RU2286206C1 - The high-temperature reactor reaction chamber - Google Patents
The high-temperature reactor reaction chamber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2286206C1 RU2286206C1 RU2005120550/15A RU2005120550A RU2286206C1 RU 2286206 C1 RU2286206 C1 RU 2286206C1 RU 2005120550/15 A RU2005120550/15 A RU 2005120550/15A RU 2005120550 A RU2005120550 A RU 2005120550A RU 2286206 C1 RU2286206 C1 RU 2286206C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- nozzles
- pyrolysis
- collector
- reaction chamber
- Prior art date
Links
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для высокотемпературной переработки нефтяного сырья (нефть, тяжелая нефть, мазут, природный битум, гудрон). Устройство позволяет также перерабатывать измельченные до тонкодисперсного состояния сланцы, торф, бумагу, картон, отходы сельского хозяйства (органика), бытовые отходы (полиэтилена, биомассы).The invention relates to devices designed for high-temperature processing of petroleum feedstocks (oil, heavy oil, fuel oil, natural bitumen, tar). The device also allows the processing of shale crushed to a finely dispersed state, peat, paper, cardboard, agricultural waste (organic), household waste (polyethylene, biomass).
Известен реактор для переработки углеводородного сырья [Патент РФ 2206387, опубл. 20.06.2003], имеющий в своем составе реакционную камеру, включающую камеру пиролиза и закалочную камеру. Реакционная камера имеет водоохлаждаемый корпус цилиндрической формы. Перерабатываемое сырье подается в камеру пиролиза через отверстия в трубках, ориентированных параллельно оси корпуса. Рабочее тело - газ, нагретый до температуры 1500-2000°С, - поступает в камеру пиролиза осевым потоком. Закалочная камера выполнена в виде расширяющегося сопла, во внутренний объем которого поступают продукты пиролиза и вода, охлаждающая стенки корпуса. Основным недостатком этого устройства является коксование отверстий трубок и стенок камеры, что уменьшает межремонтный срок.Known reactor for the processing of hydrocarbons [RF Patent 2206387, publ. 06/20/2003], which includes a reaction chamber, including a pyrolysis chamber and a quenching chamber. The reaction chamber has a water-cooled cylindrical body. The processed raw materials are fed into the pyrolysis chamber through openings in tubes oriented parallel to the axis of the casing. The working fluid - gas heated to a temperature of 1500-2000 ° C - enters the pyrolysis chamber by axial flow. The quenching chamber is made in the form of an expanding nozzle, into the internal volume of which pyrolysis products and water cooling the walls of the body enter. The main disadvantage of this device is the coking of the holes of the tubes and the walls of the chamber, which reduces the overhaul period.
В качестве прототипа выбран реактор для получения ацетилена из углеводородов [Патент РФ 2087185, опубл. 20.08.97], имеющий реакционную камеру с водоохлаждаемым корпусом. Смесь метана и кислорода поджигается горелкой, и реакция окислительного пиролиза происходит в футерованной камере пиролиза. Продукты реакции поступают в закалочную камеру, представляющую собой кольцевую полость, образованную двумя коаксиальными втулками. Внутренняя втулка одновременно является рассекателем потока. Через канал во внутренней втулке в закалочную камеру впрыскивается вода.As a prototype, a reactor was selected to produce acetylene from hydrocarbons [RF Patent 2087185, publ. 08/20/97], having a reaction chamber with a water-cooled body. A mixture of methane and oxygen is ignited by a burner, and the oxidative pyrolysis reaction occurs in a lined pyrolysis chamber. The reaction products enter the quenching chamber, which is an annular cavity formed by two coaxial bushings. The inner sleeve is also a flow divider. Water is injected through the channel in the inner sleeve into the quenching chamber.
Основным недостатком прототипа является его ограниченные возможности, т.к. предназначен только переработки газообразных углеводородов.The main disadvantage of the prototype is its limited capabilities, because intended only for the processing of gaseous hydrocarbons.
В основу изобретения поставлена задача расширения технологических возможностей, а именно создание устройства, способного перерабатывать нефтяное сырье (нефть, тяжелая нефть, мазут, природный битум, гудрон) и получение легких фракций углеводородного топлива. Это же устройство должно быть способно перерабатывать измельченные до тонкодисперсного состояния сланцы, торф, бумагу, картон, отходы сельского хозяйства (органика), бытовые отходы (полиэтилена, биомассы).The basis of the invention is the task of expanding technological capabilities, namely, the creation of a device capable of processing oil raw materials (oil, heavy oil, fuel oil, natural bitumen, tar) and obtaining light fractions of hydrocarbon fuel. The same device should be able to process shale crushed to a finely dispersed state, peat, paper, cardboard, agricultural waste (organic), household waste (polyethylene, biomass).
