Способ удаления кокса и ингибирования коксообразования в печах пиролиза и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к нефтехимической промышленности, а именно к производству этилена и пропилена термическим пиролизом углеводородов, конкретно - к ингибированию коксообразования в трубчатых печах пиролиза и удалению отложений кокса, образующихся при пиролизе. Способ заключается в вводе гидроксида щелочного металла в испаренном виде в поток нагреваемой среды, при этом гидроксид используют в виде водного раствора, который нагревают до образования смеси водяного пара и расплавленного гидроксида путем непрямого теплообмена с потоком нагреваемой среды, а затем испаряют расплавленный гидроксид в потоке нагреваемой среды путем подачи указанной смеси на поверхность обтекателя, установленного в этом потоке в месте, где температура потока превышает температуру плавления этого гидроксида. Изобретение позволяет удалять кокс и ингибировать коксообразование в трубчатых печах любой конструкции, в том числе таких, где соединительная труба оканчивается раздаточной гребенкой, с помощью более простых технических средств, а именно путем исключения использования самостоятельного источника водяного пара, использования гранул или капсул с ингибитором и использования шлюзовых питателей. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретения относятся к нефтехимической промышленности, а именно к производству этилена и пропилена термическим пиролизом углеводородов, конкретно к ингибированию коксообразования в трубчатых печах пиролиза и удалению отложений кокса, образующихся при пиролизе.

Основным промышленным методом получения этилена и пропилена является термический пиролиз углеводородов в присутствии водяного пара. Пиролиз ведут в трубчатых печах, имеющих конвекционную и радиационную камеры. Основной элемент этих печей - трубчатый змеевик, в котором движется нагреваемая среда - смесь углеводородного сырья с водяным паром. Эту смесь подогревают в змеевике конвекционной камеры до температуры около 550...650^oС, затем подают в змеевик радиационной камеры. Здесь при температуре 750...1000^oС происходит пиролиз. Продукты пиролиза быстро охлаждают и подают в газоразделительную установку, где отделяют этилен, пропилен и другие газообразные продукты, а также легкую и тяжелую смолы пиролиза.

В настоящее время радиационные змеевики изготовляют из сплавов на основе железа с высоким содержанием хрома и никеля. В большинстве случаев нагреваемая среда из конвекционного змеевика поступает в радиационный змеевик по соединительной трубе, заканчивающейся раздаточной гребенкой, к которой присоединены трубы радиационного змеевика (см., например, патент США 4879020).

При пиролизе некоторая доля содержащегося в сырье углерода всегда выделяется в свободном состоянии, и часть его уносится потоком продуктов пиролиза в виде копоти, а другая часть образует коксовые отложения на горячих поверхностях, находящихся в контакте с продуктами пиролиза. Скорость коксообразования зависит от содержания водяного пара в паросырьевой смеси, состава углеводородного сырья и режима пиролиза.

В настоящее время большинство проблем при эксплуатации печей пиролиза связано с отложением кокса в трубах змеевиков. Отложения кокса существенно затрудняют теплопередачу и увеличивают перепад давления в пиротрубах. Кроме того, диффузия атомов углерода из коксовых отложений внутрь стенки приводит к охрупчиванию металла и последующему образованию трещин в змеевиках. Образующиеся коксовые отложения приходится периодически удалять. Обычно их выжигают паровоздушной смесью, пропускаемой через нагретый змеевик. Эта операция продолжается от одного до трех дней, при этом возможны повреждения змеевиков из-за местных перегревов в связи с большой теплотой сгорания кокса в кислороде. Кокс также иногда удаляют, газифицируя его перегретым водяным паром. Реакция газификации С + Н₂О --> СО + Н₂ сопровождается поглощением тепла, поэтому опасность повреждения змеевиков отсутствует. Однако этот метод используют редко из-за малой скорости этой реакции при температурах, допустимых в печах пиролиза.

Таким образом, печи пиролиза работают в периодическом режиме с производственными циклами, состоящими из чередующихся периодов пиролиза и декоксования.

