UA45503C2 - Спосіб отримання нижчих олефінів, реактор для піролізу вуглеводнів і апарат для загартування газів піролізу - Google Patents
Спосіб отримання нижчих олефінів, реактор для піролізу вуглеводнів і апарат для загартування газів піролізу Download PDFInfo
- Publication number
- UA45503C2 UA45503C2 UA2000084998A UA00084998A UA45503C2 UA 45503 C2 UA45503 C2 UA 45503C2 UA 2000084998 A UA2000084998 A UA 2000084998A UA 00084998 A UA00084998 A UA 00084998A UA 45503 C2 UA45503 C2 UA 45503C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- pyrolysis
- reactor
- gases
- heating
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 title claims abstract description 145
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 94
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 41
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 title claims abstract description 22
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 63
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 17
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 17
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 19
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 9
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 8
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 238000010517 secondary reaction Methods 0.000 description 4
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 238000005235 decoking Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 2
- 238000001754 furnace pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001257 Nb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000005844 autocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000007907 direct compression Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- -1 ethylene, propylene, butadiene Chemical class 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000036967 uncompetitive effect Effects 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
- C10G9/02—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in retorts
- C10G9/04—Retorts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/30—Injector mixers
- B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
- B01F25/312—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
- B01F25/3124—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof characterised by the place of introduction of the main flow
- B01F25/31243—Eductor or eductor-type venturi, i.e. the main flow being injected through the venturi with high speed in the form of a jet
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/50—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
- B01F25/51—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle in which the mixture is circulated through a set of tubes, e.g. with gradual introduction of a component into the circulating flow
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
- B01F35/90—Heating or cooling systems
- B01F35/92—Heating or cooling systems for heating the outside of the receptacle, e.g. heated jackets or burners
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0053—Details of the reactor
- B01J19/0066—Stirrers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J6/00—Heat treatments such as Calcining; Fusing ; Pyrolysis
- B01J6/008—Pyrolysis reactions
-
- 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
- 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
-
- 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
- C10G9/34—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by direct contact with inert preheated fluids, e.g. with molten metals or salts
- C10G9/36—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by direct contact with inert preheated fluids, e.g. with molten metals or salts with heated gases or vapours
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
- B01J2219/00103—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor in a heat exchanger separate from the reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00121—Controlling the temperature by direct heating or cooling
- B01J2219/00123—Controlling the temperature by direct heating or cooling adding a temperature modifying medium to the reactants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/0015—Controlling the temperature by thermal insulation means
- B01J2219/00155—Controlling the temperature by thermal insulation means using insulating materials or refractories
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00159—Controlling the temperature controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00162—Controlling or regulating processes controlling the pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00164—Controlling or regulating processes controlling the flow
- B01J2219/00166—Controlling or regulating processes controlling the flow controlling the residence time inside the reactor vessel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00189—Controlling or regulating processes controlling the stirring velocity
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Винахід відноситься до нафтохімічної промисловості, конкретно до отримання нижчих олефінів термічним піролізом вуглеводнів. Спосіб включає підігрівання і випаровування початкової сировини, її змішування з паром-розріджувачем, термічний піроліз в лопатковому реакторі теплом, що генерується в об'ємі суміші за рахунок гідродинамічного гальмування лопаток, що обертаються в ній, охолоджування продуктів піролізу і подальше їх розділення, в якому нагрівання суміші до температури піролізу проводять шляхом змішування з гарячими газами піролізу, циркулюючими в робочій порожнині лопаткового реактора, за час, нехтувально малий в порівнянні з тривалістю реакції піролізу. Спосіб дозволяє збільшити вихід нижчих олефінів.
Description
Опис винаходу
Винахід відноситься до нафтохімічної промисловості, конкретно до отримання нижчих олефінів термічним 2 піролізом вуглеводнів.
У цей час термічний піроліз вуглеводнів є основним способом промислового виробництва нижчих олефінів - етилену і пропілену. Сировиною служать вуглеводні з двома або більше атомами вуглецю в молекулі. В промисловості звичайно використовують гази нафтопереробки, а також бензинові і газойлеві фракції нафти.
За загальноприйнятою технологією випаровану і змішану з водяною парою сировину подають в піротрубу, 70 розміщену в радіаційній камері печі піролізу, де суміш швидко нагрівають. Реакції піролізу протікають з великим поглинанням тепла. Гази піролізу, що мають на виході з піротруби температуру 750...9502С, охолоджують і відправляють в газофракціонуючу установку, де з них виділяють етилен, пропілен, бутадієн, метан, водень і інші продукти піролізу. Найбільш цінним з продуктів піролізу є етилен.
При піролізі вуглеводнів завжди виділяється піровуглець, що виноситься частково з потоком газів у вигляді 72 сажі, а частково створює відкладення коксу на стінках піротруб і розташованих нижче по потоку апаратів.
Відкладення коксу збільшує перепад тиску в піротрубах і погіршує теплопередачу в зону реакції, що приводить до перегріву піротруб, зниження продуктивності піролізної установки і виходів нижчих олефінів. Тому відкладення коксу періодично видаляють, звичайно випалюючи їх повітрям або парово-повітряною сумішшю.
Серед реакцій - термічного піролізу можна виділити первинні, що ведуть до утворення олефінів, і вторинні, при яких олефіни, що утворилися витрачаються. З підвищенням температури прискорюються як первинні, так і вторинні реакції, але швидкість первинних реакцій росте швидше, ніж швидкість вторинних реакцій. Швидкість первинних реакцій не залежить від тиску тоді як швидкість вторинних реакцій знижується із зменшенням тиску.
