SK280311B6 - Spôsob tepelného krakovania uhľovodíkov - Google Patents
Spôsob tepelného krakovania uhľovodíkov Download PDFInfo
- Publication number
- SK280311B6 SK280311B6 SK1386-94A SK138694A SK280311B6 SK 280311 B6 SK280311 B6 SK 280311B6 SK 138694 A SK138694 A SK 138694A SK 280311 B6 SK280311 B6 SK 280311B6
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- starting material
- reaction
- reaction zone
- zone
- hydrocarbons
- Prior art date
Links
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 27
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000005336 cracking Methods 0.000 title abstract description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 26
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 13
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 9
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 6
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 5
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 16
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 16
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 2
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 2
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 2
- IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N acetaldehyde Chemical compound [14CH]([14CH3])=O IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- -1 copper Chemical class 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005235 decoking Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING 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
- C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
- C10G9/14—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in pipes or coils with or without auxiliary means, e.g. digesters, soaking drums, expansion means
- C10G9/18—Apparatus
- C10G9/20—Tube furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING 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
- C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING 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
- C10G47/00—Cracking of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen- generating compounds, to obtain lower boiling fractions
- C10G47/22—Non-catalytic cracking in the presence of hydrogen
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S585/00—Chemistry of hydrocarbon compounds
- Y10S585/919—Apparatus considerations
- Y10S585/921—Apparatus considerations using recited apparatus structure
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S585/00—Chemistry of hydrocarbon compounds
- Y10S585/919—Apparatus considerations
- Y10S585/921—Apparatus considerations using recited apparatus structure
- Y10S585/924—Reactor shape or disposition
- Y10S585/926—Plurality or verticality
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
Oblasť techniky
Vynález sa týka tepelného krakovania a predovšetkým tepelného krakovania uhľovodíkov.
Doterajší stav techniky
Uhľovodíky obsahujúce 2 alebo viac atómov uhlíka, napríklad etán, propán, bután, kvapalný vykurovací plyn a ťažký benzín, sa krakujú na olefíny tak, že sa zmes uhľovodíkov a pary vedie rúrkami bez vnútornej náplne, vyhrievanými na vysokú teplotu v peci bez prítomnosti katalyzátora. Rúrky majú obvykle vnútorný priemer 25 až 100 mm alebo viac a zmes privádzaného východiskového materiálu a pary prechádza rúrkami vysokou prietokovou rýchlosťou, takže prietok rúrkami je extrémne turbulentný, čo má za následok dobrý prevod tepla. Prietoková rýchlosť obvykle zodpovedá Reynoldsovmu číslu 500 000 alebo viac.
Prítomnosť pary napomáha prevodu tepla zo stien pece na uhľovodík. Teplota stien rúrok, ktorc sú v kontakte s procesným prúdom, je obvykle 100 °C alebo viac nad teplotou plynu.
Para taktiež znižuje tvorbu koksu a pôsobí ako riedidlo na zníženie parciálneho tlaku (pretože krakovacia reakcia na olefíny je priaznivo ovplyvnená nízkymi parciálnymi tlakmi uhľovodíkov). Obvykle sa používa 0,3 až 0,5 ton pary na tonu privádzaného východiskového materiálu a výstupný tlak je obvykle nižší ako 0,25 MPa, napríklad v rozmedzí 0,17 až 0,21 MPa.
Použitie pary je však tepelne neúčinné a spôsobuje ekologické problémy. Para nie je pri daných podmienkach úplne inertná. Obvykle prúd vystupujúci z krakovania obsahuje malý podiel organických oxidovaných zlúčenín, ako acetaldehyd, acetón, karboxylové kyseliny a fenoly, ako produkt reakcie pary s uhľovodíkom. Po krakovacej reakcii sa výstupný plyn ochladí, aby skondenzovala para a v dôsledku toho niektoré zlúčeniny prejdú do kvapalnej vodnej fázy. Zatiaľ čo sa väčšina vody recykluje, aby sa vytvorila ďalšia para, prítomnosť uvedených zlúčenín vyžaduje prídavok alkalických materiálov, ako je amoniak do vody, aby sa obmedzila na najmenšiu možnú mieru korózia. Časť vody sa taktiež stráca ako výplach na zamedzenie tvorby nežiaducich komponentov. Tento výplach, ktorý obvykle predstavuje 10 % kondenzovanej vody, sa pred likvidáciou musí upraviť, aby sa zabránilo ekologickým problémom.