Установлено, что железо, содержащееся в металле змеевика, каталитически ускоряет коксообразование. Сера, содержащаяся в углеводородном сырье или искусственно вводимая в него с добавками, несколько снижает каталитическое действие железа за счет пассивации поверхности змеевиков, то есть образования на этой поверхности пленки из соединений, не активных в каталитическом отношении. Пробег современных печей между операциями декоксования обычно составляет от 10 дней до трех месяцев, в большинстве случаев 1...2 месяца.

Было предложено большое количество способов удаления кокса, уменьшения или предотвращения коксообразования в печах пиролиза. По степени радикальности эти способы можно разделить на две группы.

Менее радикальные способы, позволяющие уменьшить скорость коксообразования за счет снижения каталитической активности внутренних поверхностей змеевиков: а) непрерывная пассивация внутренней поверхности пиротруб при пиролизе путем введения в поток сырья веществ, которые или самостоятельно, или в сочетании с серой являются более эффективными пассиваторами, чем одна сера. В качестве таких веществ предлагались соединения фосфора, а также большого количества других элементов (см. патенты США 4511405, 4613372, 4687567, 4719001, 4804487, 4840720, 4863892, 4962264, 5000836, 5015358, 5128023, 5656150, 5779881, 5954943, 6228253).

Эти методы, как правило, небезопасны в экологическом отношении, а достигаемый эффект не намного выше эффекта от использования соединений серы; б) периодическая пассивация внутренней поверхности пиротруб специальными химическими реагентами до начала пиролиза (патенты США 4532109, 4555326, 5169515, 5446229, 5565087, 5922192, 5954943, 5616236).

Эти методы могут быть более эффективны, чем методы группы а), однако образующиеся защитные пленки быстро разрушаются; в) изготовление змеевиков из труб, имеющих внутренние покрытия, не содержащие железа. Покрытия могут быть металлическими (см., например, патенты США 4537744, 4692313, 5406014, 5833838, 5975902) и керамическими (см., например, патенты США 4427721, 5208069, 5315822, 5399257, 5600051, 6074713, 6210747).

Эти методы более эффективны, чем методы группы б), однако их недостатками являются высокая стоимость изготовления змеевиков, а также трудность восстановления покрытий в случае повреждения; г) изготовление пиротруб из сплавов или композитов, практически не содержащих железа (см., например, патенты США 3536776, 5242574, 5944981).

Эффективность этих методов такая же, как методов группы в), однако предлагаемые материалы либо имеют высокую стоимость, что делает их применение экономически неоправданным, либо технологические характеристики этих материалов затрудняют их промышленное применение.

К радикальным способам относятся такие, которые позволяют поддерживать трубы радиационных змеевиков печей пиролиза в практически чистом состоянии на протяжении всего времени работы печи. Эти способы, в принципе, позволяют увеличить конечный выход целевых продуктов, устранить науглероживание труб радиационного змеевика, сократить количество термических циклов нагрев-охлаждение при работе печи и, как следствие, существенно увеличить срок службы змеевика.

Одним из таких способов является непрерывное механическое удаление образующихся коксовых отложений абразивными частицами, подаваемыми вместе с потоком сырья, в зону пиролиза (см., например, патенты США 3764634, 5177292, 5183642, 5186815, 5972206).

Недостатками этого метода являются абразивный износ труб и, главное, уменьшение выходов этилена и пропилена вследствие того что абразивные частицы служат центрами конденсации тяжелых продуктов пиролиза и способствуют протеканию гетерогенных реакций, ведущих к выделению свободного углерода.

К числу способов, которые теоретически позволяют полностью предотвратить накопление кокса в змеевиках, относятся способы, основанные на введении в поток сырья веществ, являющихся катализаторами газификации кокса водяным паром, но не способствующих коксообразованию при пиролизе. Установлено, что такими веществами являются соединения щелочных металлов.

