Аппарат для переработки углеводородов в присутствии пленки расплавов металлов или солей

 

Союз Советскик

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»865897 (6 I ) Дополнительное к в вт. с вид-ву— (22) Заявлено 04.04. 78 (2! ) 2601387/23-26 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 23.09.81. Бюллетень )те 35

Дата опубликования описвни. ° 25 ° 09 ° 81 (5I)M. Кл.

С 10 G 9/34 е11юудвретеенвые квинтет

СССР аю аелам взюбретевий в ютермтв)1 (5З) УДК66.092. . 1 (088. 8) Э.А. Рауд, А. Д, Резников, Е.А. Фейгин, Ц.А. Ваяаиян-...,., и Б.В, Иаркачев

1 (72) Авторы изобретения

1

Ч (71) Заявитель

» (54) АППАРАТ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДОВ

В ПРИСУТСТВИИ ПЛЕНКИ РАСПЛАВОВ МЕТАЛЛОВ

ИЛИ СОЛЕЙ

Изобретение относится к термичес1 кой и ка талитич е ской переработке углеводородов и может найти применение в нефтехимической, нефтеперврабатывакщей химической и других отрасУ

5 лях промьппленности, например в процесоах пиролиза углеводородов и их производных.

Известны аппараты для переработки

16 углеводородов в присутствии расплавов металлов или солей, содержащие реактор для переработки углеводородов, выполненный в виде ванны с расплавом, в нижней части которой размещены средства для ввода сырья.

Аппараты содержат также размещенный над зеркалом расплава сепаратор для отделения продуктов переработки от расплава, Над сепаратором размещены средства для охлаждения продуктов переработки углеводородов. Ванна снабжена средствами для косвенного нагрева сырья и расплава (1 ) и (2).

Основным недостатком известных аппаратов является выполнение реактора переработки углеводородов в виде ванны с расплавом. Барботаж сырья через расплав приводит к большим временам контакта (0,5-1 с) и, в результате, к незначительному выходу целевых продуктов ),выход этилена при пиролизе прямогонного бензина составляет не более 28 вес.%.

Известен аппарат для переработки углеводородов в присутствии расплавов металлов или солей, содержащий реакционну1о камеру с расппавом, снабженную помещенной в расплав вертикальной трубой со средствами ввода сырья, помещенным в расплав средством для нагрева расплава, установленным над реакционной трубой сепаратором для отделения продуктов переработки углеводородов от расплава. Над реакционной камерой расположена камера с расплавом для закалки продуктов переработки, снабженная по86 мещеиной в расплав вертикальной трубой со средствами ввода продуктов переработки углеводородов, размещенным в расплаве средством для охлаждения расплава, средством для ввода расплава в реакционную камеру, установленным над вертикальной трубой сепаратором (3 ).

Основной недостаток известного аппарата для переработки углеводородов заключается в том, что реакционная труба расположена в слое расплава, В результате углеводородное сырье движется в реакционной трубе в барботажном режиме, что обуславливает большие времена контакта и соответственно малый выход целевых продуктов, Другим недостатком известного аппарат для переработки углеводородов является размещение средств для нагрева аппарата в слое pacwasa, Как следствие, расплав выступает в качестве теплоносителя, что приводит к необходимости циркуляции в известном аппарате переработки углеводородов больших количеств расплава (весовое отношение расплав/сырье составляет более 10/1), Наиболее близким к предлагаемому аппарату является известный аппарат для переработки углеводородов в присутствии пленки расплава металлов или солей на внутренней поверхности аппарата, содержащий реактор переработки углеводородов, выполненный в виде змеевика (представляющего собой прямые трубы, соединенные между собой калачами), снабженного размещенными в начальной части змеевика средствами для ввода сырья и расплава, Аппарат содержит также средства для косвенного нагрева углеводородного сырья, размещенные в начальной части змеевика, и средства для косвенного охлаждения продуктов перераработки углеводородов, размещенные в конечной части змеевика. К змеевику последовательно подсоединены сепаратор для отделения газообразных продуктов переработки от расплава, смолы и кокса, а также регенератор расплава, содержащий устройство для механического удаления смолы, кокса и шлака, Регенератор расплава подсоединен к реакционному змеевику при помощи циркуляционной трубы Я, Основ ымн недостатками известного аппарата являются выполнение реакто5897 4 ра переработки углеводородов в виде реакционного змеевика, а также наличие в аппарате лишь одного средства для ввода в змеевик расплава. Первый .недостаток ввиду большой длины змеевика (80 м и более) приводит к значительным временам контакта. Наряду с этим, наличие в змеевике калачей, а также отсутствие дополнительных средств подвода расплава по длине реакционного змеевика приводит к нарушению пленки на внутренней поверхности реакционного змеевика. В результате теплоотдача внутри змеевика ухудшается (коэффициент теплоотдачи уменьшается от 10№- 10 до 6 10 — 10 ), время контакта увеличивается (до 0,1-0,5 с) и соответственно выход целевых про20 дуктов падает (при пиролиэе прямогон", ного бензина выход этилена. уменьшается до 30 вес.7 и менее). Разрушение сплошной пленки расплава на внутренI ней поверхности змеевика приводит так25 же к эакоксовыванию4меевика, что о6уславливает ухудшение теплопередачн, уменьшение живого сечения змеевика, и следовательно уменьшение производительности аппарата, ЗО

