Способ получения олефиновых углеводородов

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОЛЕФИНОВЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ путем термической переработки углеводородного сырья в присутствии расплавов металлов, их окислов или солей, отличающийся тем, что, с целью предотвращения разрушения стенок аппаратуры и отложения кокса, процесс ведут в аппараОе, на стенки которого нанесено твердое покрытие из металлов , их солей или окислов, с которым расплав в процессе термической переработки образует краевой угол смачивания 0-90°.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(Я) С 10 6 9 34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ((21) 3224061/23-04 (22) 18.11.80 .(46) 07.04.83. Бюл. Р 13 (72) Э.A. Рауд, A.Ä. Резников, Е.В. Хмельник и М.A. Лиознов . (53 662.75(088.8) I(56) 1. Патент США М 3827967, кл. 208-48 к, опублик. 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

В 341320, кл. С 10 G 9/34, 1970 (прототип).

„„SU„„1010105 А (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОЛЕФИНОВЫХ

УГЛЕВОДОРОДОВ путем термической переработки углеводородного сырья в присутствии расплавов металлов, их окислов или солей, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью предотвращения разрушения стенок аппаратуры и отложения кокса, процесс ведут в аппараое, на стенки которого нанесено твердое покрытие из металлов, их солей или окислов, с которым расплав в процессе термической переработки образует краевой угол смачивания 0-90

1010105

Изобретение относится к способу получения олефиновых углеводородв термической переработкой углеводородного сырья и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, а также в теплоэнергетике.

Известен способ получения олефиновых углеводородов путем термической переработки углеводородного сырья в аппарате, на стенки которого нане- 1О сено твердое покрытие из металлов, их солей или окислов (1 ).

Недостатком термической переработки углеводородов в аппаратах, на теплообменные стенки которых нанесено твердое покрытие, является низкий выход целевых продуктов. Низкий выход целевых продуктов обусловлен малоинтенсивным теплообменом между стенками и перерабатываемыми углеводородами (коэффициент теплоотдачи сост авляет б0- б 00 ). м -ч-град

Кроме того, данный способ не позволяет проводить процесс более

280 ч иэ-за значительного коксообразования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ полу-. чения олефиновых углеводородов путем термической переработки углеводородного сырья в присутствии расплавов металлов, их солей или окислов (2 j.

Недостатками этого способа являются коррозионное и эроэионное разрушение теплообменных стенок аппаратов под воздействием расплава металлов или их солей и продуктов пере:— работки, образование коксовых отложений, малые выходы целевых продук- 40 тов. Быстрое коррозионное и эроэионное разрушение аппаратов обусловлено, соответственно, непосредственным контактом плЕнки расплава с конструкционным материалом и нарушением сплошности ее на стенке аппарата. Образование коксовых отложений на несмоченных участках реактора ведет к снижению коэффициента теплопередачи, увеличению времени контакта и уменьшению выхода целевых продуктов.

Цель изобретения — предотвращение разрушения стенок аппаратуры и отло жения кокса.

Поставленная цель достигается способом получения олефиновых углеводОродов путем термической переработки углеводородного сырья в присутствии расплавов металлов, их солей или окислов, причем процесс ведут в аппа-60 рате, на стенки которого нанесено покрытие иэ металлов, их солей или окислов, с которым расплав в процессе термической переработки образует краевой угол смачивания 0-90 65

Наличие смачиваемого расплавом металлов или солей твердого покрытия обеспечивает защиту теплообменных стенок аппаратов термической переработки углеводородов от коррозионного и эрозионного разрушения под воздействием расплава и продуктов переработки.

В указанных условиях краевой угол смачивания находится в интервале

0-90, что позволяет образовать на твердом покрытии сплошную устойчивую жидкую пленку. Создание жидкой пленки расплава на твердом покрытии обеспечивает защиту теплообменных стенок аппаратов. от коксоотложения за счет экранирования твердой поверхности от продуктов уплотнения углеводородов.

