CS261302B1 - Furnace for hydrocarbons' thermal cracking - Google Patents
Furnace for hydrocarbons' thermal cracking Download PDFInfo
- Publication number
- CS261302B1 CS261302B1 CS857258A CS725885A CS261302B1 CS 261302 B1 CS261302 B1 CS 261302B1 CS 857258 A CS857258 A CS 857258A CS 725885 A CS725885 A CS 725885A CS 261302 B1 CS261302 B1 CS 261302B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- pipes
- tubes
- furnace
- radiation chamber
- inlet
- Prior art date
Links
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title abstract description 13
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title abstract description 13
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 title description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 13
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 7
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims description 7
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 16
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 14
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 241000176725 Pyrops Species 0.000 description 7
- 241000270295 Serpentes Species 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 6
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 6
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- WQGWDDDVZFFDIG-UHFFFAOYSA-N pyrogallol Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1O WQGWDDDVZFFDIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002510 pyrogen Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000010518 undesired secondary reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
- C10G9/14—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in pipes or coils with or without auxiliary means, e.g. digesters, soaking drums, expansion means
- C10G9/18—Apparatus
- C10G9/20—Tube furnaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0053—Details of the reactor
- B01J19/006—Baffles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2405—Stationary reactors without moving elements inside provoking a turbulent flow of the reactants, such as in cyclones, or having a high Reynolds-number
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2415—Tubular reactors
- B01J19/2425—Tubular reactors in parallel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2415—Tubular reactors
- B01J19/244—Concentric tubes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J6/00—Heat treatments such as Calcining; Fusing ; Pyrolysis
- B01J6/008—Pyrolysis reactions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
- F28D7/12—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically the surrounding tube being closed at one end, e.g. return type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
- B01J2219/00103—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor in a heat exchanger separate from the reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00157—Controlling the temperature by means of a burner
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00159—Controlling the temperature controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00761—Details of the reactor
- B01J2219/00763—Baffles
- B01J2219/00765—Baffles attached to the reactor wall
- B01J2219/0077—Baffles attached to the reactor wall inclined
- B01J2219/00772—Baffles attached to the reactor wall inclined in a helix
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Description
Vynález se týká pece pro tepelné štěpení uhlovodíkových surovin za normální teploty plynných či kapalných. Pec je určena zejména pro proces tepelné pyrolýzy uhlovodíků, vedený za relativně vysokých reakčních teplot a při velmi krátké době zdržení suroviny v procesních trubkách za účelem výroby nižších olefinů, zejména etylenu, popřípadě dalších průmyslově využitelných uhlovodíků.
Proces tepelné pyrolýzy plynných či kapalných uhlovodíků 8 bodem varu do 360 °C se obvykle provádí v přítomnosti ředicí páry v trubkových pecích při teplotách 700-850 °C a době zdržení zpracovávané suroviny 0,3-1,0 s. Vlastní reakční prostor představuje v těchto klasických pecích zpravidla svislý trubkový had bud jednoduchý, či rozvětvený, který je vyhříván sálavým teplem bezplamenných hořáků, umístěných ve stěnách popřípadě dně či stropu radiační komory pece. Vnitřní průměr trubkového hadu se pohybuje obvykle v rozmezí 75-160 mm, celková délka hadu v rozmezí 45-120 m.
Spaliny z radiační komory jsou vedeny do konvekČní sekce, kde se jejich tepla využívá к odpaření a předehřátí uhlovodíkové suroviny, к přehřátí ředicí páry, případně к předehřevu spalovacího vzduchu Či napájecí vody pro vysokotlaké výměníky nebo kotle, v nichž se odpadního tepla plynného produktu reakce, tj. pyroplynu využívá к výrobě vysokotlaké páry, popřípadě к přehřátí této páry. Pyroplyn musí být totiž bezprostředně po výstupu z trubkových hadů prudce ochlazen pod kritickou teplotu, tj. pod asi 600 °C, aby se zabránilo průběhu nežádoucích sekundárních reakcí, jež snižují výtěžek hlavního produktu. Tohoto rychlého ochlazení, tzv. kvenče, se dosáhne v některém ze známých typů vysokotlakých výměníků, v němž se teplota odebraného pyroplynu využívá к výrobě páry o tlaku 12-15 MPa, sloužící kupříkladu к pohonu turbokompresorů v procesu nízkoteplotního dělení plynných produktů pyrolýzy·
Hlavní nevýhody klasických, průmyslově využívaných trubkových pecí spočívají především v tom, že trubkové hady jsou značně členité a jsou opatřeny velkým počtem kolen s nátrubky a nálitky, které je možno vyrobit pouze statickým litím, takže vycházejí nezbytně tluetostěnné, a tím zvyšují nejen celkovou váhu trubkového hadu, ale i celkové investiční náklady, neboť к výrobě trubkových hadů se vesměs užívá vysoce legovaných žáruvzdorných ocelí.
