Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do wytwarzania olefin metoda termicznego krakingu weglowodo¬ rów.W procesie wytwarzania etylenu, propylenu i innych olefin metoda krakingu termicznego weglowodorów w piecu krakingowym z ogrzewanymi zewnetrznie rurami i nastepnie posrednim chlodzeniu gazu w chlodnicy wielorurkowej, w praktyce stosuje sie 2—6 rurek grzejnych, zwanych równiez rurkami do termicznego krakingu, polaczonych w jedna rure o duzej srednicy i laczy sie ja z koncówka wlotowa pojedynczej chlodnicy, celem wprowadzenia do niej gazów. Takie urzadzenie jest konieczne, poniewaz kazda z rurek do termicznego krakingu ma ograniczona wydajnosc przerabianego materialu, a oddzielna chlodnica moze w tym samym czasie przerabiac material dostarczany z kilku rurek do termicznego krakingu.W pokazanym na fig. 1 urzadzeniu konwencjonalnym, surowce gazowe rozkladane sa termicznie z wytwo¬ rzeniem skrakowanych gazów w dwóch rurach grzejnych Bi iB2, znajdujacych sie wewnatrz szybkiego podgrzewacza A (piec krakingowy). Strumienie skrakowanych gazów schodza sie w pojedynczy strumien dzieki zlaczu rurowemu C w ksztalcie odwróconej litery Y i taki zlozony strumien wchodzi do wlotowej komory gazowej F chlodnicy E przez prosta rure wlotowa D. Z komory wlotowej F strumien skrakowanych gazów rozgalezia sie na wiele strumieni dzieki przejsciu przez rury chlodzace G, w których gazy zostaja szybko schlodzone za pomoca srodka chlodzacego np. wody.Podane wyzej — rura wlotowa i wlotowa komora gazowa chlodnicy — zastosowane w procesie konwencjo¬ nalnym sa tak zaprojektowane, ze —jak pokazano na fig. 1 —rura wlotowa Djest prosta rura o kolowym przekroju poprzecznym, a wlotowa komora gazowa F ma prosty ksztalt osiowo symetryczny w postaci elipsoidalnej lub stozka. Istnieja rózne warianty znanego urzadzenia, a obejmuja one typ pionowy, przedstawiony na fig. 2(l), w którym rury Hj i H2 maja zwykle ksztalt megafonu z otworem stopniowo rozszerzajacym sie w kierunku przedniego konca i polaczone sa z koncami rur grzejnych Bi i B2. Rury te z kolei polaczone sa w jedna calosc, tworzac dwuwlotowe zlacze C w ksztalcie odwróconej litery Y. W typie poziomym, jak na fig. 2 (II) utworzone jest trójwlotowe zlacze C wewnatrz poziomego podgrzewacza A.Konwencjonalny proces produkcji olefin za pomoca urzadzenia o konstrukcji opisanej powyzej odznacza sie nastepujacymi wadami: spadek cisnienia strumienia gazowego w zlaczu rurowym C jest tak duzy i cisnienie2 90 338 wewnetrzne urzadzenia tak wysokie, ze wydajnosci olefin sa niskie, zwiekszone czasy retencji gazu w zlaczu rurowym C, wlotowej komorze gazowej F itd. prowadza do nadmiernego krakingu i zmniejszenia wydajnosci otrzymywanych olefin. Ze wzgledu na warunki panujace w strumieniach lub warunki termiczne coraz powazniej¬ szym problemem staje sie koksowanie w rurowym zlaczu C, powodujace zaburzenia w równomiernym dzialaniu aparatury. Poniewaz zlacze rurowe C ma skomplikowana konstrukcje i duze rozmiary/ ma to wplyw na niedostateczna jego wytrzymalosc termiczna i mechaniczna. Stale wegliki (koks), które wplywaja do wlotowej komory gazowej F nie akumuluja sie na dnie tej komory, lecz odkladaja na wewnetrznych sciankach wlotowych rur chlodzacych C, powodujac przez to ich zatykanie.Dlatego tez zasadniczym celem wynalazku jest skonstruowanie takiego urzadzenia, które likwidowaloby powyzsze wady.Urzadzenie do wytwarzania olefin, skladajace sie z rur do termicznego krakingu, umieszczonych w piecu krakingowym i wyprowadzanych na zewnatrz tego pieca oraz z pionowej wielorurowej posredniej chlodnicy podlaczonej do tych rur poprzez rury o srednicy zwiekszajacej sie stopniowo do góry oraz poprzez wlotowa komore gazowa wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze wlotowa komora gazowa zawiera rozszerzony kam}, majacy schodkowe dno co najmniej czesciowo pochylone na zewnatrz, którego pole powierzchni stanowi co najmniej 10% pola przekroju rozszerzonego kanalu* który jest podlaczony dó chlodnicy, rury o srednicy stopniowo zwiekszajacej sie do