Способ получения ацетилена и синтез-газа

Изобретение относится к способу получения ацетилена и синтез-газа. Способ осуществляется путем частичного окисления углеводородов при помощи кислорода, причем первый исходный поток, содержащий один или несколько углеводородов, и второй исходный поток, содержащий кислород, отдельно друг от друга нагревают, смешивают в соотношении массовых потоков из второго исходного потока и первого исходного потока, соответствующем кислородному числу, меньше или равному 0,31, причем под кислородным числом понимают соотношение из фактически присутствующего во втором исходном потоке количества кислорода и стехиометрически необходимого количества кислорода, которое требуется для полного сгорания одного или нескольких углеводородов, содержащихся в первом исходном потоке, подают в камеру сгорания, где происходит частичное окисление этих углеводородов с получением первого потока крекинг-газа, при этом первый поток крекинг-газа в предварительном гашении в результате впрыскивания водной среды для гашения охлаждают до температуры в интервале от 100 до 1000°C, с получением второго потока крекинг-газа, из второго потока крекинг-газа отделяют от 50 до 90% содержащихся в нем твердых веществ с получением потока твердых веществ, а также третьего потока крекинг-газа, третий поток крекинг-газа в процессе завершающего гашения в результате впрыскивания воды охлаждают до температуры от 80 до 90°C с получением четвертого потока крекинг-газа, а также первого потока технологической воды, четвертый поток крекинг-газа подвергают окончательному отделению твердых веществ с получением одного или нескольких потоков технологической воды, а также газообразного потока продуктов, потоки технологической воды собирают в один объединенный поток, который частично подают обратно в процесс завершающего гашения, а в остальном подвергают очистке при помощи частичного упаривания, причем поток упаривают в количестве от 0,01 до 10% масс., в пересчете на общую массу потока, с получением очищенного потока технологической воды, который охлаждают частично и возвращают в цикл, а в остальном выводят и подают в нуждающуюся в обработке сточную воду. Изобретение обеспечивает высокий выход ацетилена и задерживание нежелательных газообразных и/или жидких побочных продуктов и, кроме того, делает возможным в достаточной степени сухое отделение и задерживание твердых нежелательных побочных продуктов. 12 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

 

Настоящее изобретение касается способа получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов при помощи кислорода.

Вышеупомянутое частичное окисление представляет собой высокотемпературную реакцию, которая обычно проводится в реакторной системе, включающей в себя смесительное оборудование, блок горелок, а также оборудование для гашения, и описывается, например, в издании Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (5^th Edition, Volume A1, страницы 97-144).

Согласно изданию Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (5^th Edition, Volume A1, страницы 97-144) нагревание исходных веществ осуществляется раздельно в предварительных подогревателях. Нагретые исходные вещества смешиваются в смесительном оборудовании и при помощи смесительного диффузора подаются в горелку и далее в камеру сгорания. После камеры сгорания по направлению движения потока при помощи сопел к крекинг-газу подается водная среда для гашения, и этот крекинг-газ быстро охлаждается примерно до 80-90°С. Этот процесс в результате выбора подходящего кислородного числа λ функционирует таким образом (λ<0,31), что выход ацетилена, в пересчете на сухой крекинг-газ, становится оптимально высоким (>8%). При этом под кислородным числом λ понимают соотношение из фактически присутствующего количества кислорода и стехиометрически необходимого количества кислорода, которое требуется для полного сгорания исходных веществ. При этом содержание сажи в крекинг-газе становится максимальным. Сажа, образовавшаяся в камере сгорания из газовой фазы, частично в результате гашения, осаждается в расположенной далее охлаждающей колонне и следующем за ней электрофильтре. Газообразный поток продуктов, содержащий производимый продукт, отдельно отводится через охлаждающую колонну. После электрофильтра концентрация сажи в остающемся крекинг-газе (без производимого продукта) снижается примерно до 1 мг/м³. Сажа, содержащаяся в технологической воде из процесса гашения, охлаждающей колонны и электрофильтра, имеет высокое содержание углеводородов и поэтому является гидрофобной, что позволяет ей всплывать на поверхности технологической воды. Потому эта содержащая сажу технологическая вода проводится через так называемые открытые каналы для сажи, снабженные отделителями поверхностных частиц. При этом всплывающая часть сажи отделяется и подается на сжигание. Очищенная таким образом технологическая вода затем проводится через открытую охладительную башню и в ней охлаждается. При этом, и в процессе отделения твердых веществ от жидкости перед этим, большая часть связанных с технологической водой в виде жидкости и в виде газа углеводородов, в частности ароматических соединений, алкинов, бензола-толуола-ксилола и т.д., вместе с частью технологической воды выбрасывается в окружающую среду. После этого возникшие таким образом потери технологической воды компенсируют путем добавления, и прохождение рецикла воды охлаждающей колонны и процесса гашения замыкается.