Тому вихід олефінів прагнуть підвищити зниженням парціального тиску вуглеводнів в зоні реакції, а також підвищенням температури піролізу у вказаних межах. Парціальний тиск вуглеводнів в зоні реакції знижують с введенням пара-розріджувача. Оптимальна кількість пара-розріджувача залежить від вигляду вуглеводневої Ге) сировини. Для легких видів сировини, етану і пропану, подача водяної пари звичайно становить 20...4095 від маси сировини. Для важких видів сировини - газойлей подача водяної пари може дійти до 80...10095 від маси сировини. Підвищення температури піролізу понад 950...10007С небажано, тому що різко прискорює коксоутворення, а також приводить до зростання виходу ацетилену, що є менш цінним продуктом, за рахунок о зниження виходу етилену. Га»)
Серед недоліків промислових трубчастих піролізних установок можна виділити наступні: а. необхідність передачі великих кількостей тепла в зону реакції Через стінки піротруби. У зв'язку з о великими тепловими потоками температура стінки піротруб набагато перевищує температуру реагуючої (3 середовища, що сприяє інтенсивному коксуванню і знижує вихід цільових продуктів. Тиск в зоні піролізу не може бути знижений в зв'язку з необхідністю забезпечення високих швидкостей рушення сировини через цю зону, М необхідних по умовах теплопередачі. б. недостатня швидкість нагріву сировини в піротрубах, через яку початкові кількості олефінів, що утворилися при відносно низьких температурах, переміщаючись разом з потоком сировини у все більш нагріті «ФК зони, зайво довго знаходяться в умовах інтенсивного протікання вторинних реакцій. Особливо сильно цей З 70 недолік виявляється при піролізі широких нафтових фракцій, таких як нафта і газойль, що містять як важкі с вуглеводні, що легко розпадаються, так і легкі вуглеводні, що розпадаються при більш високих температурах.
Із» У патенті США 5300216 (МПК С10059/36, опубл. 1994) описані метод і установка для термічного піролізу вуглеводнів в присутності водяної пари в стаціонарній ударній хвилі високої інтенсивності. Перегріта в трубчастій печі до температури біля 10007"С водяна пара під тиском біля 27 ата через надзвукове сопло 49 подається в реактор, що включає послідовно розташовані зони змішення і піролізу. У зоні змішення в шк надзвуковий потік пари через змішувачі подається підігріта приблизно до 627"С вуглеводнева сировина - етан. 4! Суміш, що утворюється має надзвукову швидкість і температуру, недостатню для початку реакцій піролізу. Між зонами змішення і піролізу розташовується прямий стрибок ущільнення стаціонарна ударна хвиля, в якій і-й кінетична енергія надзвукового потоку перетворюється в теплоту. За стрибком ущільнення суміш придбаває ав! 20 дозвукову швидкість і температуру біля 10007 при тиску біля 9 ата. Реагуюча суміш проходить зону піролізу за 0,005...0,05сек., при цьому її температура знижується приблизно до 863"С за рахунок поглинання теплоти с» реакціями піролізу. Конверсія етану в етилен досягає 7095. Продукти піролізу поступають в гартувальний апарат і подальші теплообмінники, а потім на газорозділення. У цій установці усунені всі вказані вище недоліки трубчастих печей піролізу. Максимальна температура піролізу досягається сировиною гранично швидко, а стінки 29 реакційної зони не використовуються для передачі тепла в цю зону. Однак подача водяної пари по відношенню
ГФ) до маси вуглеводню повинна складати біля 500...66795. В зв'язку з цим енергетичні витрати по відношенню до юю етилену, що отримується, надмірно високі і не можуть бути істотно зменшені. Це робить установку неконкурентоздатною при сучасному співвідношенні цін на енергію і олефіни.
У патенті США 4426278 (МПК С10059/14; опубл. 1984) описана трубчаста пічна установка, що містить 60 перегрівник пара, пристрій для змішування перегрітого пара з вуглеводнем і піротрубу, розміщену в радіаційному блоці. Поступаючий з перегрівника пар з температурою 1000...15007С змішується з вуглеводневою сировиною, при цьому суміш відразу придбаває температуру, достатню для початку реакцій піролізу. Піроліз продовжують за рахунок підведення тепла через стінки піротруби. У цій конструкції частково усунений недолік (6). Однак при температурі водяної пари 11007 його подача по відношенню до маси вуглеводню повинна бо становити 185...27596, а при температурі 1430"С біля 12095. Отримання водяної пари такої високої температури надто ускладнене, а необхідні енергетичні витрати надмірно високі.
У патенті США 3579601 (МПК СО7С3/08; С1009/20, 9/14, опубл. 1971) описана трубчаста пічна установка, в якій сировина подається в піротрубу в декількох точках, що розосередилися по її довжині. Сировина, що
Вводиться відразу придбаває температуру, достатню для початку реакції піролізу, за рахунок практично миттєвого змішування з гарячими газами піролізу, що поступають з вище розташованої дільниці піротруби.
Піроліз продовжують за рахунок підведення тепла через стінки піротруби. Винахід частково усуває недолік (б), а недолік (а) залишається. Підвищуються виходи олефінів і інших ненасичених сполук меншає коксовідкладення і знижується утворення метану. Недоліком є ускладнена конструкція піротруби, що утрудняє її розміщення в 7/о вадіаційній камері печі піролізу.
В авторському свідоцтві СРСР 1189871 (МПК С1009/00, опубл. 1985) описаний спосіб термічного піролізу прямогонного бензину і газойлей. Сировину розділяють на декілька фракцій з інтервалами википання шириною 20...40"С, і отримані вузькі фракції піддають піролізу в окремих піротрубах при оптимальному для кожної фракції температурному режимі. Спосіб дозволяє пом'якшити недолік (б), при цьому підвищуються виходи 7/5 нижчих олефінів і знижується коксоутворення. Однак реалізація цього способу вимагає істотного ускладнення конструкції радіаційної камери печі в зв'язку з необхідністю підтримки індивідуальних температурних режимів для декількох піротруб в умовах непостійного співвідношення витрат сировини в них.
У патенті США 4265732 (МПК С10(09/00, опубл. 1981) описаний спосіб термічного піролізу газоподібної вуглеводневої сировини в реакторі, виконаному у вигляді осьової багатоступінчастої лопаткової машини (прототип способу і реактора). Тепло, необхідне для піролізу, виділяється безпосередньо в об'ємі реагуючого газу при гідродинамічному гальмуванні лопаток ротора, що обертається приводом. Цим повністю усувається недолік (а). Однак недолік (б) не усунений. Необхідна для здійснення способу багатоступінчаста осьова лопаткова машина, здатна працювати при температурах піролізу вуглеводнів, не була створена.