Известен способ предотвращения коксования или удаления кокса из уже закоксованного змеевика путем инжектирования водного раствора карбоната калия в сырьевую смесь в точке, расположенной выше по потоку от зоны термического пиролиза. Для предотвращения коксования карбонат калия должен подаваться в сырьевую смесь в количестве 5...10 ppm, а для удаления уже отложившегося кокса количество карбоната калия должно быть 20...40 ppm no отношению к углеводородному сырью. В эксперименте, который проводился на промышленной печи, использующей газойль, ранее возникшие отложения кокса были удалены без прекращения процесса пиролиза при подаче 1%-ного раствора карбоната калия в количестве 30 ppm по отношению к углеводородному сырью (см. патент США 2893941). Для осуществления этого способа предложены устройства (см., например, Европейские патенты ЕР 0606898 В1, ЕР 0617112 А2, патент США 5435904, а также патент РФ 2119524).

Недостатком способа ввода ингибитора коксования в сырьевой поток в виде раствора его в жидкости-носителе, который не устраняется ни одной известной конструкцией узла ввода, является то, что после испарения жидкости-носителя вводимое соединение образует грубый аэрозоль с частицами размером более 1 мкм. Частицы аэрозоля такого размера способны к значительному смещению относительно газообразной среды в местах поворота потока. Поэтому на тех печах пиролиза, где соединительная труба оканчивается раздаточной гребенкой, раствор ингибитора коксования нельзя инжектировать в соединительную трубу, так как это привело бы к неравномерному распределению вводимого вещества по трубам радиационного змеевика.

Наиболее близким по технической сущности к способу по изобретению является способ удаления кокса и ингибирования коксообразования в печах пиролиза, включающий ввод гидроксидов щелочных металлов (LiOH, NaOH, КОН) в испаренном виде в поток нагреваемой среды. Водяной пар, перегретый до температуры около 800^oС, подают от внешнего источника в вихревую камеру-испаритель в количестве, составляющем приблизительно 2...3% от массы сырьевой смеси. В эту же вихревую камеру-испаритель из бункера через шлюзовой питатель подают гранулы или капсулы, содержащие соединение щелочного металла. Образующаяся смесь испаренного гидроксида щелочного металла и водяного пара вводится в поток нагреваемой среды, что обеспечивает равномерное смешивание его с этим потоком (см. патент РФ 2154522, кл. С 10 G 9/16, 1999).

Этот способ пригоден для использования в печах пиролиза всех конструкций, в том числе в таких, где соединительная труба оканчивается раздаточной гребенкой, однако недостатком этого способа является необходимость использования самостоятельного источника водяного пара, перегретого до указанной высокой температуры. Другим недостатком является технологическая сложность изготовления гранул или капсул, содержащих соединения щелочных металлов, с покрытиями или оболочками из материалов, способных полностью газифицироваться в вихревой камере-испарителе. Еще одним недостатком этого способа является необходимость использования шлюзового питателя малой производительности, который неизбежно должен иметь сложную конструкцию.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому устройству является устройство для инжектирования водного раствора ингибитора коксования в поток сырья в печах пиролиза, которое включает корпус с патрубком для подвода нагреваемой среды и фланцем и вставку, содержащую ответный фланец, патрубок для подвода раствора, две трубки, одна из которых размещена внутри другой, а также распылитель и струевыпрямитель, расположенные в корпусе соосно ему вниз по потоку от патрубка для подвода сырья, причем внутренняя трубка сообщена с патрубком для подвода раствора и распылителем, внешняя трубка скреплена одним концом с ответным фланцем, а другим концом - со струевыпрямителем. Струевыпрямитель расположен так, что капли раствора, образуемые распылителем, на него не попадают. Внешняя трубка защищает внутреннюю трубку от непосредственного воздействия потока горячего сырья, вследствие чего предотвращается кипение раствора и забивание внутренней трубки накипью (см. патент РФ 2119524, кл. 6 С 10 G 9/16, 1997).

Задачей заявленных изобретений является создание способа удаления кокса и ингибирования коксообразования в печах пиролиза, пригодного для использования в трубчатых пиролизных печах любой конструкции, в том числе таких, где соединительная труба оканчивается раздаточной гребенкой, который можно было бы осуществить с помощью более простых по сравнению с известным способом технических средств, а именно способа, который исключает необходимость использования самостоятельного источника водяного пара, использования гранул или капсул с ингибитором и использования шлюзовых питателей, а также создание устройства для осуществления этого нового способа.

