艺流体中以将工艺流体从叶轮叶片的相应的后缘以大于1马赫的速度排放。静态环形扩散器位于环形壳体通道中并且定向在轴向推进叶轮与壳体的出口之间。静态环形扩散器具有跨越环形壳体通道的一排的多个径向定向的周向间隔的扩散器通道。相应的扩散器通道中的每个扩散器通道具有面对轴向推进叶轮的第一轴向端部、以及面对壳体出口的第二轴向端部。每个扩散器通道的局部横截面从其第一轴向端部增大至其第二轴向端部。扩散器通道构造成使扩散器通道中的从叶轮叶片排放的工艺流体减速至小于1马赫的速度。这种减速在将工艺流体从壳体出口排放之前于工艺流体中产生了冲击波，升高了冲击波的下游的工艺流体的温度。
本发明的其他示例性实施方式以用于裂化工艺流体中的碳氢化合物的方法为特征。示例性方法在化学反应器中被实践，该化学反应器包括壳体，该壳体具有：在壳体中处于固定取向的轴中心轴线；壳体入口；壳体出口；以及限定了从壳体入口至壳体出口的用于工艺流体的单方向的轴向流动路径的环形壳体通道。轴向推进叶轮位于环形壳体通道中，并且绕与轴中心轴线一致的叶轮旋转轴线被旋转地驱动。静态环形扩散器位于环形壳体通道内，具有面对推进叶轮的第一轴向端部以及面对壳体出口的第二轴向端部。静态环形扩散器限定了扩散器通道，该扩散器通道具有从第一轴向端部至第二轴向端部局部增大的横截面区域。当实践该方法时，将含有碳氢化合物的工艺流体引入壳体入口中。通过轴旋转动力源以旋转的方式驱动叶轮，将工艺流体的速度相对于轴中心轴线切向地从叶轮的轴向端部的前缘处的第一切向方向转变至叶轮的轴向端部的后缘处的相反的切向方向。叶轮的旋转将能量赋予工艺流体中，从而使流体加速至大于1马赫的速度。工艺流体从叶轮通过静态环形扩散器的扩散器通道排放，使流动通过扩散器通道的工艺流体减速至小于1马赫的速度，并且在扩散器通道内的工艺流体中产生冲击波。这升高了冲击波的下游的工艺流体的温度，并且裂化工艺流体中的碳氢化合物。
本文中所描述的本发明的示例性实施方式的相应特征可以以任意的组合或子组合共同地或单独地采用。
附图说明
结合附图在以下的详细说明中进一步描述本发明的示例性实施方式，其中：
图1是根据本发明的实施方式构造的单级化学反应器的轴向横截面图，以及通过该反应器的工艺流体的叠加的对应示意图；
图2是图1的化学反应器的立体图，该反应器具有以剖视图所示的环形壳体通道的壁；
图3至图4是根据本发明的实施方式构造的未覆盖的推进叶轮的实施方式的相应的立体视图及横截面视图；
图5是根据本发明的实施方式构造的覆盖的推进叶轮的横截面视图；
图6是根据本发明的实施方式构造的单级式双推进叶轮化学反应器的轴向横截面图，以及通过该反应器的工艺流体的叠加的对应示意图；
图7是根据本发明的示例性实施方式构造的双级式化学反应器；以及，
图8A和图8B是通过一对涡轮机型化学反应器的工艺流体流的示意图，以及通过根据图6的实施方式构造的具有相应的第一级和第二级的示例性化学反应器的含有碳氢化合物的工艺流体在沿轴向流动路径F的各个位置处的计算的静态压力和静态温度流动条件的示意图。
为了促进理解，在可以的情况下，使用相同的参考标记指示附图中通用的相同元件。附图未按比例绘制。
具体实施方式
本发明的示例性的方法和设备的实施方式裂化或裂解工艺流体中的碳氢化合物，比如蒸汽中夹带的碳氢化合物。本文中详细描述的化学反应器和方法通过以下方式在涡轮机化学反应器中裂化碳氢化合物：利用轴向推进叶轮将工艺流体加速至大于1马赫的速度并且通过使工艺流体在具有扩张的扩散器通道的静态扩散器中减速而在工艺流体中产生冲击波。在一些实施方式中，当工艺流体经过推进叶轮时，工艺流体的静态压力保持相对恒定(例如，在正或负百分之十内)，但是在冲击波的下游升高。冲击波下游的工艺流体的温度升高裂化单次通过单级内的单方向流动路径中夹带的碳氢化合物，无需将工艺流体再循环以另一次通过同一级。在一些实施方式中，通过单级的温度升高大于百分之十。因此，在一些实施方式中，与已知的热解型反应器中的数百毫秒相比，工艺流体在小于等于10毫秒内经过单级。本发明的化学反应器中的较快的质量流动速率增加了产出。与已知的热解型反应器不同，不向本发明的化学反应器中的工艺流体施加外部的热来启动或保持裂化化学反应。消除如热解型反应器中所要求的用于操作当前描述的涡轮机化学反应器的外部热减少了能源消耗。
在一些实施方式中，涡轮机化学反应器、或这类反应器的连续链，具有与静态扩散器的扩张通道配对的多个连续级的一个或更多个轴向推进叶轮。连续级通过连续升高流动的工艺流体的温度而裂化附加的碳氢化合物。在一些实施方式中，相应的多个级共享共用的壳体，或在分离的连续的壳体中，或者它们在共用的原料线中的分离的和共用壳体的组合中。在一些实施方式中，第一反应器中的一个或更多个级在工艺流体流入下游的反应器中之前用作工艺流体的预热器。在一些实施方式中，骤冷区域被结合在叶轮下游的化学反应器中。一些骤冷区域的实施方式将冷却剂流体引入工艺流体中，以稳定工艺流体的温度。其他骤冷区域将防结垢流体引入工艺流体中，以抑制在扩散器通道中结垢。再另一些骤冷区域将冷却剂流体和防结垢流体两者都引入工艺流体中。
