Claims (1)
(54) РЕАКТОР ГОМОГЕННОГО ПИРОЛИЗА УГЛЕВОДОРОДОВ Изобретение относитс к устройст вам дл термической переработки углеводородного сырь и предназначено дл получени ацетилена из природно го газа или ацетилена и этилена из жидких углев.одородов. Известен способ гомогенного пиро лиза углеводородов, заключающийс в том, что пУтём непрерывного сжигани топлива с газообразным окислителем в камере сгорани получают гор чий ПЫмовоЛ газ (гомогенный теплонооителъ ), к аему добавл ют жидкий, газо образный или парообразный углеводород , быстро смешивают, а затем про-, дукты реакции подвергают резкому охлаждению Сзакалке).К исходному может добавл тьс водород,углекислый газ или вод ной пар. Известен реактор, содержащий ци .линдрическую камеру сжигани камеру смешени с отверсти ми дл впрыска сырь , реакционный канал и закалочное устройство. Дл получени дымовых газов топливо и окислитель ввод раздельно в камеру сгорани через несколько, касательно расположенных отверстий, наход щихс s различных плоскост х, затем дымовые газы с большой скоростью проход т суженный участок зоны смещени , куда через р д отверстий впрыскиваетс углеводородное сьфье. Такие реак-торы не обеспечивают полноты сгорани в св зи с раздельным введением топлива и окислител в различных плоскост х камеры сгорани . Это приводит к снижению эффективности процесса пиролиза и повышенному сажеобразованию. Кроме того, дл смешени сырь с продуктами сгорани в известных конструкци х реакторов используетс принцип трубы Вентури. При .Постройке реакторов на большую производительность такой принцип смешени оказываетс неудовлетворительным . Предлагаемый реактор интенсифицирует процесс смешени и пиролиза, а также значительно увеличивает единичную производительность реактора. Это достигаетс тем,, что камера смешени имеет вид кольцевого сопла с тороидальными полост ми в критическом сечении , а камера сжигани выполнена в виде конуса, снабженного в верхней части тангенциальными тоннел ми и эжекционными горелками. как и последующее сжигание газовой смеси в тоннел х и верхней части корпуса обеспечивает полноту сгорани с получением максимальных температур . в нижней части конуса, куда через кольцевое сопло, снабженное тороидальными полост ми, вдуваетс лульсирующий поток углеводородного сырь . Возбуждаемые в реакторе акустические колебани интенсифицируют процессы тепло- и массообмена, а так же способствуют коагул ции мельчайших частичек сажи и предотвращают ее отложение на внутренних поверхнос т х реакционного канала. На фиг. 1 изображен предлагаемый реактор, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А фи г. 1.о Рабочее положение, реактора вертикальное . Он состоит из верхней чассредней части - кольцевого сопла, реакционньом ти - камеры сжигани с каналом и нижней части - закалочного устройства. Сопло реактора содержит корпус 1, снабженный патрубком 2 дл подачи углеводородного сырь и охлаждающей рубашкой 3 с распределительными труб ками 4. Внутри корпуса концентрически расположены трубы 5 и 6. Внешн труба 6 в верхней части имеет патрубок 7, а на нижнем конце несет полый эллиптический вкладыш 8. Кольцевое сопло, образованное стенкой корпуса i и вкладазшем 8, снабжено в кри тическом сечении тороидальными полоа т ми 9, Дл охлаждени корпуса вода поступает в верхний патрубок охлажда щей рубашки 3 и через распределитель ные рубки 4 направл етс на охлажда мую поверхность, а затем, пройд меж трубное пространство, удал етс по нижнему патрубку рубашки. Дл охлаждени центральной части сопла вода поступает по трубе 5 и удал етс по патрубку 7. Камера сжигани , соединенна нижней частью с реакционным каналом 10, содержит конус 11, тангенциально рас полдженные горелочные тоннели 12, патрубок 13 дл запального устройства и эжекционные горелки. Последние состо т из активного сопла 14, прием ной камеры с патрубком 15, к амеры 16 смешени и охлаждаемого насадка 17. Конус 11 камеры сжигани и реакционный канал выполн ютс либо из огнеупорного материсша (двуокиси циркони , карборунда и т.п.), либо из жаропрочной стали и снабжаютс охлаждающей рубашкой. Закалочное устройство содержит корпус 18 с патрубками 19 и 20 и кол лектор, с форсунками 21. Реактор работает следующим образом . 