RU2703515C1 - Device for plasma-chemical hydrocracking of heavy hydrocarbons - Google Patents

Device for plasma-chemical hydrocracking of heavy hydrocarbons Download PDF

Info

Publication number
RU2703515C1
RU2703515C1 RU2018121369A RU2018121369A RU2703515C1 RU 2703515 C1 RU2703515 C1 RU 2703515C1 RU 2018121369 A RU2018121369 A RU 2018121369A RU 2018121369 A RU2018121369 A RU 2018121369A RU 2703515 C1 RU2703515 C1 RU 2703515C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
nozzle
plasma
cathode
hydrocracking
Prior art date
Application number
RU2018121369A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Борисович Гренадаров
Original Assignee
Беличенко Юрий Евгеньевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Беличенко Юрий Евгеньевич filed Critical Беличенко Юрий Евгеньевич
Priority to RU2018121369A priority Critical patent/RU2703515C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2703515C1 publication Critical patent/RU2703515C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING 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
    • C10G15/00Cracking of hydrocarbon oils by electric means, electromagnetic or mechanical vibrations, by particle radiation or with gases superheated in electric arcs
    • C10G15/12Cracking of hydrocarbon oils by electric means, electromagnetic or mechanical vibrations, by particle radiation or with gases superheated in electric arcs with gases superheated in an electric arc, e.g. plasma
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING 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
    • C10G47/00Cracking of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen- generating compounds, to obtain lower boiling fractions
    • C10G47/22Non-catalytic cracking in the presence of hydrogen

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to hydrocracking hydrocarbon fractions. Described is a device for plasma-chemical hydrocracking of heavy hydrocarbon fractions, comprising an indirect-action plasmatron with a tubular cathode, a swirler of plasma-forming gas and a stepped nozzle and a reactor made of a thick-wall tube with an upper and lower flanges, branch pipes for removal of reaction products and residues of raw material, nozzle for supply of raw material into reactor, as well as nozzle for water injection, characterized by that on the upper end of the raw material supply branch pipe there is installed an annular nozzle, imparting rotary movement to the hydrocarbon raw material leaving it, and a plate, and internal volume of reactor is separated by cylinder, fixed on lower flange of reactor and forming stripping chamber.
EFFECT: high efficiency of the hydrocracking process by creating microzones with large temperature drops outside the zone of action of plasma ions on hydrocarbon material, longer service life of the nozzle and anode by preventing ingress of water droplets on their surface and longer life of the cathode due to more intense heat removal.
5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к гидрокрекингу углеводородных фракций, в частности, тяжелого нефтяного или мазутного сырья, для их очистки от вредных примесей и повышения октанового числа. Может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности в области глубокой переработки нефти, для получения легких фракций (фракций дизельного топлива, керосина, бензина, спиртов и газа), очистки нефтепродуктов от вредных примесей, а также при работе теплогенерирующих установок, где рациональна замена жидкого топлива на газ.The invention relates to hydrocracking of hydrocarbon fractions, in particular, heavy oil or fuel oil raw materials, for their purification from harmful impurities and increase the octane number. It can be used in the oil refining industry in the field of deep oil refining, to obtain light fractions (fractions of diesel fuel, kerosene, gasoline, alcohols and gas), purification of oil products from harmful impurities, as well as during the operation of heat-generating plants where it is rational to replace liquid fuel with gas .

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является утройство для гидрокрекинга тяжелых углеводородных фракций, состоящее из реактора, на верхней крышке которого устанавливается плазмотрон. На нижнюю крышку реактора устанавливается втулка с анодом плазмотрона, внутрь которой через штуцера и систему каналов в нижней крышке реактора, подается углеводородное сырье и вода.(RU 2574732, 14.01.2016)The closest analogue of the claimed invention is a device for hydrocracking heavy hydrocarbon fractions, consisting of a reactor, on the top cover of which a plasmatron is mounted. A sleeve with a plasma torch anode is installed on the bottom cover of the reactor, into which hydrocarbon raw materials and water are fed through the nozzle and the channel system in the bottom cover of the reactor (RU 2574732, 01/14/2016)

Устройство имеет ряд недостатков, существенно снижающих его производительность.The device has several disadvantages that significantly reduce its performance.