góry, których dolne koncówki sa polaczone z górnymi koncówkami rur do teroiicinego krakingu bez powodowania mieszania sie strumieni krakowanych gazów w miejscach polaczenia sie z rurami, kanaly poprzez które rury o srednicy stopniowo zwiekszajacej sie do góry polaczone sa z rozszerzo¬ nym kanalem wlotowej gazowej komory, tuleje przyporzadkowane rurom o srednicy stopniowo zwiekszajacej sie do góry i sluzace do utrzymywania rur do termicznego krakingu oraz martwa przestrzen usytuowana w srodku wlotowej komory gazowej.Urzadzenie wedlug wynalazku eliminuje wady znanych urzadzen do termicznego krakingu dzieki temu, ze skasowano zlacze rurowe C i gazy z rur do termicznego krakingu Bi i B2 prowadzone sa oddzielnie do wlotowej komory gazowej; rozszerzone w góre rury lacza sie z wlotowa komora gazowa, w której utworzona jest wewnatrz martwa przestrzen w celu wyeliminowania powstajacych wirów. Zapewniony jest jednolity rozdzial ilosciowy strumienia gazów pomiedzy poszczególne rurki chlodzace i skrócony czas retencji gazów w komorze gazowej; komora gazowa posiada poziomo nachylone dno komory (nachylenie to wynosi przynajmniej 10%, korzystnie —60%, powierzchni przekroju poprzecznego komory, mierzac pod katami prostymi do kierunku strumienia gazów) dla zbierania i gromadzenia czasteczek koksu wyniesionych z rur do termicznego krakingu. Unika sie przez to zatykania wlotów rur chlodzacych koksem lub zawracania koksu do rur do termicznego krakingu. Te zalety powoduja, ze aparatura zgodnie z wynalazkiem, umozliwia produkcje olefin z duzymi wydajnosciami.Na fig. 1 i 2 (I, II) przedstawiono schemat chlodnicy i polaczen pomiedzy chlodnica i rurami do termicznego krakingu w konwencjonalnym procesie krakingu weglowodorów. Na fig. 3 pokazany jest przekrój polaczen pomiedzy chlodnica i rurami do termicznego krakingu. Na fig. 4 (I, II) pokazano fragmentarycznie przekroje róznych nachylonych den chlodnicy urzadzenia wedlug wynalazku.Przedmiot wynalazku wyjasniono szczególowo w odniesieniu do rysunku , na którym fig. 3 przedstawia urzadzenie, w którym skrakowano gazy 2 ogrzane w piecu krakingowym 1 przeplywaja z pieca do chlodnicy 4 przez rury grzejne 3, zwane takze rurami do termicznego krakingu. Chlodnica 4 ma w dolnej swojej czesci wlotowa gazowa komore 8, która jest utworzona przez obudowe 5 i 6, oraz izolacje cieplna 7. Do komory 8 przylaczone sa rury 10 o srednicy stopniowo zwiekszajacej sie do góry w kierunku wylotów i utrzymywane sa oddzielnie za pomoca tulei 9. Rury 10 maja kolnierze 11 na swoich tylnych koncach do polaczenia z kolnierzami 12 rur 3. W przedstawionym urzadzeniu tworza one dwa strumieniowe przejscia. Kanaly 13 pomiedzy obudowa 5 i 6 stanowia pierscieniowa przestrzen o obwodzie kolistym lub eliptycznym w stosunku do centralnej osi chlodnicy.Czesc obudowy 5, wyznaczajacej wlotowa gazowa komore 8, stanowi schodkowe dno 14. Takze martwa przestrzen 15 umieszczona jest w centrum wlotowej gazowej komory 8. Jak juz wspomniano, powierzchnia dna 14 jest nachylona przynajmniej 10% do powierzchni przekroju poprzecznego komory 8, mierzac pod katami prostymi do kierunku strumienia gazów.W konstrukcji opisanej powyzej skrakowane gazy 2 wplywaja do rur chlodzacych 16 przez rozszerzajace sie do góry rury 10, kanal 13 i wlotowa gazowa komore 8. Gazy sa nastepnie oziebiane na drodze wymiany cieplnej z plynem chlodzacym w oslonie 17.Na fig. 3 pokazano schodkowe dno 14, jednak mozliwe jest takze dno o nachyleniu bardziej pionowym pod warunkiem, ze powierzchnia opadajaca pozwala na trwale odkladanie sie na niej stalego koksu.Stosujac opisane powyzej urzadzenie uzyskuje sie nastepujace efekty: eliminuje sie zastosowanie zespolone¬ go zlacza rurowego i mozliwosc straty cisnienia gazów na skutek zlewania sie strumieni gazowych, redukuje sie90338 3 strate cisnienia pomiedzy wylotami rur grzejnych 3 i chlodnicy 4 i skraca sie odleglosc pomiedzy nimi, a wiec i czas retencji pomiedzy nimi, w wyniku czego unika sie niepozadanych reakcji ubocznych.Po drugie, strata cisnienia gazów przed ich