4 камеру поступает в камеру 16 смешени . Сюда же по патрубку 15 приемной камеры эжектируе -с кислород или воздух и за счет высокой турбулентности потоков происходит смесеобразование . Далее газова смесь через охлаждаемый водой насадок 17 поступает в горелочные тоннели 12, где она воспламен етс . Насадок 17 стабилизирует фронт воспламенени газовой смеси на входе в тоннели 12 и пре-, дотвращает проскок пламени в горелку . Горение газовой смеси, начавшеес в тоннел х, завершаетс в конусе 11 камеры сжигани . Сжигаемые потоки газовой смеси из тоннелей 12 поступают тангенциально в верхнюю часть конуса, в результате чего внутри конуса 11 создаетс вращающийс огненный факел с макбимальной температурой в нижней части. Исходное сырье (жидкие или газообразные углеводороды), предварительно подогретое до 400-500°С и разбавленное вод ным паром, поступает в реактор через патрубок 2, а затем через кольцевое сопло реактора, вдуваетс в зону максимальных темпера.тур. Тороидальные полости 9 кольцевого сопла выполн ют роль резонаторов. -Попада на кольцевое лезвие одного из резонаторов, поток углеводородных газов возбуждает в нем акустические колебани , которые усиливаютс другим резонатором, работающим в противофазе с парами, и излучаютс в камеру сжигани и реакционный канал. интенсифициру процессы тепло- и массообмеиа между углеводородным сырьем и гомогенным теплоносителем. В реакционном канале 10 происходит процесс пиролиза. Оптимальна температура реакции поддерживаетс соотношением углеводородного сырь с вод ным паром. На выходе из реакционного канала газы пиролиза подвергаютс резкому охлаждению (закалке) путем впрыска воды форсункс1ми 21. Охлажденные газы пиролиза удал ютс из реактора по патрубку 20, а вода с частичками сажи - по патрубку 19. Дл первоначального розжига реактора используетс запальное устройство ., которое вводитс через патрубок 13, расположенный-народном из тоннелей камеры сжигани . Воспламенивша с газова смесь поджигает затем все .остальные горелки. Формула изобретени Реактор гомогенного пиролиза углвводородов дл получени ацетилена или этилена, содержащий камеру смепзени ,(54) REACTOR OF HOMOGENEOUS PYROLYSIS OF HYDROCARBONS The invention relates to a device for the thermal processing of hydrocarbon raw materials and is intended to produce acetylene from natural gas or acetylene and ethylene from liquid carbon hydrogen. The known method of homogeneous pyrolysis of hydrocarbons is that, by continuously burning fuel with a gaseous oxidant, a hot heat gas is obtained in the combustion chamber (homogeneous heating medium), liquid, gaseous or vaporous hydrocarbon is added to it, quickly mixed, and then -, reaction products are subjected to quenching Szakalka). Hydrogen, carbon dioxide or water vapor may be added to the initial one. A known reactor comprising a cylindrical combustion chamber, a mixing chamber with holes for the injection of raw materials, a reaction channel and a quenching device. To obtain flue gases, the fuel and oxidizer enter separately into the combustion chamber through several relatively disposed openings located on s different planes, then the flue gases pass through a high velocity section of the displacement zone, where hydrocarbon oil is injected through a number of openings. Such reactors do not provide complete combustion in connection with the separate introduction of fuel and oxidant in different planes of the combustion chamber. This leads to a decrease in the efficiency of the pyrolysis process and increased soot formation. In addition, the principle of a Venturi pipe is used to mix raw materials with combustion products in known reactor designs. When building reactors for high productivity, this mixing principle is unsatisfactory. The proposed reactor intensifies the process of mixing and pyrolysis, and also significantly increases the unit capacity of the reactor. This is achieved by the fact that the mixing chamber has the form of an annular nozzle with toroidal cavities in the critical section, and the combustion chamber is made in the form of a cone equipped in the upper part with tangential tunnels and ejection burners. as well as the subsequent combustion of the gas mixture in the tunnels and the upper part of the hull ensures complete combustion with maximum temperatures. In the lower part of the cone, where through the annular nozzle, equipped with toroidal cavities, the vulcrosive stream of hydrocarbon raw materials is injected. Acoustic oscillations excited in the reactor intensify the processes of heat and mass transfer, and also contribute to the coagulation of the smallest particles of soot and prevent its deposition on the internal surfaces of the reaction channel. FIG. 1 shows the proposed