1. Подача воды в зону реакции для образования микрозон с перепадом температур на поверхности углеводородного сырья, занимает примерно половину площади с которой могло бы происходить испарение углеводородов, и, кроме того, энергия ионов плазмы, попадаемых на микрозоны с низкой температурой, расходуется на нагрев и испарение воды и не участвует в крекинге углеводородов.1. The water supply to the reaction zone for the formation of microzones with a temperature difference on the surface of the hydrocarbon feed takes about half the area from which the evaporation of hydrocarbons could take place, and, in addition, the energy of the plasma ions entering the microzones with a low temperature is spent on heating and water evaporation and does not participate in the cracking of hydrocarbons.

2. Образовавшиеся в зоне реакции пары воды препятствуют прохождению ионов плазмы к поверхности углеводородного сырья для осуществления процесса крекинга.2. Water vapor formed in the reaction zone impedes the passage of plasma ions to the surface of the hydrocarbon feedstock to effect the cracking process.

3. Некоторое количество мельчайших капелек воды неизбежно попадает на поверхность анода и сопла. При переходе воды в парообразное состояние происходит вырыв металла с поверхности этих деталей, т.е. приводит к быстрому выходу их из строя.3. A certain number of tiny droplets of water inevitably fall on the surface of the anode and nozzle. When water transitions to a vapor state, the metal breaks out from the surface of these parts, i.e. leads to their quick failure.

4. Отсутствует непосредственный контакт катода с жидкостью для отвода тепла и отвод тепла от катода происходит через его контакт с катодным патрубком, этого недостаточно. Поэтому, катод также быстро выходит из строя.4. There is no direct contact of the cathode with the liquid to remove heat and heat is removed from the cathode through its contact with the cathode tube, this is not enough. Therefore, the cathode also quickly fails.

Задачей изобретения является создание такого устройства для плазмохимического гидрокрекинга тяжелых углеводородов, которое исключало бы указанные выше недостатки.The objective of the invention is to provide such a device for plasmachemical hydrocracking of heavy hydrocarbons, which would eliminate the above disadvantages.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения заключается в повышении производительности процесса гидрокрекинга за счет создания микрозон с большими перепадами температур вне зоны воздействия ионов плазмы на углеводородное сырье, увеличения срока работы сопла и анода путем предотвращения попадания капелек воды на их поверхности, и увеличения срока работы катода за счет более интенсивного отвода тепла.The technical result achieved by the implementation of this invention is to increase the productivity of the hydrocracking process by creating microzones with large temperature differences outside the zone of plasma ion exposure to hydrocarbon feeds, increasing the life of the nozzle and anode by preventing water droplets from getting on their surface, and increasing the life of the cathode due to more intense heat removal.

Указанный технический результат достигается в устройстве для плазмохимического гидрокрекинга тяжелых углеводородов, состоящем из плазмотрона и реактора.The specified technical result is achieved in a device for plasmachemical hydrocracking of heavy hydrocarbons, consisting of a plasma torch and a reactor.

Плазмотрон косвенного действия, с трубчатым катодом. Сжатие плазменной струи осуществляется потоком воздуха, подаваемого через завихритель, который одновременно является обоймой для катода. Катод вставляется в завихритель, с конусной посадкой по торцу катода, и при навинчивании завихрителя на катодный патрубок плотно прижимается через спец.втулку и резиновое уплотнительное кольцо в посадочном гнезде. Жидкость охлаждения проходит через трубку, вставляемую в катодный патрубок до упора в катод, зазор между стенкой завихрителя и катодом и возвращается по катодному патрубку во внешнюю обвязку охлаждения плазмотрона. Таким образом, катод, с внешней стороны полностью омывается жидкостью охлаждения, что позволяет значительно улучшить отвод тепла от плазмотрона, а, следовательно, и увеличить его срок службы. Внутренний торец трубчатого катода изолируется термостойким керамическим герметиком. Герметик, являясь диэлектриком, предотвращает сход катодного пятна в центр трубчатого катода.Indirect plasma torch with a tubular cathode. The plasma jet is compressed by a stream of air supplied through a swirler, which is also a cathode holder. The cathode is inserted into the swirl, with a conical fit along the end of the cathode, and when the swirl is screwed onto the cathode tube, it is tightly pressed through a special sleeve and a rubber o-ring in the seat. The cooling fluid passes through a tube inserted into the cathode pipe until it stops in the cathode, the gap between the swirler wall and the cathode and returns through the cathode pipe to the external cooling circuit of the plasma torch. Thus, the cathode, from the outside, is completely washed by the cooling fluid, which can significantly improve the heat removal from the plasma torch, and, consequently, increase its service life. The inner end of the tubular cathode is insulated with a heat-resistant ceramic sealant. The sealant, being an insulator, prevents the cathode spot from converging into the center of the tubular cathode.

