Пиролизная печь

 

Использование: пиролиз углеводородного сырья для получения 2-олефинов и нпарафинов. Сущность изобретения: печь включает обогреваемую камеру с работающими снизу вверх реакционными трубами (РТ), размещенными по оси камеры, и объемными раздающим и собирающим коллекторами (К). Дополнительный К установлен для подачи газа в РТ и снабжен патрубками (П). Входные концы РТ введены в К с зазором от П, равным 9-11 мм. Соотношение внутренних диаметров П и РТ составляет 0,6-0,8. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 С 10 G 9/20

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕ НТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4770237/26 (22) 18.12.89 (46) 30,11.92. Бюл. ¹ 44 (71) Таллиннский политехнический институт и, Инженерный центр охраны природы Эстонского научно-исследовательского института лесного хозяйства и охраны природы (72) Э.К,Пийроя, M.À.Рохумяги, В.В.Ветевоол и М.Ф.Вийсимаа (56) Патент Франции

¹ 1586252, кл, С 10 6 9/20, 1970.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1313864, кл. С 10 G 9/20, 1985.

Изобретение относится к пиролиэу углеводородного сырья, в частности к трубчатым печам пиролиза, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленностями для получения 1олефинов и н-парафинов.

Известна пиролизная печь для разложения углеводородного сырья, склонного к коксообразованию, включающая соединенные последовательно конвективный змеевик, сепаратор и радиантный змеевик. Печь снабжена установленной между конвективным змеевиком и сепаратором дополни- тельной трубой, конец которой расположен снаружи трубы конвективного змеевика и снабжен патрубком для подачи защитного агента.

Недостатком известной печи является длительность времени пребывания высокомолекулярного сырья в змеевике для предварительного нагрева, его низкая текучесть в нем, сопровождающаяся пониженной теплопередачей на сырье, что в итоге приводит к снижению производительности печи.

„„. Щ„„1778145 А1 (54) ПИРОЛИЗНАЯ ПЕЧЬ (57) Использование: пиролиэ углеводородного сырья для получения 2-олефинов и нпарафинов. Сущность изобретения: печь включает обогреваемую камеру с работающими снизу вверх реакционными трубами (PT), размещенными по оси камеры, и объемными раздающим и собирающим коллекторами (К). Дополнительный К установлен для подачи газа в РТ и снабжен патрубками (П). Входные концы PT введены в К с зазором от П, равным 9-11 мм. Соотношение внутренних диаметров П и PT составляет

0,6-0,8. 3 ил.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является пиролиэная печь, включающая радиантную камеру с горелками на боковых стенах и реакционными трубами (PT), размещенными по оси камеры и объединенными раздающим и собирающим коллекторами. Установленный параллельно раздающему коллектору дополнительный коллектор предназначен для . д подачи пара в PT и снабжен трубами с коническими соплами, каждая из которых установлена соосно внутри входного участка РТ, О© выполненной в виде усеченного конуса с большим основанием в месте присоедине° ввй ния PT к раздающему коллектору.

Недостаток известной печи для пироли- Ql за парогаэовых смесей заключается в ТоМ, что она не обеспечивает высокую вффективность процесса и достаточную длительность рабочего пробега печи. Это объясняется тем, что сама сущность процессе, несмотря на его прохождение при довольно высокой температуре, обеспечивающей большее совершенство деструкции углеводородов, создает предпосылки для возникновения

1778145 лены в раздающий коллектор, составляет

0,6-0,8, а расстояние между концами патрубков и PT — 9-11 мм.

Проходящий через патрубки средства подачи газа в PT поток газа с высокой ско- 45 ростью, не менее 15 м/с втекает в PT и, всасывая жидкое сырье, транспортирует eio через РТ, в которых образуется стабильный восходящий двухфазный поток. В PT происходит интенсивная теплопередача от горя- 50 чих стенок труб к быстродвижущейся тонкой пленке сырья, Скорость нагрева пленки от150 Сдо500-550 Сочень велика, причем масса сырья нагревается равномерно, т.к, происходит ее нагрев потоком газа 55 и с внутренней стороны. В PT начинает происходить интенсивная деструкция высших углеводородов, а выделяемые пары продуктов низших углеводородов (продуктов разложения) потоком газа выносятся из зоны реакций .коксообразования. Общеизвестная плохая теплопередача на вещества в гаэофазном состоянии послужит причиной медленного и неравномерного нагревания потока парогазовой смеси в РТ, а также возможного перегрева близких к стенкам

PT слоев потока, причиняющего в них коксообразование, Конструктивное исполнение узла подвода пара, выполняющего по существу функции парового инжектора, обеспечивает лишь равномерное распределение образовавшихся коксовых отложений по всем РТ, не изменяя условий коксообраэования в действительности, В итоге длительность рабочего пробега печи увеличивается лишь незначительно, оставаясь по-прежнему низким.

Нельзя упустить, что наслоившийся на стенках PT кокс резко снижает теплопередачу, и для обеспечения необходимого ее количества придется повысить температуру

РТ, означающее возможность их прогорания вместо закоксовывания.

Цель изобретения — повышение эффективности пиролиза и увеличение длительности рабочего пробега печи путем пиролиэа сырья в восходящей пленке.