reactor section; in fig. 2 - section A-A fi. 1.o. Operating position, the reactor is vertical. It consists of an upper half of the middle part — an annular nozzle, a reaction tube — a combustion chamber with a channel and a lower part — a quenching device. The reactor nozzle contains a housing 1, equipped with a pipe 2 for supplying hydrocarbon raw materials and a cooling jacket 3 with distribution pipes 4. Inside the case there are concentrically located pipes 5 and 6. The outer pipe 6 in the upper part has a pipe 7, and has a hollow elliptical liner at its lower end 8. The annular nozzle, formed by the wall of the body i and the insertion 8, is supplied with a toroidal shelf 9 in a critical section. To cool the body, water enters the upper nozzle of the cooling jacket 3 and It is placed on a cooled surface, and then, passing between the tube space, is removed along the lower branch pipe of the shirt. To cool the central part of the nozzle, water enters through pipe 5 and is removed through pipe 7. The combustion chamber connected by its bottom with reaction channel 10 contains a cone 11, tangentially distributed burner tunnels 12, pipe 13 for the ignition device and ejection burners. The latter consist of an active nozzle 14, a receiving chamber with a nozzle 15, mixing ameres 16 and a cooled nozzle 17. The cone 11 of the combustion chamber and the reaction channel are made either of refractory material (zirconium dioxide, carborundum, etc.), or heat resistant steel and provided with a cooling jacket. The quenching device comprises a housing 18 with nozzles 19 and 20 and a collector, with nozzles 21. The reactor operates as follows. 4, the camera enters the mixing chamber 16. Here, along the nozzle 15 of the receiving chamber, ejection is carried out with oxygen or air, and due to the high turbulence of the flows, mixture formation occurs. Next, the gas mixture through the water cooled nozzles 17 enters the burner tunnels 12, where it is ignited. Nozzles 17 stabilizes the front of ignition of the gas mixture at the entrance to the tunnels 12 and prevents the flame from entering the burner. The combustion of the gas mixture, which began in the tunnels, ends in the cone 11 of the combustion chamber. The combustible gas mixture flows from the tunnels 12 flow tangentially into the upper part of the cone, as a result of which a rotating fire torch with a maximum temperature at the bottom is created inside the cone 11. The feedstock (liquid or gaseous hydrocarbons), preheated to 400-500 ° C and diluted with water vapor, enters the reactor through nozzle 2, and then through the annular nozzle of the reactor, is blown into the zone of maximum temperatures. The toroidal cavities 9 of the annular nozzle serve as resonators. - Dip on the annular blade of one of the resonators, the flow of hydrocarbon gases excites acoustic oscillations in it, which are amplified by another resonator working in antiphase with pairs, and radiated into the combustion chamber and the reaction channel. the intensification of the processes of heat and mass transfer between the hydrocarbon feedstock and the homogeneous coolant. In the reaction channel 10 is the process of pyrolysis. The optimum reaction temperature is maintained by the ratio of hydrocarbon feedstock with steam. At the exit of the reaction channel, the pyrolysis gases are subjected to rapid cooling (quenching) by injecting water with junction 21. The cooled pyrolysis gases are removed from the reactor through pipe 20, and water with soot particles through pipe 19. For the initial ignition of the reactor, an ignition device is used. is introduced through a pipe 13 located at the people's tunnel of the combustion chamber. Then the ignition from the gas mixture ignites all the remaining burners. Claims of the Invention Homogeneous pyrolysis reactor of hydrocarbons to obtain acetylene or ethylene, containing a mixing chamber,
камера смешени выполнена в виде кольцевого сопла с тороидальными полост ми в критическом сечении, а камераthe mixing chamber is made in the form of an annular nozzle with a toroidal cavity in the critical section, and the chamber
24934662493466
сжигани имеет форму конуса, снабженного в верхней части тенгенциальными тоннел ми и эжекционными горелками.Combustion has the shape of a cone, supplied in the upper part with tengenic tunnels and ejection burners.
U2.JU2.J
, ,
- -
249346249346
Jld.Jld.
7/7 /
J2J2
иг. 2ig. 2