Rúrky krakovacej jednotky sú obvykle vyrobené z ocele obsahujúcej podiel niklu, aby sa dosiahli potrebné mechanické vlastnosti pri prevádzkových podmienkach. Nikel a do určitej miery niektoré ďalšie zložky ocele katalyzujú reakciu uhľovodíkov s parou a katalyzujú ich rozklad na koks, ktorý lipne k povrchu rúrok a znižuje tak prestup tepla. Na odstránenie týchto problémov sa obvykle pridávajú do privádzanej východiskovej suroviny niektoré zlúčeniny síry, ktoré znižujú katalytickú aktivitu niklu tým, že pôsobia ako katalyzátorový jed. Zlúčeniny síry však musia byť potom odstránené z výstupného prevádzkového plynu. To sa často vykonáva pomocou skrubra, v ktorom prichádza prevádzkový plyn do styku s vodným roztokom alkálie. Ale likvidácia výsledného alkalického odpadu spôsobuje tiež ekologické problémy.
Podstata vynálezu
Teraz sa zistilo, že sa tieto problémy môžu odstrániť, ak sa vykonáva krakovacia reakcia v podstate bez prítomnosti pary. Aby krakovacia reakcia mohla uspokojivo prebehnúť, je potrebné vykonať rôzne zmeny v krakovacom procese.
Predmetom vynálezu je spôsob tepelného krakovania uhľovodíkov, ktorého podstata spočíva v tom, že sa východiskový materiál, obsahujúci nasýtené uhľovodíky s aspoň 2 atómami uhlíka a menej ako 0,1 hmotnostného dielu pary na jeden hmotnostný diel uhľovodíkov vo východiskovom materiáli, vedie bezkatalyzátorovou zónou zvonka zahrievanou na teplotu 700 až 1100 °C, ktorá má pomer zahrievaného povrchu k objemu vyšší ako 3 cm'1 takou rýchlosťou, že prúdenie cez reakčnú zónu má laminámy charakter definovaný Reynoldsovým číslom nižším ako 3000.
Spôsob podľa vynálezu sa vykonáva v podstate bez prítomnosti pary, aj keď nie je vylúčená prítomnosť malých množstiev pary, napr. až do 0,1 hmotnostných dielov pary na hmotnostný diel uhľovodíkového východiskového materiálu. Výhodne obsahuje prúd reaktantov menej ako 0,05 hmotnostných dielov pary na hmotnostný diel uhľovodíkového východiskového materiálu.
Reakcia sa môže vykonávať pri podobných parciálnych tlakoch uhľovodíkov, ako sa obvykle používajú. Prípadne sa môže použiť riedidlo ako vodík alebo metán, je však možné a často výhodné krakovať uhľovodíkovú východiskovú surovinu v neprítomnosti riedidla.
Reakčná teplota je obvykle v rozmedzí všeobecne používaného rozmedzia teplôt na krakovanie uhľovodíkov. Výhodne sa reakčná zóna zahrieva na teplotu v rozmedzí 700 až 1100 °C, predovšetkým 700 až 900 °C.
Aby sa krakovacia reakcia mohla vykonať efektívne a aby sa dosiahol dobrý prevod tepla, vykonáva sa reakcia tak, že plyn prechádza v podstate laminámym spôsobom reakčnou zónou, ktorá má vysoký pomer vyhrievaného povrchu k objemu. V rúrkovom reaktore, t. j. tam, kde sa krakovanie vykonáva v rúrkach, je pomer povrchu k objemu 4 : d, kde d je vnútorný priemer rúrok. Ako sa uviedlo, vykonáva sa krakovanie obvykle v rúrkach s vnútorným priemerom v rozmedzí 25 až 100 mm. V týchto rúrkach je pomer povrchu k objemu v rozmedzí 0,4 až 1,6 cm'1.
