RU2497930C1 - Procedure for pyrolysis of hydrocarbon stock - Google Patents
Procedure for pyrolysis of hydrocarbon stock Download PDFInfo
- Publication number
- RU2497930C1 RU2497930C1 RU2012111938/04A RU2012111938A RU2497930C1 RU 2497930 C1 RU2497930 C1 RU 2497930C1 RU 2012111938/04 A RU2012111938/04 A RU 2012111938/04A RU 2012111938 A RU2012111938 A RU 2012111938A RU 2497930 C1 RU2497930 C1 RU 2497930C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pyrolysis
- mixing
- temperature
- reactor
- coolant
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к термическому пиролизу углеводородного сырья, в частности, нафты, газойлей, этана, пропана, бутана и может быть использовано в нефтехимической промышленности.The invention relates to thermal pyrolysis of hydrocarbons, in particular naphtha, gas oil, ethane, propane, butane and can be used in the petrochemical industry.
В настоящее время нефтехимическая промышленность в больших объемах потребляет продукты пиролиза, которые используются для производства пластмасс, синтетических нитей, резины и т.д. При этом наибольшим спросом пользуются низшие олефины и, в первую очередь, этиленCurrently, the petrochemical industry in large quantities consumes pyrolysis products that are used for the production of plastics, synthetic yarns, rubber, etc. At the same time, lower olefins and, primarily, ethylene are in the greatest demand.
Общая схема пиролиза описана в книге [Мухина Т.Н., Барабанов Н.Л., Меньшиков В. А., Аврех Г.Л. Пиролиз углеводородного сырья. - М.: Химия, 1987]. Сырьем для процесса пиролиза служат газообразные (этан, пропан, бутан) и жидкие (нафта. газойли). углеводороды. Процесс состоит в том, что сырье, подогретое в конвекционной части печи, смешивается с перегретым водяным паром и поступает в реакционный змеевик, расположенный в радиантной части печи. За счет тепла продуктов сгорания топливовоздушной смеси, подведенного к стенкам змеевика, происходит разложение сырья с образованием различных (в основном, более легких) продуктов. При этом температура реагирующего потока постепенно повышается до 1100-1200K, после чего смесь быстро охлаждается, чтобы предотвратить потерю наиболее ценных продуктов в ходе вторичных реакций. Затем охлажденная смесь поступает в узлы компримирования, сепарации и газоразделения.The general scheme of pyrolysis is described in the book [Mukhina T.N., Barabanov N.L., Menshikov V.A., Avrekh G.L. Pyrolysis of hydrocarbons. - M .: Chemistry, 1987]. The raw materials for the pyrolysis process are gaseous (ethane, propane, butane) and liquid (naphtha. Gas oils). hydrocarbons. The process consists in the fact that the raw material heated in the convection part of the furnace is mixed with superheated water vapor and enters the reaction coil located in the radiant part of the furnace. Due to the heat of the combustion products of the air-fuel mixture supplied to the walls of the coil, the decomposition of the raw materials occurs with the formation of various (mainly lighter) products. In this case, the temperature of the reaction stream gradually rises to 1100-1200K, after which the mixture is rapidly cooled to prevent the loss of the most valuable products during secondary reactions. Then the cooled mixture enters the nodes of compression, separation and gas separation.
Производство низших олефинов характеризуется большим потреблением углеводородного сырья, и сырьевая составляющая является основной в структуре цены этилена, определяющая эффективность всего процесса. Возможности увеличения выхода этилена в рамках современной схемы пиролиза в настоящее время исчерпаны.The production of lower olefins is characterized by high consumption of hydrocarbons, and the raw material component is the main in the price structure of ethylene, which determines the efficiency of the whole process. The possibilities of increasing the yield of ethylene in the framework of the modern pyrolysis scheme are currently exhausted.
