Пиролизная печь

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5р 4 С 1О G 9/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTKPblTHA

j фс

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4118696/31-26 (22) 11.06.86 (46) 07. 05 ° 88. Бюл. Ф 17 (71) Институт газа АН УССР (72) В.М.Дмитриев, В.В.Троценко, Н.И.Сульжик и В.Н.Александров (53) 66.041.544:665.63 (088.8) (56) Степанов А.В. Производство низших олефинов. — Киев: Наукова думка, 1978, с.102.

Патент США Ф 3274978, кл. 122-356, 1966.

„„SU„„1393841 А1 (54) ПИРОЛИЗНАЯ ПЕЧЬ (57) Изобретение относится к термическому крекингу и пиролизу нефтяного сырья и может быть использовано в нефтехимической промышленности для получения низших олефинов, например этилена,пиролизом углеводородного сырья, и позволяет повысить выход низших олефинов и снизить коксообразование. Пиролизная печь содержит радиантную камеру и размещенную над ней конвективную камеру. В центре

1 39384 1 де 1и радиантной камеры вертикально в один ряд установлены секции реакционного змеевика (P3), а в центре конвективной камеры — секции конвективного змеевика. Между секциями конвективного змеевика установлены сепараторы с патрубком (П) входа парожидкостной смеси и П выхода паровой и жидкой фаз, П входа парожидкостной смеси соединен. с предыдущей секцией конвективного змеевика, II выхода жидкой

Изобретение относится к крекингу и пиролизу нефтяного сырья, к трубчатым печам пиролиза и может быть использовано в нефтехимической промышленности для получения низших олефинов, например этилена, пиролизом углеводородного сырья.

Цель изобретения — увеличение выхода низших олефинов и снижение коксообразования при пиролизе широких нефтяных фракций.. 10

На фиг. 1 представлена печь, поперечный разрез; на фиг. 2 — то же, продольный разрез.

Пиролизная печь содержит боковые тены 1,. установленные на них радиа- 15 ционные гбрелки 2, торцовые стены 3, потолочные и подовые перекрытия 4 и

5, образующие радиантную камеру б, в центре которой вдоль боковых стен

1 вертикально в один ряд, образуя 20 экран двустороннего облучения, установлены секции реакционного змеевика 7, имеющие ра.зличную длину. Длина секции изменяется в зависимости GT порядкового номера секции и опреде,ляется из выражения длина и-й секции реакцион- 30 ного змеевика, м; длина первой секции реакционного змеевика, и (определяется экспериментально); 35 порядковый номер секции реакционного змеевика. фазы — с последующей его секцией, а

П выхода паровой фазы и последняя секция конвективного змеевика соединены с пароподводящими трубами и с соответствующими секциями Р3, длина каждой из которых удовлетворяет выражению: 1„ =- 1, n o м, где 1,„ дина и-й секции Р3, м; 1, — длина первой секции Р3, определяемая экспериментально, м; n — порядковый номер секции РЗ, 2 табл.,2 ил.

Над радиантной камерой 6 расположена образованная боковыми 8 и торцовыми 9 стенами конвективная камера

10, соединенная с дымоходом 11. В центре конвективной камеры 10 последовательно по ее высоте размещены секции конвективного змеевика 12, имеющие одинаковую длину. Число секций конвективного змеевика равно числу секций реакционного змеевика.

Иежду секциями конвективного змеевика 12 установлены сепараторы 13, имеющие патрубок 14 входа парожидкостной смеси и патрубки выхода паровой

15 и жидкой 16 фаз. Входные патрубки

14 сепараторов 13 соединены с предыдущими секциями конвективного змеевика 12, выходные патрубки 16 жидкой фазы — с последующими секциями конвективного змеевика 12, а выходные патрубки 15 паровой фазы — с пароподводящими трубами 17 и соответствующими секциями реакционного .змеевика 7. Последняя секция конвективного змеевика 12 непосредственно соединена с пароподводящей трубой 17 и последней секцией реакционного змеевика 7. Над конвективной камерой 10 установлена дымовая труба 18.

Пиролизная печь может содержать практически любое число секций конвективного и реакционног6 змеевиков, однако оптимальное их число составляет 3-5: при числе секции менее 3 фракции,на которые разделяется сы-. рье, получаются слишком широкими, в результате чего теряется положительный эффект изобретения; при числе

1393841 секций более 5 значительно усложняется конструкция печи и увеличивается ее металлоемкость.

С увеличением порядкового номера секции ее длина уменьшается, так как в ней пиролизуется более тяжелая фракция, что обуславливает требуемое меньшее время контакта. Порядковые номера секций реакционного змее- 1р вика 7 соответствуют порядковым но» мерам секций конвективного змеевика

12, с которыми они соединены, при этом порядковые номера секций конвективного змеевика возрастают по 15 ходу сырья: самая верхняя имеет порядковый номер 1, самая нижняя— порядковый номер 3.

Печь работает следующим образом.

Сырье (широкую нефтяную фракцию) 20 при 20-30 С подают в первую секцию конвективного змеевика 12 и за счет тепла отходящих дымовых газов нагревают его до 50-70 С. В результате нагрева происходит частичное испаре- 25 ние сырья. Образовавшуюся парожидкостную смесь подают через патрубок

14 в сепаратор 13, где ее разделяют на паровую и жидкую фазы. На выходе из сепаратора паровую фазу смешивают gp с требуемым количеством водяного пара, поступающего из пароподводящей трубы 17, и подают на пиролиз в первую секцию реакционного змеевика 7.