Podstatnou nevýhodou klasických typů trubkových pecí je však především okolnost, že neposkytují předpoklady pro vedení pyrolýzy při reakční době kratší než 0,3 s, takže nejsou schopny splnit požadavky současného světového trendu, zaměřené na zvýšení výrobní kapacity pece a zvýšení výtěžnosti etylenu cestou zvyšování ostrosti* reakčních podmínek, tj. zejména zvýšení reakční teploty při současném zkrácení doby zdržení reakční směsi v procesních trubkách.
Známé typy trubkových pecí navržené pro tzv. ultrakrátkodobý či milisekundový proces pyrolýzy sestávají obvykle ze svazku přímých, svislých trubek relativně malého průměru, tzv. single-pass tubes*, které prócházejí radiační sekcí pecí jen jednou a jsou bezprostředně napojeny na vlastní kvenčovací úsek, vytvořený kupříkladu jako duplikované kvenčovací trubky, jejichž pláštěm protéká chladicí médium, ve většině případů voda či parovodní směs, ojediněle kupříkladu i roztavený kov.
Je známo také řešení, při němž jsou jednotlivé procesní trubky vytvořeny jako dvoutrubka, která je horním koncem vyvedena z radiační komory a v prostoru nad ní, popřípadě vedle ní, plynule přechází ve výměníkovou část. V zájmu snížení stavební výšky pece může být přitom dvoutrubka ve výměníkové části provedena jako dvojitá dvoutrubka, opatřená hrdly pro přívod předehřáté suroviny ve vnějším plášti dvoutrubky a hrdly pro odvod ochlazeného pyroplynu ve vnitřním plášti dvoutrubky.
Dvoutrubka může být v zájmu úspory vysoce legovaných materiálů zhotovena z většího počtu úseků, jež jsou vyrobeny z ocelí o různém obsahu legovacích přísad. Z vysoce legovaných ocelí je pak zhotoven pouze ten úsek vnější trubky, který je v radiační zóně vystaven největší tepelné zátěži.
Významné jsou kromě toho i úspory investičních nákladů, které vyplývají z toho, že při stejné půdorysné ploše a stejném výkonu se výška pece v provedení podle vynálezu sníží až o 1/3. Vzhledem к tomu, že se podstatně zjednoduší i údržba pece, dosahuje se kromě toho i snížení provozních nákladů až o 25 %.
К výhodám posledně popisovaného uspořádání patří však i okolnost, že jsou zde vytvořeny dobré předpoklady pro odpaření a předehřev uhlovodíkové suroviny vedené do reakce, a to s využitím jak odpadního teplá spalin, tak i tepla z reakce vystupujícího horkého pyroplynu. Pec není takto omezena jen na jediný typ suroviny, má univerzální charakter a může bez jakýchkoliv konstrukčních změn zpracovávat jak plynné, tak i kapalné suroviny. Mění se pouze technologické parametry, kupříkladu objem nastřikované suroviny, její poměr к ředicí páře a vstupní teplota suroviny, popřípadě její směsi s parou.
Pyrolýzní pec podle vynálezu vychází z předností posledně popsaného uspořádání, přičemž ještě dále zdokonaluje jeho funkci a odstraňuje některé jeho nedostatky, jako je složitost a výrobní pracnost výměníkové části jednotlivých reakčních prvků, tj. dvoutrubek, jež nadto vykazuje vzhledem к přestupu tepla plyn-plyn příliš velkou délku trub a vysokou hmotnost. Souhrnná hmotnost výměníkových částí dvoutrubek takto vychází často vyšší než hmotnost samostatného výměníku tepla. Nepříznivý je rovněž průběh povrchových teplot po délce trubek, kde nejvyšší teplota se projevuje v místech nejvyššího mechanického namáhání, a nepříznivý je i teplotní profil po délce reaktoru.