Плазмотрон ввинчивается в верхний фланей реактора и при подаче напряжения между соплом и катодом возникает электрическая дуга, которая, затем, через образовавшуюся плазму перескакивает на анод, ввинченный по центру кольцевой форсунки реактора. В исходном положении торец анода находится ниже головы форсунки на 15-20 мм. На торце анода поток плазмы меняет направление на 90 градусов. Центральная часть анода также заполняется термостойким керамическим герметиком, что не дает анодному пятну сместиться в центр и анодное пятно, потоком воздуха, вращается по периферии торца анода. Отвод тепла от анода осуществляют потоком углеводородного сырья. По мере выгорания анода, его перемещают вверх с помощью шпильки, проходящей через патрубок подачи углеводородного сырья.The plasma torch is screwed into the upper flange of the reactor, and when voltage is applied between the nozzle and the cathode, an electric arc arises, which then jumps through the formed plasma to the anode screwed in the center of the annular reactor nozzle. In the initial position, the end of the anode is below the nozzle head by 15-20 mm. At the end of the anode, the plasma flow changes direction by 90 degrees. The central part of the anode is also filled with a heat-resistant ceramic sealant, which prevents the anode spot from moving to the center and the anode spot, with a stream of air, rotates around the periphery of the end of the anode. Heat is removed from the anode by a stream of hydrocarbon feed. As the anode burns out, it is moved up with the help of a pin passing through the pipe for supplying hydrocarbon raw materials.

Навстречу потоку плазмы в кольцевую форсунку, снабженную завихрителем подают углеводородное сырье. Двигаясь, под действием центробежных сил по стенке кольцевой форсунки, углеводородное сырье подвергается воздействию ионов плазмы, в результате чего происходит крекинг длинных углеводородных молекул. Разорванные углеводородные молекулы, оставаясь в жидком состоянии не смогут выйти из жидкой фазы, так как температура в камере форсунки значительно выше температуры жидкости, а молекулы, раздробленные до состояния газовых фракций выдавливаются из жидкости. Важным условием для обеспечения эффективного крекинга является турбулентный режим потока жидкости.Towards the plasma flow, a hydrocarbon feed is supplied to the annular nozzle equipped with a swirler. Moving, under the action of centrifugal forces along the wall of the annular nozzle, the hydrocarbon feed is exposed to plasma ions, resulting in the cracking of long hydrocarbon molecules. Broken hydrocarbon molecules, remaining in the liquid state, will not be able to get out of the liquid phase, since the temperature in the nozzle chamber is much higher than the temperature of the liquid, and molecules fragmented to the state of gas fractions are squeezed out of the liquid. An important condition for ensuring effective cracking is the turbulent mode of fluid flow.

На голову кольцевой форсунки устанавливают тарелку с внутренним диаметром, меньшим диаметра камеры форсунки, которая разделяет поток, выходящий из камеры форсунки на жидкую и газообразную фазы.A plate is installed on the head of the annular nozzle with an inner diameter smaller than the diameter of the nozzle chamber, which separates the stream exiting the nozzle chamber into liquid and gaseous phases.