Указанная задача решается тем, что в способе удаления кокса и ингибирования коксообразования в печах пиролиза, включающем ввод гидроксида щелочного металла в испаренном виде в поток нагреваемой среды, гидроксид используют в виде водного раствора, который нагревают до образования смеси водяного пара и расплавленного гидроксида путем непрямого теплообмена с потоком нагреваемой среды, а затем испаряют расплавленный гидроксид в потоке нагреваемой среды путем подачи указанной смеси на поверхность обтекателя, установленного в этом потоке в точке, где температура потока превышает температуру плавления этого гидроксида.

Термин "непрямой теплообмен" здесь и далее обозначает теплообмен с использованием устройства, в котором потоки теплоносителей разделены твердой стенкой. Термин "обтекатель" здесь и далее означает любое тело, укрепленное в потоке нагреваемой среды.

При осуществлении этого способа необходимость использования шлюзового питателя, а также гранул или капсул с ингибитором отпадает, так как в этом способе гидроксид используют в виде водного раствора. Необходимость в использовании самостоятельного источника перегретого водяного пара отпадает, так как пары гидроксида поступают непосредственно в поток нагреваемой среды при испарении гидроксида с поверхности обтекателя, смоченной расплавленным гидроксидом.

Данный способ осуществляется с помощью устройства, включающего корпус с патрубком для подвода нагреваемой среды и фланцем и вставку, содержащую ответный фланец, патрубок для подвода раствора гидроксида щелочного металла и трубку, которая входным концом сообщается с указанным патрубком для подвода раствора гидроксида щелочного металла, которое снабжено обтекателем, размещенным в корпусе с возможностью обтекания его потоком нагреваемой среды и прикрепленным к указанному ответному фланцу, а трубка размещена с возможностью обтекания ее потоком нагреваемой среды внутри корпуса и выходным концом подведена к поверхности указанного обтекателя, при этом внутри трубки размещены вкладыши, уменьшающие площадь проходного сечения.

Вставка может быть снабжена несколькими трубками, каждая из которых входным концом сообщается с указанным патрубком для подвода раствора гидроксида щелочного металла и размещена с возможностью обтекания ее потоком нагреваемой среды внутри корпуса, причем внутри каждой трубки размещены вкладыши, уменьшающие площадь проходного сечения, а обтекатель имеет продольные ребра, число которых равно числу указанных трубок, при этом каждая трубка выходным концом подведена к поверхности соответствующего ребра обтекателя. Термин "продольные ребра" здесь и далее означает ребра такой формы, для которых угол между поверхностью ребра и прямой, параллельной оси устройства, не превышает, например, 40. ..45^o. Поверхность ребер является частью поверхности обтекателя.

Выражение "трубка выходным концом подведена к поверхности обтекателя (ребра обтекателя)" выше и далее означает такое положение трубки, при котором обеспечивается возможность непрерывного, без образования брызг, перетекания расплавленного гидроксида щелочного металла с внутренней поверхности трубки, смоченной этим расплавом, на поверхность обтекателя (ребра обтекателя), также смоченную этим расплавом. При этом должен обеспечиваться свободный выход пара, выделившегося при кипении раствора гидроксида в трубке. Например, трубка своим выходным концом может прикасаться к поверхности обтекателя (ребра обтекателя), но так, чтобы выходное сечение трубки не было перекрыто этой поверхностью.

Ребра указанного обтекателя могут быть установлены с зазором по отношению к стенке указанного корпуса.

Вкладыши, уменьшающие площадь проходного сечения трубок, предотвращают возможность возникновения пленочного режима кипения раствора гидроксида щелочного металла внутри этих трубок. В результате обеспечивается более равномерная во времени подача расплавленного гидроксида из трубок на поверхность обтекателя.