Podľa vynálezu je použitý pomer povrchu k objemu oveľa vyšší, napr. nad 3 cm’1 a výhodne v rozmedzí 4 až 20 cm-1. V dôsledku zvýšeného pomeru povrchu k objemu je teplotný rozdiel medzi povrchom reaktora a plynom prechádzajúcim reaktorom nižší. Taktiež je prietoková rýchlosť taká, že prietok je v podstate laminámy, t. j. má Reynoldsovo číslo nižšie ako 3000.
Vzhľadom na malý podiel alebo neprítomnosť pary je dôležité minimalizovať tvorbu koksu. Pretože tvorba koksu je katalyzovaná niklom a inými kovmi, sú povrchy reaktora vystavené styku s krakovaným plynom výhodne inertné, t. j. nemajú pri reakčnej teplote v zásade žiadnu katalytickú účinnosť na reakcie uhľovodíkov. Toto sa môže dosiahnuť konštrukciou reaktora z katalytický inertného materiálu, ako napríklad z oxidu kremičitého alebo karbidu kremíka alebo z kovov, ako je meď, ktoré pri použitých podmienkach nemajú žiadnu katalytickú účinnosť, alebo tým, že sa vhodný konštrukčný materiál ako oceľ, vybaví neporéznym povlakom uvedených materiálov. Doterajšie povlaky inertného materiálu, ako oxidu kremičitého, neboli príliš úspešné pre brúsny účinok turbulentných prúdov plynu a značnú prchavosť oxidu kremičitého v pare pri vysokých teplotách. Vzhľadom na laminámy prietok a na neprítomnosť pary pri spôsobe podľa vynálezu sú vhodné uvedené povlaky. Al2 ternatívne sa môže do prúdu reaktantov, privádzaného do reaktora, pridať inhibítor koksovania. V neprítomnosti pary sa tieto inhibítory koksovania môžu účinnejšie zachytiť na povrchu reaktora.
Podľa vynálezu má reaktor povrchy, ktoré sa zahrievajú zvonka, t. j. zahrievacím médiom prechádzajúcim zahrievacou zónou priľahlou k reakčnej zóne a oddelenou od reakčnej zóny pomerne tenkou stenou. Zahrievacím médiom môže byť produkt spaľovania vhodného paliva. Alternatívne môže zahrievacia zóna mať na svojich povrchoch povlak katalyzátora spaľovania a zahrievacou zónou je vedená zmes paliva so vzduchom, takže prinajmenšom časť tepla sa vytvorí spaľovaním, ku ktorému dochádza v zahrievacej zóne. Alternatívne môže byť zahrievacím médiom horúce hélium z chladiaceho systému jadrového reaktora.
Aby sa dosiahol užitočný výkon, použije sa výhodne rad paralelných reakčných zón. Reaktor môže mať napríklad voštinovú štruktúru, takže voštinové prechody sú striedavo reakčnými zónami a zahrievacími zónami, ktorými sa vedie zahrievacie médium.
Alternatívne a výhodne je reaktor vytvorený vo forme súboru, napr. zväzku, paralelných dosák. Uhľovodíkový východiskový materiál a zahrievacie médium sa striedavo vedú striedavými priestormi medzi doskami. Uhľovodíkový východiskový materiál je tak vedený medzi jednou dvojicou dosák, zatiaľ čo zahrievacie médium sa vedie priestorom po obidvoch stranách tejto dvojice dosák. Ak sa teda použijú ako zahrievacia zóna dosky vybavené povlakom katalyzátora spaľovania, majú dosky katalyzátor spaľovania na jednej strane a sú usporiadané tak, že povrchy opatrené povlakom katalyzátora sú obrátené k sebe. Priestormi medzi protiľahlými, katalyzátorom potiahnutými povrchmi je vedená zmes paliva so vzduchom, takže aspoň časť tepla sa vytvorí katalytickým spaľovaním, ku ktorému dochádza na týchto povrchoch a teplo je prevádzané doskami na uhľovodíkový východiskový materiál prechádzajúci priestormi medzi povrchmi dosák, ktoré sú bez katalyzátora spaľovania. V prípade, že sa používajú dosky vybavené katalyzátorom spaľovania, je výhodné vybaviť príslušné povrchy povlakom katalyzátora po vytvorení súboru dosák.