Жидкая фаза представляющая собой раздробленные и целые углеводородные молекулы выходит под тарелкой и растекается по внутренней поверхности отпарной камеры. По поверхности углеводородов в отпарной камере разбрызгивается через форсунку вода, образуя микрозоны с большим перепадом температур. Вода, нагреваясь, переходит в пар, который непрерывно оттесняет нагревшиеся слои от поверхности сырья и заполняет отпарную камеру, следовательно непосредственно над поверхностью углеводородов температура будет равна температуре кипения воды, т.е. 100 градусов Цельсия В отпарной камере начинается интенсивное выделение углеводородных молекул как в зоне контакта микрозон с большим перепадом температур, так и по всей поверхности углеводородов, находящихся в отпарной камере. Так как раздробленные углеводородные молекулы, подвергшиеся воздействию ионов плазмы, обладают большей энергией, то в первую очередь выделяться из жидкой фазы будут они. Углеводородные молекулы, не подвергшиеся воздействию ионов плазмы, потеряв часть своей энергии на нагрев и переход воды в пар удаляются из отпарной камеры через сливные окна.The liquid phase, which is a fragmented and whole hydrocarbon molecules comes out under the plate and spreads over the inner surface of the stripping chamber. Water is sprayed over the hydrocarbon surface in the stripping chamber through the nozzle, forming microzones with a large temperature difference. Water, when heated, passes into steam, which continuously pushes the heated layers from the surface of the raw material and fills the stripping chamber, therefore, immediately above the surface of the hydrocarbons, the temperature will be equal to the boiling point of water, i.e. 100 degrees Celsius Intensive separation of hydrocarbon molecules begins in the stripping chamber both in the contact zone of the microzones with a large temperature difference, and over the entire surface of the hydrocarbons in the stripping chamber. Since fragmented hydrocarbon molecules exposed to plasma ions have more energy, they will primarily be released from the liquid phase. Hydrocarbon molecules that are not exposed to plasma ions, having lost part of their energy on heating and the transition of water into steam, are removed from the stripping chamber through the drain windows.

Через зазор между верхним фланцем реактора и тарелкой выходят газообразные продукты: газовые фракции углеводородов, частично воздух, углекислый газ, которые смешиваются в верхней части реактора с выходящим продуктом реакции из отпарной камеры.Gaseous products exit through the gap between the upper flange of the reactor and the plate: gas fractions of hydrocarbons, partially air, carbon dioxide, which are mixed in the upper part of the reactor with the effluent from the stripping chamber.

В смешиваемом объеме дополнительно будет протекать реакция водяного пара с газовой фракцией углеводородов с образованием окиси углерода и водорода, который будет заполнять свободные связи раздробленных углеводородных молекул.In the mixed volume, the reaction of water vapor with the gas fraction of hydrocarbons will additionally occur with the formation of carbon monoxide and hydrogen, which will fill the free bonds of the fragmented hydrocarbon molecules.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами, где па фиг. 1 изображен плазмотрон для выработки плазмы, а на фиг 2 - реактор для плазмохимического гидрокрекинга тяжелых углеводородов.The essence of the claimed invention is illustrated by drawings, where na fig. 1 shows a plasmatron for plasma production, and FIG. 2 shows a reactor for plasmachemical hydrocracking of heavy hydrocarbons.

Плазмотрон косвенного действия, с трубчатым катодом, газовихревым перемещением катодного пятна и ступенчатым соплом. В качестве плазмообразующего газа используется воздух. На фиг. 1 детали плазмотрона указаны под №№1-17 Катодный патрубок 1 с навинченным на него завихрителем 11 и вставленным в него катодом 13 со спец.втулкой 17 ввинчивается изнутри в диэлектрический изолятор 3. Сверху катодный патрубок фиксируется в нужном положении контргайкой 2. На диэлектрическом изоляторе имеются проточки под резиновые уплотнительные кольца 15 и проточка 12 между ними со сквозным отверстием для подвода воздуха к завихрителю 11 На диэлектрический изолятор надевается стальной бондаж 16 с приваренным к нему штуцером 14.Indirect plasma torch, with a tubular cathode, gas-vortex movement of the cathode spot and a step nozzle. Air is used as a plasma-forming gas. In FIG. 1 details of the plasma torch are indicated under No. 1-17 Cathode tube 1 with a swirl 11 screwed onto it and a cathode 13 with a special sleeve 17 inserted into it, is screwed inside the dielectric insulator 3. The cathode pipe is fixed in the right position with the lock nut 2. On the dielectric insulator there are grooves for rubber o-rings 15 and a groove 12 between them with a through hole for supplying air to the swirler 11 A steel bond 16 with a fitting 14 welded to it is put on the dielectric insulator.