Зазор между ребрами обтекателя и стенкой корпуса предотвращает возможность попадания расплавленного гидроксида щелочного металла на эту стенку и, таким образом, предотвращает возможность коррозии корпуса под воздействием расплавленного гидроксида.

Эффективность данного изобретения может быть повышена, если оно будет применено одновременно с некоторыми другими способами борьбы с закоксовыванием печей пиролиза. Например, изобретение может быть применено в пиролизной установке со змеевиками, изготовленными из сплавов, не содержащих железа.

Заявленные способ и устройство для его осуществления имеют отличия от наиболее близких аналогов, следовательно, заявленные решения удовлетворяют условию патентоспособности изобретения "новизна".

При создании заявленных способа и устройства впервые было использовано особое свойство водных растворов гидроксидов щелочных металлов LiOH, NaOH, КОН, которое состоит в том, что выпаривание воды из этих растворов при атмосферном и более высоком давлении происходит без образования твердой фазы на всех промежуточных стадиях нагрева, вплоть до получения расплава гидроксида. Указанное свойство делает возможным нагрев водных растворов гидроксидов щелочных металлов до образования смеси водяного пара и расплавленного гидроксида в устройстве, в котором потоки теплоносителей разделены твердой стенкой, без угрозы засорения этого устройства твердой фазой. Таким образом, оба заявленных решения удовлетворяют условию патентоспособности изобретения "изобретательский уровень".

Заявленные изобретения взаимосвязаны настолько, что образуют единый изобретательский замысел. Это выражается в связи между изобретениями: устройство специально предназначено для осуществления способа и содержит в себе набор технических средств, необходимых для осуществления всех операций способа.

Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 схематически изображена печь пиролиза, в которой может быть осуществлен способ по изобретению, на фиг.2 изображен общий вид устройства по изобретению (в разрезе), на фиг.3 изображен разрез по А-А фиг.2, на фиг.4 изображен разрез по Б-Б фиг.2, на фиг.5 изображена выноска В фиг.2,
на фиг.6 изображена выноска Г фиг.2.

В качестве примера, на фиг.1 схематично изображена печь пиролиза, на которой установлено устройство для осуществления способа по изобретению. Печь включает радиационную камеру 1, конвекционную камеру 2 и дымовую трубу 3. В радиационной камере 1 размещены горелки 4. В конвекционной камере 2 размещен змеевик 5 для подогрева углеводородного сырья и змеевик 6 для подогрева смеси пара с углеводородным сырьем. В радиационной камере 1 размещены трубы 7 радиационного змеевика. Вне печного пространства расположены соединительная труба 8, раздаточная гребенка 9, регулирующие клапаны 10, закалочные устройства 11, коллектор 12, а также источник водного раствора гидроксида щелочного металла, включающий емкость 13 и дозировочный насос 14, и устройство ввода 15. Дозировочный насос 14 может иметь любую известную в технике конструкцию. Например, можно использовать поршневой дозировочный насос с электроприводом. Устройство ввода 15 сообщается с дозировочным насосом 14 трубкой 16.

