RU1778144C - Устройство дл пиролиза углеводородов - Google Patents

Abstract

Использование: процесса пиролиза и термокрекинга углеводородов дл  производства низших олефинов и ароматических углеводородов. Сущность изобретени : печь содержит последовательно соединенные конвективный и радиантный змеевики, горелки, патрубки и дл  подвода смеси сырь  и вод ного пара и отвода продуктов пиролиза, соответственно. В пр молинейных участках змеевиков расположены тур- булизаторы, выполненные в виде кольцевых вставок, из прутка круглого сечени , соединенные между собой стержн ми. Диаметр прутков кольцевой вставки равен 0,01-0,025 внутреннего диаметра змеевиков, а шаг между кольцевыми вставками равен 20-25 диаметра прутка вставок. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к трубчатым печам , используемым в процессах пиролиза и термического крекинга углеводородов дл  производства низших олефинов и ароматических углеводородов.

Известна конструкци  трубчатой печи дл  разложени  углеводородов, содержаща  корпус, в котором расположен продуктовый змеевик, решетку, раздел ющую корпус на камеру нагрева и камеру сгорани , вертикальные перегородки, установленные в камере нагрева, и горелки, смонтированные в камере сгорани .

Недостаток известной конструкции трубчатой печи заключаетс  в том, что при переработке углеводородного сырь , склонного к коксообразованию, на внутренних поверхност х продуктовых змеевиков происходит интенсивное отложение кокса, что приводит к уменьшению выхода целевых продуктов и сокращению срока непрерывной работы печи. Использование решетки

и вертикальных перегородок в известной конструкции печи способствует более равномерному обогреву продуктовых змеевиков и, следовательно, более равномерным отложени м кокса по их внутренней поверхности , но не снижает коксообразование в целом.

Известна установка дл  разложени  углеводородов , содержаща  трубчатую печь с продуктовыми трубами, установленный над ней холодильник, снабженный вертикально расположенными охлаждающими трубами и приемной камерой, соединенной с продуктовыми трубами трубчатой печи при помощи расшир ющихс  труб. Приемна  камера имеет перегородку в центральной печи, а ее дно выполнено ступенчатым в направлении корпуса холодильника.

Недостатком известной конструкции трубчатой печи  вл етс  то, что в ней не снижаетс  коксоотложение в продуктовых трубах, а лишь достигаетс  уменьшение отVI V|

00

S

ложени  кокса в трубах холодильника, т.е. на выходе из продуктовых труб.

Наиболее близким к за вл емому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  устройство дл  пиролиза углеводородов, включающее корпус с размещенным в нем трубчатым змеевиком со смесител ми-турбулизаторами, узел подготовки сырь , блок подготовки теплоносител  и блок закалки продуктов пиролиза. Устройство снабжено дополнительным внутренним корпусом, размещенным верхней частью в основном корпусе и содержащим камеры распределени  сырь  и теплоносител .

Недостаток известного устройства дл  пиролиза углеводородов заключаетс  в том, что в нем снижение коксообразовани  достигаетс  в основном только в зоне закрутки струй смесител -турбулизатора и в верхнем участке реакционной трубы,непосредственно примыкающем к см,есителю- турбулизатору. Таким образом, в известном техническом решении по а,с. № 1286615 достигаетс  лишь частичное снижение коксообразовани , а, следовательно, неполностью реализуетс  возможность повышени  выхода низших олефинов.

Целью данного изобретени   вл етс  увеличение выхода целевых продуктов за счет снижени  коксообразовани .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  пиролиза углеводородов, включающем корпус с размещенным в нем трубчатым змеевиком, снабженным турбу- лизаторами, согласно изобретению, турбу- лизаторы выполнены в виде кольцевых вставок из прутка круглого сечени  диаметром 0,01-0,025 внутреннего диаметра труб змеевика, установленных внутри пр молинейных участков змеевика с шагом, равным 20-25 диаметрам прутка и соединенных между собой стержн ми.

На фиг.1 представлен продольный разрез устройства на фиг.2 - разрез пр молинейного участка змеевика с установленной в нем вставкой на фиг.З - вид по стрелке А.

Устройство дл  пиролиза углеводородов содержит образованную боковыми торцевыми стенами, потолочным и подовым перекрыти ми радиантную камеру 1, в центре которой горизонтально установлен ра- диантный трубчатый змеевик 2, а также образованную боковыми и торцевыми стенами и соединенную с радиантной камерой конвективную камеру 3, в которой расположен конвективный трубчатый змеевик 4. В боковых стенках радиантной камеры установлены радиационные горелки 5. Входной 6 и выходной 7 патрубки расположены соответственно на входе в конвективный змеевик и на выходе из радиантного змеевика. Внутри пр молинейных участков обоих змеевиков установлены турбулизаторы, выполненные в виде кольцевых вставок 8, изготовленных из прутка круглого сечени  и соединенных между собой стержн ми 9, расположенными вдоль образующих змеевиков . Стержни изготовлены из прутка того

же диаметра, что и кольцевые вставки.