wejsciem do wlotowej gazowej komory 8 jest znacznie zmniejszona, poniewaz szybkosc strumienia gazów zmniejsza sie juz w rozszerzajacych sie w góre rurach 10, polaczonych z wlotowa komora gazowa. Chociaz rury, podobne do rur 10, sa takze stosowane w podgrzewaczu A w konwencjonalnej aparaturze pokazanej na fig. 2 (I), to urzadzenie konwencjonalne jest mniej korzystne, poniewaz gazy maja dlugi czas retencji po przejsciu przez rurki megafonowe i nie moga byc szybko schlodzone.Po trzecie, wlotowa komora gazowa urzadzenia wedlug wynalazku jest tak skonstruowana, ze szybkosc skrakowanych gazów w przestrzeni komorowej moze byc zmniejszona do odpowiedniego poziomu. Ponadto oddzielacz 15 moze miec taki ksztalt, aby zapewniony byl jednolity rozdzial szybkosci strumienia gazowego do poszczególnych rur chlodzacych. Po czwarte zastosowanie schodkowego dna 14, którego spadek powinien wynosic co najmniej 10%, a korzystnie 30—60%, do powierzchni przekroju poprzecznego komory gazowej 8 mierzac pod katami prostymi w stosunku dó kierunku strumienia gazów, daje moznosc czasteczkom koksu do wypadniecia z rur do termicznego krakingu i wypadania ze strumienia gazu, a osadzania sie na czesci nachylonej, skad sa zbierane, zamiast mieszac sie znowu ze strumieniem gazów. Tozapobiega mozliwosci zatykania koksem wlotów wielu rur chlodzacych 16 i zatykania zwezonego przejscia gazu; koks opada i splywa rurami 3 do termicznego krakingu. Koks usuwany jest w czasie regularnego zatrzymywania aparatury. Jeszcze inny efekt, zwiazany z wyeliminowaniem zlacza rurowego polega na osiagnieciu duzej wytrzymalosci mechanicznej.W zwyklych urzadzeniach istnieje wiele problemów, zwiazanych z warunkami cieplnymi zlacza rurowego.Na przyklad odlewane metalowe zlacza rurowe latwo pekaja pod wplywem rys termicznych. Urzadzenie wedlug wynalazku nie nasuwa tych problemów. Jednoczesnie zmniejsza sie koszt wytwarzania aparatury przez wyeliminowanie koniecznosci wykonywania odlewów. Podany ponizej w forrriffe tablicy przyklad ilustruje zalety sposobu prowadzonego w urzadzeniu wedlug wynalazku, w odniesieniu do sposobu prowadzonego w znanym urzadzeniu.T a b I i c a I Wyszczególnienie Szybkosc wzrostu cisnienia na wylocie pieca krakingowego Szybkosc wzrostu temperatury na powierzchni rurek krakingowych Przerwy pomiedzy odkoksowaniami Wydajnosci olefin: 1/CH4 2/C2 H4 3/C3H6 4/ 1,3-butadien / BTX Jednostka kg/cm2 dzien °C/dzien dni % wagowe Przyklad A- prowadzony w u sposób irzadzen i u konwencjonalnym 0,008 1,5 40 17,0 24,0 14-,3 3,0 14,0 Przyklad B — sposób prowadzony w urzadzeniu wedlug wynalazku 0,002 0.8 90 ,0 27,6 ,5 3,5 14,0 W sposobie przeprowadzonym w urzadzeniu konwencjonalnym, jak pokazano w przykladzie A zalaczonej tablicy, wydajnosci skrakowanych gazów sa odwrotnie proporcjonalne do wzrostu cisnienia w rurach do termicznego krakingu, co odpowiada wysokiej szybkosci wzrostu cisnienia na wylocie pieca krakingowego, lub we wlotach rur chlodzacych, spowodowanej odkladaniem sie na nich koksu. Poza tym krótsze sa okresy odkoksowywania dzieki wzrostowi szybkosci koksowania na przejsciowych rurach do termicznego krakingu i stad wzrost szybkosci podnoszenia sie temperatury powierzchniowej rur. Z,drugiej strony, jak to wynika z przykladu B tej same tablicy, urzadzenie wedlug wynalazku zmniejsza zarówno szybkosc wzrostu cisnienia na wlocie pieca krakingowego, jak i temperature powierzchniowa rur do termicznego krakingu i zwieksza okresy pomiedzy odkoksowaniami do wartosci dwukrotnie wiekszej niz w konwencjonalnych warunkach. Jesli chodzi o wydajnosci olefin, to sposobem przeprowadzonym w urzadzeniu wedlug wynalazku osiaga sie wzrost wydajnosci C2H4, C3H6 i 1,3-butadienu odpowiednio do okolo 15,8 i 16%.4 90 338 As£em wlotowej gazowej komory (8), tuleje (9) przyporzadkowane rurom (10) o srednicy stopniowo zwiekszajacej sie Kunjórze i sluzace do utrzymywania rur (3) do termicznego krakingu oraz martwa przestrzen (15) usytuowana w srodku komory.'FiG.I FIG. 3 Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 10 zl PL