У патенті США 5271827, (МПК С10059/14; СО07С4/04, опубл. 1993) описана трубчаста пічна піролізна сч установка, забезпечена адіабатичним трубчастим реактором, встановленим між виходами піротруб і входом в гартувальний-випарний апарат. Піроліз в адіабатичному трубчастому реакторі відбувається за рахунок і) внутрішньої теплоти реагуючої середовища без підведення тепла ззовні. Застосування адіабатичного трубчастого реактора дозволяє економити енергію, що затрачується на піроліз.
Засоби гартувального охолоджування газів, що виходять з реактора піролізу до температури припинення со зо реакцій є необхідною складовою частиною піролізних установок. Гартувальне охолоджування може бути пряме - інжекцією пара, води або легкої смоли піролізу в потік газів піролізу, і посереднє, з використанням о теплообмінного апарату. Звичайно пряме охолоджування застосовують при піролізі газойлей. При піролізі легкої ю вуглеводневої сировини звичайно застосовують посереднє охолоджування в гартувально-випарних апаратах, що виробляють пару високого тиску. о
У заявці РСТ УМО 95/32263 (МПК С1009/20, опубл. 1995) запропонований апарат для загартування газів «Е піролізу, що має розділені стінкою об'єми, в одному з яких рухаються гази піролізу, що охолоджуються, в іншому знаходиться кипляча вода(прототип апарату). Гази піролізу, що охолоджуються, рухаються по трубках. У зв'язку з малим діаметром трубок апарати такого типу створюють великий опір потоку і чутливі до закоксовування. Звичайно перепад тиску в очищеному апараті складає не менше за 0,02...0,03МПа, а в « Закоксованому до 0,07МПа і вище, що підвищує тиск в розташованому вище по потоку реакторі піролізу і, тим У с самим, знижує вихід олефінів. Можна було б зменшити перепад тиску в апараті, збільшуючи діаметр теплообмінних трубок, але таке рішення неприпустиме, оскільки привело б до зниження швидкості гартувального ;» охолоджування.
Задачею винаходу є створення способу отримання нижчих олефінів термічним піролізом вуглеводнів, реактора для піролізу вуглеводнів і апарату для загартування газів піролізу, що служать для здійснення цього ї5» способу, в цьому способі: б. нагрів вуглеводневої сировини до температури піролізу проводиться за час, нехтувально малий в о порівнянні з тривалістю реакції піролізу; с в. кількість пара-розріджувача, що додається по відношенню до ваги вуглеводневої сировини не перевищує Звичайних в існуючих піролізних виробництвах меж. о Першим з групи винаходів є спосіб отримання нижчих олефінів піролізом вуглеводнів, що включає 4) підігрівання і випаровування початкової сировини, її змішування з паром-розріджувачем, нагрів суміші до температури піролізу в лопатковому реакторі теплом, що генерується в об'ємі суміші за рахунок гідродинамічного гальмування лопаток, що обертаються в ній, охолоджування газів піролізу і подальше ов розділення їх, при цьому нагрів суміші до температури піролізу проводять шляхом змішування з гарячими газами піролізу, циркулюючими в робочій порожнині лопаткового реактора, за час, нехтувально малий в порівнянні з
Ф) тривалістю реакції піролізу. ка Підігрівання сировини і пара-розріджувача можна призначувати двома етапами, при цьому на другому етапі підігрівання виготовляють в теплообміннику за рахунок утилізації теплоти, що міститься в газах піролізу, що бор виходять з лопаткового реактора.
Спосіб, в порівнянні зі способом по патенту США Мо 4265732 дозволяє збільшити вихід олефінів за рахунок миттєвого нагріву суміші т максимальної температури піролізу при змішуванні її з гарячими газами піролізу циркулюючими в робочій порожнині лопаткового реактора. Використання теплоти газів піролізу, що виходять з лопаткового реактора, для підігрівання сировини і пара-розріджувача, що поступає в реактор, дозволяє 65 спростити конструкції теплообмінного апарату за рахунок зменшення різниці тиску в порожнинах серед, що нагріваються і що охолоджуються і зменшує витрати енергії на проведення процесу.
Другим з групи винаходів є реактор для піролізу вуглеводнів, що містить корпус з направляючими лопатками і патрубками для підведення сировини і відведення газів піролізу і робоче колесо з лопатковим вінцем, при цьому в корпусі виконана кільцева порожнина для циркуляції гарячих газів піролізу, що містить направляючі лопатки і що охоплює по периферії лопатковий вінець робочого колеса, а патрубки для підведення сировини і відведення газів піролізу сполучаються з вказаною порожниною.
Корпус реактора може складатися з кожуха і скріпленої з ним внутрішньої жароміцної оболонки, при цьому кожух може бути зсередини покритий теплоізоляцією.
Реактор, на відміну від реактора по патенту США 4265732, дозволяє проводити нагрів суміші сировини і /о пара-розріджувача практично вмить до максимальної температури піролізу шляхом змішування її з гарячими газами піролізу, що дозволяє отримати більш високі виходи нижчих олефінів. Ще однією перевагою цього реактора є більш проста конструкція, що допускає можливість виконана його в одноступінчатому варіанті з використанням матеріалів, відомих в цей час в техніці.
Третім з групи винаходів є апарат для загартування газів піролізу, який містить теплообмінник, що має 7/5 розділені стінкою об'єми середовищ, що охолоджується і що нагрівається, забезпечений трійником і струминним ежектором, що складається з сопла, приймальної камери і камери змішення, причому камера змішення ежектора і один з патрубків трійника сполучені з об'ємом середовища, що охолоджується, а приймальна камера ежектора сполучена з іншим патрубком трійника.
При такій конструкції апарату для загартування газів піролізу короткий час загартування поєднується з 2о малим перепадом тиску в гартувальний апараті. Цим досягається зменшення тиску в розташованому вище по потоку реакторі і сприяє досягненню загальної мети - збільшенню виходів олефінів.