В случае„ когде краевой угол смачивания составляет более 90 С, пленка жидкости может претерпевать разрывы (переход к ручейковому течению), что приводит к закс1ксовыванию теплообменной поверхности, ухудшению теплообмена и снижению выхода целевых продуктов.

Способ термической переработки углеводородов в аппаратах с пленкой расплава металлов или солей на теплообменных стенках осуществляют следующим образом.

Сырье подают в зону нагрева змеевика и далее при 350-500 С направляют в реакционную зону змеевика, обогреваемую горелками эа счет сжигания топлива. На внутреннюю поверхность стенки змеевика нанесено твердое покрытие из металлов, солей или окислов. При переходе из зоны нагрева в реакционную зону сырье захватывает расплав иэ устройства ввода и перемещает его в виде жидкой пленки„ образующейся на твердом покрытии, в направлении своего движения. Твердое покрытие иэ металлов, окислов или солей и металличе<.кий или солевой расплав выбираются так, чтобы крае-.:вой угол смачивания расплава на твердом покрытии в условиях переработки углеводородов не превышал 90О.Продукты реакции при б00-900С направляются в зону закалки и охлаждаются там водой до

200- 400<С с получением пара. На внутреннюю поверхность эоны закалки, так же, как и зоны реакции, нанесено твердое покрытие, смачиваемое

О расплавом с краевым углом до 90

Далее в зоне сепарации целевые продукты отделяются от расплава и КоК са. Целевые продукты выводятся иэ аппарата, а очищенный от кокса расплав возвращается в змеевик аппарата.

Пример 1. Проводят пиролиз бензиновой фракции с пределами кипения 80-180 С. Реакционная зона представляет собой обогреваемую трубу 5

1030105 кДж

2 104 с внутренним диаметром 10 мм из стали 1Х18НЭТ. На внутреннюю поверхность трубы сначала наносят твердое покрытие, состоящее из FeSn . С этой целью трубу обезжиривают бейзином, обрабатывают 15Ъ-ным раствором соляной кислоты, промывают горячей и холодной водой, Далее трубу приводят в контакт последовательно с флюсом состава 65 вес. ZnС В2, 20 вес. Ъ KC 0, 10 вес. Ъ NH4C I, 5 вес. Ъ SnC1 при 10 о

160 С и затем с расплавом состава

90 вес.Ъ Pb 10 вес.Ъ Sn под слоем укаэанного флюса при 380 С. о

Краевой угол расплава с составом

90 вес. Ъ P b, 10 вес. Ъ S n, определенный методом лежащей капли, составляет на твердом покрытии менее 30

Для проведения процесса пиролиза бензиновую фракцию вместе с укаэан ным расплавом при 550 С подают в о реакционную зону и нагревают в ней до 850 С. Продукты переработки, о содержащие 32 вес. Ъ этилена и 12 вес. Ъ пропилена, охлаждают в зоне закалки до 400 С.

Длина зоны реакции составляет

25 б м, время пребывания сырья в зоне— менее 0,1 с, степень превращения сырья — выше 98Ъ.

Б результате нанесения твердого покрытия нэ FeSn и последующей

30 подачи свинцово-оловянного расплава, краевой угол которого на твердом

-покрытии составляет 30 С, коэффициент теплопередачи в реакционной зоне увеличивается более чем на порядок (от 2.10 кДж/оград ч в отсутствии твердого покрытия и жидкой пленки до 9;10 кДж/м . град ч при применении покрытия и пленки). После рабо-,: ты зоны реакции в течение 4-х мес 40 без выжига кокса отложения кокса на ней отсутствуют.

Пример 2. Проводят закалку водой продуктов пиролиза бензиновой фракции с пределами кипения 80-180 С 45 с применением расплава состава

90 вес.Ъ РЬ, 10 вес.Ъ Sn Сначала на внутреннюю поверхность зоны закалки путем намораживания указанного расплава наносят твердое покрытие.

Затем подают расплав РЬ (90 вес.Ъ )

Sn (10 вес.Ъ), краевой угол смачивания которого на намороженном покрытии составляет О !