Один из наиболее перспективных альтернативных способов увеличения выхода этилена связан с увеличением температуры в реакторе с одновременным снижением времени пребывания сырья в зоне реакций. Росту температур в зоне реакции препятствует ограничение по теплостойкости материала труб змеевика. Это ограничение можно преодолеть, если тепло к сырью подводить не со стенок труб змеевика, а передать его ему путем смешения с высокотемпературным теплоносителем, запаса тепла в котором достаточно для осуществления реакций пиролиза при повышенных температурах.One of the most promising alternative methods for increasing the ethylene yield is associated with an increase in the temperature in the reactor with a simultaneous decrease in the residence time of the feedstock in the reaction zone. An increase in temperature in the reaction zone is hindered by a restriction on the heat resistance of the pipe material of the coil. This limitation can be overcome if heat is supplied to the feed not from the pipe walls of the coil, but transferred to it by mixing with a high-temperature coolant, the heat supply of which is sufficient for pyrolysis reactions at elevated temperatures.
Известен метод инициирования реакций пиролиза по патенту США №5300216 (опубл. 05.04.1994). В качестве теплоносителя используется перегретый пар с давлением 2,7 МПа и температурой 1009ºС, нагреваемый сторонним источником тепла. Пиролизируемое сырье (этан, пропан) подогревается до 627ºC под давлением 0,76 МПа. В секции смешения оба потока ускоряются в сверхзвуковых соплах, расположенных поочередно. При этом их температура снижается до значений, при которых реакции пиролиза не идут. Перемешивание сырья с теплоносителем осуществляется за счет различия скоростей потоков. После завершения смешения течение в системе скачков уплотнения переходит в дозвуковое и соответствующий рост температуры инициирует начало реакций. На выходе из реактора продукты реакций быстро охлаждаются. Важным элементом данной схемы является клапан, расположенный ниже по потоку, с помощью которого регулируется давление на выходе реактора, определяющее положение зон смешения и реакций в установке пиролиза.A known method of initiating pyrolysis reactions according to US patent No. 5300216 (publ. 05.04.1994). Superheated steam with a pressure of 2.7 MPa and a temperature of 1009 ° C, heated by an external heat source, is used as a heat carrier. Pyrolyzable raw materials (ethane, propane) are heated to 627ºC under a pressure of 0.76 MPa. In the mixing section, both flows are accelerated in supersonic nozzles arranged alternately. At the same time, their temperature decreases to values at which pyrolysis reactions do not proceed. Mixing of raw materials with a coolant is carried out due to the difference in flow rates. After mixing is completed, the flow in the system of shock waves becomes subsonic and a corresponding increase in temperature initiates the onset of reactions. At the outlet of the reactor, the reaction products are rapidly cooled. An important element of this scheme is a valve located downstream, with which the pressure at the outlet of the reactor is controlled, which determines the position of the mixing zones and reactions in the pyrolysis unit.
Данный метод применим для пиролиза только газообразного сырья. Способ генерации теплоносителя не позволяет вести процесс при более высоких температурах, а большие потери давления в скачках уплотнения снижают энергоэффективность процесса.This method is applicable for the pyrolysis of only gaseous feedstocks. The method of generating the coolant does not allow the process to be carried out at higher temperatures, and large pressure losses in the shock waves reduce the energy efficiency of the process.
