Реактор для получения непредельных углеводородов, преимущественно этилена



Владельцы патента RU 2369431:

Общество с ограниченной ответственностью "ПОЛИСТИРОЛ" (RU)

Изобретение может быть использовано для переработки углеводородного сырья. В генератор горячих газов 2 подают окислитель и горючее, после чего полученную смесь поджигают. Выходная часть генератора горячих газов 2 сужается в сторону реакционной камеры 3 с образованием сопла 7, а патрубки подачи углеводородного сырья 8 расположены в зоне критического сечения сопла 9 и ориентированы радиально. Сырье, движимое потоком из генератора горячих газов 2, поступает в реакционную камеру 3, в которой происходит высокоскоростной нагрев сырья. Далее продукты пиролиза поступают в закалочную камеру 4. Изобретение позволяет создать условия для сочетания гидродинамической и термической деструкции углеводородного сырья, обеспечивающие высокий процент выхода непредельных углеводородов. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области переработки углеводородного сырья, а именно к высокотемпературным реакторам для получения непредельных углеводородов, преимущественно этилена.

Известна технологическая установка ЭП-300 для получения этилена из бензиновых фракций [Пиролиз углеводородного сырья. Мухина Т.Н., Барабанов Н.Л., Бабаш С.Е. и др. - М.: Химия, 1987, стр.142-145]. Пиролиз сырья осуществляется в трубчатой печи. Полученная реакционная смесь подвергается закалке в закалочно-испарительном аппарате и далее подвергается компримированию, очистке, сушке, после чего производится газоотделение. Для осуществления этих трудоемких операций используется сложное, громоздкое и энергоемкое оборудование, в том числе пароперегреватели, колонны фракционирования, сепараторы, компрессоры и т.д. В результате многоступенчатой переработки бензиновых фракций на выходе установки получают до 25% этилена и незначительное количество ацетилена и пропилена.

Известен реактор для переработки углеводородного сырья [патент РФ 2290991, опубл. 10.01.07]. В корпусе реактора имеется узел поджига газовой смеси, камера образования рабочего тела, камера пиролиза с узлом подачи перерабатываемого сырья и камера закалки. К корпусу присоединены патрубки для подвода и отвода реагентов. Реактор также содержит генератор горячих газов, выход которого соединен с входом камеры образования рабочего тела. Генератор горячих газов имеет внутреннюю камеру сгорания, которая сообщается с узлом поджига газовой смеси и снабжена патрубком подачи инициирующего горение газа. Во входной части камеры образования рабочего тела установлен коллектор с радиальными отверстиями для подачи горючего. Между камерой образования рабочего тела и камерой пиролиза расположены радиальные форсунки для подачи перерабатываемого сырья. Между камерой пиролиза и камерой закалки расположены радиальные форсунки для подачи водорода. Реактор имеет сложную конструкцию и позволяет перерабатывать тяжелые фракции углеводородов - кубовые остатки, гудроны, битумы, мазуты и т.д.

В качестве прототипа выбран реактор для получения ацетилена из углеводородов [патент РФ 2087185, опубл. 20.08.97]. Вертикальный реактор имеет в своем составе:

- смеситель для смешения подогретых до 650°С газа-окислителя (кислорода) и сырья (метана);

- горелку для поджига смеси;

- реакционную камеру, в которой происходит пиролиз;

- закалочный аппарат.

Благодаря закручиванию поступающей смеси углеводородов с кислородом на лопастях горелки обеспечивается винтообразное движение горячего газового потока в туннеле корпуса реактора и в полости закалочного аппарата. Реактор имеет рассекатель, представляющий собой втулку, соосную стенкам закалочного аппарата с форсунками на верхнем торце, который распределяет основной цилиндрический поток реакционных газов, преобразуя его в закрученный кольцевой поток. Реактор позволяет перерабатывать метан с получением в основном синтез-газа (свыше 80%) и содержанием ацетилена в газе пиролиза до 9% об.

Таким образом, существует техническое противоречие. Производство этилена в трубчатых печах позволяет получить значительный выход этого продукта, однако процесс переработки длительный, трудоемкий, энергоемкий и требует модернизации при переходе с одного вида сырья на другой. С другой стороны, известные высокотемпературные реакторы существенно проще в эксплуатации и менее энергоемки, однако при их эксплуатации выход непредельных углеводородов значительно ниже, чем у трубчатых печей, так выход ацетилена составляет менее 10%, а этилен вообще является сопутствующим продуктом, его доля составляет 0,2-0,4%.

В основу изобретения поставлена задача решить имеющееся противоречие и создать высокотемпературный реактор высокой производительности, универсальный по сырью (жидкие и газообразные углеводороды) и с высоким выходом низших олефинов (этилена).

Технический результат - создание условий для сочетания гидродинамической и термической деструкции углеводородного сырья, обеспечивающих высокий процент выхода этилена.

Поставленная задача решается изменением конструкции реактора. Реактор имеет в своем составе охлаждаемый корпус с патрубками для подачи окислителя и углеводородного сырья, а также реакционную камеру, сообщающуюся с закалочной камерой. От прототипа реактор отличается тем, что дополнительно снабжен генератором горячих газов, соединенным с входом реакционной камеры и снабженным патрубком подачи горючего, патрубком подачи окислителя и узлом поджига газовой смеси. Выходная часть генератора горячих газов сужается в сторону реакционной камеры с образованием сопла, а патрубки подачи углеводородного сырья расположены в зоне критического сечения сопла и ориентированы радиально.

Более подробно сущность изобретения поясняется в приведенном ниже примере реализации и иллюстрируется чертежомВ, на котором схематично представлен продольный разрез реактора.