1М кую фазу Hs сепаратора 13 через 35 патрубок 16 направляют в следующую секцию конвективного змеевика 12, вновь нагревают до 30-40 С, и процесс разделения повторяется. Самую высококипящую узкую фракцию сырья . > (после последнего сепаратора 13) подают в последнюю секцию конвективного змеевика 12, испаряют, смешивают с оптимальным количеством водяного пара, поступающего через пароподво- 45 дящую трубу 17, и направляют на пиролиз в последнюю секцию реакционного .змеевика 7. По мере увеличения порядкового номера секций реакционного змеевика 7 их длина уменьшается в соответствии с формулой, т.е. по мере утяжеления фракции время контакта при ее разложении снижается. На выходе из секций реакционного змееви=, ка 7 продукты пиролиза направляют в общий коллектор, а затем — в закалочно-испарительный аппарат (не показан).

Топливный газ подают в радиационные горелки 2 и сжигают на поверхности горелочного камня, при этом раскаленные боковые стены 1 радиантной камеры служат источником лучистой энергии. Дымовые газы температурой 1100о

1200 С за счет конвекции и радиации отдают часть тепла поверхности нагрева реакционного змеевика 7, а затем направляют в конвективную камеру 10, где, отдавая тепло на нагрев и испаре ние сырья, они охлаждаются до 200—

300 С. После этого дымовые газы направляют в дымовую трубу 18 и выбрасывают в атмосферу. Сырье и дымовые газы движутся противотоком, т.е. первая секция конвективного змеевика

12 расположена в самой ниэкотемпературной зоне конвективной камеры 10, а последняя — в самой высокотемпературной зоне.

Результаты пиролиза прямогонного бензина (три секции конвективного и реакционного змеевиков, температура о пиролиза 850 С, добавка водяного пара в I, II u III секциях соответственно 50, 50 и 60 мас.7) приведены в табл. 1.

Результаты пиролиза атмосферного газойля (3 секции конвективного и реакционного змеевиков, температура о пиролиза 830 С, добавка водяного пара I, II u III секциях соответственно 60, 70 и 80 мас.Ж) приведены в табл. 2.

Провоцят испытания пиролизной печи на прямогонном бензине (табл.1) и атмосферном газойле (табл.2), при проведении которых закономерность изменения длины секций реакционного змеевика различная: в опыте 1 все секции реакционного змеевика имеют одинаковую длину; в опыте 2 длина первых двух секций одинакова, а тре-, тьей секции меньше; в опыте 3 закон изменения длины секций реакционноГо змеевика описывается формулой (1); в опыте 4 длина последних двух секций одинакова; в опыте 5 длина секций реакционного змеевика изменяется

I I по формуле, отличающейся от формулы (1) .

Из представленных в табл. 1 и 2 данных видно, что максимальные выходы суммы низших олефинов и минимальные выходы тяжелой смолы пиролиза и кокса получены в опыте 3, т.е. в том случае, когда зависимость между длиной секции реакционного змеевика описывается формулой (1) .

1393841

Пиролизная печь, включающая радиантную камеру с экраном двустороннего облучения, образованным вертикально расположенными трубами секций реакционного змеевика, конвективную камеру с конвективным змеевиком, раз, деленным на секции, число которых равно числу секций реакционного змеевика и пароподводящие трубы, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения выхода низших олефинов и снижения коксообразования,печь 20 снабжена сепараторами с патрубками

Т а б л и ц а

Выходы основных продуктов, мас.X

Опыт

Длина, м

II III секция секция

I секция с,н4 с,н, Сумма олефи+ нов

Тяжелая смола пиролиза и кокс

12 13

8,89

20 31, 52

13,80 58,81

14,11 60,20

16„75 62,48

16,60 61, 13

15,71 59,89

20

32,40

33,56

33,60

32,71

8,74

7,01

18

16

7,18

14

9,00

Таблица 2

Выходы основных продуктов, мас.Е

Опыт

Длина, м

Тяжелая смола

Сумма олефинов

II III секция секция с н секция пиролиза и кбкс

1 13

16 16

24,50

13,80 46,80

2/,56

29,80

31,06

16

14

13,4 f 50,57

20,46

Таким образом, предлагаемая печь позволяет повысить выходы низших олефинов и снизить коксообразование при пиролизе жидких нефтяных фракций, Формула изобретения

Ф

Включая бутадиен-1,3 входа парожидкостной смеси и выхода

I жидкой и паровой фаз, причем входной патрубок каждого сепаратора соединен с выходом предыдущей по ходу сырья секцией конвективного змеевика, .пат.рубок выхода жидкой фазы — с входом последующей секции конвективного змеевика, а патрубки выхода паровой фазы и выход последней конвективной секции змеевика соединены с пароподводящими трубами и выходами секций реакционного змеевика, длина каждой из которых удовлетворяет выражению

1 = 11* и где 1 — длина и-й секции реакционн ного змеевика, м;

1, — длина первой по ходу сырья секции, м; п — порядковый номер секции.

13,10 47,21 22,72

1393841

Продолжение табл.2 основных продуктов, мас.Х

13 31,09 12, 02 50, 01 21,05

13

16 13 1 i 30,12 12,42 48,89 22, 14

Ф

Включая бутадиен-1,3.

Составитель В.Кудряшов

Редактор Н.Рогулич Техред Л.Сердюкова Корректор О. Кундрик

Заказ 1939/26 Тираж 464 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4