图1和图2示出了用于裂化工艺流体中的碳氢化合物的化学反应器10。化学反应器10是涡轮机型化学反应器，包括具有壳体入口22、壳体出口24的壳体20。壳体入口22具有径向取向，但是在其他实施方式中，壳体入口22具有轴向构型。壳体出口24具有轴向取向，但是在其他实施方式中，壳体出口24具有径向构型。在本文中所公开的化学反应器中，使用用于相应的工艺流体的流入或流出的径向或轴向的入口和出口的任意组合。
壳体20在罩壁28的周向界限内限定了环形壳体通道26。壳体通道26限定了从壳体入口22至壳体出口24的单方向的轴向流动路径F，用于容纳流动通过轴向流动路径的工艺流体和裂化所述工艺流体中的碳氢化合物。示出轴向流动路径F的流程图叠加在化学反应器10的结构图的上方。在沿轴向流动路径F的任何点处，工艺流体都不会反向于从入口22朝向出口24的流动方向。
位于壳体20中的旋转轴30由环形壳体通道26包围。旋转轴30联接至轴旋转动力源或驱动器32并通过轴旋转动力源或驱动器32沿方向R以旋转的方式被驱动，轴旋转动力源或驱动器32比如为电动马达、蒸汽或气体涡轮机、或其他燃烧型发动机。旋转轴30限定了轴中心轴线34，该轴中心轴线34处于壳体20内的固定取向中并且与旋转轴30的旋转轴线相一致。
未覆盖的轴向推进叶轮40在环形壳体通道26中绕旋转轴30安装，并且与在壳体20的入口22与出口24之间流动的工艺流体流体连通。叶轮40具有叶轮轮毂42，该叶轮轮毂42具有沿旋转轴30的轴中心轴线34轴向延伸的轴向长度。一排的多个叶轮叶片50从叶轮毂42向外突出，叶轮叶片50中的每个叶轮叶片具有面对壳体入口22的前缘52、面对壳体出口24的后缘54。每个叶轮叶片50具有在叶轮轮毂42远端的与环形壳体通道26的罩壁28成相对的间隔的关系的叶片梢部56、以及在叶片梢部、前缘52与后缘54之间的相对的凹形叶片侧壁58和凸形叶片侧壁60。推进叶轮40的相应叶轮叶片50中的每个叶轮叶片构造成当旋转轴30旋转时将工艺流体的速度相对于轴中心轴线34切向地从叶片前缘52处的第一切向方向62转变至叶片后缘54处的相反的切向方向64，并且将能量赋予工艺流体中以将工艺流体从叶轮叶片的后缘54以大于1马赫的速度排放。为了方便，线34A平行于轴中心轴线34绘制。在其他实施方式中，轴向推进叶轮是被覆盖的叶轮，该叶轮具有联接至叶轮叶片的远端梢部的周向罩。
位于环形壳体通道26中的静态环形扩散器70定向在轴向推进叶轮40与壳体20的出口24之间。静态环形扩散器70具有跨越环形壳体通道26的一排的多个径向定向的周向间隔的扩散器通道72。每个扩散器通道72具有面对轴向推进叶轮40的第一轴向端部74、以及面对壳体出口24的第二轴向端部76。在图1和图2的实施方式中，扩散器通道72由相反的成对的螺旋形扩散器机叶78所限定。每个机叶具有通过轮毂壁84周向地分离的一对相对的侧壁80和82。图1和图2的特定机叶78的构造是具有介于相反的侧壁80与82之间的均匀壁厚度的侧板。在其他实施方式中，机叶具有各种厚度，比如翼形件。每个扩散器通道72的局部横截面从其第一轴向端部74增加至其第二轴向端部76。具体地，机叶通道72的局部横截面高度TH限定在轮毂壁84与壳体环形通道26的罩壁28之间。局部横截面宽度TW限定在两个相对的机叶78之间的相应的相对侧壁80与82之间。每个机叶扩散器通道的局部横截面区域的增大通过局部横截面高度TH和/或局部横截面宽度TW的增大实现。扩散器通道72构造成使扩散器通道72中的从叶轮叶片50排放的工艺流体减速至小于1马赫的速度，从而在工艺流体中产生冲击波并且升高冲击波下游的工艺流体温度。
化学反应器10具有在环形壳体通道26中定向在静态环形扩散器70与壳体20的出口24之间的多个周向间隔的转向机叶92。每个转向机叶92具有面对静态环形扩散器70的前缘94以及面对壳体20的出口24的后缘96。相对的成对的转向机叶92在其之间限定了具有局部变化的高度TH和宽度TW的转向机叶喉部98。在从壳体的出口24的排放口之前、或在同一化学反应器10的下游级的入口之前、或在另一分离的并且离散的化学反应器10之前，每个转向机叶喉部的局部横截面从其相应一对的相对转向机叶前缘94减小至其相应一对的相对转向机叶后缘96。如图1中所示，出口24限定为介于排气锥部100与出口过渡部102之间的环形通道。可选的工艺流体骤冷区域104轴向地定向于叶轮40的下游，该工艺流体骤冷区域104带有排放喷嘴106，排放喷嘴106用于将冷却剂流体引入工艺流体中，以稳定工艺流体的温度。在其他实施方式中，排放喷嘴106将防结垢流体引入工艺流体中，以抑制在扩散器通道72内或在扩散器通道下游的任意部件结构内发生结垢。在其他实施方式中，一个或更多个骤冷区域定向在叶轮40的下游的其他位置处，比如定向在位于排气锥部100与出口过渡部102之间的环形间隔中。