Известны данные экспериментов, проведенных ВНИИОС и опубликованные в монографии [Мухина Т.Н., Барабанов Н.Л., Меньшиков В. А., Аврех Г.Л. Пиролиз углеводородного сырья. - М.: Химия, 1987. С.199-200]. На пилотной установке исследовался процесс пиролиза тяжелых нефтяных фракций (вакуумного газойля и мазута) в потоке теплоносителя с температурой 1600-1900ºC, получаемого путем смешения перегретого водяного пара с продуктами сгорания водородовоздушной смеси с избытком водорода. Сырье вводилось в поток по оси цилиндрического канала. Температура в зоне реакции 1050-850ºC, время пребывания в реакторе 1-40 мс. Результаты экспериментов близки к полученным на установке Union Carbide с реактором ACR.Known data from experiments conducted by VNIIOS and published in the monograph [Mukhina T.N., Barabanov N.L., Menshikov V.A., Avrekh G.L. Pyrolysis of hydrocarbons. - M .: Chemistry, 1987. S.199-200]. The pilot plant studied the pyrolysis of heavy oil fractions (vacuum gas oil and fuel oil) in a coolant stream with a temperature of 1600-1900ºC, obtained by mixing superheated water vapor with the combustion products of a hydrogen-air mixture with excess hydrogen. Raw materials were introduced into the stream along the axis of the cylindrical channel. The temperature in the reaction zone is 1050-850ºC, the residence time in the reactor is 1-40 ms. The experimental results are close to those obtained at the Union Carbide installation with an ACR reactor.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ термического крекинга углеводородов в реакторе ACR, описанный в патенте США №4136015 (23.01.1979). Способ заключается в следующем. Теплоноситель генерируется в камере сгорания, куда подаются топливо (водород, метан) и кислород. Продукты сгорания разбавляются перегретым паром, при этом формируется поток теплоносителя с температурой к 2200ºC. Поток теплоносителя поступает в сужающе-расширяющийся канал (сопло Лаваля), в дозвуковой части которого в поток теплоносителя со стенок сопла инжектируются струи подогретого сырья (дистилляты нефти). Проходя критическое сечение сопла, смесь сырья с теплоносителем ускоряется до сверхзвуковых скоростей. При этом температура потока (по направлению течения) снижается. После завершения идущих одновременно процессов испарения капель, смешения и частичного пиролиза сырья сверхзвуковой поток в системе скачков уплотнения быстро переходит в дозвуковой. В результате температура потока увеличивается, и начинается заключительная стадия пиролиза. Температура на выходе реактора составляет 820-900°C. Далее смесь быстро охлаждается в теплообменнике. Время пребывания в реакторе 15-18 мс, давление ≈0,5 МПа.Closest to the proposed invention is a method of thermal cracking of hydrocarbons in an ACR reactor, described in US patent No. 4136015 (01/23/1979). The method is as follows. The coolant is generated in the combustion chamber, where fuel (hydrogen, methane) and oxygen are supplied. Combustion products are diluted with superheated steam, and a heat carrier flow with a temperature of up to 2200ºC is formed. The coolant stream enters the narrowing-expanding channel (Laval nozzle), in the subsonic part of which the stream of heated material (oil distillates) is injected into the coolant stream from the nozzle walls. Passing the critical section of the nozzle, the mixture of raw materials with the coolant is accelerated to supersonic speeds. In this case, the flow temperature (in the direction of flow) decreases. After completion of the simultaneously occurring processes of droplet evaporation, mixing, and partial pyrolysis of the feed, the supersonic flow in the system of shock waves quickly becomes subsonic. As a result, the temperature of the stream increases, and the final stage of pyrolysis begins. The temperature at the outlet of the reactor is 820-900 ° C. The mixture is then rapidly cooled in a heat exchanger. The residence time in the reactor is 15-18 ms, the pressure is ≈0.5 MPa.
Недостатками рассмотренных процессов пиролиза углеводородного сырья является: в экспериментах ВНИИОС процесс пиролиза протекает полностью, а в способе термического крекинга углеводородов в реакторе ACR частично и одновременно с процессами испарения сырья и его смешения с теплоносителем, и поэтому он плохо поддается контролю и управлению. В результате реакции пиролиза частично идут в области температур, превышающих оптимальные значения, что снижает выход целевых продуктов.The disadvantages of the considered hydrocarbon pyrolysis processes are as follows: in VNIIOS experiments, the pyrolysis process proceeds completely, and in the method of thermal cracking of hydrocarbons in an ACR reactor, partially and simultaneously with the processes of evaporation of the raw material and its mixing with the coolant, and therefore it is difficult to control and control. As a result of the pyrolysis reaction, they partially go in the temperature range exceeding the optimal values, which reduces the yield of the target products.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение выхода целевых продуктов пиролиза и, в первую очередь этилена, за счет увеличения температуры процесса и одновременного уменьшения времени смешения сырья с теплоносителем.The objective of the invention is to increase the yield of target products of pyrolysis and, first of all, ethylene, by increasing the temperature of the process and at the same time reducing the mixing time of the raw material with the coolant.