Устройство ввода 15 (фиг.2, 3, 4, 5, 6) включает корпус 17, фланец 18 и патрубок 19 для подвода нагреваемой среды и вставку, содержащую ответный фланец 20, патрубок 21 для подвода раствора гидроксида щелочного металла, трубки 22, держатель 23, экраны 24, и обтекатель, состоящий из втулки 25, кольца 26, центрирующих опор 27 и ребер 28 и 29. Держатель 23 приварен одним концом к ответному фланцу 20, а другим концом к втулке 25 обтекателя. Экраны 24 приварены к держателю 23. К втулке 25 приварены опоры 27. Ребра 28 и 29 приварены к втулке 25 и кольцу 26. Ребра 29 размещены в промежутках между ребрами 28 и смещены относительно них вниз по потоку. Такое размещение ребер 28 и 29 упрощает их приварку к втулке 25 и кольцу 26. Вставка центрируется в корпусе 17 по опорам 27, при этом обеспечивается гарантированный зазор между ребрами 28 и 29 обтекателя и внутренней поверхностью корпуса 17. Трубки 22 сообщаются с патрубком 21 через кольцевой раздаточный коллектор, включающий трубчатые штыри 30, проставок 31, опорное кольцо 32, раздаточное кольцо 33, кольцевую крышку 34. Проставок 31 сварен с опорным кольцом 32 и приварен к ответному фланцу 20. В ответном фланце 20, опорном кольце 32 и раздаточном кольце 33 выполнены отверстия, через которые проходят трубчатые штыри 30. Штыри 30 приварены к ответному фланцу 20. Трубки 22 пропущены сквозь трубчатые штыри 30, и кромки трубок 22 приварены к кромкам штырей 30. Места посадки штырей 30 в отверстиях 35 раздаточного кольца 33 уплотнены кольцами 36. В раздаточном кольце 33 выполнена кольцевая канавка 37, сообщающая между собой отверстия 35. Эта кольцевая канавка 37 сообщается с патрубком 21 для подвода раствора гидроксида щелочного металла, размещенным на кольцевой крышке 34. Стык между кольцевой крышкой 34 и раздаточным кольцом 33 уплотнен кольцами 38 и 39. Трубки 22 заполнены цилиндрическими вкладышами 40, имеющими винтовую наружную резьбу. Вкладыши 40 имеют диаметр на 1...1,5 мм меньше внутреннего диаметра трубок 22.

Уплотнительные кольца 36, 38 и 39 имеют круглое поперечное сечение и изготовлены из резины, стойкой в щелочных средах. Другие детали устройства ввода 15, находящиеся в контакте с расплавленным гидроксидом щелочного металла или его раствором, изготовлены из материала, стойкого в растворах и расплавах гидроксидов щелочных металлов, например из никеля или сплавов с высоким содержанием никеля.

Печь работает следующим образом. Горелки 4 обогревают радиационную камеру 1. Печные газы из радиационной камеры 1 поступают в конвекционную камеру 2, после чего удаляются через дымовую трубу 3.

Углеводородное сырье, подаваемое от внешнего источника (не показан), нагревают в змеевике 5 и смешивают с водяным паром-разбавителем, подаваемым от внешнего источника (не показан). Образующуюся смесь подогревают в змеевике 6, после чего по соединительной трубе 8 через устройство ввода 15 она поступает в раздаточную гребенку 9. Отсюда смесь через регулирующие клапаны 10 поступает в трубы 7 радиационного змеевика, где происходит пиролиз. Продукты пиролиза поступают в закалочные устройства 11, где вырабатывается пар высокого давления. Охлажденные в закалочных устройствах 11 продукты пиролиза по коллектору 12 направляются в разделительную установку (не показана).

Способ по изобретению осуществляется следующим образом. Горячую паросырьевую смесь по соединительной трубе 8 через патрубок 19 подают в корпус 17. Водный раствор гидроксида щелочного металла из емкости 13 дозировочным насосом 14 по трубке 16 подают к устройству ввода 15. Через патрубок 21 раствор подают в кольцевой раздаточный коллектор и из него в трубки 22, где нагревают за счет непрямого теплообмена с горячей паросырьевой смесью. Расплавленный гидроксид щелочного металла, поступающий на поверхность ребер 28 и 29 обтекателя вблизи передней по потоку кромки этих ребер, распространяется по их поверхности под действием капиллярных сил и испаряется. Пары гидроксида вместе с потоком обтекающей эти ребра горячей паросырьевой смеси поступают в раздаточную гребенку 9 и далее через регулирующие клапаны 10 в трубы 7 радиационного змеевика.

Экраны 24 уменьшают тепловой поток, поступающий от паросырьевой смеси к ответному фланцу 20. Штыри 30 и проставок 31 являются тепловыми дросселями, ограничивающими тепловой поток, передаваемый от ответного фланца 20 к кольцевому раздаточному коллектору. Этим обеспечиваются работа уплотнительных колец 36, 38 и 39 в допустимом температурном режиме.