本文中所描述的轴向推进叶轮和涡轮机型化学反应器的其他部件通过已知的制造方法制造，比如通过将子部件的轮毂和叶片接合来制造，无论子部件的轮毂和叶片是否来自锻件、铸件、增材制造或定型坯中的一者或更多者。图3和图4的示例性未覆盖的轴向推进叶轮120的实施方式具有通过坯料的铸造、锻造、增材制造或成形/切割坯锭形成的整体式叶轮轮毂122和叶轮叶片124。图5的覆盖的整体式轴向推进叶轮126的实施方式具有轮毂127、叶片128以及位于叶片的远端梢部处的周向罩129。
在一些实施方式中，带有连续的、为图1和图2中所示类型的轴向推进叶轮40和冲击波诱发型静态环形扩散器70的至少两个或更多个化学反应器按级连续地联接。如此构造，通过一个反应器10的静态扩散器70排放的工艺流体与另一反应器的轴向推进叶轮40流体连通。在这些多级式实施方式中，相应的反应器10位于分离的相应壳体20中或位于共享的共用壳体中。
图6的化学反应器110具有共同绕旋转轴30安装的一对轴向间隔的第一轴向推进叶轮40A和第二轴向推进叶轮40B。除非另外说明，化学反应器110中的单独部件的结构与图1和图2的化学反应器10的单独部件的结构相似。第一叶轮40A的叶片50的后缘54面对第二叶轮40B的叶片50的前缘52。在第一轴向推进叶轮40A与第二轴向推进叶轮40B之间插置转斗112。转斗112具有位于环形壳体通道26中的一排固定的转斗机叶114，用于将从第一叶轮40A的叶片50的后缘54排放的工艺流体平行于第二叶轮40B的叶片50的前缘52而对准。
图7的两级式涡轮机型化学反应器210包括第一级轴向叶轮240A和位于壳体入口222的下游的第一级静态环形扩散器270A。按顺序的第二级包括轴向叶轮240B和静态环形扩散器270B。第一级和第二级中的两者利用共享的共用壳体220定向。在其他实施方式中，第一级和第二级位于分离的壳体中。工艺流体骤冷区域300与位于叶轮240B的轴向下游的排气出口224连通。喷嘴302将冷却剂流体引入工艺流体中，以稳定工艺流体的温度。在其他实施方式中，喷嘴302将防结垢流体引入工艺流体中，以抑制在工艺流体下游的并随后与工艺流体接触的化工厂部件内结垢。
在其他实施方式中，结合有在涡轮机型化学反应器10、110或210中所使用类型的成对的轴向推进叶轮以及静态环形扩散器的涡轮机被用于在将工艺流体引入至下游的涡轮机型化学反应器中之前预热工艺流体，该下游的涡轮机型化学反应器产生充分的温度升高以使工艺流体中的碳氢化合物裂化。预热器包括：与图1的叶轮40相似的预热推进叶轮，用于使工艺流体加速至大于1马赫的速度；以及与图1的扩散器70相似的预热静态环形扩散器，用于使流动通过其的工艺流体减速至小于1马赫的速度，从而在那些扩散器通道内的工艺流体中产生冲击波，并且升高冲击波下游的工艺流体的温度。
结合的图8A和图8B是流动通过一对涡轮机型化学反应器110A、110B的工艺流体的示意图，以及含有碳氢化合物的工艺流体在沿轴向流动路径F的各个位置处的经计算的静态压力和温度流动条件的示意图。示例性化学反应器具有根据图6的实施方式构造的相应的第一级110A和第二级110B。如之前所述的，图6的反应器110的部件与图1和图2的反应器10的对应部件大体上相似。因此，将在所有那些图中以可互换的方式使用名称或部件。
图8A和图8B的反应器110A和110B在分离的相应壳体20A和20B中示出，但是在其他实施方式中，反应器110A和110B共享共用的壳体。在一些实施方式中，反应器具有更多于两个级。其他反应器实施方式的一个或更多个初始级是用于将工艺流体加热至低于需要启动和/或维持裂化反应的温度的预热器。然后，在那些实施方式中，一个或更多个随后的下游级裂化碳氢化合物。特定的静态压力和静态温度以及静态压力曲线和静态温度曲线的斜率随着不同工艺流体/碳氢化合物混合物的特定加热速率和反应速率而变化。任意工艺流体/碳氢化合物混合物预计会在其流动通过各级时出现如图8A和图8B的基本曲线中所示的温度和压力方面的相似的总体变化。