Для достижения такого технического результата в предлагаемом способе пиролиза углеводородного сырья, включающем генерацию высокотемпературного потока теплоносителя путем сжигания стехиометрической топливо-кислородной смеси, разбавленной перегретым водяным паром, смешение потока теплоносителя и углеводородного сырья, пиролиз и последующую закалку продуктов реакции, новым является то, что газообразное или жидкое углеводородное сырье, предварительно смешанное с водяным паром, инжектируют в зону смешения струями так, что струи сталкиваются между собой на оси смесителя, при этом время смешения струй с дозвуковым потоком теплоносителя, составляет 0,05-0,2 мс, затем сырье подвергают пиролизу при параметрах процесса, обеспечивающих максимальный выход целевых продуктов: давление 0,1-1 МПа, температура 1200-1500K, время пребывания сырья в зоне пиролиза 5-100 мс. Смешение углеводородного сырья с дозвуковым потоком теплоносителя осуществляют в интервале 0,05-0,2 мс, и в связи с малым временем перемешивания сырья с теплоносителем, реакции в области смешения не успевают пройти.To achieve such a technical result in the proposed method for the pyrolysis of hydrocarbon feedstock, including the generation of a high-temperature coolant stream by burning a stoichiometric oxygen-fuel mixture diluted with superheated water vapor, mixing the coolant and hydrocarbon feed stream, pyrolysis and subsequent quenching of the reaction products, it is new that gaseous or liquid hydrocarbon feedstocks pre-mixed with water vapor is injected into the mixing zone by jets so that the jets of steel are interconnected on the axis of the mixer, while the mixing time of the jets with a subsonic coolant flow is 0.05-0.2 ms, then the raw material is subjected to pyrolysis at process parameters providing the maximum yield of the target products: pressure 0.1-1 MPa, temperature 1200-1500K, the residence time of the raw materials in the pyrolysis zone is 5-100 ms. The mixture of hydrocarbon feed with a subsonic coolant flow is carried out in the range of 0.05-0.2 ms, and due to the short mixing time of the feed with the coolant, the reactions in the mixing area do not have time to pass.
Процесс пиролиза углеводородного сырья осуществляют при давлении в реакторе от 0,1 до 1 МПа, что позволяет выбирать нужное значение давление в зависимости от состава оборудования и необходимой производительности установки пиролиза.The process of pyrolysis of hydrocarbons is carried out at a pressure in the reactor from 0.1 to 1 MPa, which allows you to select the desired pressure value depending on the composition of the equipment and the required performance of the pyrolysis unit.
Время пребывания сырья в реакторе составляет 5-100 мс, что позволяет оптимизировать и в определенных пределах менять состав продуктов пиролиза.The residence time of the raw materials in the reactor is 5-100 ms, which allows us to optimize and, within certain limits, change the composition of the pyrolysis products.
Процесс пиролиза углеводородного сырья осуществляют при температуре на входе в реактор 1250-1500K, что позволяет увеличить выход наиболее ценных для нефтехимической промышленности продуктов.The process of pyrolysis of hydrocarbons is carried out at a temperature at the inlet of the reactor 1250-1500K, which allows to increase the yield of the most valuable products for the petrochemical industry.
В предлагаемом способе термическое разложение углеводородного сырья осуществляется в дозвуковом потоке, сформированном в результате быстрого и эффективного смешения сырья с высокотемпературным теплоносителем, запаса тепла в котором достаточно для проведения реакций пиролиза в диапазоне высоких температур. Причем скорость нагрева сырья настолько велика, что в процессе перемешивания степень конверсии сырья остается незначительной, в результате чего процесс в реакторе идет при полностью контролируемых условиях.In the proposed method, the thermal decomposition of hydrocarbons is carried out in a subsonic stream, formed as a result of quick and efficient mixing of the raw materials with a high-temperature coolant, the heat reserve of which is sufficient for pyrolysis reactions in the high temperature range. Moreover, the heating rate of the raw material is so high that during the mixing process the degree of conversion of the raw material remains negligible, as a result of which the process in the reactor proceeds under completely controlled conditions.