, Pyrolýzní pec v provedení podle vynálezu, jejíž reakční prvky jsou vytvořeny opět jako dvoutrubky vyvedené horním koncem z radiační komory či komor, je přitom charakterizována tím, že vnitřní trubky dvoutrubek jsou napojeny přímo anebo prostřednictvím·připojovacích trubek na nejméně jeden výstupní kolektor, který je opět napojen na vstup příslušného výměníku odpadního tepla, zatímco vnější trubky dvoutrubek jsou prostřednictvím vstupního potrubí napojeny na nejméně jeden vstupní kolektor, který je spojen s výstupem trubek konvekční sekce. Důsledkem tohoto uspořádání, při němž se reakční směs přivádí do vnější trubky a zreagovaná směs vystupuje z vnitřní trubky dvoutrubky, je zlepšení podmínek přestupu tepla do štěpené směsi. Umožní se tak doběh štěpení reakční směsi ve vnitřní trubce, tedy tzv. transfer-line cracking.
V zájmu vyrovnání možných tlakových ztrát, vznikajících v procesních trubkách (dvoutrubkách) jako důsledek zakoksování trubek či nepřesnosti výroby, je možno do alespoň některých ze vstupních potrubí zařadit Škrticí prvek, kupříkladu clonu či ventil. Tímto opatřením se docílí toho, aby hodnota tlakové ztráty ve vstupním potrubí byla rovna nebo větší než hodnota tlakové ztráty v procesních trubkách a zajistí se tak rovnoměrné rozdělení suroviny do všech procesních trubek.
Stejného účinku je možno dosáhnout i při alternativním provedení, kdy je škrticí prvek nahrazen uspořádáním, při němž je alespoň část délky vstupních potrubí provedena se zaškrceným průřezem.
К hlavním přednostem nového uspořádání pyrolýzní pece, kromě vysoké hloubky štěpení suroviny při zachování doběhu reakce ve vnitřní trubce před vlastním ochlazením ve vysokotlakém výměníku odpadního tepla, patří i konstrukční jednoduchost a s ní související relativně nízká výrobní pracnost a snížené výrobní náklady. Další předností je větší životnost zařízení, vyplývající z příznivějšího průběhu povrchových teplot.
Vzhledem к tomu, že celkové uspořádání pece v provedení podle vynálezu se blíží uspořádání klasických trubkových pecí, nabízí se zde současně možnost poměrně snadné aplikace vynálezu a při rekonstrukci a modernizaci stávajících pyrolýzních pecí s cílem podstatného zvýšení výtěžnosti olefinů při podstatně vyšší efektivnosti procesu. Investiční ekonomiku přitom příznivě ovlivní okolnost, že nosná ocelová konstrukce, konvekční sekce a zejména také uzel výroby vysokotlaké vodní páry zůstávají při rekonstrukci prakticky beze změn.
Z hlediska provozní ekonomiky je možno shrnout, že hlavni přínosy pyrolyzní pece v provedení podle vynálezu spočívají v tom, že jsou zde vytvořeny dobré předpoklady pro odpaření a předehřev uhlovodíkové suroviny vedené do reakce, pro docílení krátké doby zdržení suroviny v procesních trubkách, nízké tlakové ztráty, velké hloubky využití suroviny, dlouhého provozního cyklu, který je výsledkem nízkého stupně zakoksování trubek, a rychlého ochlazení produktu pyrolýzy při zachování doběhu štěpení ve vnitřní trubce dvoutrubky.
Příkladné provedení pyrolyzní pece podle vynálezu je dále blíže objasněno na připojeném výkrese, kde obr. 1 představuje ve svislém řezu pyrolyzní pec s jednou radiační komorou, vysokotlakým výměníkem umístěným nad radiační komorou a s vyoseně umístěnou konvekční sekcí, obr. 2 v detailu svislý řez jednou dvoutrubkou a obr. 3 příčný řez dvoutrubkou podle obr. 2, vedený rovinou A-A.