具体地参照图8A并且总体上参照图1、图2及图6，在给定的温度和压力下将含有碳氢化合物的工艺流体引入壳体入口22/22A中。在一些实施方式中，工艺流体通过热交换器中的外部热的施加而被预热，或通过在具有本文中所描述类型的成对的轴向推进叶轮和静态环形扩散器的涡轮机型预热器中诱发的冲击波而被预热。工艺流体通过驱动叶轮40A被加速，叶轮40A的构造与图6的叶轮40A及图2的叶轮40相似。如图2中所示，叶轮40的旋转叶片50将工艺流体的速度相对于轴中心轴线34或其平行轴线34A切向地从叶轮的前缘轴向端部52处的第一切向方向62转变至叶轮的后缘轴向端部54处的相反的切向方向64。图8A(以及图6)的叶轮40A在无需静态压力或静态温度的明显升高(即以正或负百分之十变化)的情况下而使工艺流体加速。从叶轮40A的叶片50的后缘54排放的工艺流体被引导通过转斗112的转向机叶114，从而将工艺流体的流动方向与叶轮40B的叶片50的前缘52对准。叶轮40B进而使工艺流体加速至比叶轮40A中的工艺流体更高的速度—高于1马赫。工艺流体在无需静态压力或静态温度的明显增加(即以正或负百分之十变化)的情况下从叶轮40B的叶片50的后缘54排放。如图8A中所示，工艺流体压力和温度曲线从入口22A直到从第二叶轮40B的排放口是相对地平坦的。
从第二叶轮40B排放的工艺流体在第一轴向端部74A处进入静态环形扩散器70A。扩散器通道72的局部增加的横截面区域(参见例如图1和图2)使工艺流体减速至小于1马赫的速度，导致静态温度和静态压力两者的明显减小。该减速在扩散器通道72中于沿静态扩散器70A的轴向长度的某处诱发了冲击波90A。冲击波90A的轴向位置随着工艺流体/夹带的碳氢化合物的特性、静态扩散器70A中和/或静态扩散器70A的下游的轴向流动路径F中的背压、扩散器通道72和/或转向机叶92和/或壳体出口24A的几何形状(例如，上述各者中的任一者的局部变化的横截面)以及其他因素而变化。冲击波90A诱发了足以裂化工艺流体中的碳氢化合物的下游温度升高。在一些实施方式中，冲击波90A在十毫秒(10MS)内在无需将静态压力改变超过正或负百分之十(10％)的情况下将从壳体的入口22A至冲击波的下游的工艺流体的绝对温度升高至少百分之十(10％)。在一些实施方式中，裂化反应至少部分地继续通过转向机叶92A和出口24A，从而导致工艺流体的温度增加，如由终止于附图标记8B处的带箭头线段所示。工艺流体离开壳体出口24A，以用于通过第二级反应器110B进一步处理。
参照图8B并也总体上参照图1、图2、以及图6，从反应器110A的壳体出口24A离开的工艺流体(标记为8A)被引入壳体入口22B中。由于通过冲击波90A的下游的工艺流体吸收热，因此，为了维持裂化反应，进入壳体入口22B的工艺流体的温度通常低于工艺流体在冲击波紧下游的温度。工艺流体在反应器110B中通过连续地经过推进叶轮40A、转斗112以及推进叶轮40B而被再次加速至大于1马赫的速度，同时相应的静态压力和静态温度保持相对地稳定(即正或负百分之十)。
再次，当在反应器110A中时，从反应器110B的第二叶轮40B排放的工艺流体进入第一轴向端部74B处的静态环形扩散器70B。扩散器通道72的局部增加的横截面区域(参见例如，图1和图2)使工艺流体减速至小于1马赫的速度，从而导致静态温度和静态压力两者中的明显减小。该减速在扩散器通道72中于沿静态扩散器70B的轴向长度的某处诱发了冲击波90B。静态扩散器70B内的冲击波90B的轴向位置随着工艺流体/夹带的碳氢化合物的特性、在静态扩散器70B中和/或静态扩散器70B的下游的轴向流动路径F中的背压、扩散器通道72和/或转向机叶92B和/或壳体出口24B的几何形状(例如，上述各者中的任一者的局部变化的横截面)以及其他因素而变化。冲击波90B诱发了足以裂化工艺流体中的碳氢化合物的下游温度升高。在一些实施方式中，冲击波90B在十毫秒(10MS)内在无需将静态压力改变超过正或负百分之十(10％)的情况下将从壳体的入口22B至冲击波的下游的工艺流体的绝对温度提高至少百分之十(10％)。在一些实施方式中，裂化反应至少部分地继续通过转向机叶92B和出口24B，从而导致工艺流体中的温度增加，如由终止于附图标记FOUT处的带箭头线段所示。在一些实施方式中，转向机叶限制工艺流体的流动横截面区域。工艺流体FOUT离开壳体出口24B，用于进一步处理。在一些实施方式中，将骤冷区域104结合在位于第二推进叶轮40B的下游的第二级反应器110B中，以通过冷却蒸汽或其他冷却剂流体和/或防结垢流体的注入而控制裂化反应速率。在一些实施方式中，骤冷区域104终止了进一步的裂化反应。在一些实施方式中，骤冷交换器、比如图7的骤冷交换器300与壳体出口24B流体连通。
