Установка для термического некаталитического крекинга углеводородов в отсутствие водорода

 

Использование в нефтехимической промышленности для получения этилена и других низших олефинов, в частности в трубчатых печах установок термического некаталитического крекинга углеводородов в отсутствие водорода Сущность изобретения , в установке, содержащей пиролизную печь с конвективной и радиантной камерами и с установленным по центру радиантной камеры змеевикомреактором, включающим вертикальные трубы, смежные из которых соединены верхними и нижними калачами, установленное вне реактора генерирующее импульсы давления парогазовой смеси в реакторе устройство и установленное на выходе из реактора демпфирующее устройство, установлен ресивер окислитель, связанный через генерирующие импульсы давления парогазовой смеси устройство с каждым верхним калачом реактора, при этом генерирующее импульсы давления парогазовой смеси устройство выполнено в виде клапанараспределитела включающего цилиндрический корпус с радиальными отверстиями по периметру и с верхней и нижней крышками, через которые проходит вал размещенного в корпусе и связанного с электродвигателем ротора, в котором выполнен вырез шириной, равной диаметру радиального отверстия в корпусе клапана и с расположением нижнего края под радиальным отверстием клапана, а верхняя крышка корпуса клапана снабжена штуцером для ввода окислителя из ресивера, причем верхняя часть каждого верхнего канала реактора снабжена соплом для ввода окислителя из клапана-распределителя 5 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4945297/05 (22) 13.06.91 (46) 30.10.93 Бюл. Йя 39 — 40 (71) Инаитут газа АН Украины (72) Дмитриев В.М„Вознюк В.И.; Кадыгроб ПА.;

Смыкова СА (73) Институт газа АН Украины (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО НЕКАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА УГЛЕВОДОРОДОВ В ОТСУТСТВИЕ ВОДОРОДА (57) Использование: в нефтехимической промышпенности для получения этилена и других низших олефинов, в частности в трубчатых печах установок термического некаталитического крекинга углеводородов в отсутствие водорода Сущность изобретения: в установке, содержащей пиролизную печь с конвективной и радиантной камерами и с установпенным по центру радиантной камеры змеевикомреактором, включающим вертикальные трубы, смежные из которых соединены верхними и нижними калачами, установленное вне реактора генери(в) RU (ii) 2001938 С1 (51) 5 C10G9 16 а рующее импульсы давления парогазовой смеси в реакторе устройство и установленное на выходе из реактора демпфирующее устройство, установлен ресивер окислитель, связанный через генерирующие импульсы давления парогазовой смеси устройство с каждым верхним калачом реактора, при этом генерирующее импульсы давления парогазовой смеси устройство выполнено в виде клапанараспредели еля, включающего цилиндрический корпус с радиальными отверстиями по периметру и с верхней и нижней крышками, через кОторые проходит вал размещенного в корпусе и связанного с электродвигателем ротора, в котором выполнен вырез шириной. равной диаметру радиального отверстия в корпусе клапана и с расположением нижнего края под радиальным отверстием клапана, а верхняя крышка корпуса клапана снабжена штуце— ром для ввода окислителя из ресивера, причем верхняя часть каждого верхнего канала реактора снабжена соплом для ввода окислителя из клапана-распределителя. 5 ил.

2001938

Изобретение относится к установкам реактора, где вследствие высокой температермического некаталитического крекинга туры имеет место наиболее интенсивное отуглеводородов в отсутствие водорода, в ча- ложение кокса, амплитуда пульсаций стности к трубчатым пиролизным печам. Ус- давления будет настолько мала, что не obecтановка может быть использована в 5 печит желаемого эффекта. Для обеспечения нефтехимической промышленности для же оптимальной амплитуды на выходе реакполучения этилена и других низших олефи- тора ее значение на входе должно быть так нов. высоко. что зто обусловливает необходиИзвестна пиролизная печь, содержа- масть введения конструктивных мер, свящая две параллельные радиантные камеры 10 занных с работой под давлением. В и общую конвективную камеру, размещен- результате этого выход кокса при пиролизе ную над ними. В конвективной камере раз- прямогонного бензина и газойля в известмещены секции конвективного нагрева ной печи довольно высок — соответственно сырья и пара, а в центре радиантных камер 0,4 и 0,6 мас.$ на пропущенное сырье. Вов один ряд вдоль боковых стен установлены "5 вторых, любого рода механические устройвертикальные реакционные змеевики, сое- ства, в том числе поршневые и мембранные, диненные с конвективной секцией нагрева соединенные непосредственно с объемом сырья и с закалочно-испарительным аппа- реактора, характеризуются низкой надежратом, При пиролизе углеводородного ностью в эксплуатации, что обусловлено сырья в известной пиролизной печи поддер- 20 воздействием высокой температуры, эроживается относительно высокая температу- зией и коррозией. Следствием этого являютра пирогаза на выходе — около 850 С, что ся длительные простои пиролизной печи и обусловливаетдостаточноинтенсивное кок- значительные затраты на ремонт. соотложение на внутренней поверхности Целью изобретения является создание труб реакционных змеевиков. При пиролизе 25 установки с высокой надежностью работы тяжелых видов сырья, таких как атмосфер- за счет снижения коксообразования на ный газойль, упомянутый недостаток усу- стенках змеевика-реактора пиролизной пегубляется, чи.