Pec v provedení znázorněném na obr. 1 se v podstatě zásadně neliší od uspořádání klasických, konvenčních trubkových pyrolyzních pecí. Tvoří ji radiační komora 6 čtyřúhelníkového půdorysu, opatřená v obou bočních stěnách bezplamennými sálavými hořáky £. V podélné ose radiační komory 6 jsou v jedné řadě umístěny procesní dvoutrubky 2» 2t jejichž horní část je vyvedena z radiační komory £. Kouřové plyny, které odevzdaly část tepla surovině proudící v procesních trubkách 1^, 2, odcházejí z horní Části radiační komory 6 s dosud vysokým tepelným obsahem do konvekce. Zde se jejich odpadního tepla v sekci 12 využije к ohřevu napájecí vody, v sekci 13 к předehřevu uhlovodíkové suroviny vedené do reakce a v sekci 14 к ohřevu směsi předehřáté suroviny a ředicí páry. Napájecí voda, uhlovodíková surovina a její směs s ředicí parou protékají přitom trubkami konvekčních sekcí v protiproudu s tokem spalin, které konvekci opouštějí komínem 17.
Předehřátá směs uhlovodíkové suroviny a ředicí páry je z konvekční sekce 14 vedena do jednoho, popřípadě několika vstupních kolektorů 10, z nichž je vstupním potrubím £ rozváděna do horní Části jednotlivých dvoutrubek 1., 2, Počet vstupních kolektorů 10 se volí v souvislosti s počtem chodů konvekce. čerstvá směs vstupuje do prstencového prostoru mezi vnější trubkou 1. a vnitřní trubkou 2 a tímto prostorem postupuje směrem dolů, přičemž je ohřívána jednak sálavým teplem stěnových hořáků 8, jednak teplem odebíraným zreagovanému pyroplynu, proudícímu v protiproudu vnitřní trubkou 2, na teplotu, při níž proběhne tepelné štěpení uhlovodíkové suroviny. Při přestupu z vnější trubky £ do vnitřní trubky 2 je přitom reakční směs usměrněna obraaečem chodu
Zreagovaný pyroplyn, který byl již v radiačním prostoru pyrolyzní pece částečně ochlazen protiproudem relativně chladné, do reakce vstupující směsi, opouští vnitřní trubku 2 výstupní částí 5, která se nachází mimo radiační komoru 6 a je bezprostředně zaústěna do výstupního kolektoru 2· Při styku s relativně chladnou surovinou, přiváděnou vstupním potrubím 2 ůo vnější trubky 2/ dochází přitom к dalšímu ochlazení pyroplynu pod teplotu asi 750 °C. Chladicí účinek natékající čerstvé směsi je ve výstupní části 2 dvoutrubky nadto ještě zesílen chladicím účinkem okolního prostředí.
Částečně ochlazený pyroplyn postupuje z výstupního kolektoru 2 Ůo příslušného výměníku odpadního tepla 2» předává své teplo parovodní směsi, přiváděné do výměníku 2 z chladné větve parního bubnu 11, napájeného vodou předehřátou v konvekční sekci 12. Počet výstupních kolektorů je určen jednak počtem procesních trubek, jednak počtem výměníků tepla. Vysokotlaká pára, vyrobená ve výměníku tepla 2* se přes horkou (parní) větev parního bubnu 11 odvádí к dalšímu využití. Ochlazený pyroplyn, který opouští trubkový prostor výměníku 2» Iе veden к dalšímu zpracování, popřípadě к dochlazení ve sprchových chladičích, kde je chlazen v přímém styku s kvenčovacím olejem.
Průběh cirkulace reakční směsi v dvoutrubce 2» 2» vytvoření a funkce obraceče toku 3, jakož i způsob tangenciálního zaústění vstupního potrubí £ do pláště vnější trubky 2 jsou dobře patrny z obr. 2. Na obr. 3 je v příčném řezu dvoutrubkou 2# 2 znázorněno rozmístění středících přepážek 18, které nejsou pro jednoduchost v obr. 2 zakresleny. Středící přepážky 18 mohou být kupříkladu provedeny jako jedno- či vícechodá, přerušovaná či spojitá šroubovice, jejíž stoupání se popřípadě po délce toku směsi mění v přímé závislosti na teplotě protékající reakční směsi.