На фігурі 1 показана схема установки для реалізації способу отримання нижчих олефінів.
На фігурі 2 показаний в розрізі реактор для піролізу вуглеводнів.
На фігурі З показаний перетин по лінії А-А фігури 2. сч
На фігурі 4 показана в розрізі радіальна робоча лопатка для реактора.
На фігурі 5 показаний вигляд по стрілці В фігури 4. і)
На фігурі 6 показаний в розрізі апарат для загартування газів піролізу.
Переважні варіанти втілення винаходів
Установка для реалізації способу (фіг. 1) включає підігрівач 1, апарати для загартування газів піролізу 2 с зо 13, реактор 4, газотурбінний двигун 5, сполучений з реактором 4 валом і з підігрівачем 1 вихлопним патрубком 7.
Підігрівання сировини і пара-розріджувача на першому етапі здійснюють в підігрівачі 1. Вуглеводневу о сировину від зовнішнього джерела під тиском (на кресленні не показаний) подають в підігрівач 1, виконаний у ю вигляді кожухотрубного теплообмінника, в міжтрубний простір якого подають вихлопні гази газотурбінного двигуна 5. В підігрівач 1 подають також воду від зовнішнього джерела під тиском (на кресленні не показаний) Щео, з5 для випаровування і змішування з сировиною. «г
Підігрівання сировини і пара-розріджувача на другому етапі здійснюють в апаратах для загартування газів піролізу 2 і З за рахунок утилізації теплоти газів піролізу, що виходять з реактора. Детальніше апарат для загартування газів піролізу описаний нижче.
З апаратів для загартування газів піролізу 2 і З суміш сировини з паром-розріджувачем подають в « лопатковий реактор 4. В робочій порожнини реактора циркулюють гарячі гази піролізу, при цьому необхідне для ств) с піролізу тепло генерується безпосередньо в об'ємі газу за рахунок гідродинамічного гальмування робочого . колеса, що обертається з лопатками. Нагрів суміші до температури піролізу проводять шляхом змішування Її з и?» гарячими газами піролізу за час, нехтувально малий в порівнянні з тривалістю реакції піролізу. Детальніше конструкція реактора описана нижче.
З'єднувальні трубопроводи, по яких гази піролізу подаються від реактора 4 до апаратів для загартування їх газів піролізу 2 і З, мають плавні контури, що запобігають утворенню зон відриву потоку. Всі з'єднувальні трубопроводи мають однакові об'єми. о Гази піролізу охолоджують в апаратах для загартування газів піролізу 2 і З, а потім направляють в с газофракционуючу установку (на кресленні не показана). Хоч на фігурі 1 зображені два апарати для 5р загартування газів піролізу, при реальному здійсненні винаходу кількість таких апаратів не обмежується. о Приводом реактора служить газотурбінний двигун 5. Зображений газотурбінний двигун простого 4) термодинамічного циклу, без проміжних підігрівачів і охолоджувачів робочого тіла. Як привід можуть бути використані також газотурбінні двигуни, працюючі по більш складному циклу, і також парові турбіни і електродвигуни.
Кількість води, що змішується з вуглеводневою сировиною, і допустима остаточна температура підігрівання залежать від складу сировини. Якщо сировиною є нормально газоподібні вуглеводні, можна додавати до 30... (Ф, 40956 води по відношенню до ваги вуглеводню, при цьому температура суміші після другого підігрівання не ка повинна перевищувати 650"С. При використанні як сировини нормально рідких вуглеводнів, таких як нафта або газойлі, можна додавати до 80...10095 води по відношенню до ваги вуглеводню, при цьому температура суміші бо після другого підігрівання не повинна перевищувати 550...6007С.
Основні параметри, що визначають роботу реактора, пов'язані між собою співвідношенням: хх Е Ухахн/Р, де: т - середній час перебування реагуючої середовища в робочому об'ємі реактора, а М - робочий об'єм реактора, м ; 4 - середня щільність реагуючої середовища в робочому об'ємі реактора, кг/м ; Н - енергія, що 65 передається реагуючій середі в робочому об'ємі реактора, Дж/кг; Р - потужність, що передається в робочий об'єм реактора, Вт.
Енергія, яка повинна бути передана середовищу в робочому об'ємі реактора, близька до кількості тепла, що передається середовищу в радіаційних секціях існуючих трубчастих пічних піролізних установок при тих же видах сировини. При піролізі етану ця енергія повинна становити приблизно 2,5... 3 4АМДж на кілограм суміші сировини з паром-розріджувачем. При піролізі інших видів вуглеводневої сировини ця енергія повинна становити приблизно 1,7...2,3ЗМДж/кг.
Середній час перебування реагуючої середовища в робочому об'ємі реакторі може становити орієнтовно 0,03... О,1с.
Час, за який поступаюча в реактор суміш сировини з паром-розріджувачем нагрівається до температури 7/0 піролізу, визначається часом змішення її з реагуючою середою і не перевищує 0,001с. Він нехтувально малий в порівнянні з середнім часом перебування реагуючої середовища в робочому об'ємі реактора.
Середня щільність реагуючої середовища визначається середнім тиском, середньою температурою в робочому об'ємі реактора і середньою молекулярною вагою реагуючої середовища.
Середній тиск в робочому об'ємі реактора може становити 0,5...2ата, переважно 0,8... 1,2ата.
Середня температура газів в робочій порожнині реактора залежить від вигляду сировини, заданої конверсії і часу перебування в зоні реакції. Легкі види сировини і високі конверсії вимагають великих температур, а важкі види сировини, такі як атмосферний і вакуумний газойлі, і низькі конверсії - менших температур.
Оператор задає температуру газів в робочій порожнині реактора і витрати вуглеводневої сировини і води для отримання пари розбавлення. Задана температура підтримується системою автоматичного управління, го регулюючою витрату паливного газу, що поступає в газотурбінний двигун. Таким чином, температура в зоні реакції в установці регулюється в принципі так само, як це робиться в існуючих пічних трубчастих установках зміною відношення витрати паливного газу до витрати сировини. Відмінність полягає в тому, що перехідні процеси в установці завершуються в 10...100 раз швидше.