Aby sa dosiahol vysoký pomer zahrievaného povrchu k objemu pre oblasť, v ktorej má nastávať krakovacia reakcia, v takomto reaktore doskovej štruktúry sú dosky vymedzujúce oblasť, ktorou prechádza uhľovodíkový východiskový materiál, vzdialené od seba 1 až 5 mm. Pri týchto vzdialenostiach sa dosahuje pomer povrchu k objemu 4 až 20 cm’1. Vzdialenosť medzi doskami vymedzujúca priestor, ktorým prechádza zahrievacie médium, môže byť obdobne veľká, ale nie je nevyhnutne rovnaká ako vzdialenosť medzi doskami, kadiaľ prechádza uhľovodíkový východiskový materiál.
Zahrievacie médium môže prúdiť súprudne, protiprúdne alebo priečne na prúd uhľovodíkovej východiskovej suroviny. Ale vzhľadom na tepelné požiadavky na krakovaciu reakciu je súprudne prúdenie výhodnejšie. Aj keď to môže uľahčiť konštrukciu, môže prúdenie v priečnom smere na prúdenie uhľovodíkovej východiskovej suroviny spôsobovať problémy, pretože jedna strana reaktorového súboru bude mať tendenciu mať oveľa vyššiu teplotu ako druhá strana.
Jedna forma konštrukcie doskového reaktora na použitie pri uskutočnení spôsobu podľa vynálezu je znázornená na priložených výkresoch, kde obr. 1 je pohľad zhora na súbor dosák a rozperných vložiek, obr. 2a je pôdorys jednej dosky a k nej pridružených rozperných vložiek a obr. 2b je pôdorys dosky a jej rozperných vložiek, priamo susediacej s doskou a rozpernou vložkou z obr. 2a.
Ako je zrejmé z obrázkov, je reaktor vytvorený z radu pravouholníkových dosák 10, z ktorých každá má odrezané rohy a rozperných vložiek 11 medzi susediacimi doskami. Každá rozperná vložka má dve ramená 12, 13 zodpovedajúce dĺžke a šírke dosák až k urezaným rohom a nedeliteľný člen 14 spájajúci obidve ramená 12, 13. Dve rozperné vložky 11a, 11b sú spojené s každou doskou a sú upravené tak, že jedna rozperná vložka 11a siaha pozdĺž dvoch priľahlých krajov dosky a cez urezaný roh, zatiaľ čo druhá rozperná vložka 11b siaha pozdĺž dvoch protiľahlých krajov dosky a cez protiľahlý roh. Každá doska tak so svojou dvojicou rozperných vložiek vytvára štruktúru na spôsob tácky s medzerami na jednej dvojici protiľahlých rohov. Rozperné vložky patriace ďalšej susednej doske sú upravené tak, že medzery sú na druhej dvojici protiľahlých rohov dosky. K rohom súboru sú pripojené neznázomené potrubia umožňujúce prietok reaktantov diagonálne cez štruktúru jednej dosky na spôsob tácky od vstupného potrubia na reaktanty v jednom rohu k výstupnému potrubiu na produkt v diagonálne protiľahlom rohu a prietok zahrievacieho média diagonálne cez táckovité štruktúry' susedných dosák nad a pod uvedenou jednou doskou od vstupného potrubia na zahrievacie médium v jednom rohu súboru k výstupnému potrubiu na zahrievacie médium v diagonálne protiľahlom rohu.
Je výhodné, aby dosky a teda reakčné a zahrievacie zóny mali skôr predĺženú pravouholníkovú štruktúru ako štvorcovú, so vstupmi a výstupmi na reakčné prúdy a zahrievacie médium umiestenými v diagonálne protiľahlých rohoch svojich príslušných zón a aby vstupy boli v susedných rohoch jednej z kratších strán pravouholníka. Obidve prívodné potrubia sú teda v susedných rohoch kratších krajov pravouholnikov. Ako je zrejmé z obr. 2a, prúdi zahrievacie médium v smere šípky 15a, zatiaľ čo prúd reaktantov postupuje obvykle súprudne v smere šípky 16b na prerušovanej čiare na každej strane dosky. Podobne, ako je zrejmé na obr. 2b, prúd reaktantov postupuje v smere šípky 16b, zatiaľ čo zahrievacie médium prúdi v smere šípky 15a na prerušovanej čiare na každej strane dosky.