С помощью гайки 5 и фиксирующих полуколец 10 выше описанный узел в сборе крепится к корпусу плазмотрона 6. В корпус устанавливают сопло 8. В корпус 6 ввинчиваются два штуцереа 7 и 9 для подвода и отвода жидкости охлаждения. На конце корпуса имеется резьба для установки плазмотрона в плазмохимический реактор.Using the nut 5 and the fixing half rings 10 above, the assembly described above is attached to the case of the plasma torch 6. A nozzle is installed in the case 8. Two fittings 7 and 9 are screwed into the case 6 to supply and discharge cooling liquid. At the end of the body there is a thread for installing a plasma torch in a plasma-chemical reactor.

Реактор изображен на фиг. 2 в деталях под №№18-31. Корпус реактора 19 выполнен из толстостенной трубы, к нижней части которой приварен фланец 21 с резьбой под патрубок 22 для подачи углеводородного сырья. Внутри, концентрично корпусу плазмотрона к фланцу 21 точечной сваркой крепится цилиндр 25, со сливными окнами, внутренний объем которого образует отпарную камеру. На верхний конец патрубка 22 наворачивается кольцевая форсунка, состоящая из завихрителя 28 и корпуса 27. В завихритель вворачивается анод 31, который можно перемещать по мере его выработки шпилькой 23. На голову кольцевой форсунки крепят тарелку 30 с юбкой 29. Юбка имеет несколько продольных щелевых прорезей.The reactor is depicted in FIG. 2 in detail under No. 18-31. The reactor vessel 19 is made of a thick-walled pipe, to the lower part of which a flange 21 is threaded under the pipe 22 for supplying hydrocarbon raw materials. Inside, concentrically to the plasma torch body, a cylinder 25 is attached to the flange 21 by spot welding, with drain windows, the internal volume of which forms a stripping chamber. An annular nozzle consisting of a swirl 28 and a housing 27 is screwed onto the upper end of the nozzle 22. An anode 31 is screwed into the swirl, which can be moved as it is worked out by a pin 23. A plate 30 with a skirt 29 is mounted on the head of the ring nozzle. The skirt has several longitudinal slots .

В корпус реактора ввинчивается форсунка 24 для подачи воды в отпарную камеру и температурные датчики 26 для контроля за технологическим режимом гидрокрекинга. В нижней и верхней части корпуса реактора приварены патрубки 20 для выхода жидких углеводородов и продуктов реакции, соответственно. Сверху реактор закрывают фланцем 18 с резьбой под корпус плазмотрона.A nozzle 24 is screwed into the reactor vessel to supply water to the stripping chamber and temperature sensors 26 to monitor the hydrocracking process. In the lower and upper parts of the reactor vessel, nozzles 20 are welded for the exit of liquid hydrocarbons and reaction products, respectively. On top of the reactor is closed by a flange 18 with a thread under the plasma torch body.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Устройство не является самостоятельным агрегатом способным осуществлять весь цикл операций по переработке тяжелых углеводородов в светлые нефтепродукты и способно выполнять только крекинг углеводородных молекул, поэтому оно может быть использовано как отдельный модуль в составе нефтеперерабатывающей установки.The device is not an independent unit capable of carrying out the entire cycle of operations for the processing of heavy hydrocarbons into light petroleum products and is capable of only cracking hydrocarbon molecules, so it can be used as a separate module in an oil refinery.

Так как при плазмохимическом гидрокрекинге только небольшая часть углеводородов превращается в пар, то отделение легких углеводородных фракций от сырья (мазута) на первом этапе необходимо осуществлять с помощью циклона, чтобы максимально исключить контакт продуктов реакции с сырьем.Since in plasma-chemical hydrocracking only a small part of the hydrocarbons turns into steam, the separation of light hydrocarbon fractions from the feed (fuel oil) at the first stage must be carried out using a cyclone in order to exclude contact of the reaction products with the feed.