本文中所公开的涡轮机型化学反应器的实施方式在不需要如热解型化学反应器所需要的外部热的施加的情况下促进了工艺流体中夹带的碳氢化合物的裂化。目前所公开的反应器利用其通过环形壳体通道的单方向轴向流动路径确保了比已知的热解型化学反应器更高的质量流动速率和更快的裂化反应时间。与已知的热解型化学反应器相比，需要更少的当前所公开的化学反应器来处理所期望的裂化的碳氢化合物的输出速率；这降低了工厂建设和维护成本。
尽管本文中已经详细示出和描述了结合本发明的各种实施方式，其他人可以容易地设计仍结合所要求保护的发明的许多其他变化的实施方式。本发明就其应用而言不限于在说明书中陈述的或在附图中示出的部件的构造和布置结构的示例性实施方式细节。本发明能够具有其他实施方式并且能够以各种方式实践或执行。另外，将被理解的是，本文中所使用的用语和术语出于说明的目的并且应当不被认为是限制性的。本文中的“包括”“包含”或“具有”及其变型的使用意味着包括其后列出的项及其等同物以及附加项。除非另外指明或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支承”、及“联接”以及其变型将被广义地解释；其包含直接或间接的安装、连接、支承、及联接。而且，“连接”与“联接”不限于物理的、机械的、或电动的连接或联接。

Claims (13)

1.一种用于裂化工艺流体中的碳氢化合物的化学反应器，所述化学反应器包括：
壳体，所述壳体具有壳体入口、壳体出口以及环形壳体通道，所述环形壳体通道限定从所述壳体入口至所述壳体出口的单方向的轴向流动路径，以用于在所述轴向流动路径中容纳工艺流体和裂化所述工艺流体中的碳氢化合物；
旋转轴，所述旋转轴位于所述壳体中并由所述环形壳体通道包围并且用于联接至轴旋转动力源，所述旋转轴限定轴中心轴线，所述轴中心轴线在所述壳体中处于固定取向并且与所述旋转轴的旋转轴线相一致；
第一轴向推进叶轮和第二轴向推进叶轮，所述第一轴向推进叶轮和所述第二轴向推进叶轮共同地在所述环形壳体通道内绕所述旋转轴安装，并且与在所述壳体入口与所述壳体出口之间流动的工艺流体流体连通，所述第一轴向推进叶轮和所述第二轴向推进叶轮彼此轴向地间隔开，其中，所述第一轴向推进叶轮的后缘面对所述第二轴向推进叶轮的前缘；
一排固定的转斗机叶，所述一排固定的转斗机叶插置在所述第一轴向推进叶轮与所述第二轴向推进叶轮之间，用于将从所述第一轴向推进叶轮的后缘排放的工艺流体流平行于所述第二轴向推进叶轮的前缘而对准；
每个叶轮包括具有沿所述旋转轴的所述轴中心轴线轴向地延伸的轴向长度的叶轮轮毂、从所述叶轮轮毂向外突出的一排的多个叶轮叶片，所述叶轮叶片中的每个叶轮叶片分别具有面对所述壳体入口的前缘、面对所述壳体出口的后缘、在所述叶轮轮毂的远端的与所述环形壳体通道成相对的间隔的关系的叶片梢部、以及在所述叶轮叶片的所述叶片梢部与所述叶轮叶片的前缘和后缘之间的相对的凹形叶片侧壁和凸形叶片侧壁；
所述叶轮叶片构造成当所述旋转轴旋转时使所述工艺流体的流相对于所述轴中心轴线切向地从所述叶轮叶片的前缘处的第一切向方向转变至所述叶轮叶片的后缘处的相反的切向方向，并且将能量赋予所述工艺流体中以将所述工艺流体从所述叶轮叶片的相应的后缘以大于1马赫的速度排放；
静态环形扩散器，所述静态环形扩散器位于所述环形壳体通道中并且定向在所述第二轴向推进叶轮与所述壳体出口之间，所述静态环形扩散器具有跨越所述环形壳体通道的一排的多个径向定向的周向间隔的扩散器通道；
所述扩散器通道中的每个通道具有面对所述第二轴向推进叶轮的第一轴向端部、以及面对所述壳体出口的第二轴向端部，每个扩散器通道的局部横截面从所述每个扩散器通道的第一轴向端部增大至所述每个扩散器通道的第二轴向端部；
所述扩散器通道构造成使从所述叶轮叶片排出的流动通过所述扩散器通道的工艺流体减速到小于1马赫的速度，并在将所述工艺流体从所述壳体出口排放之前在所述扩散器通道内于所述工艺流体中产生冲击波，并充分升高所述冲击波的下游的所述工艺流体的温度以裂化所述工艺流体中的碳氢化合物；以及
位于所述环形壳体通道中的周向间隔的转向机叶，所述转向机叶定向在所述静态环形扩散器与所述壳体出口之间，相应的所述转向机叶具有面对所述静态环形扩散器的前缘和面对所述壳体出口的后缘，相对的成对的转向机叶在所述成对的转向机叶之间限定转向机叶喉部，每个转向机叶喉部的局部横截面从所述每个转向机叶喉部的相应的一对相对的转向机叶前缘减小至所述每个转向机叶喉部的相应的一对相对的转向机叶后缘。