Описанный пример конструкции печи приведен исключительно для иллюстрации сущности изобретения и никоим образом не ограничивает объем изобретения, который определяется патентной формулой. Способ может использоваться в трубчатых пиролизных печах любой конструкции. В зависимости от конструкции печи местом установки устройства ввода может быть не только соединительная труба, но также труба конвекционного змеевика вблизи выхода из него или труба радиационного змеевика в его начальной части.

Независимо от того что выше рассмотрен случай, когда нагреваемой средой является смесь водяного пара и паров углеводородного сырья, изобретение также относится и к случаям работы печи в режиме парового декоксования, когда нагреваемой средой является водяной пар.

Возможность осуществления одной из операций способа - нагрева водного раствора гидроксида щелочного металла до образования смеси водяного пара и расплавленного гидроксида путем непрямого теплообмена, была проверена экспериментально. Использовались водные растворы КОН и NaOH концентрацией около 50% и водный раствор LiOH концентрацией около 10%. Каждый раствор подавался в никелевую трубку с внутренним диаметром 4 мм с толщиной стенок 1 мм поршневым дозировочным насосом с расходом около 0,4 дм³/ч. Участок трубки длиной около 300 мм нагревался паяльной лампой до температуры около 700^oС. Каждый эксперимент продолжался около 1 ч. Трубка не закупоривалась. Контрольный эксперимент был выполнен с водным раствором К₂СО₃ концентрацией около 33%. Трубка закупорилась за время менее 1 мин.

Условием успешной работы устройства ввода по изобретению является отсутствие или низкое содержание кислых газов, таких как СО₂ и H₂S, в потоке нагреваемой среды. Если это условие не выполняется, работа устройства ввода может быть нарушена вследствие образования на поверхности обтекателя отложений продуктов реакции расплавленного гидроксида с указанными кислыми газами. По экспериментальным данным, содержания углекислого газа и сероводорода по отношению к массе водяного пара в нагреваемой среде не должны превышать, соответственно, 1000 ppm и 300 ppm. Обычно в пиролизных производствах эти условия выполняются.

Описанную выше конструкцию устройства ввода следует рассматривать в качестве примера, который приведен исключительно для иллюстрации сущности изобретения и никоим образом не ограничивает объем изобретения, определенный патентной формулой.

Формула изобретения

1. Способ удаления кокса и ингибирования коксообразования в печах пиролиза, включающий ввод гидроксида щелочного металла в испаренном виде в поток нагреваемой среды, отличающийся тем, что гидроксид используют в виде водного раствора, который нагревают до образования смеси водяного пара и расплавленного гидроксида путем непрямого теплообмена с потоком нагреваемой среды, а затем испаряют расплавленный гидроксид в потоке нагреваемой среды путем подачи указанной смеси на поверхность обтекателя, установленного в этом потоке в месте, где температура потока превышает температуру плавления этого гидроксида.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, включающее прямой участок трубы с патрубком для подвода нагреваемой среды и фланцем и вставку, содержащую ответный фланец, патрубок для подвода раствора гидроксида щелочного металла и трубку, которая входным концом сообщается с указанным патрубком для подвода раствора гидроксида щелочного металла, отличающееся тем, что оно снабжено обтекателем, размещенным в прямом участке трубы с возможностью обтекания его потоком нагреваемой среды и скрепленным с ответным фланцем вставки, а трубка размещена с возможностью обтекания ее потоком нагреваемой среды внутри прямого участка трубы и выходным концом подведена к поверхности указанного обтекателя, при этом внутри трубки размещены вкладыши, уменьшающие площадь проходного сечения.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что вставка снабжена несколькими трубками, каждая из которых входным концом сообщается с указанным патрубком для подвода раствора гидроксида щелочного металла и размещена с возможностью обтекания ее потоком нагреваемой среды внутри прямого участка трубы, причем внутри каждой трубки размещены вкладыши, уменьшающие площадь проходного сечения, а обтекатель имеет продольные ребра, число которых равно числу указанных трубок, при этом каждая трубка выходным концом подведена к поверхности соответствующего ребра обтекателя.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что ребра указанного обтекателя размещены с зазором по отношению к стенке указанного прямого участка трубы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6