Известна также пиролизная печь, Go- Поставленная задача решена тем, что держащая конвективную и радиантную ка- 30 установка для термического некаталитичемеру с установленным по центру ского крекинга углеводородов в отсутствие радиантной камеры змеевиком-реактором, водорода, содержащая пиролизную печь с включающим вертикальные трубы, смеж- конвективной и радиантной камерами и с ные из которых соединены верхними и ниж- установленным по центру радиантной каменими калачами. Вход змеевика-реактора З5 рызмеевиком-реактором,включающимверсоединен с генерирующим импульсы давле- тикальные трубы, смежные иэ которых ния механическим устройством поршневого соединены верхними и нижними калачами, или мембранного типа, в выход — с демпфи- установленное вне реактора генерирующее рующим устройством, выполненным в виде импульсы давления парогазовой смеси в реполой цилиндрической камеры. 40 акторе устройство и установленное на выхоБлагодаря наличию генерирующего им- де из реактора демпфирующее устройство, пульсы давления устройства в реакционном снабжена ресивером с окислителем, связанобъеме имеет место пульсация давления ре- ным через генерирующее импульсы давлеагирующейпарогазовойсмесисопределен- ния парогазовой смеси устройство с ной частотой и амплитудой. Это позволяет 45 каждым верхним калачом реактора, при снизить скорость роста коксовых отложе- этом генерирующее импульсы давления паний на стенках реактора. Наличие подсое- рогазовой смеси устройство выполнено в диненного к выходу реактора виде клапана-распределителя, включающедемпфирующего устройства обеспечивает ro цилиндрический корпус с радиальными сглаживание пульсаций давления парогазо- 50 отверстиями по периметру и с верхней и вой смеси на выходе из реактора для обес- нижней крышками, через которые проходит печения нормальной последующей вал размещенного в корпусе и связанного с обработки продуктов пиролиза. электродвигателем ротора, в .котором вы{)дна ко известной пиролиз ной печи пол нен вырез шириной, равной диаметру присущи существенные недостатки. Во- 55 радиального отверстия в корпусе клапана и первых, генерируемые на входном участке с расположением нижнего края под радиреактора импульсы давления парогазовой альным отверстием клапана, а верхняя смеси подвержены неизбежному и естест- крышка корпуса клапана снабжена штуцевенному затуханию по мере прохождения ром для ввода окислителя из ресивера, присмеси по реактору. В итоге в выходной части чем верхняя часть каждого калача реактора

2001938

10

40

55 снабжена соплом для ввода окислителя из клапана-распределителя.

В предлагаемой, согласно изобретению, конструкции установки термического крекинга в реакционный объем змеевикареактора рассредоточено по длине и дискретно во времени подают дозированные объемы воздуха или кислорода (то есть окислителя). В точках ввода окислителя происходит микровзрыв, который генерирует импульсы давления парогазовой смеси, равномерно распределяющиеся по всей длине змеевика-реактора, что способствует снижению коксообразования на его стенках. 3а счет отсутствия в зоне высоких температур механических устройств для генерирования импульсов давления повышается эксплуатационная надежность установки, благодаря чему сокращаются простои и расходы на ремонт.

На фиг. 1 и 2 представлена установка с продольным и поперечным разрезами пиролиэной печи; на фиг. 3 — клапан-распределитель, продольный разрез; на фиг. 4— разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 — верхний калач змеевика-реактора, разрез.

Установка для термического крекинга включает пиролизную печь, которая содержит конвективную камеру 1 с размещенной в ней секцией 2 нагрева сырья и пара, радиантную камеру 3. соединенную с конвективной камерой 1 дымоходом 4. В центре радиантной камеры 3 по ее продольной оси установлен змеевик-реактор 5, включающий вертикальные трубы 6, соединенные 35 верхними и нижними калачами 7. В верхних калачах 7 выполнены сопла 8, Вне радиантной камеры З.размещено демпфирующее устройство 9, соединенное с выходной частью змеевика-реактора 5 и представляющее собой полую цилиндрическую камеру, Установка содержит также размещенные вне пиролизной печи 3 клапан-распределитель