Jednotlivé dosky a rozperné vložky nemusia byť nevyhnutne spolu stavené alebo zvarené. Tak napríklad môže byť súbor spolu stiahnutý spoločne s prívodnými a výstupnými potrubiami a uložený v nádrži, do ktorej sa privádza vhodný plyn, napríklad metán, s tlakom mierne vyšším ako je reakčný tlak. Plyn s vyšším tlakom prejde ktorýmikoľvek netesnými cestami do príslušnej reakčnej alebo zahrievacej zóny a stane sa tak súčasťou reaktantov v príslušnej zóne. Postupne príde v týchto netesných cestách k ukladaniu koksu a tým k minimalizácii takýchto netesností.
Aj keď síra vo východiskovej surovine nie je na škodu reakcii, je výhodné, aby východisková surovina neobsahovala síru alebo jej zlúčeniny. V tomto prípade odpadá použitie práčky na odstránenie síry. Z tohto dôvodu je výhodné použiť ako východiskový materiál etán, propán, bután, kvapalný vykurovací plyn alebo rafinát z výroby aromatických uhľovodíkov. Ťažký benzín obvykle obsahuje významné množstvo síry, môže sa však použiť, pokiaľ sa do procesu zaradí odsírenie. Východisková surovina obsahuje nasýtené uhľovodíky s 2 alebo viacerými atómami uhlíka, môže však taktiež obsahovať podiel nenasýtených uhľovodíkov. Surovina môže obsahovať aj vodík a/alebo metán ako riedidlo.
Je potrebné si uvedomiť, že časť koksu sa tvorí ako pri obvyklom krakovaní Koks sa môže odstrániť ako v obvyklej praxi, napríklad odkoksovaním pri vyšších teplotách
SK 280311Β6 alebo vypálením plynom obsahujúcim kyslík. Tejto poslednej metóde sa dáva prednosť tam, kde reakčné zóny majú povlaky materiálov, ako napríklad oxidu kremičitého, ktoré sú značne prchavé v pare.
Spôsob podľa vynálezu má rad výhod. Nie sú odstránené iba uvedené ekologické problémy, ale taktiež skutočnosť, že sa nepoužíva prevádzková para, umožňuje dosiahnutie úspory investičných nákladov. Ďalšie investičné úspory nákladov sa dosahujú tým, že nie je potrebná práčka, ak sa použije východisková surovina bez síry. Tým, že nie je potrebná prevádzková para, dosahujú sa aj energetické úspory.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Vynález je ilustrovaný nasledujúcimi príkladmi. Pre každý z príkladov sa použila rúrka 2 m dlhá s vnútorným priemerom 2 mm. Pomer povrchu k objemu bol teda 20 cm1. Zahrievala sa v peci s v podstate rovnomerným teplotným profilom. Východiskové materiály, ktoré boli všetky bez pary a síry, sa nepredhrievali. Tlak pri výstupe z reaktora bol 0,14 MPa a pokles tlaku od jedného konca reaktora k druhému bol menší ako 0,005 MPa. Prietoková rýchlosť bola taká, že Reynoldsovo číslo bolo asi 500.
Príklad 1
Teplota pece sa upravila na 890 °C a rúrkou sa viedol prúd etánu 2 hodiny rýchlosťou 84 g za hodinu. Produkt sa rýchle ochladil a zanalyzoval sa v rôznych intervaloch počas pokusu. Typická analýza produktu je obsiahnutá v uvedenej tabuľke. Po 2 hodinách sa pokus ukončil, usadený koks sa vypálil na vzduchu a vytvorený oxid uhličitý sa zmeral. Tým sa ukázalo, že počas dvojhodinového trvania reakcie sa usadilo 15 mg koksu. Extrapolácia ukazuje, že reaktor by mohol za týchto podmienok zostať v činnosti 8 dní, pokiaľ by sa prierez rúrky zmenšil o 10 % následkom tvorby koksu.
Príklad 2
Príklad 1 sa zopakoval s použitím propánového nástreku, privádzaného rýchlosťou 79 g za hodinu a teploty pece 975 °C. Množstvo usadeného koksu za 2 hodiny bolo rovnako ako v príklade 1 15 mg.