Однако выбросы углеводородов из технологической воды из охладительной башни (то есть в случае открытого способа циркуляции технологической воды) при действующих ограничениях в области охраны окружающей среды более являются неприемлемыми. Закрытый способ циркуляции технологической воды также не является приемлемым решением, поскольку при этом углеводороды накапливались бы и приводили бы к полимеризации и закупориванию в установке.

Другой источник выбросов представляют собой открытые каналы для сажи. Твердые вещества, осажденные из технологической воды в каналах для сажи, перед возможной коммерческой подготовкой к продаже должны подвергаться дорогостоящей сушке, что делает эти вещества непривлекательными.

Другой способ получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов при помощи кислорода описывается в патенте США US 5,824,834. При этом речь идет о закрытом способе гашения водой, оптимизированном по количеству сажи, который работает с разбавленным поступающим потоком, а именно с поступающим потоком с кислородным числом λ>0,31. Однако этот способ обладает недостатком пониженного выхода производимого продукта - ацетилена.

При этом варианте способа водная среда для гашения так же подается при помощи сопел к крекинг-газу, и этот крекинг-газ быстро охлаждается примерно до 80-90°С. Сажа, образовавшаяся в камере сгорания из газовой фазы, частично в результате гашения, осаждается в расположенной далее охлаждающей колонне, работающей с рециркулирующей водой, и следующем за ней электрофильтре. Газообразный поток продуктов, содержащий производимый продукт, отдельно отводится через охлаждающую колонну. При этом процесс путем выбора кислородного числа λ эксплуатируется таким образом (λ>0,31), что выделяющееся количество сажи в крекинг-газе является таким низким, что исключительно в результате отведения получающейся реакционной воды из процесса сгорания может обеспечиваться стационарная эксплуатация. Однако в результате этого содержание ацетилена в сухом крекинг-газе снижается на 2% по сравнению с описанным выше способом, примерно до 6% объемн. Тем самым делается возможным замкнутый, следовательно, автономный по отношению к окружающей среде, способ проведения процесса гашения водой. Таким образом, преимуществом по сравнению с описанным выше вариантом процесса является возможность закрытой эксплуатации без дополнительной разделительной аппаратуры. Недостатками являются потери выхода относительно производимого и целевого продукта - ацетилена. Вдобавок также справедливо то, что твердые вещества, осажденные из технологической воды, перед возможной коммерческой подготовкой к продаже должны подвергаться дорогостоящей сушке, что делает эти вещества непривлекательными.

Третий способ получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов при помощи кислорода описывается в европейской заявке на патент ЕР-А 12171956. При этом речь идет о способе, который сочетает преимущества обоих описанных выше способов, то есть оптимизированный выход производимого продукта - ацетилена, в соответствии с изданием Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Volume A1, страницы 97-144, и соблюдение действующих ограничений в области охраны окружающей среды в соответствии с патентом США US 5,824,834, а в качестве цели формулирует минимизацию недостатков, то есть несоответствующего духу времени пренебрежения действующими ограничениями в области охраны окружающей среды у способа, указанного ранее первым, а также заметной потери выхода у способа, указанного вторым. При этом следует указать на то, что согласно изданию Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (5th Edition, Volume A1, страницы 97-144) не только количества получающихся сажи, кокса и смолы, но и высших алкинов и нафталина при способе проведения процесса с кислородными числами λ<0,31 возрастают сверхпропорционально и более не могут в достаточной мере отделяться и задерживаться при помощи стратегии осаждения, описанной в патенте США US 5,824,834, чтобы удовлетворять действующим ограничениям в области охраны окружающей среды.