Щоб видалити кокс з реактора і апаратів для загартування газів піролізу, необхідно припинити подачу сч ов Вуглеводневої сировини в підігрівач 1. Температура в робочій порожнині реактора повинна підтримуватися приблизно рівній температурі при піролізі. Внаслідок реакцій газифікації перегрітий пар видаляє відкладення і) коксу з реактора 4, з'єднувальних трубопроводів і з апаратів для загартування газів піролізу 2 і 3.
Середовище що виходить направляють в установку для допалювання (на кресленні не показана). За процесом декоксування спостерігають, проводячи хімічний аналіз середовища, що виходить. Коли вміст окислу і двоокису с зо Вуглецю падає до заздалегідь встановленої величини, декоксування припиняють, для чого відновлюють подачу вуглеводневої сировини. Перевагами такого випалювання в порівнянні з повітряним або парово-повітряним о випалюванням є ендотермічність виникаючих реакцій, усуваюча небезпеку локальних перегрівів конструкційних (МУ матеріалів, а також збереження відновної атмосфери всередині реактора при всіх режимах його роботи. Це дозволяє використати для виготовлення найбільш відповідальних деталей реактора жароміцні сплави на основі о зв тугоплавких металів, нестійкі в окислювальній атмосфері, наприклад, сплави вольфраму, молібдену і ніобію. «Е
У способі піроліз сировини відбувається послідовно в робочій порожнині реактора, а потім в з'єднувальних трубопроводах, ведучих до апаратів для загартування газів піролізу, при цьому гідродинамічний режим робочої порожнини реактора близький до режиму апарату ідеального змішення, і концентрації реагуючих речовин у всьому її об'ємі однакові. Цим спосіб істотно відрізняється як від того, що реалізовується в звичайних « трубчастих реакторах, так і від способу за патентом США Мо4265732. шщ с Оскільки піроліз в робочому об'ємі реактора ведеться при значній концентрації продуктів, прискорюючих реакції піролізу (явище автокаталізу), ці реакції відбуваються з більшою швидкістю або вимагають для свого ;» проведення меншої температури, що підвищує селективність процесу. Це підтверджується експериментальними даними по піролізу сировини в присутності гарячих газів піролізу, приведеними в патенті США Мо 3579601.
У з'єднувальних трубопроводах піроліз протікає адіабатичне, без підведення тепла ззовні. Гідродинамічний їх режим тут, як і в трубчастих реакторах піролізу, близький до режиму апаратів ідеального витіснення. Наявність адіабатичної дільниці дозволяє економити енергію, що затрачується на проведення процесу піролізу, а також 1 збільшити виходи олефінів. с Реактор для піролізу вуглеводнів (фіг. 2 і З) містить корпус, що включає кожух 8 з кришками 9 і 10.
Внутрішні поверхні кожуха 8 і кришок 9 і покриті теплоізоляцією 11, 12 і 13. Корпус включає також жароміцну о оболонку, утворену деталлю 14, скріпленою з кожухом 8, і деталями 15 і 16, скріпленим з кришками 9 і 10. До 4) деталі 14 кріпляться направляючі лопатки 17 і 18. До деталей 15 і 16 кріпляться направляючі лопатки 19 і 20,
Кожух 8 забезпечений патрубками для підведення сировини 21 і патрубками для відведення газів піролізу 22.
Ротор складається з вала 23 і робочого колеса 24 з робочими лопатками 25, створюючими лопатковий вінець робочого колеса 24. Вал 23 спирається на радіальний 26 і радіально-наполегливий 27 підшипники і ущільнений подвійними лабіринтними ущільненнями 28 і 29, в порожнині яких подається пара від зовнішнього джерела (на
Ф) кресленні не показаний). ка Кожна робоча лопатка (фіг. 4 і 5) має хвостовик 30, який служить для її кріплення в ободі робочого колеса 24 замком типу ластівчиний хвіст. У лопатці 25 виконані радіальні канали 31 для пропуску суміші сировини з бо паром-розріджувачем, що виконує функції охолоджуючого середовища.
Реактор працює таким чином. З патрубків для підведення сировини 21 суміш випарованої сировини і пара-розріджувача поступає в зазор між кожухом 8 і жароміцною оболонкою і далі по каналах, виконаних в робочому колесі 24 і робочих лопатках 25, поступає в кільцеву порожнину, що містить робочі лопатки і направляючі лопатки 17, 18, 19 і 20. Середовище, що знаходиться в кільцевій порожнині взаємодіє почергово з 65 робітниками і нерухомими направляючими лопатками, при цьому лінії струму мають вигляд двох спіралей, згорнених в праве і ліве вихрові кільця. Таким чином, виникають два контури циркуляції газів піролізу, що сполучаються між собою. Поглинання тепла за рахунок ендотермічної реакцій, що безперервно відбувається у всьому об'ємі реактора, компенсується притокою тепла за рахунок перетворення кінетичної енергії середовища в теплову.
Потужність, що передається в контур циркуляції, пропорційна твору окружної швидкості ротора, меридіональної швидкості середовища і щільності середовища. Із збільшенням меридіональної швидкості середовища потужність, що передається ротором, росте доти, доки ця швидкість не досягне 0,4...0,7 від швидкості звуку в цьому середовищі або, орієнтовно, 400...500м/с. При більш високих меридіональних швидкостях, в зв'язку із зменшенням середньої по висоті лопатки щільності середовища, потужність, що /о передається від ротора в реакційну зону, різко знижується. Пов'язане це з тим, що в ядрі вихрового кільця тиск нижче, ніж на його периферії, причому це зниження залежить від меридіональної швидкості середовища.