Príklad 3
Príklad 1 sa zopakoval pri teplote pece 840 °C a nástreku 81 g za hodinu kvapalnej uhľovodíkovej suroviny priemernej molekulovej hmotnosti 94 a nasledujúceho približného zloženia:
n-parafíny izoparafmy cykloparafíny aromatické % hmotnostných % hmotnostných % hmotnostné uhľovodíky 7 % hmotnostných
Reakcia sa po 1 hodine zastavila a potom sa stanovilo množstvo usadeného koksu ako v príklade 1. Ukázalo sa, že počas jednej hodiny trvania reakcie sa usadilo 12 mg koksu. Extrapolácia ukazuje, že by reaktor mohol zostať v činnosti za týchto podmienok asi 34 dní, pokiaľ by sa prierez rúrky zmenšil o 10 % následkom tvorby koksu.
Tabuľka
Zloženie produktu (% heotnostné)
Príklad 1 Príklad 2 príklad 3
| vodík | 3,84 | 1,41 | 0 ,83 |
| metán | 3,98 | 19,76 | 15,07 |
| etán. | 53,30 | 33,55 | 25,53 |
| etán | 33,97 | 2,34 | 4,26 |
| propán | 1,07 | 17,25 | 17,32 |
| propán | 9,14 | 18,09 | 0,68 |
| butadién | 1,80 | 2,42 | 4,41 |
| iné zlúčeniny ao 4 | |||
| atómami uhlíka | 0,45 | 1,56 | 8,30 |
| benzén | 0,35 | 0,86 | 3,10 |
| vykurovací olej | 1,10 | 2,76 | 3,93 |
| iné | 0,00 | 0,00 | 16,32 |
Claims (7)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Spôsob tepelného krakovania uhľovodíkov zahŕňajúci prechod východiskového materiálu obsahujúceho nasýtené uhľovodíky s aspoň dvoma atómami uhlíka cez bezkatalyzátorovú reakčnú zónu zvonka zohrievanú na teplotu 700 až 1100 °C, vyznačujúci sa tým, že východiskový materiál obsahuje menej ako 0,1 hmotn. dielu pary na jeden hmotnostný diel uhľovodíkov východiskového materiálu, a východiskový materiál prechádza cez reakčnú zónu, ktorá má pomer zohrievaného povrchu k objemu vyšší ako 3 cm 1 takou rýchlosťou, že prietok reakčnou zónou je laminárny s Reynoldsovým číslom nižším ako 3000.
- 2. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že východiskový materiál obsahuje vodík alebo metán ako riedidlo.
- 3. Spôsob podľa nároku 1 alebo nároku 2, vyzná ŕ u j ú c i sa tým, že východiskový materiál prechádza cez reakčnú zónu, pričom tie povrchy, ktoré sú vystavené východiskovému materiálu, nemajú v podstate žiadnu katalytickú účinnosť na reakcie uhľovodíkov pri reakčnej teplote.
- 4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa t ý m , že východiskový materiál prechádza cez reakčnú zónu, ktorá má tie povrchy, ktoré sú vystavené východiskovému materiálu vyrobené zo siliky, karbidu kremíka, alebo medi, alebo majú neporézny povlak.
- 5. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že východiskový materiál prechádza cez reakčnú zónu, ktorá je zohrievaná prechodom zohrievacieho média zohrievacou zónou oddelenou od reakčnej zóny tenkou stenou.
- 6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa t ý m , že východiskový materiál prechádza reakčnou zónou a zmes paliva so vzduchom prechádza zohrievacou zónou, ktorá má na svojom povrchu povlak z katalyzátora spaľovania, takže aspoň časť tepla sa tvorí spaľovaním, ku ktorému dochádza v zohrievacej zóne.
