Установка для переработки углеводородов

 

Союз Соввтскнк

Соцналнстнческнк

Республнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (»)857228 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву— (22) Заявлено 0210.78 (21) 2668296/23 26 с йрмсоедименмем заявкм Нов (23) ПрморитетОпубликовано 23,08.81. Бюллетень М 31

Дата опубликования описания 230881 (51)M. Кл з

С 10 G 9/18

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 662. 767 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Ю. Н. Кисилев, С.В. Кочергин, Э.A Мир@нор

В.A. Попов и A.Â. Робинов

Государственный научно-исследовательский энергетический институт им. Г.М. Кржижановского (71) Заявитель (54 ) УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ

УГЛЕВОДОРОДОВ

Изобретение относится к химической технологии и энергетике и может быть использовано при разработке и проектировании установок по комплексному использованию сырьевых ресурсов, особенно, природного газа, при усовершенствовании энерготехнологических установок одновременного получения азотной кислоты, ацетилена и электроэнергии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является установка для переработки углеводородов с получением химических продуктов и электроэнергии, включающая реактор с камерой сжигания, подсоединенные с ней и расположенные последовательно парогенератор с турбогенератором, устройство для выделения окис у ов азота, устройство для утилизации"продуктов сжигания и компрессов $1).

Недостатком известной установки является-отсутствие возможности производить одновременно с электроэнергией и окислами азота ацетилен. Для его производства необходимо дополнительно ввести самостоятельную установку, не связанную единым технологическим циклом.

Цель изобретения - удешевление получения химических продуктов и электроэнергии.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для переработки углеводородо с получением химических продуктов и. электроэнергии, вклю10 чающей реактор с камерой сжигания, подсоединенные к ней и расположенные последовательно парогенератор с турi богенератором, устройство для выделения окислов азота, устройство для утилизации продуктов сжигания, и компрессор, в качестве реактора используют реактор типа ударной трубы, содержащей детонационную камеру сжигания и камеру для получения ацетилена, компрессор установлен перед устройством для выделения окислов азота, и установка снабжена подсоединенными к камере для получения ацетилена и расположенными последовательно парогенератором, компрессором и устройством для выделения ацетилена, подсоединенным к устройству для утилизации продуктов сгорания.

На чертеже схаматично изображена установка для переработки углеводоЗо

857228.В установке в качестве камеры сжигания использовано устройство для получения ацетилена, состоящее из двух частей — детонационной камеры 1 сгорания и реакционной камеры 2, каждая из которых подсоединена к магистрали 3 подачи природного газа. Подвод природного газа к реакционной камере осуществляется через участок магистрали подачи природного газа, проходящий через теплообменник 4, установленный в парогенераторе 5, соединенный с турбогенератором 6.

Компрессор 7 рабочего давления, соединенный с выходом парогенератора, :установлен непосредственно перед установкой по выделению окислов азота 8, на выходе которой установлено, устройство 9 утилизации продуктов сгорания с турбогенератором. Выход реакционной камеры 2 через дополнительный теплообменник 10, выполненный в виде парогенератора с турбогенератором 11, дополнительный компрессор 12 и устройство 13 для выделения ацетилена соединен с устройством 9 утилизации продуктов сгорания. Один из исходных продуктов — воздух, обогащенный кислородом, подводится по магистрали 14 к детонационной камере

1 сгорания.

Установка работает следующим образом.

Обогащенный кислородом воздух и природный газ — метан по магистра.— лям поступает в детонационную камеру, предварительно нагретые в теплообменнике парогенератора 5 до температуры 600-630 С.

Процесс заполнения детонационной и реакционной камер ведут при атмосферном давлении. Расходы компонентов регулируют таким образом, чтобы заполнение камер заканчивалось одновременно. После заполнения камер, смесь в детонационной камере поджигают, формируется детонационная волна, которая переходит в отсоединенную ударную волну, распространяющуюся в реакционной камере в среде нагретого природного газа. При этом в реакционной камере происходит пиролиз метана, в результате которого из части метана образуются ацетилен, этилен, водород.