10, ресивер окислителя 11 и приводной электродвигатель 12, Клапан-распределитель 10 выполнен в виде цилиндрического корпуса 13 с верхней 14 и нижней 15 крышками. В крышках 14 и 15 выполнены центральные отверстия 16 и 17 с уплотнительными узлами 18 и 19, кроме того, в верхней крышке 14 выполнено периферийное отверстие 20, соединенное с ресивером окислителя 11. В цилиндрическом корпусе 13 по периметру с одинаковым шагом выполнены радиальные отверстия 21, соединенные трубопроводами 22 с соплами 8. Внутри цилиндрического корпуса 13 соосно беэ бокового заряда размещен ротор 23. нижняя ось 24 которого установлена в уплотнительном узле 19 центрального отверстия 17 нижней крышки 15, а верхний приводной вал 25 — в уплотнительном узле 18 центрального отверстия 16 верхней крышки 14. Вал 25 соединен с приводным электродвигателем 12. Верхняя торцовая поверхность ротора 23, цилиндрический корпус 13 и верхняя крышка 14 формируют приемную камеру 26. В теле ротора 23 выполнен вертикальный вырез 27, нижний край которого расположен ниже нижней кромки радиальных отверстий

21 в цилиндрическом корпусе 13, а ширина равна диаметру радиального отверстия 21.

Установка работает следующим образом, Сырье, например прямогонный бензин и водяной пар в количестве 50 мас. от сырья, подают в секцию 2 конвективного нагрева пиролизной печи, где парогазовую смесь нагревают до 500-600 С. Затем парогазовую смесь подают в змеевик-реактор 5, где за счет тепла, сжигаемого в радиантной камере 3 топливного газа, ее нагревают до

800 — 850 С, и полученные в результате разложения сырья продукты направляют на охлаждение. Дымовые газы, полученные при сжигании топливного газа, через дымоход 4 и конвективную камеру 1 направляют в дымовую трубу. Окислитель (кислород или воздух) из ресивера окислителя 11 подают в приемную камеру 26, из которой он поступает в вырез 27 ротора 23 и через находящееся напротив выреза радиальное отверстие

21 и трубопровод в одно из сопел 8. При подаче. порции окислителя в зону реакции происходит микровэрыв, который вызывает скачок давления парогазовой смеси, За счет вращения ротора 23 при помощи приводного электродвигателя 12 окислитель попеременно подают во все сопла 8 в верхних калачах 7 змеевика-реактора 5, обеспечивая непрерывную пульсацию давления парогазовой смеси в змеевике-реакторе 5. Пульсации давления препятствуют отложению кокса на внутренней поверхности труб 6 змеевика-реактора 5. Амплитуду и частоту пульсаций давления регулируют скоростью вращения ротора 23 и давлением окислителя в ресивере 11. Для исключения негативного влияния пульсаций давления парогазовой смеси на процессы последующей обработки пиролиза (закалка, промывка, компримирование, разделение и т.д.) на выходе змеевика-реактора 5 установлено демпфирующее устройство 9.

Таким образом, реализация данного изобретения в промышленности позволит снизить скорость роста коксовых отложений на стенках реактора пиролиза, сократить простои и расходы на ремонт.

2001938 (56) Патент США

М 3274978, кл, 122-356, 1966, Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО

НЕКАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА УГЛЕВОДОРОДОВ В ОТСУТСТВИЕ ВОДОРОДА, содержащая пиролизную печь с конвективной и радиантной камерами и с установленным по центру радиантной камеры змеевиком-реактором, включающим вертикальные трубы. смежные иэ которых соединены верхними и нижними калачами. установленное вне реактора и генерирующее импульсы давления парогазовой смеси в реакторе устройство и установленное на выходе из реактора демпфирующее устройство, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности в работе печи путем снижения коксообразования на стенках труб реактора. установка снабжена ресивером окислителя, связанным через генерирующее импульсы давлеПатент США

М 4271007, кл. С 10 G 9/16. 1981.

5 ния парогазовой смеси устройство с каждым верхним калачом реактора, при этом генерирующее импульсы давления парогазовой смеси устройство выполнено в виде клапана-распределителя, включаю10 щего в себя цилиндрический корпус с радиальными отверстиями по периметру и с верхней и нижней крышками, через которые проходит вал размещенного в корпусе и связанного с электродвигателем ротора, 15 в котором выполнен вырез шириной, равной диаметру радиального отверстия в корпусе клапана, и с расположением нижнего края под радиальным отверстием клапана, а верхняя крышка корпуса клапана

2" снабжена штуцером для ввода окислителя из ресивера, причем верхняя часть каждого верхнего калача реактора снабжена соплом для ввода окислителя иэ клапана-распределителя, 2001938

15, 78 14

Ркислилель

Р змгИик

2б гг

17,19

Фиг. 2

Окослипяла из ресабера

27

Фиг.4

Редактор С.Кулакова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3155

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

22 21

2001938

A-A

Составитель В.Дмитриев

Техред М.Моргентал Корректор Л.Ливринц