2.根据权利要求1所述的化学反应器，其中，相应的周向间隔的所述扩散器通道限定在所述环形壳体通道的罩壁与螺旋形扩散器机叶之间，所述扩散器机叶具有由轮毂壁分离的相对的径向向外导向的机叶侧壁；相应的所述扩散器通道的局部横截面通过相对的相邻的机叶之间的机叶喉部宽度和从所述轮毂壁至所述环形壳体通道的所述罩壁的机叶喉部高度限定，相应的扩散器通道喉部宽度和/或扩散器通道喉部高度中的任一者或两者从所述扩散器通道的所述第一轴向端部增大至所述第二轴向端部。
3.根据权利要求1所述的化学反应器，还包括在所述第二轴向推进叶轮的轴向下游的工艺流体骤冷区域，用于将冷却剂流体引入所述工艺流体中，以稳定所述工艺流体的温度；或用于将防结垢流体引入所述工艺流体中，以抑制在所述扩散器通道内结垢。
4.根据权利要求1所述的化学反应器，其中，每个轴向推进叶轮包括整体式的叶轮轮毂和叶轮叶片。
5.根据权利要求1所述的化学反应器，还包括联接至所述壳体入口的工艺流体预热器，以用于在工艺流体引入所述化学反应器中之前预热所述工艺流体；所述工艺流体预热器包括：用于使所述工艺流体加速至大于1马赫的速度的预热推进叶轮；以及包括扩散器通道的预热静态环形扩散器，所述扩散器通道用于使流动通过所述预热静态环形扩散器的所述工艺流体减速至小于1马赫的速度，从而在所述预热静态环形扩散器的所述扩散器通道内的所述工艺流体中产生冲击波，并且升高所述冲击波的下游的所述工艺流体的温度。
6.一种包括连续地联接的至少两个根据权利要求1所述的化学反应器的系统，其中，通过一个化学反应器的所述转向机叶排放的工艺流体与另一化学反应器的所述第一轴向推进叶轮流体连通，其中，相应的化学反应器位于分离的相应壳体中或位于共享的共用壳体中。
7.一种用于裂化工艺流体中的碳氢化合物的方法，包括：
提供化学反应器，所述化学反应器具有：
壳体，所述壳体具有在所述壳体中处于固定取向的轴中心轴线、壳体入口、壳体出口、以及限定了从所述壳体入口至所述壳体出口的用于所述工艺流体的单方向的轴向流动路径的环形壳体通道；
第一轴向推进叶轮和第二轴向推进叶轮，所述第一轴向推进叶轮和所述第二轴向推进叶轮共同地在所述环形壳体通道内绕旋转轴安装成绕与所述轴中心轴线一致的叶轮旋转轴线被旋转地驱动，所述第一轴向推进叶轮和所述第二轴向推进叶轮彼此轴向地间隔开，其中，所述第一轴向推进叶轮的后缘面对所述第二轴向推进叶轮的前缘；
静态环形扩散器，所述静态环形扩散器位于所述环形壳体通道内，所述静态环形扩散器具有面对所述第二轴向推进叶轮的第一轴向端部以及面对所述壳体出口的第二轴向端部，所述静态环形扩散器限定扩散器通道，所述扩散器通道具有从所述静态环形扩散器的所述第一轴向端部至所述第二轴向端部局部增大的横截面区域；以及
位于所述环形壳体通道中的周向间隔的转向机叶，所述转向机叶定向在所述静态环形扩散器与所述壳体出口之间，相应的所述转向机叶具有面对所述静态环形扩散器的前缘和面对所述壳体出口的后缘，相对的成对的转向机叶在所述成对的转向机叶之间限定转向机叶喉部，每个转向机叶喉部的局部横截面从所述每个转向机叶喉部的相应的一对相对的转向机叶前缘减小至所述每个转向机叶喉部的相应的一对相对的转向机叶后缘；
将含有碳氢化合物的工艺流体的流引入所述壳体入口中；
利用轴旋转动力源以旋转的方式驱动所述第一轴向推进叶轮和所述第二轴向推进叶轮，将所述工艺流体的流相对于所述轴中心轴线切向地从每个叶轮的叶片的相应的前缘处的第一切向方向转变至每个叶轮的叶片的相应的后缘处的相反的切向方向，并且将能量赋予工艺流体中，从而使所述工艺流体加速至大于1马赫的速度；
通过在所述环形壳体通道中于所述第一轴向推进叶轮与所述第二轴向推进叶轮之间插置一排固定的转斗机叶而将从所述第一轴向推进叶轮的叶片的相应的后缘排放的工艺流体流平行于所述第二轴向推进叶轮的叶片的相应的前缘而对准；以及
将所述工艺流体从所述第二轴向叶轮通过所述静态环形扩散器的所述扩散器通道排放，使流动通过所述扩散器通道的所述工艺流体减速至小于1马赫的速度，以及在所述扩散器通道内于所述工艺流体中产生冲击波，所述冲击波充分地升高所述冲击波的下游的所述工艺流体的温度以裂化所述工艺流体中的碳氢化合物。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括在所述第二轴向推进叶轮的轴向下游利用冷却剂流体使所述工艺流体骤冷，以稳定所述工艺流体的温度；或者利用抗结垢流体，以抑制在所述扩散器通道中结垢。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括利用所述转向机叶限制所述静态环形扩散器的轴向下游的所述工艺流体的流动横截面区域。
10.根据权利要求7所述的方法，还包括连续地联接所述化学反应器中的至少两个化学反应器，将通过一个化学反应器的所述转向机叶排放的工艺流体输送至另一化学反应器的所述第一轴向推进叶轮，其中，相应的化学反应器位于分离的相应壳体中或位于共享的共用壳体中。