Поставленная задача решается изменением конструкции.The problem is solved by changing the design.
Заявляемая реакционная камера высокотемпературного реактора имеет водоохлаждаемый открытый с торцов корпус. Во внутреннем объеме корпуса имеется камера пиролиза, закалочная камера и рассекатель, выполненный с обеспечением возможности распыления воды в закалочную камеру. От прототипа изобретение отличается тем, что реакционная камера снабжена форсунками и охватывающими корпус первым торовидным коллектором для подачи газа и вторым торовидным коллектором для подачи перерабатываемого сырья в форсунки. Корпус состоит из двух частей, первая из которых имеет форму конуса. К меньшему диаметру конусной части примыкает цилиндрическая часть, диаметр которой превышает больший диаметр конусной части. Рассекатель выполнен в виде параллельных трубок, ориентированных в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, и делящих его объем на камеру пиролиза и закалочную камеру. Трубки в середине имеют участок, локально выгнутый в сторону конусной части. В трубках выполнены отверстия, ориентированные в сторону закалочной камеры. Форсунки равномерно распределены по окружности. Их выходные сопла расположены в камере пиролиза, а входные сопла соединены с первым торовидным коллектором. В боковой стенке каждой форсунки выполнен канал, соединенный со вторым коллектором. Выходные сопла форсунок могут быть расположены как в конической части корпуса, так и в цилиндрической части.The inventive reaction chamber of a high temperature reactor has a water-cooled open from the ends of the body. In the internal volume of the housing there is a pyrolysis chamber, a quenching chamber and a divider, made with the possibility of spraying water into the quenching chamber. The invention differs from the prototype in that the reaction chamber is equipped with nozzles and a first toroid collector for supplying gas and a second toroid collector for supplying the processed raw material to the nozzles enclosing the housing. The housing consists of two parts, the first of which has the shape of a cone. The smaller diameter of the conical part is adjacent to the cylindrical part, the diameter of which exceeds the larger diameter of the conical part. The divider is made in the form of parallel tubes oriented in a plane perpendicular to the axis of the housing and dividing its volume into a pyrolysis chamber and a quenching chamber. The tubes in the middle have a portion locally curved towards the conical part. Holes are made in the tubes, oriented towards the quenching chamber. Nozzles are evenly distributed on a circle. Their outlet nozzles are located in the pyrolysis chamber, and the inlet nozzles are connected to the first toroidal collector. A channel is connected in the side wall of each nozzle connected to the second collector. The nozzle exit nozzles can be located both in the conical part of the body and in the cylindrical part.
Более подробно сущность изобретения раскрывается в приведенном ниже примере и иллюстрируется чертежом, на котором схематично представлено заявляемое устройство.In more detail, the invention is disclosed in the example below and is illustrated by the drawing, which schematically shows the inventive device.
Реакционная камера является одним из основных узлов высокотемпературного реактора. Реакционная камера имеет открытый с обоих торцов корпус с рубашкой охлаждения. Корпус состоит из двух частей - конической части 1 и цилиндрической части 2. Коническая часть 1 сужается в сторону цилиндрической части 2, т.е. цилиндрическая часть 2 примыкает к меньшему диаметру конической части 1. Диаметр цилиндрической части 2 значительно превышает больший диаметр конической части 1. Открытый торец конической части 1 корпуса (больший диаметр конуса) предназначен для подачи рабочего тела. Открытый торец цилиндрической части 2 предназначен для выхода продуктов пиролиза. Открытые торцы корпуса могут быть снабжены фланцами для соединения с другими узлами высокотемпературного реактора.The reaction chamber is one of the main components of a high temperature reactor. The reaction chamber has an open shell at both ends with a cooling jacket. The housing consists of two parts - the conical part 1 and the cylindrical part 2. The conical part 1 narrows toward the cylindrical part 2, i.e. the cylindrical part 2 adjoins the smaller diameter of the conical part 1. The diameter of the cylindrical part 2 significantly exceeds the larger diameter of the conical part 1. The open end of the conical part 1 of the body (larger diameter of the cone) is designed to supply a working fluid. The open end of the cylindrical part 2 is designed to exit the pyrolysis products. The open ends of the vessel may be provided with flanges for connection with other nodes of the high-temperature reactor.