Другой способ получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов при помощи кислорода описывается в европейской заявке на патент ЕР-А 1989160. При этом речь идет о расширении способа из патента США US 5,824,834 в том отношении, что оставшиеся очень мелкие составляющие твердого вещества (сажи, смолы, кокса) в газообразном продукте отделяются при помощи компрессоров для газообразного продукта. При этом выделившиеся в уже предварительно очищенном газообразном продукте твердые вещества отделяются в непосредственно впрыскиваемую в компрессор газообразного продукта охлаждающую воду и выводятся из этого компрессора. Однако недостатком является то, что выделяющееся твердое вещество при этом выводится связанным с водой. Это требует для коммерческой (осушающей) подготовки данного твердого вещества к продаже трудоемкой и дорогостоящей последующей обработки в форме сушки, что, как правило, из экономических соображений стоит на пути коммерчески привлекательной подготовки к продаже.

Поэтому в контексте европейской заявки на патент с номером заявки ЕР 12171956.1 описывается в основном комбинация этих трех концепций способов из издания Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (5th Edition, Volume A1, страницы 97-144), патента США US 5,824,834 и европейской заявки ЕР-А 1989160. Наряду с этим описывается отделение жидких и газообразных нежелательных побочных продуктов (в основном, высших алкинов и нафталина) при помощи частичного испарения (мгновенного).

Однако изложенный выше уровень техники не дает никакого указания на проблему повышенного образования сажи, кокса и смолы и на то, как эти вещества могут отделяться в сухом виде.

В противоположность этому задачей изобретения было предоставить способ получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов, который сочетает преимущества вышеупомянутых способов, то есть обеспечивает как высокий выход производимого продукта ацетилена, так и соблюдение действующих ограничений в области охраны окружающей среды в результате достаточного отделения и задерживания нежелательных газообразных и/или жидких побочных продуктов, и который, кроме того, делает возможным в достаточной степени сухое отделение и задерживание твердых нежелательных побочных продуктов (смолы, кокса, сажи).

Задача решается при помощи непрерывного способа получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов при помощи кислорода, причем первый исходный поток, содержащий один или несколько углеводородов, и второй исходный поток, содержащий кислород,

- отдельно друг от друга нагревают в предварительных подогревателях, смешивают в смесительном оборудовании в соотношении массовых потоков из второго исходного потока и первого исходного потока, соответствующем кислородному числу, меньше или равному 0,31, причем под кислородным числом понимают соотношение из фактически присутствующего во втором исходном потоке количества кислорода и стехиометрически необходимого количества кислорода, которое требуется для полного сгорания одного или нескольких углеводородов, содержащихся в первом исходном потоке,

- посредством блока горелок подают в камеру сгорания, где происходит частичное окисление этих углеводородов,

- с получением первого потока крекинг-газа l_g,

отличающегося тем, что

- этот первый поток крекинг-газа l_g в предварительном гашении в результате впрыскивания водной среды для гашения охлаждают до температуры в диапазоне от 100 до 1000°С, с получением второго потока крекинг-газа II_g,

- из второго потока крекинг-газа II_g в аппарате для разделения твердого вещества и газа отделяют от 50 до 90% содержащихся в нем твердых веществ с получением потока твердых веществ I_f, а также третьего потока крекинг-газа III_g,

- третий поток крекинг-газа III_g в завершающем гашении в результате впрыскивания воды охлаждают до температуры от 80 до 90°С с получением четвертого потока крекинг-газа IV_g, а также первого потока технологической воды I_liq,

- четвертый поток крекинг-газа IV_g в одном или нескольких аппаратах для промывки подвергают окончательному отделению твердого вещества с получением одного или нескольких потоков технологической воды II_liq, III_liq, а также газообразного потока продуктов Vl_g,

- потоки технологической воды I_liq, II_liq, III_liq собирают в один объединенный поток технологической воды IV_liq,