После сгорания газов в детонационной камере и пиролиза метана в реакционной камере цикл работы заканчивается, свежие порции исходных компонентов снова заполняют камеру сжигания М цикл повторяется.

При детонационнЬм режиме горения в продукта сгорания образуется значительное количество окислов азота (до 2-х Ъ), что происходит в результате термического связывания кислорода и азота воздуха. Окислы азота сохраняются в продуктах сгорания за счет закалки в волне разрежения и дальнейшего охлаждения в парогенера45

d0

При лабораторных исследованиях камеры сжигания при различных состояниях компонентов горючей смеси (метана, кислорода, азота), выход окислов азота колеблется от 1,6% до 2Ъ, а ацетилена — до 7%. Анализ процессов происходящих в реакционной камере позволяет утверждать, что выход ацетилена может быть доведен до 19%. Таким образом, при сжигании в данной установке 90000 нм э в час природного газа (что соответствует расходу газа на средней тепловой электростанции) помимо традиционного производства электроэнергии, каждый час производится 10 т азотной кислоты и 11 т ацетилена, что равно часовой производительности существующих заводов по производству азотной кислоты и ацетилена.

Ступенчатое сжигание топлива (сначала в камере сжигания, а затем торе 5. В парогенераторе тепло продуктов сгорания расходуется на получение водяного пара, который затем используется в турбогенераторе для выработки электроэнергии.

Отдав тепло в парогенераторе, продукты сгорания сжимаются компрессором до 16 атм и поступают в установку для выделения окислов азота. В установке выделенные окислы связывают () ся до азотной кислоты, которая и является целевым продуктом.

Богатые кислородом продукты, оставшиеся после выделения окислов азота направляют в устройство утилизации продуктов сгорания, где их сжимают вместе с синтез-газом, полученным при пиролизе природного газа, Отработанные газы выбрасываются в атмосферу.

Продукты пиролиза природного газа из реакционной камеры поступают в теплообменник 10, пар которого используется для выработки электроэнергии в турбогенераторе 11.

Охладившиеся в теплообменнике 5 газы пиролиза сжимают компрессором

15 до 10 атм и направляют в устройство по выделению ацетилена из газов пиролиза. Выделенный ацетилен является целевым продуктом.

Оставшиеся после извлечения ацетилена газы, т.е. этилен, метан и водород (синтез-газ) направляют в устройство утилизации продуктов сгорания, где их сжигают в газах поступивших из установки для выделения окислов азота. Как указывалось ранее, отработанные газы выбрасываются в атмосферу, а выделившееся тепло используется для производства электроэнергии.

4() Предлагаемое устройство позволяет решить в одном из направлений проблему комплексного использования природного горючего топлива, 857228

Формула изобретения

Составитель Н. Агеенко

Редактор Г. Волкова Техред М. Рейвес КорректорГ. Решетник

Заказ 7145/41 Тираж 548 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 в устройстве утилизации продуктов сгорания) позволяет сократить количество врелных вйбросов в атмосферу по сравнению с тепловыми электростанциями, и тем самым упрощает задачу борьбы за чистоту окружающей среды.

Установка для переработки углеводородов с получением химических продуктов и электроэнергии, включающая реактор с камерой сжигания, подсое-. диненные к ней и расположенные последовательно парогенератор с турбогенератором, устройство для выделения окислов азота, устройство для утилизации продуктов сжигания,и компрессор, отличающаяся тем, что, с целью удешевления получения химических продуктов и электроэнергии, в качестве реактора используют реактор типа ударной трубы, содержащий детонационную камеру сжигания и камеру для получения ацетилена, компрессор установлен перед устройством для выделения окислов азота, и установка снабжена подсоединенными к камере для получения ацетилена и расположенными последовательно парогенератором, компрессором и устройством для выделения ацетилена, подсоединенным к устройству для утилизации продуктов сгорания.

Источники. информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Получение окислов азота термическим путем в высоконапорном парогенераторе, Отчет МХП., М., 1969.