При кожному проході через робочі лопатки середовище отримує додаткову кінетичну енергію, яка за час до наступного проходу перетворюється в тепло, частково при проходженні середовища через стаціонарні стрибки ущільнення, виникаючі в місцях локального переходу течії через швидкість звуку, а частково в результаті /5 вихроутворення. Додаткова кінетична енергія пропорційна добутку окружної швидкості ротора і меридіональної швидкості середовища. Наприклад, при окружній швидкості ротора 300...40Ом/с ця енергія може складати біля 70... 150кДж/кг. Кожна частка сировини за час її перебування в контурі циркуляції повинна в середньому пройти через робочі лопатки ротора декілька десятків разів.
Перевагою реактора в порівнянні з існуючими трубчастими реакторами піролізу є те, що стінки, що обмежують реакційний об'єм, не використовуються для підведення тепла в реакційну зону. Тому, при відсутності охолоджування, їх температура може лише трохи відрізнятися від температури реагуючого середовища. Менші, ніж в існуючих трубчастих реакторах піролізу, температура стінок і тиск в зоні реакції дозволяють чекати підвищення селективності процесу і збільшення виходів цільових продуктів піролізу при тих же видах сировини.
Короткий час запуску установки і можливість повної автоматизації управління режимом її роботи також сприяють сч збільшенню виходів цільових продуктів.
Апарат для загартування газів піролізу (фіг. 6) містить теплообмінник типу "труба в трубі", що включає і) зовнішню трубу 32 і внутрішню трубу 33, патрубки підведення 34 і відведення газів піролізу, патрубки підведення 36 і відведення 37 охолоджуючого середовища, що сполучаються із зазором між трубами, і струменевий ежектор що включає сопло 38, приймальну камеру 39 і камеру змішення 40. Сопло 38 сполучене з с зо патрубком підведення газів піролізу 34. Внутрішня труба 33 одним з кінців сполучена з камерою змішення 40, а іншим кінцем через трійник 41 сполучена з приймальною камерою 39 і патрубком відведення газів піролізу 35. о
Зовнішні поверхні апарату покриті теплоізоляцією 42. ю
Поступаючі з патрубка 34 гарячі гази піролізу формуються соплом 38 в струмінь, який підсмоктує охолоджені гази, що знаходяться в приймальній камері 39. Переміщуючись по внутрішній трубі 33, ця суміш охолоджується, о віддаючи своє тепло середовищу, що протікає в зазорі між зовнішньою 32 і внутрішньою 33 трубами у напрямі «Е від патрубка 36 до патрубка 37. Частина охолодженої суміші поступає в приймальну камеру 39, а частина виводиться з апарату через патрубок 35.
Охолоджені гази, що виходять Через патрубок піролізу можуть мати температуру приблизно 350...45070.
Масова витрата суміші у внутрішній трубі приблизно в 2...2,5 разу перевищує витрату продуктів піролізу, що « поступають з реактора, при цьому суміш, що утворюється в камері змішення 40, може мати температуру біля в с 620....66070. . Тривалість гартувального охолоджування продуктів піролізу визначається тільки часом змішення струменя, и?» що формується соплом 38, з охолодженими газами в камері змішення 40 і становить декілька мілісекунд.
Діаметр внутрішньої труби 33 повинен вистачати для того, щоб вона не створювала значних перепадів тиску.
Теплообмінник в складі апарату для загартування газів піролізу не обов'язково повинен мати конструкцію їх "труба в трубі". Низькі і близькі за величиною, тиск середовищ, що нагрівається і що охолоджується дозволяє також застосувати пластинчаті або інші теплообмінники, що мають менші масу і вартість в порівнянні із о звичайними, гартувально-випарними апаратами, що застосовуються. с Винахід призначений для використання замість пічних піролізних установок в і етиленових виробництвах, що со знову створюються, і що модернізуються. Склад продуктів піролізу, що отримуються способом, трохи о відрізняється від складу продуктів, що отримуються на існуючих пічних установках при тих же видах сировини. сю Тому його використання практично не вимагало б змін газофракціонуючих установок.
В установках можна використати маючі малі габаритні розміри газотурбінні двигуни без проміжних підігрівачів і охолоджувачів робочого тіла. Коефіцієнт корисної дії таких двигунів становить звичайно дво 25..397о при температурі вихлопних газів 400...500"С. У переважних зразків таких двигунів коефіцієнт корисної дії може становити 4295 при температурі вихлопних газів 5707. Висока температура вихлопних газів дозволяє
Ф) ефективно використати їх теплоту для випаровування і підігрівання сировини, отримання пара-розріджувача, а ка також перегрітої пари в кількості, достатній для приведення в дію компресорів газофракціонуючих установок. Як паливо можна використати природний газ, а також метано-водневу фракцію, що виділяється з продуктів піролізу во на газофракціонуючій установці. Шум, що створюється газотурбінними двигунами, не перевищує шуму, що створюється акустичними пальниками печей піролізу. Для видалення вихлопних газів газотурбінних двигунів можна використати димарі, аналогічні тим, які звичайно застосовують на пічних установках. Для піролізной установки продуктивністю по вуглеводневій сировині біля 80000 тонн в рік був би потрібен газотурбінний двигун потужністю біля 8... 12МВт. Такі двигуни серійно випускаються і призначені для тривалої роботи в режимах 65 постійного навантаження на газокомпресорних станціях магістральних газопроводів. Повний ресурс таких двигунів може досягати 100000 годин.
При розробці реакторів піролізу доцільно використати матеріали, виробничий досвід і технології, що застосовуються заводами-виготівниками газотурбінних двигунів.
Якщо реактори і газотурбінні приводи до них будуть вироблятися на одному і тому ж заводі, піролізні установки можна буде монтувати на єдиній рамі у вигляді компактних агрегатів повної заводської готовності.
Claims (5)
- Формула винаходу 70 1. Спосіб отримання нижчих олефінів піролізом вуглеводнів, що включає підігрівання і випаровування початкової сировини, її зміщування з паром-розріджувачем, нагрівання суміші до температури піролізу в лопатковому реакторі, охолоджування газів піролізу і подальше розділення їх, який відрізняється тим, що нагрівання суміші до температури піролізу проводять шляхом змішування з гарячими газами піролізу, циркулюючими в робочій порожнині лопаткового реактора, за час, нехтувально малий в порівнянні з тривалістю реакції піролізу.