- этот объединенный поток технологической воды IV_liq частично, в качестве потока V_liq, подают обратно в процесс завершающего гашения, а в остальном, в качестве потока VI_liq, подвергают очистке при помощи частичного упаривания в одноступенчатом резервуаре для сброса давления, причем этот поток VI_liq упаривают в количестве от 0,01 до 10% масс., в пересчете на общую массу этого же потока, с получением очищенного потока технологической воды VII_liq, который охлаждают посредством оборудования для обратного охлаждения, частично, в качестве потока VIII_liq, подают обратно в цикл в один или несколько из одного или нескольких аппаратов для промывки, а в остальном, в качестве потока IX_liq, выводят и подают в нуждающуюся в обработке сточную воду.

Было обнаружено, что при помощи проведения процесса согласно изобретению в результате предварительного гашения потока крекинг-газа из процесса непрерывного получения ацетилена и синтез-газа до температуры в диапазоне от 100 до 1000°С предотвращают как нежелательную конденсацию реакционной воды, воды для гашения или смол перед подачей получаемого при этом потока крекинг-газа в последующий аппарат для разделения твердого вещества и газа, так и термическую перегрузку этого аппарата для разделения твердого вещества и газа, и к тому же может обеспечиваться прекращение реакции синтеза, а следовательно, оптимальный выход ацетилена.

Путем того что аппарат для разделения твердого вещества и газа согласно изобретению работает таким образом, что в нем из полученного в предварительном гашении потока крекинг-газа отделяют от 50 до 90% твердого вещества, остающееся в крекинг-газе количество сажи является таким низким, что исключительно в результате выведения частичного потока из очищенного потока технологической воды, в частности с количественным расходом, соответствующим реакционной воде, получающейся при частичном окислении углеводородов при помощи кислорода, в требующую обработки сточную воду может обеспечиваться стационарная, непрерывная эксплуатация установки.

Неожиданно было обнаружено, что при помощи другого, находящегося после предварительного гашения, простого аппарата для разделения твердого вещества и газа общая степень отделения твердого вещества в технологической воде является достаточно высокой, а следовательно, делает излишней дополнительное отделение в затратном и работающем с большим расходом энергии аппарате для разделения твердого вещества и газа в форме электрофильтра. К тому же в результате предложенной концепции отделения твердого вещества содержание твердого вещества в полученной технологической воде так незначительно, что в результате непрерывного выведения технологической воды, в частности в количестве, соответствующем реакционной воде, получающейся при частичном окислении углеводородов при помощи кислорода, в требующую обработки сточную воду возможна непрерывная эксплуатация способа без дополнительного, дорогостоящего и требующего большого количества воды оборудования для разделения твердого вещества и жидкости (каналов для сажи).

Способ согласно изобретению является независимым от конкретной конструкции используемой реакторной системы, включающей в себя смесительное оборудование, блок горелок и оборудование для гашения.

Далее более подробно поясняются предпочтительные, используемые обычно реакторные системы.

Исходные вещества, то есть первый исходный поток, содержащий углеводороды, в частности природный газ, и второй, содержащий кислород газовый поток, нагреваются отдельно друг от друга, обычно вплоть до 600°С. В смесительном оборудовании реагенты интенсивно перемешиваются и после прохождения блока горелок вводятся в экзотермическую реакцию в камере сгорания. Блок горелок обычно состоит из большого числа параллельных каналов, в которых скорость движения потока горючей смеси кислород-углеводороды выше, чем скорость распространения пламени, чтобы предотвратить проскок пламени в смесительное оборудование. Металлический блок горелок охлаждается, чтобы выдерживать термические нагрузки. В зависимости от времени нахождения в смесительном оборудовании существует опасность преждевременного или обратного воспламенения по причине ограниченной термической устойчивости смесей. Для этого используется понятие времени запаздывания воспламенения или соответственно индукционного периода, в качестве промежутка времени, за который горючая смесь не проходит через существенные внутренние термические изменения. Индукционный период зависит от типа использованных углеводородов, состояния смеси, давления и температуры. Он определяет максимальное время нахождения реагентов в смесительном оборудовании. Реагенты, такие как водород, сжиженный газ или легкий бензин, использование которых особенно желательно в процессе синтеза благодаря увеличению выхода и/или мощности, отличаются сравнительно высокой реакционной способностью, а следовательно, незначительным индукционным периодом.