Учитывая, что в реакторе должен обеспечиваться турбулентный режим течения, т.е. потери давления в циркуляционной обвязке будут значительными, подачу сырья в реактор осуществляют отдельным насосом.Given that the reactor should provide a turbulent flow regime, i.e. pressure losses in the circulation piping will be significant, the feed to the reactor is carried out by a separate pump.

Исходя из выше изложенного, подогретое до рабочей температуры сырье подается в реактор устройства плазмохимического гидрокрекинга насосом из кубовой емкости первой колонны. Продукты реакции и непрореагированое сырье поступают в циклон, причем продукты реакции через верхний патрубок направляются в верхнюю часть циклона по касательной, а непрореагированое сырье сливается в нижнюю часть циклона напрямую, без вращения. Отсепарированные продукты реакции направляются в колонну для разделения светлых фракций, а сырье из нижней части циклона возвращается в рециркуляцию, для подогрева до рабочей температуры.Based on the foregoing, the raw material heated to operating temperature is supplied to the reactor of the plasma chemical hydrocracking device by a pump from the still bottom tank of the first column. The reaction products and unreacted raw materials enter the cyclone, and the reaction products through the upper nozzle are sent tangentially to the upper part of the cyclone, and the unreacted raw materials merge directly into the lower part of the cyclone, without rotation. The separated reaction products are sent to the column to separate the light fractions, and the feed from the bottom of the cyclone is returned to recirculation, to warm up to operating temperature.

Пуск в работу.Start up work.

1. Подают напряжение на источник питания плазмотрона, включают охлаждение плазмотрона. По воздушно обвязке в качестве плазмообразующего газа на момент запуска плазмотрона подают инертный газ (аргон)1. Apply voltage to the power source of the plasma torch, turn on the cooling of the plasma torch. An inert gas (argon) is supplied as a plasma-forming gas at the time of the start of the plasma torch by air piping

2. Проверяют циркуляцию сырья через обводную линию, минуя реактор, включив насос. Объем прокачиваемого сырья через реактор должен в 1,5 раза превышать объем подвергающий гидрокрекингу. Температура сырья в пределах 250 градусов Цельсия. Затем насос останавливают и перенастраивают обвязку на циркуляцию сырья через реактор:2. Check the circulation of raw materials through the bypass line, bypassing the reactor, turning on the pump. The volume of pumped raw materials through the reactor should be 1.5 times the volume subjected to hydrocracking. The temperature of the raw materials is within 250 degrees Celsius. Then the pump is stopped and the piping is reconfigured for circulation of raw materials through the reactor:

3. Включают в работу плазмотрон. На кабель «массы» источника питания заранее монтируется электромагнитный контактор, который на момент запуска плазмотрона оставляет основную цепь питания разомкнутой, а после появления плазмы электромагнитный контактор автоматически замыкает цепь и сразу же подают в реактор сырье. После запуска плазмотрона, с помощью реле времени, автоматически открывается подача воздуха в плазмотрон и перекрывается аргон;3. Turn on the plasmatron. An electromagnetic contactor is pre-mounted on the mass cable of the power source, which at the time of starting the plasma torch leaves the main power circuit open, and after the appearance of the plasma, the electromagnetic contactor automatically closes the circuit and immediately feeds the reactor material. After starting the plasma torch, using the time relay, the air supply to the plasma torch automatically opens and argon is shut off;

4. Проверяют параметры режима работы (ток источника питания плазмотрона, давление циркуляции, температуру поступающего в реактор сырья) устройства и при их отклонении от расчетных производят подстройку;4. Check the parameters of the operating mode (current of the plasma torch power source, circulation pressure, temperature of the raw material entering the reactor) of the device and, when they deviate from the calculated ones, make adjustments;

5. Включают подачу воды в отпарную камеру. После подачи воды в реакторе появляется хорошо прослушиваемый треск, свидетельствующий о переходе воды в парообразное состояние:5. Turn on the water supply to the stripping chamber. After water supply, a well-audible crack appears in the reactor, indicating the transition of water to a vapor state:

6. Выбирают оптимальный режим работы устройства, добиваясь максимального выхода продукции. Это достигается путем изменения подачи воды в отпарную камеру, следя за показаниями температуры в верхней и нижней частей реактора. По данным практики использования существующей конструкции устройства плазмохимического гидрокрекинга, при оптимальном объеме воды, подаваемой в отпарную колонну, температура в верхней части реактора нахо дится в пределах плюс-минус 15 градусов Цельсия от температуры сырья на входе в реактор. В нижней части реактора, температура непрореагированого сырья не должна быть ниже 160 градусов Цельсия (чтобы избежать попадания воды в сырье, направляемое в рециркуляцию). Отрицательное влияние на процесс плазмохимического гидрокрекинга оказывает избыточное давление в реакторе, поэтому, давление в реакторе не должно превышать 0,05 Мпа.6. Choose the optimal mode of operation of the device, achieving maximum output. This is achieved by changing the water supply to the stripping chamber, following the temperature readings in the upper and lower parts of the reactor. According to the practice of using the existing design of the plasma chemical hydrocracking device, with the optimum volume of water supplied to the stripping column, the temperature in the upper part of the reactor is within plus or minus 15 degrees Celsius of the temperature of the raw material at the reactor inlet. At the bottom of the reactor, the temperature of the unreacted feed should not be lower than 160 degrees Celsius (in order to avoid the ingress of water into the feed to be recycled). Excessive pressure in the reactor has a negative effect on the plasma chemical hydrocracking process; therefore, the pressure in the reactor should not exceed 0.05 MPa.

Claims (5)

1. Устройство для плазмохимического гидрокрекинга тяжелых углеводородных фракций, содержащее плазмотрон косвенного действия с трубчатым катодом, завихрителем плазмообразующего газа и ступенчатым соплом и реактор, выполненный из толстостенной трубы с верхним и нижним фланцами, патрубками для отвода продуктов реакции и остатков сырья, патрубком для подачи сырья в реактор, а также форсункой для впрыскивания воды, характеризующееся тем, что на верхний конец патрубка для подачи сырья устанавливают кольцевую форсунку, придающую вращательное движение выходящему из нее углеводородному сырью, и тарелку, а внутренний объем реактора разделяют цилиндром, закрепленным на нижнем фланце реактора и образующим отпарную камеру.1. Device for plasma-chemical hydrocracking of heavy hydrocarbon fractions, containing an indirect-action plasma torch with a tubular cathode, a plasma gas swirl and a stepped nozzle, and a reactor made of a thick-walled pipe with upper and lower flanges, pipes for removing reaction products and residues of raw materials, a pipe for supplying raw materials in the reactor, as well as a nozzle for injecting water, characterized in that an annular nozzle is attached to the upper end of the pipe for supplying raw materials, imparting rotationally e motion withdrawing therefrom a hydrocarbon feedstock, and a plate and an inner cylinder volume of the reactor is separated, secured to the bottom flange of the reactor and forming the stripping chamber. 2. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что полый катод устанавливается внутри завихрителя плазмотрона.2. The device according to p. 1, characterized in that the hollow cathode is installed inside the swirl plasma torch. 3. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что внутренний торец трубчатого катода покрыт термостойким диэлектрическим герметиком.3. The device according to claim 1, characterized in that the inner end of the tubular cathode is coated with a heat-resistant dielectric sealant. 4. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что кольцевая форсунка вместе с тарелкой образуют камеру, в которой осуществляют крекинг выходящего из нее сырья.4. The device according to p. 1, characterized in that the annular nozzle together with the plate form a chamber in which the cracking of the raw material leaving it is carried out. 5. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что через форсунку для подачи воды впрыскивают воду на поверхность вращающегося слоя углеводородного сырья в отпарной камере.5. The device according to claim 1, characterized in that water is injected through the nozzle to supply water to the surface of the rotating layer of hydrocarbon feedstock in a stripping chamber.
RU2018121369A 2018-06-08 2018-06-08 Device for plasma-chemical hydrocracking of heavy hydrocarbons RU2703515C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121369A RU2703515C1 (en) 2018-06-08 2018-06-08 Device for plasma-chemical hydrocracking of heavy hydrocarbons