Предлагаемый способ поясняется чертежами, на которых изображены:The proposed method is illustrated by drawings, which depict:
на фиг.1 - блок-схема процесса, где показаны основные узлы установки пиролиза: камера сгорания, смеситель, реактор и закалочно-испарительный аппарат;figure 1 is a flowchart of the process, which shows the main components of the pyrolysis installation: combustion chamber, mixer, reactor and quenching-evaporation apparatus;
на фиг.2 - схема устройства для осуществления предложенного способа, на которой показано горелочное устройство 1, камера сгорания 2, соединенная со смесителем 3, представляющий собой цилиндрический канал, в стенках которого имеются отверстия 4 для подачи в поток теплоносителя смеси углеводородного сырья с перегретым водяным паром, смеситель соединен с реактором 5, представляющий собой цилиндрический канал и закалочно-испарительный аппарат (на фиг.2 не показан);figure 2 is a diagram of a device for implementing the proposed method, which shows a burner device 1, a combustion chamber 2 connected to a mixer 3, which is a cylindrical channel, in the walls of which there are holes 4 for supplying a mixture of hydrocarbon raw materials with superheated water steam, the mixer is connected to the reactor 5, which is a cylindrical channel and quenching-evaporation apparatus (not shown in figure 2);
на фиг.3 - представлен график иллюстрирующий ход процесса пиролиза;figure 3 is a graph illustrating the progress of the pyrolysis process;
на фиг.4 - показан состав продуктов пиролиза в реакторе быстрого смешения при использовании в качестве сырья сжиженных нефтяных газов, а на фиг.5 то же при использовании нафты.figure 4 - shows the composition of the pyrolysis products in a quick mixing reactor when using liquefied petroleum gases as raw materials, and figure 5 is the same when using naphtha.
Способ реализуется следующим образомThe method is implemented as follows
В горелочное устройство 1 (фиг.2) камеры сгорания 2 подают топливо (например, водород и/или метан, выделяемые из пирогаза, либо жидкие дистилляты нефти), и окислитель - кислород. Перегретый водяной пар, также подаваемый в камеру сгорания 2, генерируется за счет утилизации тепла продуктов пиролиза. В процессе сгорания топлива, температура потока на выходе камеры сгорания 2 составляет 1700-2100K, а предпочтительное его значение находится в интервале 1750 - 1850К. Полученный дозвуковой поток теплоносителя из камеры сгорания 2 поступает в смеситель 3. Далее углеводородное сырье (нафта, газойль, этан, пропан, бутан) или смесь сырья с водяным паром, через отверстия 4 в стенках смесителя 3, инжектируется в зону смешения струями, сталкивающимися между собой на оси смесителя 3 с дозвуковым потоком теплоносителя, получаемым в камере сгорания 2 при сжигании топлива с кислородом и разбавлении продуктов сгорания перегретым водяным паром. Углеводородное сырье в смеситель 3 подают в газообразном виде, а в случае, если при работе используют жидкое сырье, то оно предварительно испаряется в потоке перегретого водяного пара. Причем пар добавляют и при пиролизе газообразного сырья, когда это необходимо для улучшения качества смешения. Диаметр канала смесителя 3, диаметр и количество отверстий 4 для вдува сырья, а также количество подмешиваемого к сырью водяного пара определяют из условия проникновения струй в центр смесителя 3, при этом количество отверстий 4 должно быть не менее четырех, а предпочтительно 6-8. Отверстия 4 располагают строго равномерно по периметру сечения канала смесителя 3, так чтобы обеспечить лучшее смешение струй с дозвуковым потоком теплоносителя в режиме их столкновения на оси. Длина зоны смешения в смесителе 3 составляет 1÷1,5 его диаметра. При этом время пребывания сырья в зоне смешения смесителя 3, определяемое длиной смесителя 3 и средней скоростью в нем, которое составляет 0,05-0,2 мс. За это время осуществляется быстрое