Используемые в современных производственных масштабах ацетиленовые горелки характеризуются цилиндрической геометрией камеры сгорания. Блок горелок предпочтительно имеет гексагонально расположенные проводящие отверстия. В одном варианте исполнения, например, 127 отверстий с внутренним диаметром 27 мм гексагонально располагаются на сечении основания круглой формы с диаметром примерно 500 мм. Как правило, используемое поперечное сечение каналов составляет диаметр примерно от 19 до 27 мм. Последующая камера сгорания, в которой пламя реакции частичного окисления, дающей ацетилен и синтез-газ, стабилизируется, так же обычно имеет цилиндрическое поперечное сечение, охлаждается водой и по внешнему виду соответствует короткой трубке, например, диаметром от 180 до 533 мм и длиной от 380 до 450 мм. На высоте блока горелок, как в аксиальном, так и в радиальном направлении, в камеру сгорания подается так называемый вспомогательный кислород. Тем самым заботятся о стабилизации пламени, а следовательно, об определенном расстоянии от корня факела и, таким образом, начала реакции, до прекращения реакции при помощи оборудования для гашения.

Вся горелка из блока горелок и камеры сгорания предпочтительно подвешивается сверху при помощи фланца в резервуаре для гашения с поперечным сечением большего размера. На высоте плоскости выхода из камеры сгорания, по внешнему периметру этой камеры, на одном или нескольких распределительных кольцах для гашения установлены сопла для гашения, которые с помощью или без помощи среды для распыления разбрызгивают и приблизительно перпендикулярно главному направлению потока реакционных газов, покидающих камеру сгорания, впрыскивают среду для гашения. Это непосредственное гашение имеет задачу предельно быстро охлаждать реакционную смесь, так что последующие реакции, то есть, в частности, расщепление образовавшегося ацетилена, замораживаются. При этом радиус действия и распределение гасящих струй в идеальном варианте устанавливаются так, что достигается как можно более гомогенное распределение температуры за как можно более короткое время.

В случае данного технического процесса, помимо ацетилена, образуется в основном водород, монооксид углерода и сажа. Частицы сажи, образовавшиеся во фронте горения, могут прилипать на боковые стенки камеры сгорания в виде центров кристаллизации, после чего при подходящих физико-химических условиях происходит нарастание, отложение и пригорание слоев кокса.

Эти отложения периодически механически счищаются в области стенок камеры сгорания при помощи устройства для очистки, как, например, описывается в издании Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry 5th Edition, Volume A1, страницы 97-144 или в патенте США US 5,824,834.

Для другого предпочтительного варианта исполнения реакторная система имеет омываемую боковую стенку реактора, как описывается в международной заявке WO-A 2012/062784, или омываемую торцевую поверхность реактора, как описывается в международной заявке WO-A 2012/062584. В случае этих вариантов исполнения может отсутствовать описанное ранее механическое очищение, а следовательно, предотвращается то, что крупномасштабные части твердого вещества распространяются по направлению движения потока и там создают препятствия другим процессам, например, в результате закупоривания разделительных и/или теплообменных аппаратов.

В одном предпочтительном варианте исполнения из второго потока крекинг-газа II_g в аппарате для разделения твердого вещества и газа отделяется от 60 до 80% содержащегося в нем твердого вещества.

Поток твердого вещества I_f, отделенный в аппарате для разделения твердого вещества и газа, преимущественно содержит смолы, сажу и кокс.

Этот аппарат для разделения твердого вещества и газа предпочтительно представляет собой циклонный отделитель.

Предпочтительно первый поток крекинг-газа I_g в предварительном гашении охлаждается до температуры в диапазоне от 200 до 650°С.

Более предпочтительно первый поток крекинг-газа I_g в предварительном гашении охлаждается до температуры в диапазоне от 250 до 400°С.

Предварительное гашение предпочтительно представляет собой гашение водой.

Энергетически особенно предпочтительным является вариант исполнения, согласно которому предварительное гашение включает в себя теплообменник для отбора теплоты реакции в форме пара высокого давления.