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121369A RU2703515C1 (en) 2018-06-08 2018-06-08 Device for plasma-chemical hydrocracking of heavy hydrocarbons

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2703515C1 true RU2703515C1 (en) 2019-10-18

Family

ID=68280414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018121369A RU2703515C1 (en) 2018-06-08 2018-06-08 Device for plasma-chemical hydrocracking of heavy hydrocarbons

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2703515C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2724806A1 (en) * 1994-09-16 1996-03-22 Pompes Maupu Entreprise Novel method for the non-catalytic vapour cracking of hydrocarbon(s) and halogen-organic cpds.
US5626726A (en) * 1995-09-27 1997-05-06 Lockheed Idaho Technologies Company Method for cracking hydrocarbon compositions using a submerged reactive plasma system
RU2343181C1 (en) * 2007-10-17 2009-01-10 Евгений Ефимович Беличенко Method for plasmochemical hydrocracking of heavy hydrocarbon fractions and device for its realisation
RU2411286C1 (en) * 2009-10-02 2011-02-10 Евгений Ефимович Беличенко Installation for plasma-chemical hydro-cracking of hydrocarbon fractions

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2724806A1 (en) * 1994-09-16 1996-03-22 Pompes Maupu Entreprise Novel method for the non-catalytic vapour cracking of hydrocarbon(s) and halogen-organic cpds.
US5626726A (en) * 1995-09-27 1997-05-06 Lockheed Idaho Technologies Company Method for cracking hydrocarbon compositions using a submerged reactive plasma system
RU2343181C1 (en) * 2007-10-17 2009-01-10 Евгений Ефимович Беличенко Method for plasmochemical hydrocracking of heavy hydrocarbon fractions and device for its realisation
RU2411286C1 (en) * 2009-10-02 2011-02-10 Евгений Ефимович Беличенко Installation for plasma-chemical hydro-cracking of hydrocarbon fractions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110642363B (en) Multifunctional supercritical water reactor for grading and strengthening degradation of organic pollutants
KR20020086903A (en) Treatment of fluorocarbon feedstocks
WO2006134397A2 (en) Process of craking of waste oil by microwave
WO2001060512A1 (en) Ozone generator
FR2542004A1 (en) PROCESS FOR ELECTRICALLY ASSISTED CONVERSION OF HEAVY CARBON PRODUCTS
US20100237048A1 (en) Device to inject a liquid feed to be mixed/converted into a plasma plume or gas flow
Khani et al. The effects of microwave plasma torch on the cracking of Pyrolysis Fuel Oil feedstock
CN103900107A (en) Dual-fuel nozzle for plasma and gas-assisted atomization burning
RU2703515C1 (en) Device for plasma-chemical hydrocracking of heavy hydrocarbons
RU2411286C1 (en) Installation for plasma-chemical hydro-cracking of hydrocarbon fractions
JPS61216760A (en) Plasma-arc-torch
JP2004216246A (en) High-frequency plasma treatment apparatus and high-frequency plasma treatment method
RU2673486C1 (en) Device for plasma-chemical processing of petroleum products
RU2254395C1 (en) Electric-arc plasmatron for processing materials
CN210825591U (en) Multifunctional supercritical water reactor for graded reinforcement of degradation of organic pollutants
US20160017247A1 (en) Gas Production from an Oil Feedstock
KR20060126306A (en) High power plasma torch with hollow electrodes for material melting process
RU20871U1 (en) PLASMOTRON
RU2319730C1 (en) Methods of hydrocracking of the heavy hydrocarbon fractions and the device for its implementation
US11607626B2 (en) Adapter for electro-coalescer insulated electrodes with metal sealing for electrodes
RU2343181C1 (en) Method for plasmochemical hydrocracking of heavy hydrocarbon fractions and device for its realisation
CN112513226A (en) Partial upgrading process for heavy oil
CN105823032A (en) Waste water composite heat carrier generator and composite heat carrier generation method
US20180093248A1 (en) Apparatus for Flow-Through of Electric Arcs
KR100296493B1 (en) Occurrence apparatus for hydrogen oxygen mixing gas

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200609