перемешивание сырья с теплоносителем. Температура на выходе смесителя 3 (на входе в реактор 5) составляет 1200-1500K. Время пребывания сырья в реакторе 5-100 мс определяется длиной реактора и скоростью потока в нем, а давление в реакторе поддерживают на уровне от 0,1 до 1 МПа. На всем протяжении процесс высокотемпературного пиролиза ведут при дозвуковой скорости потока. Использование в предлагаемом способе пиролиза параметров процесса, таких как: ультракороткое время смешения сырья с теплоносителем и высокая температура на входе в реактор, позволяют разделить пространственно зоны смешения и осуществления реакций пиролиза и, таким образом, вести процесс в полностью контролируемых оптимальных условиях, при повышенной температуре на входе в реактор. Это позволяет увеличить выход целевых продуктов, и, в первую очередь этилена.In the burner device 1 (figure 2) of the combustion chamber 2 serves fuel (for example, hydrogen and / or methane released from the pyrogas, or liquid oil distillates), and the oxidizing agent is oxygen. Superheated water vapor, also supplied to the combustion chamber 2, is generated by utilizing the heat of the pyrolysis products. In the process of fuel combustion, the temperature of the stream at the outlet of the combustion chamber 2 is 1700-2100K, and its preferred value is in the range of 1750-1850K. The resulting subsonic flow of coolant from the combustion chamber 2 enters the mixer 3. Next, the hydrocarbon feed (naphtha, gas oil, ethane, propane, butane) or a feed mixture with water vapor, is injected into the mixing zone through jets 4 in the walls of the mixer 3, between on the axis of the mixer 3 with a subsonic coolant flow obtained in the combustion chamber 2 when burning fuel with oxygen and diluting the combustion products with superheated steam. The hydrocarbon feed to the mixer 3 is supplied in gaseous form, and if liquid feed is used during operation, it is preliminarily vaporized in a stream of superheated water vapor. Moreover, steam is added during the pyrolysis of gaseous raw materials, when it is necessary to improve the quality of mixing. The diameter of the channel of the mixer 3, the diameter and number of holes 4 for injection of raw materials, as well as the amount of water vapor mixed with the raw materials are determined from the condition of the penetration of the jets into the center of the mixer 3, while the number of holes 4 should be at least four, and preferably 6-8. The holes 4 are placed strictly evenly around the perimeter of the cross section of the channel of the mixer 3, so as to provide better mixing of the jets with the subsonic flow of the coolant in the mode of their collision on the axis. The length of the mixing zone in the mixer 3 is 1 ÷ 1.5 of its diameter. Moreover, the residence time of the raw materials in the mixing zone of the mixer 3, determined by the length of the mixer 3 and the average speed in it, which is 0.05-0.2 ms. During this time, quick mixing of the raw material with the coolant is carried out. The temperature at the outlet of the mixer 3 (at the inlet to the reactor 5) is 1200-1500K. The residence time of the raw material in the reactor 5-100 ms is determined by the length of the reactor and the flow rate in it, and the pressure in the reactor is maintained at a level of from 0.1 to 1 MPa. Throughout the process, high-temperature pyrolysis is carried out at a subsonic flow rate. The use in the proposed method of pyrolysis of process parameters, such as: ultra-short mixing time of the raw material with the coolant and the high temperature at the inlet to the reactor, allow spatial separation of the mixing and pyrolysis reactions and, thus, to conduct the process in fully controlled optimal conditions, at elevated temperature at the entrance to the reactor. This allows you to increase the yield of target products, and especially ethylene.