- 7. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že východiskový materiál sa vedie cez viacero paralelne usporiadaných reakčných zón.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB929210655A GB9210655D0 (en) | 1992-05-19 | 1992-05-19 | Thermal cracking |
| PCT/GB1993/000920 WO1993023498A1 (en) | 1992-05-19 | 1993-04-30 | Thermal cracking |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK138694A3 SK138694A3 (en) | 1995-06-07 |
| SK280311B6 true SK280311B6 (sk) | 1999-11-08 |
Family
ID=10715712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK1386-94A SK280311B6 (sk) | 1992-05-19 | 1993-04-30 | Spôsob tepelného krakovania uhľovodíkov |
Country Status (22)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5728916A (sk) |
| EP (1) | EP0641373B1 (sk) |
| JP (1) | JP3501803B2 (sk) |
| KR (1) | KR100255219B1 (sk) |
| CN (1) | CN1032433C (sk) |
| AT (1) | ATE145423T1 (sk) |
| AU (1) | AU663953B2 (sk) |
| BR (1) | BR9306383A (sk) |
| CA (1) | CA2134209C (sk) |
| CZ (1) | CZ287517B6 (sk) |
| DE (1) | DE69306107T2 (sk) |
| DK (1) | DK0641373T3 (sk) |
| ES (1) | ES2093966T3 (sk) |
| GB (2) | GB9210655D0 (sk) |
| HU (1) | HU214224B (sk) |
| MY (1) | MY107775A (sk) |
| RO (1) | RO115532B1 (sk) |
| RU (1) | RU2106385C1 (sk) |
| SK (1) | SK280311B6 (sk) |
| TW (1) | TW284782B (sk) |
| UA (1) | UA27897C2 (sk) |
| WO (1) | WO1993023498A1 (sk) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040037760A1 (en) * | 2002-08-21 | 2004-02-26 | Abb Lummus Heat Transfer | Steam reforming catalytic reaction apparatus |
| JP7352991B1 (ja) * | 2022-08-18 | 2023-09-29 | マイクロ波化学株式会社 | 分解装置、分解方法及び分解物の製造方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5760398B2 (sk) * | 1974-01-14 | 1982-12-18 | Babcock Hitachi Kk | |
| US4636297A (en) * | 1984-08-16 | 1987-01-13 | Hakuto Chemical Co., Ltd. | Method for preventing coking in hydrocarbon treatment process |
| FR2648145B1 (fr) * | 1989-06-08 | 1991-10-04 | Inst Francais Du Petrole | Utilisation d'alliages a base de nickel dans un procede de craquage thermique d'une charge petroliere et reacteur pour la mise en oeuvre du procede |
| FR2662158B1 (fr) * | 1990-05-17 | 1992-08-14 | Inst Francais Du Petrole | Procede de conversion thermique du methane et reacteur pour la mise en óoeuvre du procede. |
| US5270016A (en) * | 1990-05-17 | 1993-12-14 | Institut Francais Du Petrole | Apparatus for the thermal conversion of methane |
| US5162599A (en) * | 1991-09-19 | 1992-11-10 | Exxon Research And Engineering Co. | Rapid thermal pyrolysis of gaseous feeds containing hydrocarbon molecules mixed with an inert working gas |
-
1992
- 1992-05-19 GB GB929210655A patent/GB9210655D0/en active Pending
-
1993
- 1993-04-28 GB GB939308733A patent/GB9308733D0/en active Pending
- 1993-04-30 DK DK93910161.4T patent/DK0641373T3/da active
- 1993-04-30 CZ CZ19942833A patent/CZ287517B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1993-04-30 US US08/347,374 patent/US5728916A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-04-30 WO PCT/GB1993/000920 patent/WO1993023498A1/en active IP Right Grant
- 1993-04-30 CA CA002134209A patent/CA2134209C/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-04-30 AU AU40773/93A patent/AU663953B2/en not_active Ceased
- 1993-04-30 HU HU9403090A patent/HU214224B/hu not_active IP Right Cessation
- 1993-04-30 SK SK1386-94A patent/SK280311B6/sk unknown