В цилиндрической части 2 корпуса, ближе к выходному торцу, размещен рассекатель, который выполнен в виде трубок 3. Трубки 3 расположены параллельно друг другу и ориентированы в плоскости, перпендикулярной оси корпуса. Они разделяют внутренний объем реакционной камеры на камеру пиролиза 4 и закалочную камеру 5. Трубки 3, как минимум часть трубок, расположенных ближе к оси камеры, в середине имеют участок 6, локально, предпочтительно радиусно, выгнутый в сторону конусной части 1. В трубках 3 выполнены отверстия 7, ориентированные в сторону закалочной камеры, т.е. в сторону выходного торца корпуса. Трубки 3 соединены с коллектором подачи воды.In the cylindrical part 2 of the housing, closer to the output end, a divider is placed, which is made in the form of tubes 3. The tubes 3 are parallel to each other and oriented in a plane perpendicular to the axis of the housing. They separate the internal volume of the reaction chamber into the pyrolysis chamber 4 and the quenching chamber 5. The tubes 3, at least a portion of the tubes located closer to the axis of the chamber, have a section 6 in the middle, locally, preferably radially, curved towards the conical part 1. In the tubes 3 holes 7 are made, oriented towards the hardening chamber, i.e. towards the output end of the housing. Tubes 3 are connected to a water supply manifold.
Реакционная камера снабжена форсунками 8 для ввода сырья. Они выполнены в виде струйных насосов и равномерно распределены по окружности и их выходные сопла 9 могут быть расположены в камере пиролиза - либо в конической части, как это показано на чертеже, либо в цилиндрической части. Продольная ось каждой форсунки 8 может быть ориентирована под углом к оси корпуса реакционной камеры. Углы наклона форсунок одинаковые. Выходные сопла 9 каждой форсунки имеют конфигурацию, обеспечивающую подачу сырья в камеру пиролиза в направлении в сторону движения потока рабочего тела. Входные сопла 10 каждой форсунки 8 расположены по ее оси и патрубками 11 соединены с первым коллектором 12, предназначенным для подачи транспортирующего газа-реагента. В боковых стенках форсунок 8 выполнены отверстия 13 для подачи перерабатываемого сырья. Эти отверстия патрубками 14 соединены со вторым коллектором 15, предназначенным для подачи подготовленного сырья. Оба коллектора 12 и 15 выполнены торовидными и охватывающими снаружи корпус реакционной камеры.The reaction chamber is equipped with nozzles 8 for inputting raw materials. They are made in the form of jet pumps and are evenly distributed around the circumference and their output nozzles 9 can be located in the pyrolysis chamber — either in the conical part, as shown in the drawing, or in the cylindrical part. The longitudinal axis of each nozzle 8 can be oriented at an angle to the axis of the body of the reaction chamber. The nozzle tilt angles are the same. The output nozzles 9 of each nozzle are configured to feed the feed into the pyrolysis chamber in the direction in which the flow of the working fluid is. The inlet nozzles 10 of each nozzle 8 are located on its axis and the nozzles 11 are connected to the first manifold 12, intended for supplying a transporting reagent gas. In the side walls of the nozzles 8, holes 13 are made for the supply of processed raw materials. These openings by nozzles 14 are connected to a second collector 15 for supplying prepared raw materials. Both collectors 12 and 15 are toroidal and enclosing the body of the reaction chamber from the outside.
Реакционная камера работает следующим образом.The reaction chamber operates as follows.