Другим недостатком известного аппарата для переработки углеводородов в присутствии пленки расплава металлов или солей на внутренней поверхности аппарата является отсутствие в регенераторе патрубка для ввода восстановительного агента, что лишает воэможности осуществлять химическую регенерацию расплава и вынуждает применять механические средства для выво411 да из регенератора смолы, кокса и шлака. В результате растет концентрация кислорода в расплаве и состав расплава быстро меняется. Наличие в составе расплава окислов приводит к за4> биванию устройств ввода, ухудшению теплопередачи, увеличенжо коррозии оборудования. Дпя устранения перечисленных недостатков регенерации расплава необходимо в течение 20"

50 50 ч пробега установки полностью обновлять расплав.

Цель изобретения — увеличение выхода целевых продуктов за счет повышения эффективности теплообмена з5 внутри реактора и сокращения длины реактора переработки углеводородов.

Поставленная цель достигается . б = тем, что реактор переработки углево865897 6

10 !

20 дородов выполнен в виде вертикальной трубы, а средства ввода расплава размещены по длине этой трубы и окружены сообщающимися между собой камерами с расплавом. 3

Кроме того, регенератор. снабжен патрубк м для ввода восстановительного газа.

Переход от конструкции реактора в виде змеевика с одним средством для ввода расплава к конструкции в виде вертикальной трубы с размещенными по длине трубы средствами для ввода расплава позволяет эа счет уменьшения длины реактора (от 80100 и дпя змеевика, до 4-8 м для вертикальной трубы) и эа счет повышения эффективности теплообмена в реакторе (коэффициент теплоотдачи

2 ккол уива я от 6.10 м2.ч.град для змеевика, до 10 — 10

4 5 KKClh м -час град для вертикальной трубы) уменьшить время контакта до 0,02-0,04 с. В результате. выход низших олефинов в предлагаемом аппарате в сравнении с известным аппаратом увеличивается на

ЗОЖ и более и составляет 65 вес.X.

Снабжение регенератора патрубком для ввода восстановительного газа позволяет за счет восстановления окислов проводить эффективную регенерацию расплава,.и, тем самым, позволяет довести длительность пробега расплава до 500 ч. Наряду с этим, 35 использование восстановительного газа позволяет исключить применение механических средств для удаления смолы, кокса и шлаков из регенератора. 40

На чертеже показан предлагаемый аппарат для переработки углеводородов в присутствии пленки расплавов металлов или солей, продольный разрез. 45

Аппарат содержит вертикальную реакционную трубу 1, снабженную патрубком 2 для ввода сырья и размещенными по длине реакционной трубы .I. средствами 3 для ввода расплава, выполненными в виде щелей, которые окружены сообщающимися между собой при помощи трубок 4 с камерами 5 с расплавом. Аппарат содержит также средства для косвенного нагрева сырья, выполненные в виде горелок 6 и труб 7 для подвода топлива, размещенные в нижней части реакционной трубы 1; средства для косвенного охлаждейия продуктов переработки угу леводородов, выполненные в виде рубашки 8, снабженной патрубками для ввода воды 9 и вывода пара 101 сепаратор 11, выполненный в виде циклона с патрубком 12 для вывода газообразных продуктов переработки углеводородов и патрубком 13 для вывода ðàñï" лава, шлака, смолы и кокса, подсоеди ненный.к верхней частя реакционной трубы 1 регенератор 14 расплава, выполненный в виде отстойника, снабженного патрубком 15 для ввода расплава, шлака, смолы, кокса, патрубком

16 для ввода восстановительного газа, патрубком 17 для вывода шлака, смолы и вуокса, патрубком 18 для вывода регенерированного расплава. Регенератор подсоединен к верхней части реакционной трубы 1 при помощи трубы

19, выполненной в виде гидравличес! кого затвора. Наряду с этим аппарат содержит подсоединенный к нижней части реакционной трубы 1 змеевик 20 для подвода предварительно нагрето- го сырья1 редства для-подпитки аппарата свежим расплавом, содержащие присоединенную к нижней части реакционной трубы 1 камеру с расплавом

21 и камеру со сжатым газом 22.

Аппарат расположен в трубчатой печи 23, содержащей радиантную 24 и конвективную 25 камеры.