V další části přihlášky jsou uvedeny dva příklady konkrétního provedení pyrolyzní pece podle vynálezu spolu s příkladnými hodnotami provozních parametrů.
Přikladl
Bylo zhotoveno a odzkoušeno modelové zařízení s možností prosazení do 100 kg.h“1 suroviny a dobou zdržení asi 0,1 s.
Zařízení tvoří reaktor trubka v trubce, vnější trubka vykazuje průměr 57x5 mm, vnitřní trubka průměr 30x3 mm. Délka obou trubek činí asi 6 000 mm. Trubky jsou zhotoveny z materiálu 17 255. Směs suroivny a páry o teplotě 500-650 UC se v horní části dvoutrubky zavádí do mezitrubkového prostoru, kterým postupuje ve směru dolů, přičemž se ohřívá na řídicí teplotu a štěpí ve směs uhlovodíků, načež vnitřní trubkou dochází do výstupního potrubí a přitom ohřívá čerstvou surovinu, vstupující do mezitrubkového prostoru.
Přehled parametrů:
| Průměr vnější trubky vnitřní trubky Nástřik suroviny | 57x5 mm 30x3 mm max. 100 kg.h 1 |
| Nástřik páry | 0,5 až 0,7 suroviny |
| Teplota směsi na vstupu | 500-650 °C |
| Teplota směsi v obraceči | 820-920 °C |
| Výtěžky | 11 až 13 % hmot. CH4 |
| 25 až 34 % hmot. C2H | |
| 14 až 17 % hmot. C3H( | |
| Surovina | benzin |
| Doba zdržení | 0,1 s |
Příklad 2
Jako příklad možného provozního zařízení byla zvolena radiační komora o kapacitě
200 kg.h“1 jako surovina benzinový řez s destilačním rozmezím 50 až 180 °C.
Přehled parametrů:
| Průměr vnější trubky vnitřní trubky | 102 mm 60 mm |
| Délka trubek v radiaci | 10 m |
| Počet trubek v radiační komoře | 32 |
| Průtok suroviny jednou trubkou | 350 kg.h“1 |
| Průtok suroviny radiační komorou 11 | 200 kg.h“1 |
| Průtok páry jednou trubkou | 175 kg.h“1 |
| Průtok páry radiační komorou 5 | 600 kg.h“1 |
| Směrná teplota pyrolýzy | 880 °C |
| Teplota suroviny na vstupu do konvekce | 60 °C |
| teplota směsi na výstupu z konvekce | 620 °C |
| Teplota pyroplynu na výstupu | |
| z výměníku | 350-450 °C |
| Teplota spalin na jízku 1 | 100 °C |
| Teplota spalin v komíně | 190 °C |
| Topný plyn | metan |
Přebytek vzduchu
Teplota pyroplynu na výstupu z reakčního prvku
Spotřeba paliva
Tepelný výkon pece
Tepelná spotřeba radiace
800 °C
380 kg.h“1
19,1 MW
8,4 MW
Předmět vynálezu není ovšem omezen jen na provedení znázorněné na výkrese či na konkrétní provedení popsaná v příkladech.
Při řešení nových pyrolyzních pecí s využitím reakčních prvků podle vynálezu je možno v širokém rozmezí přizpůsobit kapacitu celé pece volbou vhodného počtu reakčních prvků, tj. procesních dvoutrubek v radiační komoře. Je možno změnit i celkové uspořádání radiační části pece i rozdělení a uspořádání konvekční sekce či sekcí. Dvoutrubka může být i v tomto . uspořádání zhotovena z většího počtu úseků, vyrobených z ocelí o různém obsahu legovacích přísad.
Claims (3)
1. Pec pro tepelné štěpení uhlovodíků za normální teploty plynných či kapalných, sestávající z alespoň jedné radiační komory, obsahující řadu svislých procesních trubek napojených na nejméně jeden výměník odpadního tepla, umístěný nad radiační komorou nebo vedle ní, a dále z konvekční sekce napojené na odvod spalin z radiační komory či komor, kde procesní trubky jsou vytvořeny jako dvoutrubky vyvedené horním koncem z radiační komory či komor, vyznačená tím, že vnitřní trubky (2) dvoutrubek (1, 2) jsou přímo, popřípadě prostřednictvím připojovacích trubek napojeny na nejméně jeden výstupní kolektor (7) , který je opět napojen na vstup příslušného výměníku odpadního tepla (9) , zatímco vnější trubky (1) dvoutrubek (1, 2) jsou prostřednictvím vstupního potrubí (4) napojeny na nejméně jeden vstupní kolektor (10), který je spojen s výstupem trubek konvekční sekce (12, 13, 14).