Ниже приведены примеры практического использования предлагаемого способа на экспериментальной установке. Отличие условий экспериментов от предлагаемых в изобретении, состоит лишь в замене состава теплоносителя: вместо продуктов сгорания углеводоро-докислородной смеси, разбавленных водяным паром (CO2+H2O), в экспериментах использовались продукты сгорания смеси водород - воздух, т.е. N2+H2O. Однако, поскольку компоненты теплоносителя в реакциях не участвуют, такая замена практически не влияет на выход целевых продуктов, но значительно упростила проведение экспериментов. Подтверждением этого служат данные фиг.3. Здесь результаты экспериментов с модельным теплоносителем (продукты сгорания водородовоздушной смеси) сопоставлены с результатами расчета процесса при использовании реального теплоносителя (продукты сгорония метанокислородной смеси, разбавленные водяным паром). Расчет выполнен по разработанной авторами программе. Температура смеси нафта/теплоноситель (1320K) в обоих случаях одинакова. Все остальные исходные параметры за исключением состава теплоносителя также одинаковы. Из фиг 3 следует, что отличие модельного состава теплоносителя, используемого в наших экспериментах, от реального (соответствующего предлагаемой схеме процесса) слабо влияет на ход процесса: зависимости концентраций целевых продуктов пиролиза от времени пребывания в реакторе в обоих случаях практически одинаковы. На. фиг.3 точки - эксперимент с модельным теплоносителем, линии - расчет с реальным теплоносителем, соответствующим заявляемой схеме процесса.The following are examples of the practical use of the proposed method in an experimental setup. The difference between the experimental conditions and those proposed in the invention consists only in replacing the composition of the coolant: instead of the products of combustion of the hydrocarbon-oxygen mixture diluted with water vapor (CO 2 + H 2 O), the products of combustion of the hydrogen-air mixture were used in the experiments, i.e. N 2 + H 2 O. However, since the components of the coolant are not involved in the reactions, such a replacement has practically no effect on the yield of the target products, but it greatly simplified the experiments. Confirmation of this are the data of figure 3. Here, the results of experiments with a model coolant (products of the combustion of a hydrogen-air mixture) are compared with the results of a process calculation using a real coolant (products of the combustion of a methane-oxygen mixture diluted with water vapor). The calculation was performed according to the program developed by the authors. The temperature of the naphtha / coolant mixture (1320K) is the same in both cases. All other initial parameters with the exception of the composition of the coolant are also the same. From Fig. 3 it follows that the difference between the model composition of the coolant used in our experiments and the real one (corresponding to the proposed process scheme) has little effect on the process: the dependences of the concentrations of the target pyrolysis products on the residence time in the reactor are practically the same in both cases. On. figure 3 points - an experiment with a model coolant, lines - calculation with a real coolant corresponding to the claimed process diagram.
Пример 1. В эксперименте использовали сырье - сжиженный природный газ, а теплоносителем являлись продукты сгорания смеси водород - воздух, т.е. N2+H2O.Example 1. In the experiment, we used raw materials — liquefied natural gas, and the coolant was the products of combustion of a hydrogen – air mixture; N 2 + H 2 O.
Результаты эксперимента при температуре смеси на входе в реактор 1400K и времени смешения 0,05 мс показаны на фиг.4, где представлен состав основных продуктов пиролиза сжиженных природных газов при времени пребывания в реакторе 0,125 с.The experimental results at a temperature of the mixture at the inlet to the reactor 1400K and a mixing time of 0.05 ms are shown in Fig. 4, which shows the composition of the main pyrolysis products of liquefied natural gases with a residence time of 0.125 s in the reactor.
Пример 2. Использовали углеводородное сырье - прямогонный бензин (нафта): плотность 0,720 кг/м3, начало кипения 35°C, конец кипения 167°C. Теплоноситель - продукты сгорания водородовоздущной смеси. Сырье перед подачей испарялось в потоке нагретого азота. Азот, используемый для испарения сырья, является составной частью общего потока теплоносителя.Example 2. Used hydrocarbon raw materials - straight-run gasoline (naphtha): density 0.720 kg / m 3 , the beginning of boiling 35 ° C, the end of boiling 167 ° C. The heat carrier is the products of combustion of a hydrogen-generating mixture. The feed was evaporated in a stream of heated nitrogen before being fed. Nitrogen used for evaporation of raw materials is an integral part of the total flow of the coolant.
Результаты эксперимента по пиролизу нафты представлены на фиг.5, где показан состав продуктов при времени смешения сырья с теплоносителем 0,05 мс, времени пребывания в реакторе 35 мс и температуре на входе в реактор 1320K.The results of the naphtha pyrolysis experiment are presented in FIG. 5, which shows the composition of the products with a time of mixing the raw material with a coolant of 0.05 ms, a residence time of 35 ms in the reactor, and a temperature at the inlet of the reactor 1320K.