Аппарат работает следующим обраэоме

Ю

Углеводородное сырье при 15-20 С о подается в расположенный в конвективной камере 25 печи 23 змеевик 20, где оно нагревается за счет дымовых газов, поступающих в конвективную камеру 25 при 900-1000 С. Нагретое до 450-550 С углеводородное сырье поступает далее через патрубок 2 в реакционную трубу 1, нагревается и перерабатывается там под действием тепла, подводимого к сырью через стенку реакционной трубы 1 эа счет сжигания топлива в горелках 6. Поступающий в реакционную трубу 1 ноток углеводородного сырья, соприкасаясь с расплавом, подводимым в реакционную трубу 1 из камер 5 посредством размещенных по длине реакционной трубы средств 3 для ввода расплава, эа счет сил трения образует пленку расплава 26 на стенке реакционной трубы 1

1 и перемещает ее в направлении своего движения.

7 86589 7

Из нижней части реакционной трубы „

1 углеводороды, а также расплав при

850-930 С поступают в верхнюю часть реакционной трубы, Здесь они охлаждаются посредством воды, поступающей в рубашку 8 через патрубок 9. Для уменьшения времени закалки .в конце реакционной .трубы I в поток продуктов переработки углеводородов вводят.. посредством, средства 3 ввода расплав, поступающий в камеру 5 при 350-500 С.

Далее поток поступает в сепаратор

ll, где происходит отделение газообразных продуктов переработки углеводородов от расплава, шлаков, смолы и кокса, Газообразные углеводороды через патрубок 12 направляются на дальнейшую переработку, а расплав, шлаки, смола и кокс поступают по патрубку 15 в регенератор 14, Поступающий в регенератор 14 расплав восстанавливается восстановительным газом. Отделившиеся за счет. разности в удельных весах от расплава смола, кокс и, невосстановленные шлаки выводятся из регенератора 14 через патрубок 17 при помощи подаваемого в регенератор через патрубок

16 восстановительного газа. Регенерированный расплав через патрубок 18 поступает в сообщающиеся между собой камеры 5 и далее через средства ввода 3 в реакционную трубу !. Дополнительная подпитка аппарата расплавом осуществляется путем его передавливания сжатым газом из камеры 21 в камеру 5.

Предлагаемый аппарат с реакционной трубой длиной 6 м, диаметром 10 мм сепаратором длиной 0,8 м, максимальным диаметром 80 мм; регенератором высотой 1 м, диаметром 0,5 м используют для пиролиза бензина с температурами начала и конца кипения 806186 С. В качестве расплава используют сплав свинца, При расходе сырья 20 кг/час, расходе расплава 2 кг/час, температуре сырья на входе в реакционную трубу

520 С и температуре продуктов переработки углеводородов на выходе из реакционной трубы 890 С, время прео бывания углеводородов в реакционной трубе 0,04 с, выход этилена 38 вес.Х

Применение предлагаемого аппарата для переработки углеводородов!

О в присутс вии пленки расплавов металлов или солей позволяет по сравнению с известным аппаратом увеличить коэффициент теплоотдачи в реакторе с

6.10 10 кксюл до 104 10

ы%чюс cpa м :час. ре0, уменьшить время контакта с 0,5-0,1 с до 0,04-0,03 с; увеличить выход этилена с 28-30 вес.Ж до 38-42 вес.7 защитить реактор от закоксовывания

Р увеличить длительность пробега расплава.

Формула изобретения

tS

1. Аппарат для переработки углеводородов в присутствии пленки расплавов метаплов или солей, содержащий реактор переработки углеводородов, 20 снабженный средствами для ввода углеводородного сырья и расплава, средства для косвенного нагрева углеводородного сырья, размещенные в начальной ччстн реактора, средства для косвенного охлаждения продуктов переработки углеводородов, размещенные в конечной части реактора, сепаратор, подсоединенный к реактору, регенератор расплава, выполненный в виде отстойника и подсоединенный к сепаратору, 30 циркуляциоииую трубу, подсоединенную к регенератору расплава и реактору, о т л и ч à ю шийся тем, что, с целью увеличения выхода целевых продуктов, реактор для переработки углеводородов выполнен в виде вертикальной трубы, средства для ввода расплава размещены по длине трубы и окружены сообщающимися между собой камерами с расплавом.

40 2. Аппарат по и, l, о т л н ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности регенерации, регенератор снабжен патрубком для ввода восстановительного газа.

43

Источники информации, принятые so внимание при экспертиз

I. Патент CHIA ))- 2053211, кл.208I 25, опублик. 1936.

2. Патент США ))- 2931843, кл.260683» опублик. 1960.

3. Патент США 1) 4012457, кл. 260683, опуб.

4. Патент Франции )) 2202930, кл, С 10 б 9/00, опублик.)974.(прототип) °