Длина зоны закалки составляет .0 8 м, диаметр 0,01 м время закалки -, менее и,01 с, соотношение сырье:расплав — 5:1, расход воды — 26 л/ч.

После работы эоны закалки в тече- 60 ние 4-х мес признаки разрушения стенки, а также отложение кокса на .стенке зоны отсутствуют. Коэффициент теплопередачи в зоне закалки вследствие применения смоченного расплавом 65 намороженного свинцово-оловянного покрытия увеличивается более,чем на порядок (от 300 до кДж м ч. град

Пример 3. Проводят пиролиэ бензиновой фракции с пределами кипения 80-180 С. Реакционная эона представляет собой обогреваемую трубу иэ стали 1Х18Н9Т внутренним диаметром

10 нм. На внутреннюю поверхность нанбсят покрытие иэ окислов железа и свинца-твердый раствор состава

Ге 0 ° Pb О>. Для этого трубу прогревают на воздухе при 850оС в течение

30 мин для образования окислов железа, а затем, охладив до температуры окружающего воздуха, обезжиривают.

На подготовленную таким образом поверхность при 870 С медленно подают о расплав свинца. При контакте с кислородом воздуха свинец окисляется.

В результате взаимодействия окислов свинца с поверхностью реакционную трубы на ней образовывается окисное покрытие состава ГедО „РЬy0 . Краевой угол расплава свинца йа окисном покрытии, определенный методом лежащей капли, близок к нулю. !

Бензиновую фракцию вместе с укаэаи ным расплавом подают при 550 С в реакционную зону, где нагревают до

850оС. Продукты переработки, содержащие 32 вес.Ъ этилена и 12 вес.Ъ .пропилена охлаждают в зоне закалки до 400 С.

Длина зоны реакции составляет б м, время пребывания сырья в зоне — менее 0,1 c„. степень превращения сырьявыше 98Ъ. Коэффициент теплопередачи в реакционной зоне составляет

8.10 з кДж/м -град ч.

Реакционную трубу с нанесенным покрытием из окислов железа и свинца в течение б мес беэ выжига кокса и повышения давления на входе в систему используют для проведения пиролиза бензина в присутствии расплава свинца. При осмотре внутренней поверхности трубы по окончании испытаний отложения кокса не обнаружены.

Пример 4. Проводят пиролиэ бензиновой фракции с пределами кипе ния 80-180 С. Реакционная зона представляет собой обогреваемую трубу с внутренним диаметром 10 нм иэ стали

1Х18Н9Т с нанесением на внутреннюю поверхность твердым покрытием из окислов железа и свинца (см. пример 1). ,Бензиновую фракцию при 550о подают в реакционную зону и нагревают в ней до 810 С. Длина эоны реакции составляет 6 м, время пребывания сырья в зоне — 0,4 с, степень превращения — 95Ъ.

1010105

Составитель Н. Богданова

Редактор И. Касарда Техред.М.Коштура Корректор Я,Макаренко

Эаказ 2405/12 Тираж 501 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Продукты переработки, содержащие

28 вес.% этилена и 14,5 вес.% пропилена охлаждают в зоне закалки до

400 С. Коэффициент теплопередачи в о реакционной зоне составляет 150 кДж/м . град ч .

Через 10 ч непрерывного пробега давление на входе в систему увеличивается с 1,2 до 1,8 ата. При визуальном контроле на внутренней поверхности реакционной зоны обнаружен слой кокса толщиной 2 мм.

Пример 5. При пиролизе бензиновой фракции с пределами кипения

80-180ОC в присутствии расплава свинца (пример 3) покрытие на поверхность реактора иэ стали 1Х18Н9Т предварительно юе нанесено. Краевой угол расплава на необработанной по- . верхности стали, определенным методом лежащей капли, составляет 150 .

При тех же параметрах процессах, ° что в примере 3, через 30 ч непрерывного пробега давление на входе

1О в систему увеличивается с 1,2 до

° 1,4 ата. При осмотре внутренней поверхности обнаружены локальные отложения.