Выход наиболее ценного продукта нефтехимии - этилена в приведенных выше примерах, существенно превышает достигнутый в традиционном методе печного пиролиза.The yield of the most valuable petrochemical product - ethylene in the above examples, significantly exceeds that achieved in the traditional method of furnace pyrolysis.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012111938/04A RU2497930C1 (en) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | Procedure for pyrolysis of hydrocarbon stock |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012111938/04A RU2497930C1 (en) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | Procedure for pyrolysis of hydrocarbon stock |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012111938A RU2012111938A (en) | 2013-10-10 |
| RU2497930C1 true RU2497930C1 (en) | 2013-11-10 |
Family
ID=49302507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012111938/04A RU2497930C1 (en) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | Procedure for pyrolysis of hydrocarbon stock |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2497930C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2545378C1 (en) * | 2013-11-12 | 2015-03-27 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "Научно-производственная компания Кедр-89" | Device for thermal degradation processes of heavy oil residues processing |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4136015A (en) * | 1977-06-07 | 1979-01-23 | Union Carbide Corporation | Process for the thermal cracking of hydrocarbons |
-
2012
- 2012-03-27 RU RU2012111938/04A patent/RU2497930C1/en active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4136015A (en) * | 1977-06-07 | 1979-01-23 | Union Carbide Corporation | Process for the thermal cracking of hydrocarbons |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Кталхерман М.Г., Намятов И.Г., Емелькин В.А., Поздняков Б.А. Исследование высокотемпературного пиролиза пропана в реакторе быстрого смешения, Теплофизика высоких температур, 2009, т. 47, №5, с.741-751. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2545378C1 (en) * | 2013-11-12 | 2015-03-27 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "Научно-производственная компания Кедр-89" | Device for thermal degradation processes of heavy oil residues processing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012111938A (en) | 2013-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2282784C2 (en) | Method and device for enriching heavy oil | |
| RU2618051C2 (en) | Method for producing carbon black with using solvent fluid medium | |
| CA2930838C (en) | Supersonic shock wave reactors, and associated systems and methods | |
| US20150165414A1 (en) | Methods and reactors for producing acetylene | |
| US7977524B2 (en) | Process for decoking a furnace for cracking a hydrocarbon feed | |
| US3557241A (en) | Decoking of onstream thermal cracking tubes with h20 and h2 | |
| RU2640592C2 (en) | Steam cracking process | |
| US3498753A (en) | Apparatus for thermal cracking of hydrocarbon | |
| US20150361010A1 (en) | Apparatus and process for the conversion of methane into acetylene | |
| CN105622313A (en) | Steam cracking method | |
| CN101920187B (en) | Equipment and method for preparing low-carbon olefins by cracking reactions | |
| RU2497930C1 (en) | Procedure for pyrolysis of hydrocarbon stock | |
| US2475093A (en) | Process for multistage conversion of hydrocarbons | |
| US20150165411A1 (en) | Methods and reactors for producing acetylene | |
| Ktalkherman et al. | High-temperature pyrolysis of liquified petroleum gases in the fast-mixing reactor | |
| CN105623709B (en) | A kind of steam cracking method | |
| US3019271A (en) | Process and apparatus for treatment of hydrocarbons | |
| CN111826173B (en) | Reaction device, production system and production method for preparing low-carbon olefin | |
| CN105622323A (en) | Steam cracking method | |
| US2866836A (en) | Process and apparatus for conversion of hydrocarbons | |
| CN105622312A (en) | Steam cracking method | |
| CN217600663U (en) | Reactor for preparing low-carbon olefin by cracking hydrocarbons by directly heating heat carrier | |
| CN213623982U (en) | Reaction device and production system for preparing low-carbon olefins | |
| CN114423517B (en) | Reactor system for producing high value chemical products | |
| CN106635123A (en) | Multi-pass furnace tubes cracking furnace by oxygen-rich combustion |