Предпочтительно в качестве первого аппарата для промывки используют скруббер Вентури, а в качестве второго аппарата для промывки колонну для гашения.

Подачу обратно очищенного частичного потока технологической воды VIII_liq предпочтительно осуществляют во втором аппарате для промывки.

В одном предпочтительном варианте исполнения оборудование для обратного охлаждения представляет собой закрытое оборудование для обратного охлаждения.

В другом предпочтительном варианте исполнения оборудование для обратного охлаждения представляет собой открытую охладительную башню. В этом варианте способа предпочтительно весь очищенный поток технологической воды циркулирует в процессе.

Изобретение далее поясняется более подробно на основании Фиг. 1, а также примеров исполнения.

Фиг. 1 показывает схематическое представление предпочтительного исполнения установки согласно изобретению.

В предпочтительную установку для проведения способа согласно изобретению, представленную на Фиг. 1, подают первый исходный поток 1, содержащий один или несколько углеводородов, а также второй исходный поток 2, содержащий кислород, посредством устройств для предварительного нагрева V1 или соответственно V2 предварительно нагревают отдельно друг от друга, смешивают в смесительном оборудовании М, через блок горелок BR подают в камеру сгорания FR с получением первого потока крекинг-газа I_g, который подают на предварительное гашение Н и в нем, при помощи впрыскивания водной, не представленной на Фиг. 1 среды для гашения подвергают гашению до температуры от 100 до 1000°С. При этом в представленном на Фиг. 1 предпочтительном варианте исполнения теплота реакции из предварительного гашения H отбирают в форме пара высокого давления. Выходящий из предварительного гашения H второй поток крекинг-газа II_g подают в аппарат для разделения твердого вещества и газа А, который рассчитывается таким образом, что в нем отделяют от 50 до 90% твердых веществ, содержащихся во втором потоке крекинг-газа II_g, в частности сажи, смол и кокса, с получением потока твердого вещества I_f, который отводят, а также третьего потока крекинг-газа III_g, который подают на завершающее гашение В и в нем, при помощи прямого впрыскивания воды охлаждают до температуры от 80 до 90°С с получением четвертого потока крекинг-газа IV_g, а также первого потока технологической воды I_liq. Этот четвертый поток крекинг-газа IV_g, в предпочтительном варианте исполнения, представленном на Фиг. 1, подают в первый аппарат для промывки С и в нем разделяют на пятый поток крекинг-газа V_g, а также второй поток технологической воды II_liq. Этот поток крекинг-газа V_g подают во второй аппарат для промывки D и в нем разделяют на газообразный поток продуктов VI_g, а также еще один поток технологической воды III_liq. Потоки технологической воды I_liq, II_liq, III_liq собирают в один объединенный поток технологической воды IV_liq, который частично, в качестве потока технологической воды V_liq, подают обратно в процесс завершающего гашения В, а в остальном, в качестве потока технологической воды VI_liq, подают в одноступенчатый резервуар для сброса давления Е, в котором осуществляют частичное упаривание с получением очищенного потока технологической воды VII_liq, который охлаждают посредством оборудования для обратного охлаждения F и посредством вентиля G частично, в качестве потока технологической воды IX_liq, выводят, а в остальном, в качестве потока технологической воды VIII_liq, в предпочтительном варианте исполнения, представленном на Фиг. 1, в виде двух частичных потоков возвращают в цикл во второй аппарат для промывки D. Предпочтительно массовый расход потока технологической воды IX_liq регулируют таким образом, что выводится количество воды, которое получается при реакции, то есть частичном окислении углеводородов с помощью кислорода.

Газообразный поток продуктов VI_g в качестве потока целевого продукта, содержащего в основном ацетилен, монооксид углерода и водород, как газообразный сырой продукт подают на окончательную очистку и отделение газообразного продукта и вводят в соответствующую химическую цепочку создания проекта.