11.根据权利要求7所述的方法，还包括在将所述工艺流体引入所述化学反应器的所述壳体入口中之前通过下述方面预热所述工艺流体：
利用预热推进叶轮使所述工艺流体加速至大于1马赫的速度；以及，
从所述预热推进叶轮通过预热静态环形扩散器的扩散器通道排放所述工艺流体，使流动通过所述扩散器通道的所述工艺流体减速至小于1马赫的速度，在那些扩散器通道内的所述工艺流体中产生冲击波，升高所述冲击波的下游的工艺流体的温度。
12.根据权利要求7所述的方法，还包括通过修改所述壳体出口的横截面和/或所述静态环形扩散器的下游的工艺流体流的限制和/或所述静态环形扩散器内的所述工艺流体的背压中的一者或更多者来改变所述扩散器通道内的所述工艺流体中产生的所述冲击波的位置。
13.根据权利要求7所述的方法，其中，产生所述冲击波对于在无需将静态压力改变超过正或负百分之十的情况下在十毫秒内将从所述壳体入口至所述冲击波的下游的所述工艺流体的绝对温度升高至少百分之十是有效的。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3768801B1 (en) * 2018-05-16 2023-10-04 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Turbomachine chemical reactor and method for cracking hydrocarbons
CN112672817B (zh) 2018-09-20 2022-04-26 迪傲公司 涡轮机型化学反应器
EP4179044B1 (en) 2020-07-09 2024-05-15 BASF Antwerpen N.V. Method for steam cracking

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB888194A (en) * 1960-04-22 1962-01-31 Lord Mfg Co Method and apparatus for producing and enhancing chemical reaction in flowable reactant material
US4136015A (en) * 1977-06-07 1979-01-23 Union Carbide Corporation Process for the thermal cracking of hydrocarbons
US5219530A (en) * 1991-02-15 1993-06-15 Board Of Regents Of The University Of Washington Apparatus for initiating pyrolysis using a shock wave
WO2013063573A1 (en) * 2011-10-28 2013-05-02 Marathon Oil Canada Corporation Nozzle reactor systems and methods of use
WO2014031477A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-27 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor
CN106687207A (zh) * 2014-07-03 2017-05-17 酷布鲁克公司 方法及旋转机型反应器

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB191021699A (en) * 1910-09-19 1911-05-11 Johann Friedrich Max Patitz Improvements in or relating to Apparatus for Converting Energy of a Fluent Medium into Work.
US2258793A (en) 1940-03-19 1941-10-14 Westinghouse Electric & Mfg Co Elastic-fluid turbine
NL190243C (nl) * 1977-07-05 1993-12-16 Kinetics Technology Werkwijze voor het thermisch kraken van koolwaterstoffen.