Кольцевые вставки изготовлены из прутка диаметром:

dnp(0,01 -0,025)0 где dnp диаметр прутка;

D - внутренний диаметр змеевика. Шаг между кольцевыми вставками: t(20-25)dnp

На фиг.З показано, например, расположение стержней по окружности вставок под

углом 120°.

В процессе испытаний на установке подвергали пиролизу углеводородное сырье, склонное к коксообразованию, в змеевиках с установленными в них вставками,

а также в змеевиках с гладкой поверхностью , снабженных сепаратором дл  отделени  высокомолекул рных соединений и кокса на выходе из конвективной зоны. Кольцевые вставки изготавливались из сталиХ18Н10Т ,

Испытани  проводили в три этапа. На первом этапе проводили пиролиз бензина пр мой гонки при температуре 820°С в змеевиках с вставками, изготовленными из материала круглого сечени  различного диаметра и с различным шагом установки кольцевых вставок. Результаты испытаний сведены в таблицу 1.

Из данных таблицы 1 следует,-что выход

какса при пиролизе бензина пр мой гонки зависит от диаметра материала вставок и шага расположени  кольцевых вставок. Минимальный выход кокса 0,30-0,32 мас.% на сырье достигаетс  при диаметрах материала (0,01-0,025)0 и шаге между кольцевыми вставками (20-25)dnp. При значени х dnp равных 0,008 и 0,027 выход кокса увеличивалс  и достигал значений 0,45-0,51 мас.% на сырье при шаге между кольцевыми вставками 18dnp и 27dnp.

Полученный результат обусловлен тем, что при прохождении потока смеси сырь  и вод ного пара по змеевику с кольцевыми вставками, изготовленными из материала

диаметром (0,01-0,025)0 с шагом между кольцевыми вставками (20-25)dnp, достигаютс  оптимальные услови  дл  снижени  коксообразовани .

На втором этапе испытаний проводили

пиролиз бензина пр мой гонки при температуре 820°С в змеевиках с вставками, изготовленными из материала круглого сечени  диаметром 0.02D и квадратного сечени  шириной 0,020 с шагом между вставками равным 20dnp дл  круглого сечени  и 20 размерам стороны квадрата дл  квадратного сечени . Результаты испытаний показали , что в змеевиках с вставками круглого сечени  выход кокса составил 0,3 мас.%, а в змеевиках с вставками квадратного сечени  - 0,39 мас.% на сырье. Следовательно, применение вставок из материала круглого сечени  позвол ет снизить коксообразова- ние по сравнению с вставками из материала квадратного профил .

На третьем, заключительном этапе испытаний проводили пиролиз трех видов склонного к коксообразованию сырь : газового конденсата, бензина пр мой гонки, атмосферного газойл  при температурах 820 и 850°С в змеевиках с кольцевыми вставками , изготовленными из материала круглого сечени  диаметром 0,0175 D и шагом между кольцевыми вставками равным 22,5 dnp и в змеевиках с гладкими трубами. Результаты испытаний сведены в табл.2.

Из данных табл 2 следует, что при пиролизе углеводородного сырь , в змеевиках, снабженных вставками, снижаетс  коксоот- ложение на внутренней поверхности труб, по сравнению с пиролизом в гладких змеевиках . В свою очередь, снижение коксооб- разовани  способствует увеличению выхода целевых продуктов процесса пиролиза - этилена, пропилена, дивинила, что также следует из данных таблицы. Таким образом, снижение коксообразовани , обусловленное турбулизацией сырьевого потока в пристеночной зоне змеевиков труб с вставками, способствует вовлечению в процесс пиролиза большего количества углеводородов , увеличивает выход целевых продуктов, сокращает простои печей пиролиза дл  выжига кокса.

Устройство дл  пиролиза углеводородов работает следующим образом. Исходное сырье в смеси с вод ным паром через патрубок 6 подают в конвективный змеевик 4, где в результате нагрева поверхностей теплообмена дымовыми газами сырье нагревают до температуры 300-500°С. Далее подогретое сырье с паром подают в радиан- тный змеевик 2. При прохождении парогазовой смеси по пр молинейным участкам змеевиков внутри кольцевой вставки, вследствие увеличени  скорости потока парогазовой смеси, на внутренней поверхности кольцевой вставки и примыкающем к ней участке внутренней поверхности змеевика происходит срыв ламинарной пленки с поверхности змеевика. Это способствует интенсификации тепло- и массообмена от внутренней поверхности змеевика к потоку парогазовой смеси, что, в свою очередь, приводит к снижению коксообразовани , а,

следовательно, и увеличению выхода продуктов пиролиза.

Фор ла изобретени  Устройство дл  пиролиза углеводородов , включающее корпус с размещенным в нем трубчатым змеевиком, снабженным турбулизаторами, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  выхода целевых продуктов за счет снижени  коксообразовани , турбулизаторы выполнены в виде кольцевых вставок из прутка круглого сечени  диаметром 0,01-0,025 внутреннего диаметра труб змеевика, установленных внутри пр молинейных участков змеевика с шагом,

равным 20-25 диаметра прутка, и соединенных между собой стержн ми.

Продолжение табл.1

Т а & л и ц а 2

Фиг.1

I

tfflp.

диМ

8

Фиг.3