- 1993-04-30 JP JP51996793A patent/JP3501803B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1993-04-30 DE DE69306107T patent/DE69306107T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-04-30 BR BR9306383A patent/BR9306383A/pt not_active IP Right Cessation
- 1993-04-30 UA UA94119037A patent/UA27897C2/uk unknown
- 1993-04-30 EP EP93910161A patent/EP0641373B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-30 ES ES93910161T patent/ES2093966T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-30 AT AT93910161T patent/ATE145423T1/de not_active IP Right Cessation
- 1993-04-30 RU RU94046001A patent/RU2106385C1/ru not_active IP Right Cessation
- 1993-04-30 KR KR1019940704150A patent/KR100255219B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1993-04-30 RO RO94-01843A patent/RO115532B1/ro unknown
- 1993-05-14 MY MYPI93000901A patent/MY107775A/en unknown
- 1993-05-18 TW TW082103908A patent/TW284782B/zh active
- 1993-05-19 CN CN93107079A patent/CN1032433C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ287517B6 (en) | 2000-12-13 |
| DE69306107T2 (de) | 1997-04-03 |
| BR9306383A (pt) | 1998-09-15 |
| RU2106385C1 (ru) | 1998-03-10 |
| HU214224B (hu) | 1998-01-28 |
| EP0641373B1 (en) | 1996-11-20 |
| ES2093966T3 (es) | 1997-01-01 |
| TW284782B (sk) | 1996-09-01 |
| WO1993023498A1 (en) | 1993-11-25 |
| HU9403090D0 (en) | 1995-01-30 |
| AU663953B2 (en) | 1995-10-26 |
| RU94046001A (ru) | 1996-09-20 |
| GB9210655D0 (en) | 1992-07-01 |
| RO115532B1 (ro) | 2000-03-30 |
| SK138694A3 (en) | 1995-06-07 |
| GB9308733D0 (en) | 1993-06-09 |
| AU4077393A (en) | 1993-12-13 |
| DK0641373T3 (da) | 1997-04-28 |
| CZ283394A3 (en) | 1995-03-15 |
| UA27897C2 (uk) | 2000-10-16 |
| US5728916A (en) | 1998-03-17 |
| EP0641373A1 (en) | 1995-03-08 |
| CN1082092A (zh) | 1994-02-16 |
| CA2134209C (en) | 2004-07-27 |
| JPH07506613A (ja) | 1995-07-20 |
| CA2134209A1 (en) | 1993-11-25 |
| KR100255219B1 (ko) | 2000-05-01 |
| HUT67844A (en) | 1995-05-29 |
| JP3501803B2 (ja) | 2004-03-02 |
| KR950701673A (ko) | 1995-04-28 |
| DE69306107D1 (de) | 1997-01-02 |
| CN1032433C (zh) | 1996-07-31 |
| ATE145423T1 (de) | 1996-12-15 |
| MY107775A (en) | 1996-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7708955B2 (en) | Staged alkylation in microchannels | |
| US8034308B2 (en) | Multi-stage multi-tube shell-and-tube reactor | |
| KR20110106893A (ko) | 올레핀을 생산하기 위한 단열 리액터 | |
| JPS63500386A (ja) | 炭化水素の改良水蒸気クラッキング方法 | |
| US9126882B2 (en) | Hydrocarbon pyrolysis method | |
| WO2006069393A2 (en) | Dehydrogenation process | |
| JPH04507258A (ja) | 石油仕込原料の熱分解方法におけるニッケルベースの合金の使用法およびその方法の実施のための反応器 | |
| US3048476A (en) | Conversion of hydrocarbons and carbonaceous materials | |
| JPS6219538A (ja) | 炭化水素の順次的分解 | |
| CA1051809A (en) | Alkylation reaction chamber | |
| SK280311B6 (sk) | Spôsob tepelného krakovania uhľovodíkov | |
| US5733438A (en) | Coke inhibitors for pyrolysis furnaces | |
| US5866745A (en) | Catalytic/oxidative promoted hydrocarbon pyrolysis | |
| EP0477358B1 (en) | Turbulent flow process and monoalkyl aromatic production | |
| CN215353341U (zh) | 一种石油烃流化催化转化反应器 | |
| US4703793A (en) | Minimizing coke buildup in transfer line heat exchangers | |
| JPH08319487A (ja) | 炭化水素を分解するための方法および装置 | |
| RU2168533C2 (ru) | Способ декоксования трубчатых печей пиролиза углеводородного сырья | |
| RU2305594C1 (ru) | Реактор для синтеза ароматических углеводородов | |
| RU2080914C1 (ru) | Кожухотрубчатый реактор | |
| DE10136478A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Vermeidung von Kohlenstoffablagerungen |