Рабочее тело, а именно продукты горения горючего углеводорода с окислителем (кислородом или воздухом), при температуре 1200-1600°С подается в корпус реакционной камеры, а именно в камеру пиролиза 4. В случае переработки жидкого сырья оно под давлением поступает в сопла форсунок 8 из второго коллектора 15. При переработке твердого сырья (упомянутые выше сланцы, торф, бумага, картон и т.д.) оно предварительно измельчается до тонкодисперсного состояния и также подается в сопла форсунок 8 из второго коллектора 15. Размер частиц распыляемого сырья составляет от 2 до 150 мкм, предпочтительно от 2 до 5 мкм. В форсунках 8 сырье подхватывается газовым потоком, подаваемым из первого коллектора 12 и через сопла 9 распыляется во внутреннем объеме камеры пиролиза, например в его конической части. Температура в камере пиролиза составляет 550-700°С. Здесь происходит высокоскоростной нагрев, сопровождающийся деструкцией высокомолекулярных компонентов. При выходе из конической части реагенты попадают в расширенную цилиндрическую часть камеры пиролиза. При этом давление резко падает, а скорость возрастает. Благодаря турбулентным и кавитационным процессам в цилиндрической части камеры пиролиза происходит дальнейшая деструкция высокомолекулярных компонентов. Эти процессы еще больше усиливаются при прохождении потоков зоны нахождения трубок 3, особенно из выгнутой части 6. Происходит отражение потоков и их дополнительное закручивание. Выгиб в трубках 3 играет дополнительную положительную роль, поскольку позволяет компенсировать термическое расширение трубок.The working fluid, namely the products of combustion of a combustible hydrocarbon with an oxidizing agent (oxygen or air), at a temperature of 1200-1600 ° C is supplied to the body of the reaction chamber, namely to the pyrolysis chamber 4. In the case of processing liquid raw materials, it enters nozzle nozzles 8 under pressure from the second collector 15. When processing solid raw materials (the above-mentioned slates, peat, paper, cardboard, etc.), it is preliminarily crushed to a finely dispersed state and also fed into nozzles of nozzles 8 from the second collector 15. The particle size of the sprayed raw materials from 2 to 150 microns, preferably from 2 to 5 microns. In nozzles 8, the feed is picked up by the gas stream supplied from the first collector 12 and sprayed through nozzles 9 in the internal volume of the pyrolysis chamber, for example, in its conical part. The temperature in the pyrolysis chamber is 550-700 ° C. High-speed heating occurs here, accompanied by the destruction of high molecular weight components. When leaving the conical part, the reagents enter the expanded cylindrical part of the pyrolysis chamber. In this case, the pressure drops sharply, and the speed increases. Due to turbulent and cavitation processes in the cylindrical part of the pyrolysis chamber, further destruction of high molecular weight components occurs. These processes are further enhanced by the passage of the flows of the zone of location of the tubes 3, especially from the curved part 6. There is a reflection of the flows and their additional twisting. Bending in the tubes 3 plays an additional positive role, since it allows you to compensate for the thermal expansion of the tubes.
Затем продукты пиролиза через зазоры между трубками 3 попадают в закалочную камеру 5. Вода, разбрызгиваемая из отверстий 7, превращается в пар, температура парогазовой смеси снижается до 350°С, и процесс пиролиза прекращается. Разделение полученной на выходе смеси производится традиционным способом.Then, the products of pyrolysis through the gaps between the tubes 3 fall into the quenching chamber 5. The water sprayed from the holes 7 turns into steam, the temperature of the vapor-gas mixture decreases to 350 ° C, and the pyrolysis process is stopped. The separation of the resulting mixture is carried out in the traditional way.
Таким образом, при работе устройства могут быть получены следующие продукты:Thus, during operation of the device, the following products can be obtained:
- при переработке тяжелых нефтепродуктов и подаче в форсунку водорода или горючего газа (метана, пропан-бутана) получают светлые фракции углеводородов, этилен, пропилен,- during the processing of heavy petroleum products and the supply of hydrogen or combustible gas (methane, propane-butane) to the nozzle, light fractions of hydrocarbons, ethylene, propylene, are obtained,
- при использовании в качестве сырья твердых диспергированных материалов (торф, опилки и т.д.) и подаче в форсунку воздуха получают синтез-газ (основа получения бензина), кроме того, получают углеподобный остаток (технический углерод),- when using solid dispersed materials (peat, sawdust, etc.) as a raw material and supplying air to the nozzle, synthesis gas is obtained (the basis for producing gasoline), in addition, a carbon-like residue (carbon black) is obtained,
- при использовании в качестве сырья твердых диспергированных материалов (торф, опилки и т.д.) и подаче в форсунку инициирующих горение газов (водород, пропан-бутан, метан) получают светлые фракции углеводородов, кроме того, получают углеподобный остаток (технический углерод),- when using solid dispersed materials (peat, sawdust, etc.) as a raw material and feeding combustion gases (hydrogen, propane-butane, methane) to the nozzle, light hydrocarbon fractions are obtained, in addition, a carbon-like residue (carbon black) is obtained ,
- при использовании в качестве сырья воды и подаче в форсунку метана получают синтез-газ.- when using water as a raw material and feeding methane to the nozzle, synthesis gas is obtained.