Поставленная цель достигается тем, что в пиролизной печи, включающей обогреваемую камеру, установленные по ее оси РТ, объединенные раздающим и собирающим коллекторами, и средство подачи газообразного агента в РТ, выполненное в виде объединенных коллектором и проходящих через стенку раздающего коллектора патрубков, каждый из которых установлен соосно РТ, согласно изобретению, соотношение внутренних диаметров патрубков и РТ, входные концы которых заглуб5

40 реакции. Большая интенсивность разложения сырья и мгновенный вывод продуктов . пиролиза иэ зоны реакции предотвращает коксообразование в PT и гарантируют стабильность фракционного состава продуктов пиролиэа, На фиг.1 представлен общий вид печи, вертикальный разрез; на фиг.2 — узел l на фиг.1; на фиг.3 — разрез А-А на фиг.1.

Пиролиэная печь содержит образованную боковой стенкой 1, потолочным 2 и подовым 3 перекрытиями обогреваемую камеру

4, соединенную через прорези 5 подового перекрытия с размещенной в нижней части печи радиантной камерой 6, в газоходе 7 которого установлена горелка 8. Камера 4 соединена дымоходом 9 с размещенной в стороне от ее верхней части камерой с конвективной секцией (не показаны) нагрева сырья. По оси камеры 4 круглообразно, в один ряд, вертикально и параллельно друг к другу размещены PT 10, объединенные через размещенные плотно и беэ зазора в потолочном перекрытии 2 каплеотбойники

11 с собирающим коллектором 12, размещенным вне камеры 4 над потолочным перекрытием. Нижние, входные концы PT за глублен ы в полость объединенного их раздающего коллектора 13, который соединен с секцией нагрева сырья. Параллельно коллектору 13 размещено средство подачи газообразного агента в РТ, выполненное в виде объединенных коллектором 14 и проходящих герметично через стенку коллектора 13 патрубков 15, диаметр которых меньше диаметра PT. Соотношение внутреннихдиаметров патрубков15(б )и РТ(0 ) выбирается составляющим 0,6-0,8. В коллекторе 13 патрубки 15 размещены с зазором, предпочтительно 9-11 мм, от входных концов РТ, с образованием всасывающих узлов. Коллекторы 13 и 14 размещены по оси камеры 4 на подовом перекрытии 3.

Пиролизная трубчатая печь работает следующим образом.

Сырье (жидкая масса твердого углеводородного сырья, расплавы полиэтилена или его отходов в парафине или высших фракций продуктов пиролиэа) подают в конвективную секцию (не показана) нагрева сырья, где за счет тепла отходящих дымовых газов массу сырья нагревают до 150"С, после чего ее направляют в раздающий коллектор 13, из которого она распределяется по РТ 10. Поступающий из коллектора 14 циркулирующий инертный гаэ (углекислый гаэ, азот и т.п.) при 450-475 С проходит патрубки 15 и с высокой скоростью не менее

15 м/с втекает в PT и, всасывая жидкое сырье, транспортирует его через РТ, в кото1778145 рых образуется стабильный восходящий двухфазный поток в виде тонкой пленки сырья на внутренних стенках PT и потока газа.

В PT тонкая, со средней толщиной 5

2-4 мм пленка сырья моментально нагревается до 500-550 С в результате чего происходит пиролиз сырья, Поступающий из PT пирогаэ после его разделения в капле-отбойниках 11 от возможных капель жидкого 10, сырья направляют в коллектор 12, а из него в конденсационную систему для конденсации паров продуктов пиролиза.

Продукты сгорания топливного газа в горелке 8 — дымовые газы — отдают тепло 15 реагирующей в PT пленке и на предварительный нагрев жидкого сырья. Затем через дымовую трубу (не показана) их выбрасывают в атмосферу, При испытаниях на опытной установке 20 (печь предлагаемой конструкции с 6 PT диаметром 0 =30 мм им высотой 3 м) был осуществлен пиролиз отходов полиэтилена и бензиновой фракции (пределы кипения 90145 С). В случае обоего сырья поддержива- 25 лась температура пиролиза 525 С. В пределах заявленных численных данных конструкции печи достигнутая производительность составляла соответственно 2527 r/÷ и 30 г/ч на см боковой поверхности 30

РТ, а сумма получаемых низших олефинов— практически 100 мас.,4. Просмотр печи после 300 и 500 часовой непрерывной работы соответственно подтвердил также практическое отсутствие в РТ коксовых отложений, 35 максимальная толщина которых во всех трубах не превышала 0,2 мм.

Таким образом, выполнение PT заглубленными входными концами в раздающий коллектор и выбор соотношения внутренних диаметров патрубков и РТ, а также расстояния между их концами соответствующими заявленным значениям приводит к созданию условий максимально эффективного проведению пиролиза. Отсутствие условий для прохождения реакции коксообразования, обеспечивающее снижение толщины коксовых отложений на внутренней поверхности PT примерно в 10 раз приводит к значительному увеличению рабочего пробега печи.

Формула изобретения

Пиролизная печь, включающая обогреваемую камеру, установленные по ее оси реакционные трубы, соединенные раздающим и собирающим коллекторами, и средство подачи газообразного агента в реакционные трубы, выполненное в виде обьединенных коллектором и проходящих через стенку раздающего коллектора патрубков, каждый из которых установлен соосно с реакционными трубами, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности пиролиза и увеличения длительности рабочего. пробега печи путем пиролиза сырья в восходящей пленке, соотношение внутренних диаметров и реакционных труб, входные концы которых заглублены в раздающий коллектор, составляет 0,6-0,8, а расстояние между концами патрубков и реакционных труб—

9-11 мм.

1778145

Редактор

Заказ 4163 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

f0 б

Составитель Э.Пийроя

Техред М.Моргентал Корректор С.Пекарт