2. Pec podle bodu 1, vyznačená tím, že alespoň některé ze vstupních potrubí (4) jsou opatřena škrticími prvky.
3. Pec podle bodu 1, vyznačená tím, že alespoň některá ze vstupních potrubí (4) jsou v alespoň části své délky provedena se zaškrceným průřezem.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS857258A CS261302B1 (en) | 1985-10-10 | 1985-10-10 | Furnace for hydrocarbons' thermal cracking |
| NL8602405A NL8602405A (nl) | 1985-10-10 | 1986-09-24 | Inrichting voor het kraken van koolwaterstoffen. |
| FR8613592A FR2588564A1 (fr) | 1985-10-10 | 1986-09-30 | Appareil pour le cracking (ou craquage) d'hydrocarbures gazeux ou liquides |
| JP23939286A JPS6291589A (ja) | 1985-10-10 | 1986-10-09 | 炭化水素分解装置 |
| SU867774304A SU1613481A1 (ru) | 1985-10-10 | 1986-10-09 | Печь дл термического разложени газообразных или жидких углеводородов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS857258A CS261302B1 (en) | 1985-10-10 | 1985-10-10 | Furnace for hydrocarbons' thermal cracking |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS725885A1 CS725885A1 (en) | 1987-07-16 |
| CS261302B1 true CS261302B1 (en) | 1989-01-12 |
Family
ID=5421398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS857258A CS261302B1 (en) | 1985-10-10 | 1985-10-10 | Furnace for hydrocarbons' thermal cracking |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6291589A (cs) |
| CS (1) | CS261302B1 (cs) |
| FR (1) | FR2588564A1 (cs) |
| NL (1) | NL8602405A (cs) |
| SU (1) | SU1613481A1 (cs) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4908121A (en) * | 1986-05-12 | 1990-03-13 | The M. W. Kellogg Company | Flexible feed pyrolysis process |
| FR2653779B1 (fr) * | 1989-10-27 | 1992-05-07 | Procedes Petroliers Petrochim | Procede de decokage d'une installation de vapocraquage d'hydrocarbures et installation correspondante. |
| DE4418597C1 (de) * | 1994-05-27 | 1995-12-21 | Staudinger Gmbh Elektronik Ele | Reaktor zur Behandlung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen |
| DE4418614C1 (de) * | 1994-05-27 | 1996-02-08 | Staudinger Gmbh Elektronik Ele | Verfahren zum thermischen Behandeln von Kohlenwasserstoff-Verbindungen |
| FR2918904B1 (fr) | 2007-07-20 | 2011-07-15 | Inst Francais Du Petrole | Reacteur echangeur a tube baionnette permettant de fonctionner avec des differences de pression de l'ordre de 100 bars entre le cote tube et le cote calandre. |
| US9023255B2 (en) | 2012-08-21 | 2015-05-05 | Uop Llc | Production of nitrogen compounds from a methane conversion process |
| US9656229B2 (en) | 2012-08-21 | 2017-05-23 | Uop Llc | Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor |
| US9434663B2 (en) | 2012-08-21 | 2016-09-06 | Uop Llc | Glycols removal and methane conversion process using a supersonic flow reactor |
| US9707530B2 (en) | 2012-08-21 | 2017-07-18 | Uop Llc | Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor |
| US9370757B2 (en) | 2012-08-21 | 2016-06-21 | Uop Llc | Pyrolytic reactor |
| US20140058170A1 (en) * | 2012-08-21 | 2014-02-27 | Uop Llc | Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor |
| US8927769B2 (en) | 2012-08-21 | 2015-01-06 | Uop Llc | Production of acrylic acid from a methane conversion process |
| US8933275B2 (en) | 2012-08-21 | 2015-01-13 | Uop Llc | Production of oxygenates from a methane conversion process |
| US20140058158A1 (en) * | 2012-08-21 | 2014-02-27 | Uop Llc | Methane conversion apparatus and process using a supersonic flow reactor |