Технологические возможности реакционной камеры не исчерпываются приведенными выше примерами.The technological capabilities of the reaction chamber are not limited to the above examples.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005120550/15A RU2286206C1 (en) | 2005-07-01 | 2005-07-01 | The high-temperature reactor reaction chamber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005120550/15A RU2286206C1 (en) | 2005-07-01 | 2005-07-01 | The high-temperature reactor reaction chamber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2286206C1 true RU2286206C1 (en) | 2006-10-27 |
Family
ID=37438611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005120550/15A RU2286206C1 (en) | 2005-07-01 | 2005-07-01 | The high-temperature reactor reaction chamber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2286206C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450856C1 (en) * | 2010-11-19 | 2012-05-20 | ООО "РГМ-Нефть-Газ-Сервис" | Gas generator |
WO2013009218A2 (en) * | 2011-07-08 | 2013-01-17 | Общество С Ограниченной Отвественностью "Премиум Инжиниринг" | Method and apparatus for reprocessing heavy petroleum feedstock |
RU2571756C1 (en) * | 2014-10-06 | 2015-12-20 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | High-temperature reactor with fine water spraying |
CN109420465A (en) * | 2017-08-29 | 2019-03-05 | 中国石化工程建设有限公司 | Exit collector for heavy-oil hydrogenation consersion unit |
-
2005
- 2005-07-01 RU RU2005120550/15A patent/RU2286206C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450856C1 (en) * | 2010-11-19 | 2012-05-20 | ООО "РГМ-Нефть-Газ-Сервис" | Gas generator |
WO2013009218A2 (en) * | 2011-07-08 | 2013-01-17 | Общество С Ограниченной Отвественностью "Премиум Инжиниринг" | Method and apparatus for reprocessing heavy petroleum feedstock |
WO2013009218A3 (en) * | 2011-07-08 | 2013-04-11 | Общество С Ограниченной Отвественностью "Премиум Инжиниринг" | Method and apparatus for reprocessing heavy petroleum feedstock |
RU2571756C1 (en) * | 2014-10-06 | 2015-12-20 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | High-temperature reactor with fine water spraying |
CN109420465A (en) * | 2017-08-29 | 2019-03-05 | 中国石化工程建设有限公司 | Exit collector for heavy-oil hydrogenation consersion unit |
CN109420465B (en) * | 2017-08-29 | 2021-08-27 | 中国石化工程建设有限公司 | Outlet collector for heavy oil hydrogenation reaction equipment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2931849B1 (en) | High temperature countercurrent vortex reactor system, method and apparatus | |
US4931171A (en) | Pyrolysis of carbonaceous materials | |
JPH0425992B2 (en) | ||
CN101755168A (en) | The method of the liquid fuel of combustion of high viscosity low heating value | |
CN104768638B (en) | Feed pipe nozzle assembly for catalyst cracker | |
US11253832B2 (en) | Catalytic cracking system with bio-oil processing | |
RU2286206C1 (en) | The high-temperature reactor reaction chamber | |
CN102559276B (en) | For the method and system of mixing reactor charging | |
RU2627865C1 (en) | Production method of synthetic gas from low-calorial brown coals with high-ash and device for its implementation | |
CN100535517C (en) | Multi-channel liquid stage fuel partial oxidation generating synthesis gas burner and uses thereof | |
RU2476770C2 (en) | Method of processing and destruction of solid wastes and device for its realisation | |
RU2352864C1 (en) | Method and device for burning fuel | |
JP3916999B2 (en) | Burner | |
US8974555B2 (en) | Method and apparatus for treating a syngas | |
RU50433U1 (en) | HIGH-TEMPERATURE REACTOR REACTION CHAMBER | |
RU2316696C1 (en) | Installation for processing of combustible solid wastes | |
EP2748284B1 (en) | Gasification process | |
RU2446195C1 (en) | Method of producing low-dispersed technical carbon and reactor for realising said method | |
RU2290991C1 (en) | Reactor for processing of hydrocarbon crude material | |
RU50219U1 (en) | REACTOR FOR THE PROCESSING OF HYDROCARBON RAW MATERIALS | |
CN114262629B (en) | Hydro-gasification nozzle, combined nozzle and coal gasifier | |
RU2369431C2 (en) | Reactor to produced olefines, primarily, ethylene | |
RU70463U1 (en) | REACTOR FOR PRODUCING UNCERTAIN HYDROCARBONS, PREFERREDLY, ETHYLENE | |
US20220010223A1 (en) | Gas generating plant and gas generation process for the production of hydrogen-containing synthesis gas | |
CN109939619A (en) | A kind of eddy flow bed course feeder of biomass pyrolysis liquid fluidized bed reactor and its application |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160702 |