Примеры исполнения

Пример для сравнения

Без очистки технологической воды от газообразных и жидких нежелательных побочных продуктов в установке, соответствующей схематичному представлению в издании Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry 5th Edition, Volume A1, страницы 97-144, относительно 1 т ацетилена, при проведении частичного окисления при кислородном числе 0,29 получают следующие выбросы из открытых каналов для сажи и отводимого воздуха из охладительной башни

Кроме того, из технологической воды посредством каналов для сажи и электрофильтра отделяют во влажном виде 57 кг/т ацетилена.

Пример исполнения согласно изобретению

При проведении частичного окисления природного газа с помощью кислорода при соотношении массовых потоков из потока природного газа и газового потока, содержащего кислород, соответствующем кислородному числу 0,29 и соответственно с получением высокого выхода целевого продукта ацетилена, составляющего больше 8%, в качестве предварительного гашения H рассматривался высокотемпературный циклонный отделитель, в качестве первого аппарата для промывки С скруббер Вентури, а в качестве второго аппарата для промывки D охлаждающая колонна.

В процессе образуется 65,57 кг сажи на одну тонну ацетилена.

При степени отделения, составляющей 80% сажи, в предварительном гашении Н, то есть сухом отделении, после этого предварительного гашения H в крекинг-газе остается остаточное содержание, составляющее 13,11 кг сажи на одну тонну ацетилена.

При степени отделения, составляющей 90%, посредством мокрой тонкой очистки в скруббере Вентури С в потоке крекинг-газа V_g, который покидает скруббер Вентури С, остается 1,31 кг сажи на одну тонну ацетилена. При другой мокрой тонкой очистке в охлаждающей колонне D, имеющей степень отделения 30%, в потоке крекинг-газа VI_g остается остаточное содержание, составляющее 0,92 кг сажи на одну тонну ацетилена, которое является допустимым.

Следовательно, в вышеизложенном способе из крекинг-газа посредством высокотемпературного циклона в качестве предварительного гашения H в сухом виде отделяется 80% от суммарного содержания твердых веществ, так что подготовка к продаже этих веществ возможна без дополнительной затратной по энергии стадии сушки. В противоположность этому, всего лишь остающиеся 20% от содержания твердых веществ отделяются в мокром виде посредством простого высокоэффективного аппарата для разделения, то есть скруббера Вентури и охлаждающей колонны. Тем самым каналы для сажи и электрофильтр более не требуются. В результате отделения твердых веществ по способу согласно изобретению посредством предварительного гашения содержание твердого вещества в очищенной технологической воде является настолько низким (13,11 кг сажи на одну тонну ацетилена), что при помощи непрерывного выведения частичного потока очищенной технологической воды, предпочтительно соответственно реакционной воде, получающейся при частичном окислении, возможно непрерывная эксплуатация процесса без дополнительного, дорогостоящего и потребляющего большое количество воды оборудования для разделения твердого вещества и жидкости, в частности каналов для сажи.

Аналогично низкое содержание твердых веществ в технологической воде до сих пор согласно уровню техники, например, в соответствии с патентом США US 5,824,834, становится возможным только при способе работы с низкой концентрацией, то есть, с кислородным числом 0,32 и, соответственно, принимая во внимание низкий выход ацетилена, составляющий всего лишь 6%.

В следующей ниже Таблице 1 приводится обеднение по содержанию в результате стадии очистки отделения нежелательных жидких и газообразных побочных продуктов в охладительной башне, в процентах.

Благодаря высокой степени обеднения по содержанию охладительная башня может заменяться на закрытый теплообменник, без того чтобы в процессе происходило неприемлемое повышение уровня содержания способных полимеризоваться компонентов, в частности высших ацетиленов.

1. Непрерывный способ получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов при помощи кислорода, причем первый исходный поток (1), содержащий один или несколько углеводородов, и второй исходный поток (2), содержащий кислород,

- отдельно друг от друга нагревают в предварительных подогревателях (V1, V2), смешивают в смесительном оборудовании в соотношении массовых потоков из второго исходного потока (2) и первого исходного потока (1), соответствующем кислородному числу, меньше или равному 0,31, причем под кислородным числом понимают соотношение из фактически присутствующего во втором исходном потоке (2) количества кислорода и стехиометрически необходимого количества кислорода, которое требуется для полного сгорания одного или нескольких углеводородов, содержащихся в первом исходном потоке (1),