- 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що підігрівання сировини і пара-розріджувача здійснюють у два етапи, при цьому на другому етапі підігрівання здійснюють в теплообміннику за рахунок утилізації теплоти, що міститься в газах піролізу, що виходять з лопаткового реактора.
- З. Реактор для піролізу вуглеводнів, що містить корпус з направляючими лопатками і патрубками для підведення сировини і відведення газів піролізу і робоче колесо з лопатковим вінцем, який відрізняється тим, що в корпусі виконана кільцева порожнина для циркуляції гарячих газів піролізу, що містить направляючі лопатки і що охоплює по периферії лопатковий вінець робочого колеса, а патрубки для підведення сировини і відведення газів піролізу сполучаються з вказаною порожниною.
- 4. Реактор за п. 3, який відрізняється тим, що корпус складається з кожуха і скріпленої. з ним внутрішньої сч жароміцної оболонки, при цьому кожух зсередини покритий теплоізоляцією.
- 5. Апарат для загартування газів піролізу, що містить теплообмінник, що має розділені стінкою об'єми (о) середовищ, що охолоджуються і нагріваються, який відрізняється тим, що він забезпечений трійником і струменевим ежектором, що складається з сопла, приймальної камери і камери змішування, причому камера змішування ежектора і один з патрубків трійника сполучені з об'ємом середовища, що охолоджується, а со зо приймальна камера ежектора сполучена з іншим патрубком трійника. «в) ІФ) ІФ) «- . и? щ» 1 1 («в) сю» іме) 60 б5
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98104821A RU2124039C1 (ru) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | Способ получения низших олефинов, реактор для пиролиза углеводородов и аппарат для закалки газов пиролиза |
PCT/RU1999/000038 WO1999043765A1 (fr) | 1998-02-27 | 1999-02-11 | Procede de production d'olefines inferieures, reacteur pour la pyrolyse d'hydrocarbures et appareil de refroidissement rapide des gaz issus de la pyrolyse |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA45503C2 true UA45503C2 (uk) | 2002-04-15 |
Family
ID=20203457
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UA2000084998A UA45503C2 (uk) | 1998-02-27 | 1999-02-11 | Спосіб отримання нижчих олефінів, реактор для піролізу вуглеводнів і апарат для загартування газів піролізу |
Country Status (22)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7232937B2 (uk) |
EP (1) | EP1063273A4 (uk) |
JP (1) | JP3824488B2 (uk) |
KR (1) | KR100418360B1 (uk) |
CN (1) | CN1298439A (uk) |
AU (1) | AU753883B2 (uk) |
BG (1) | BG65376B1 (uk) |
BR (1) | BR9908329A (uk) |
CA (1) | CA2323141C (uk) |
DE (1) | DE19982976C2 (uk) |
GB (1) | GB2353802B (uk) |
HU (1) | HU225699B1 (uk) |
ID (1) | ID27565A (uk) |
IL (1) | IL138101A (uk) |
NO (1) | NO20004287L (uk) |
PL (1) | PL191275B1 (uk) |
RO (1) | RO120574B1 (uk) |
RU (1) | RU2124039C1 (uk) |
SK (1) | SK285935B6 (uk) |
TR (1) | TR200002513T2 (uk) |
UA (1) | UA45503C2 (uk) |
WO (1) | WO1999043765A1 (uk) |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7694523B2 (en) | 2004-07-19 | 2010-04-13 | Earthrenew, Inc. | Control system for gas turbine in material treatment unit |
US7685737B2 (en) | 2004-07-19 | 2010-03-30 | Earthrenew, Inc. | Process and system for drying and heat treating materials |
US7024800B2 (en) | 2004-07-19 | 2006-04-11 | Earthrenew, Inc. | Process and system for drying and heat treating materials |
US7749372B2 (en) | 2005-07-08 | 2010-07-06 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Method for processing hydrocarbon pyrolysis effluent |
US8524070B2 (en) | 2005-07-08 | 2013-09-03 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Method for processing hydrocarbon pyrolysis effluent |
US7465388B2 (en) | 2005-07-08 | 2008-12-16 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Method for processing hydrocarbon pyrolysis effluent |
US7763162B2 (en) | 2005-07-08 | 2010-07-27 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Method for processing hydrocarbon pyrolysis effluent |
US7780843B2 (en) | 2005-07-08 | 2010-08-24 | ExxonMobil Chemical Company Patents Inc. | Method for processing hydrocarbon pyrolysis effluent |
US7610692B2 (en) * | 2006-01-18 | 2009-11-03 | Earthrenew, Inc. | Systems for prevention of HAP emissions and for efficient drying/dehydration processes |
CN101162129B (zh) * | 2007-11-28 | 2011-10-05 | 上海吴泾化工有限公司 | 利用裂解气余热的方法及所使用的气-气自换热器 |
RU2405622C2 (ru) * | 2009-03-23 | 2010-12-10 | Владимир Андреевич Бушуев | Лопаточный реактор для пиролиза углеводородов |
GB2511476A (en) * | 2012-12-07 | 2014-09-10 | Thomas Andreas Guenther | Device and system for hydrocarbon conversion |
RU2645861C1 (ru) * | 2017-04-26 | 2018-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ангарский государственный технический университет" | Теплообменник типа "труба в трубе" с вращающейся трубой |
CN112135891B (zh) * | 2018-05-16 | 2022-07-12 | 迪傲公司 | 用于裂化工艺流体中的碳氢化合物的涡轮机化学反应器及方法 |
US11028327B2 (en) * | 2018-08-09 | 2021-06-08 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Partial trip system for ethylene furnace with ground flare |
FI3826759T3 (fi) | 2018-09-20 | 2023-04-25 | Turbokonetyyppinen kemiallinen reaktori | |