DE3167373D1 (en) 1980-03-20 1985-01-10 Secr Defence Brit Axial-flow rotary compressor
US4968216A (en) * 1984-10-12 1990-11-06 The Boeing Company Two-stage fluid driven turbine
FR2633336B1 (fr) 1988-06-27 1990-12-07 Technofan Compresseur perfectionne de type mixte et applications
DE4232088A1 (de) * 1992-09-25 1994-03-31 Asea Brown Boveri Gasturbine mit Abgasgehäuse und Abgaskanal
WO1994010261A1 (en) * 1992-11-02 1994-05-11 Anatoly Fedorovich Kladov Process for cracking crude oil and petroleum products and a device for carrying out the same
US5914027A (en) 1994-09-12 1999-06-22 Thermtech A/S Thermo-mechanical cracking and hydrogenation
CA2218592A1 (en) 1995-04-18 1996-10-24 Advanced Molecular Technologies, Llc Method of fluid heating and device for embodiment thereof
CN1181803A (zh) 1995-04-18 1998-05-13 尼古拉·伊万诺维奇·谢利瓦诺夫 使流体变热的方法和体现该方法的装置
EP0826416A4 (en) 1995-04-18 1998-06-10 Nikolai Ivanovich Selivanov PROCESS FOR PACKAGING HYDROCARBON LIQUIDS AND APPARATUS FOR CARRYING OUT SAID METHOD
CN1181719A (zh) 1995-04-18 1998-05-13 尼古拉·伊万诺维奇·谢利瓦诺夫 处理烃类流体的方法和体现该方法的装置
JPH11503818A (ja) 1995-04-18 1999-03-30 アドバンスト・モレキュラー・テクノロジーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー 流体加熱方法および同方法を実施するための装置
TW392315B (en) 1996-12-03 2000-06-01 Nippon Electric Co Boards mounting with chips, mounting structure of chips, and manufacturing method for boards mounting with chips
RU2124039C1 (ru) 1998-02-27 1998-12-27 Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Пальна" Способ получения низших олефинов, реактор для пиролиза углеводородов и аппарат для закалки газов пиролиза
JP3785013B2 (ja) * 2000-01-12 2006-06-14 三菱重工業株式会社 タービン動翼
RU2178337C2 (ru) 2000-02-14 2002-01-20 Селиванов Николай Иванович Способ и устройство для резонансного возбуждения жидкостей и способ и установка для фракционирования углеводородных жидкостей
AU2002323850A1 (en) 2002-05-06 2003-11-17 Nikolay Ivanovich Selivanov Method for resonance excitation of liquid and device for heating liquid
AU2002323852A1 (en) 2002-05-06 2003-11-17 Nikolay Ivanovich Selivanov Method and device for conditioning hydrocarbon liquid
WO2006067636A2 (en) 2004-11-29 2006-06-29 Peptroco Marketing Sa Process for cavitational-wave cracking of hydrocarbons in a turbulent flow and apparatus for implementing the process
US7927565B2 (en) * 2005-01-03 2011-04-19 Marathon Oil Canada Corporation Nozzle reactor and method of use
JP4853263B2 (ja) 2006-12-07 2012-01-11 株式会社豊田自動織機 遠心圧縮機
US7767159B2 (en) 2007-03-29 2010-08-03 Victor Nikolaevich Glotov Continuous flow sonic reactor and method
RU2405622C2 (ru) * 2009-03-23 2010-12-10 Владимир Андреевич Бушуев Лопаточный реактор для пиролиза углеводородов
US20110110763A1 (en) 2009-11-06 2011-05-12 Dresser-Rand Company Exhaust Ring and Method to Reduce Turbine Acoustic Signature
US8468826B2 (en) * 2010-04-19 2013-06-25 Honeywell International Inc. Axial turbine wheel
DE102010063021A1 (de) 2010-12-14 2012-06-14 Robert Bosch Gmbh Elektronische Baugruppe mit verbesserter Sinterverbindung
US9234140B2 (en) * 2013-02-22 2016-01-12 Coolbrook Oy Process and rotary machine type reactor
US10240613B2 (en) * 2013-05-14 2019-03-26 Dresser-Rand Company Supersonic compressor with structural arrangement to increase pressure energy in a discharge process fluid received from a centrifugal impeller
WO2015088983A1 (en) 2013-12-09 2015-06-18 Cavitation Technologies, Inc. Processes for extracting carbohydrates from biomass and converting the carbohydrates into biofuels
US20150165411A1 (en) * 2013-12-12 2015-06-18 Uop Llc Methods and reactors for producing acetylene
US20150361010A1 (en) * 2014-06-11 2015-12-17 Uop Llc Apparatus and process for the conversion of methane into acetylene
US10427129B2 (en) 2015-04-17 2019-10-01 LLT International (Ireland) Ltd. Systems and methods for facilitating reactions in gases using shockwaves produced in a supersonic gaseous vortex
EP3768801B1 (en) * 2018-05-16 2023-10-04 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Turbomachine chemical reactor and method for cracking hydrocarbons
CN112672817B (zh) * 2018-09-20 2022-04-26 迪傲公司 涡轮机型化学反应器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB888194A (en) * 1960-04-22 1962-01-31 Lord Mfg Co Method and apparatus for producing and enhancing chemical reaction in flowable reactant material
US4136015A (en) * 1977-06-07 1979-01-23 Union Carbide Corporation Process for the thermal cracking of hydrocarbons
US5219530A (en) * 1991-02-15 1993-06-15 Board Of Regents Of The University Of Washington Apparatus for initiating pyrolysis using a shock wave
WO2013063573A1 (en) * 2011-10-28 2013-05-02 Marathon Oil Canada Corporation Nozzle reactor systems and methods of use
WO2014031477A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-27 Uop Llc Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor
CN106687207A (zh) * 2014-07-03 2017-05-17 酷布鲁克公司 方法及旋转机型反应器

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