- посредством блока горелок (BR) подают в камеру сгорания (FR), где происходит частичное окисление этих углеводородов,

- с получением первого потока крекинг-газа I_g,

отличающийся тем, что

- этот первый поток крекинг-газа I_g в предварительном гашении (Н) в результате впрыскивания водной среды для гашения охлаждается до температуры в интервале от 100 до 1000°C с получением второго потока крекинг-газа II_g,

- из второго потока крекинг-газа II_g в аппарате для разделения твердого вещества и газа (А) отделяют от 50 до 90% содержащихся в нем твердых веществ с получением потока твердых веществ I_f, а также третьего потока крекинг-газа III_g,

- третий поток крекинг-газа III_g в процессе завершающего гашения (В) в результате впрыскивания воды охлаждают до температуры от 80 до 90°C с получением четвертого потока крекинг-газа IV_g, а также первого потока технологической воды I_liq,

- четвертый поток крекинг-газа IV_g в одном или нескольких аппаратах для промывки (С, D) подвергают окончательному отделению твердых веществ с получением одного или нескольких потоков технологической воды II_liq, III_liq, а также газообразного потока продуктов VI_g,

- потоки технологической воды I_liq, II_liq, III_liq собирают в один объединенный поток технологической воды IV_liq,

- этот объединенный поток технологической воды IV_liq частично, в качестве потока V_liq, подают обратно в процесс завершающего гашения (В), а в остальном, в качестве потока VI_liq, подвергают очистке при помощи частичного упаривания в одноступенчатом резервуаре для сброса давления (Е), причем этот поток VI_liq упаривают в количестве от 0,01 до 10% масс., в пересчете на общую массу этого потока, с получением очищенного потока технологической воды VII_liq, который охлаждают посредством оборудования для обратного охлаждения (F), частично в качестве потока VIII_liq возвращают в цикл в один или несколько из одного или нескольких аппаратов для промывки (С, D), а в остальном, в качестве потока IX_liq, выводят и подают в нуждающуюся в обработке сточную воду.

2. Непрерывный способ по п. 1, отличающийся тем, что поток IX_liq выводят с количественным расходом, который соответствует реакционной воде, получающейся при частичном окислении углеводородов с помощью кислорода.

3. Непрерывный способ по п. 1, отличающийся тем, что из второго потока крекинг-газа II_g в аппарате для разделения твердого вещества и газа (А) отделяют от 60 до 80% содержащихся в нем твердых веществ.

4. Непрерывный способ по п. 1, отличающийся тем, что поток твердого вещества I_f преимущественно содержит смолы, сажу и кокс.

5. Непрерывный способ по п. 1, отличающийся тем, что аппарат для разделения твердого вещества и газа (А) представляет собой циклонный отделитель.

6. Непрерывный способ по п. 1, отличающийся тем, что первый поток крекинг-газа I_g в предварительном гашении (Н) охлаждают до температуры в диапазоне от 200 до 650°C.

7. Непрерывный способ по п. 6, отличающийся тем, что первый поток крекинг-газа I_g в предварительном гашении (Н) охлаждают до температуры в диапазоне от 250 до 400°C.

8. Непрерывный способ по п. 1, отличающийся тем, что предварительное гашение (Н) представляет собой гашение водой.

9. Непрерывный способ по п. 8, отличающийся тем, что предварительное гашение (Н) включает в себя теплообменник для отбора теплоты реакции в форме пара высокого давления.

10. Непрерывный способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве первого аппарата для промывки (С) используют скруббер Вентури, а в качестве второго аппарата для промывки (D) колонну для гашения.

11. Непрерывный способ по п. 1, отличающийся тем, что очищенный поток технологической воды VIII_liq подают во второй аппарат для промывки (D).

12. Непрерывный способ по одному из пп. 1-11, отличающийся тем, что оборудование для обратного охлаждения (F) представляет собой закрытое оборудование для обратного охлаждения.

13. Непрерывный способ по одному из пп. 1-11, отличающийся тем, что оборудование для обратного охлаждения (F) представляет собой открытую охладительную башню.