AU2019356182B2 (en) * | 2018-10-10 | 2022-01-20 | Coolbrook Oy | Rotary device for conducting chemical reactions |
EP4179044B1 (en) | 2020-07-09 | 2024-05-15 | BASF Antwerpen N.V. | Method for steam cracking |
RU2760859C1 (ru) * | 2020-12-10 | 2021-12-01 | Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" (АО ЭНИН") | Способ и устройство для закалки и очистки высокотемпературных газов от твёрдых частиц |
CN118043134A (zh) * | 2021-10-13 | 2024-05-14 | 酷布鲁克公司 | 使用旋转生成的热能用于热能储存的方法和装置 |
FI130336B (en) * | 2021-12-23 | 2023-06-27 | Coolbrook Oy | Rotating device for inputting heat energy into fluids |
FI20225189A1 (en) * | 2022-03-02 | 2023-09-03 | Coolbrook Oy | Insert assembly for a rotary device, apparatus and method related thereto |
WO2024175640A1 (en) * | 2023-02-21 | 2024-08-29 | Linde Gmbh | Methods and apparatuses for producing olefins |
WO2024175533A1 (en) * | 2023-02-21 | 2024-08-29 | Linde Gmbh | Thermal energy recovery devices for electrically heated cracking processes |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3579601A (en) * | 1968-06-10 | 1971-05-18 | Exxon Research Engineering Co | Pyrolysis of hydrocarbons |
US3729297A (en) * | 1969-11-29 | 1973-04-24 | Mitsui Shipbuilding Eng | Apparatus for continuously decomposing hydrocarbon in a heating medium bath |
US4142963A (en) * | 1977-06-07 | 1979-03-06 | Union Carbide Corporation | Penetration enhanced fluid mixing method for thermal hydrocarbon cracking |
NL190243C (nl) * | 1977-07-05 | 1993-12-16 | Kinetics Technology | Werkwijze voor het thermisch kraken van koolwaterstoffen. |
SU977477A1 (ru) * | 1979-08-23 | 1982-11-30 | Предприятие П/Я Р-6518 | Способ переработки нефт ного остаточного сырь |
JPS5837440B2 (ja) * | 1979-09-25 | 1983-08-16 | 泰夫 仲野 | 生地に標付けをする方法 |
SU1032012A1 (ru) * | 1981-06-18 | 1983-07-30 | Институт газа АН УССР | Закалочно-испарительный аппарат |
DE3173374D1 (en) * | 1981-09-08 | 1986-02-13 | Dow Chemical Nederland | Process and apparatus for cracking hydrocarbon; mixing device; apparatus and process for producing superheated steam; radiation block structure |
DE3411795A1 (de) * | 1984-03-30 | 1985-10-03 | Borsig Gmbh, 1000 Berlin | Verfahren zum betreiben von rohrbuendelwaermeaustauschern zum kuehlen von gasen |
SU1189871A1 (ru) * | 1984-04-24 | 1985-11-07 | Институт газа АН УССР | Способ получени низших олефинов |
US5271827A (en) * | 1990-11-29 | 1993-12-21 | Stone & Webster Engineering Corp. | Process for pyrolysis of hydrocarbons |
US5219530A (en) * | 1991-02-15 | 1993-06-15 | Board Of Regents Of The University Of Washington | Apparatus for initiating pyrolysis using a shock wave |
US5464057A (en) * | 1994-05-24 | 1995-11-07 | Albano; John V. | Quench cooler |
-
1998
- 1998-02-27 RU RU98104821A patent/RU2124039C1/ru not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-02-11 AU AU32803/99A patent/AU753883B2/en not_active Ceased
- 1999-02-11 GB GB0021085A patent/GB2353802B/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-02-11 ID IDW20001894A patent/ID27565A/id unknown
- 1999-02-11 HU HU0100875A patent/HU225699B1/hu not_active IP Right Cessation
- 1999-02-11 IL IL13810199A patent/IL138101A/xx active IP Right Grant
- 1999-02-11 JP JP2000533507A patent/JP3824488B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-02-11 BR BR9908329-9A patent/BR9908329A/pt not_active Application Discontinuation
- 1999-02-11 KR KR10-2000-7009558A patent/KR100418360B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-02-11 WO PCT/RU1999/000038 patent/WO1999043765A1/ru active IP Right Grant
- 1999-02-11 TR TR2000/02513T patent/TR200002513T2/xx unknown
- 1999-02-11 CA CA002323141A patent/CA2323141C/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-02-11 SK SK1293-2000A patent/SK285935B6/sk unknown
- 1999-02-11 CN CN99805596A patent/CN1298439A/zh active Pending
- 1999-02-11 DE DE19982976T patent/DE19982976C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-02-11 RO ROA200000857A patent/RO120574B1/ro unknown
- 1999-02-11 UA UA2000084998A patent/UA45503C2/uk unknown
- 1999-02-11 EP EP99936085A patent/EP1063273A4/en not_active Withdrawn
- 1999-02-11 PL PL342965A patent/PL191275B1/pl unknown
-
2000
- 2000-08-25 NO NO20004287A patent/NO20004287L/no not_active Application Discontinuation
- 2000-08-25 BG BG104710A patent/BG65376B1/bg unknown
-
2004
- 2004-07-01 US US10/884,112 patent/US7232937B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
UA45503C2 (uk) | Спосіб отримання нижчих олефінів, реактор для піролізу вуглеводнів і апарат для загартування газів піролізу | |
CA2956253C (en) | Process and rotary machine type reactor | |
RU2405622C2 (ru) | Лопаточный реактор для пиролиза углеводородов | |
US9234140B2 (en) | Process and rotary machine type reactor | |
CA3115879C (en) | Rotary device for conducting chemical reactions | |
MXPA00008414A (en) | Method for producing lower olefins, reactor for the pyrolysis of hydrocarbons and device for quenching pyrolysis gases | |
GB2372751A (en) | Apparatus for quenching cracked gas | |
CZ20003073A3 (cs) | Způsob výroby nízkomolekulárních olefínů, reaktor pro pyrolýzu uhlovodíků a zařízení pro chlazení krakovaného plynu | |
EA046100B1 (ru) | Ротационное устройство для проведения химических реакций |