| US9205398B2 (en) | 2012-08-21 | 2015-12-08 | Uop Llc | Production of butanediol from a methane conversion process |
| US9308513B2 (en) | 2012-08-21 | 2016-04-12 | Uop Llc | Production of vinyl chloride from a methane conversion process |
| US8937186B2 (en) | 2012-08-21 | 2015-01-20 | Uop Llc | Acids removal and methane conversion process using a supersonic flow reactor |
| US9327265B2 (en) | 2012-08-21 | 2016-05-03 | Uop Llc | Production of aromatics from a methane conversion process |
| US9689615B2 (en) | 2012-08-21 | 2017-06-27 | Uop Llc | Steady state high temperature reactor |
| RU196737U1 (ru) * | 2019-12-18 | 2020-03-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской Академии наук (ФГБУН ИПХФ РАН) | Устройство для получения водорода, монооксида углерода и этилена |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3119671A (en) * | 1960-09-28 | 1964-01-28 | Chemical Coustruction Corp | Upright fluid heating furnace with heat recovery system |
| DE2854061C2 (de) * | 1978-12-14 | 1987-04-02 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Verfahren zum Vorwärmen von Kohlenwasserstoffen vor deren thermischer Spaltung sowie Spaltofen zur Durchführung des Verfahrens |
-
1985
- 1985-10-10 CS CS857258A patent/CS261302B1/cs unknown
-
1986
- 1986-09-24 NL NL8602405A patent/NL8602405A/nl not_active Application Discontinuation
- 1986-09-30 FR FR8613592A patent/FR2588564A1/fr active Pending
- 1986-10-09 SU SU867774304A patent/SU1613481A1/ru active
- 1986-10-09 JP JP23939286A patent/JPS6291589A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS725885A1 (en) | 1987-07-16 |
| SU1613481A1 (ru) | 1990-12-15 |
| JPS6291589A (ja) | 1987-04-27 |
| NL8602405A (nl) | 1987-05-04 |
| FR2588564A1 (fr) | 1987-04-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CS261302B1 (en) | Furnace for hydrocarbons' thermal cracking | |
| US3407789A (en) | Heating apparatus and process | |
| CA2798536C (en) | Adiabatic reactor to produce olefins | |
| CA2620213C (en) | Olefin production utilizing whole crude oil feedstock | |
| US5147511A (en) | Apparatus for pyrolysis of hydrocarbons | |
| US3487121A (en) | Hydrocarbon process | |
| AU649532B2 (en) | Thermal cracking furnace and process | |
| US4097544A (en) | System for steam-cracking hydrocarbons and transfer-line exchanger therefor | |
| JPS6410036B2 (cs) | ||
| EP1009784B1 (en) | Cracking furnace with radiant heating tubes | |
| KR900005091B1 (ko) | 열 분해 히터 | |
| KR850001672B1 (ko) | 연소식 가열 공법 | |
| US5271827A (en) | Process for pyrolysis of hydrocarbons | |
| US5427655A (en) | High capacity rapid quench boiler | |
| US3403722A (en) | Cooling apparatus and process | |
| EP0253633A2 (en) | Furnace and process for hydrocarbon cracking | |
| CA1255877A (en) | Method for dehydrogenating a hydrocarbon, an apparatus and method for conducting chemical reactions therein | |
| CS219211B1 (cs) | Trubková pec pro tepelné štěpení uhlovodíků | |
| CN205473600U (zh) | 一种轻质原料乙烯裂解炉 | |
| CS256629B1 (cs) | Způsob tepelného štěpení uhlovodíků | |
| KR850001272B1 (ko) | 탄화수소의 열분해 방법 및 장치 | |
| CS256562B1 (cs) | Pec pro tepelné štěpení uhlovodíků | |
| CS256262B1 (cs) | Pec pro tepelné štěpení uhlovodíků | |
| CS238738B1 (cs) | Způsob přívodu tepla pro tepelné štěpení uhlovodíků a zařízení pro prováděni tohoto způsobu | |
| CS266821B1 (cs) | Pec pro tepelné štěpení uhlovodíků |