Реактор имеет сборный водоохлаждаемый корпус 1. Основными узлами реактора являются: генератор горячих газов 2, реакционная камера (камера пиролиза) 3, закалочная камера 4.

Генератор горячих газов 2 имеет осевой патрубок 5 подачи горючего, например метана, радиальный патрубок 6 подачи окислителя, например кислорода. Генератор горячих газов 2 снабжен узлом поджига горючей смеси, имеет цилиндрическую камеру сгорания и сопло 7, сужающееся в сторону реакционной камеры 3. Патрубки 8 подачи сырья расположены в зоне 9 критического сечения сопла, т.е. в зоне сечения, в котором скорость потока равна местной скорости звука, и ориентированы радиально. Реактор работает следующим образом.

Вначале в генератор горячих газов подается окислитель (кислород) и горючее (метан), и полученная смесь поджигается при помощи плазматрона или ВЧ-свечи. Горение осуществляется при коэффициенте избытка окислителя α<1. После выхода на рабочий режим осуществляют подачу углеводородного сырья. В качестве сырья возможно использование жидких или газообразных углеводородов, например прямогонного бензина, бензиновой фракции (температура выкипания 70-110°С), углеводородного рафината. Перерабатываемое сырье подается радиальными струями в зону критического сечения сопла 7, т.е. в зону, где скорость потока близка к местной скорости звука. Сырье, движимое потоком из генератора горячих газов, поступает в реакционную камеру 3. В камере 3 происходит высокоскоростной нагрев сырья, сопровождающийся деструкцией высокомолекулярных компонентов. Турбулентность звуковых потоков и разница кинетического и теплового напоров, вызванные наложением осевых и радиальных потоков, повышают степень деструкции высокомолекулярных соединений. Рабочими режимами в камере являются Т=800-1200°С, давление 3-6 ати. Далее продукты пиролиза поступают в закалочную камеру 4. Вода, поступающая в камеру 4, превращается в пар, температура парогазовой смеси снижается до 300-450°С и процесс пиролиза прекращается.

Разделение на фракции полученной на выходе смеси производится традиционным способом.

Ниже приводится таблица материальных балансов по сырью и полученному продукту после разделения.

Сырье Состав полученного продукта Масса, кг % мас.
Прямогонный бензин 31200 кг Водород 2215,2 7,1
Метан 5366,4 17,2
Этилен 11793,6 37,8
Ацетилен 3088,8 9,9
Этан 1310,4 4,2
Пропилен 4773,6 15,3
ΣС4 1029,6 3,3
Потери 1622,4 5,2
ИТОГО 31200 100%
Бензиновая фракция (температура выкипания 70-110°С) 33600 кг Водород 2761,9 8,22
Метан 6253,0 18,61
Этилен 14169,1 42.17
Ацетилен 4986,2 14,84
Этан 719,0 2,14
Пропилен 1985,8 5,91
ΣС4 994,6 2,96
Потери 1730,4 5,15
ИТОГО 33600 100%
Углеводородный рафинат 34800 кг Водород 3383,0 9,81
Метан 9408,0 17,50
Этилен 15486,7 40,33
Ацетилен 3728,6 13,71
Этан 1063,7 2,77
Пропилен 2073,6 7,40
ΣС4 937,0 3,44
Потери 2319,4 5,04
ИТОГО 34800 100%

Приведенные выше и другие многочисленные испытания реактора показали, что он позволяет перерабатывать различное углеводородное сырье, как жидкое, так и газообразное. Процентный выход этилена колеблется от 38 до 50%, ацетилена - 10-15%. Конкретный процент в основном определяется физико-химическими характеристиками перерабатываемого сырья.

Настоящая заявка описана с некоторыми деталями для достижения ясности и понимания. Специалисты в данной области при прочтении описания могут понять, что возможны некоторые изменения в деталях без выхода за пределы области применения и прилагаемой формулы.

Реактор для получения непредельных углеводородов, имеющий охлаждаемый корпус с патрубками для подачи окислителя и углеводородного сырья и имеющий реакционную камеру, сообщающуюся с закалочной камерой, отличающийся тем, что дополнительно снабжен генератором горячих газов, соединенным с входом реакционной камеры и снабженным патрубком подачи горючего, патрубком подачи окислителя и узлом поджига газовой смеси, выходная часть генератора горячих газов сужается в сторону реакционной камеры с образованием сопла, а патрубки подачи углеводородного сырья расположены в зоне критического сечения сопла и ориентированы радиально.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу выделения изобутилена из изобутиленсодержащей фракции путем гидратации изобутиленсодержащей фракции с получением трет-бутанолсодержащей фракции и ее последующей дегидратации, характеризующемуся тем, что процесс дегидратации проводят в две стадии, при этом на первой стадии выдерживают температуру 90-120°С и давление 1-3 кгс/см2 и выделяют концентрированный изобутилен и водный раствор трет-бутилового и втор-бутилового спиртов, из которого на второй стадии выделяют концентрированный втор-бутиловый спирт и изобутиленсодержащую фракцию, направляемую на гидратацию, причем на второй стадии процесс проводят при температуре 100-130°С и давлении 2-6 кгс/см.
Изобретение относится к способу получения олефинов реакцией метатезиса, в котором происходит взаимодействие гомологических или гетерологических олефинов с образованием олефинов другой структуры, где реакцию осуществляют при совместном присутствии газообразного водорода, а также в присутствии катализатора, содержащего, по меньшей мере, один элемент-металл, выбранный из вольфрама и молибдена, и имеющего структуру катализатора, нанесенного на носитель - диоксид кремния, и в присутствии, в дополнение к катализатору, соединения, содержащего, по меньшей мере, один элемент-металл, выбранный из числа металлов группы Iа (щелочные металлы), группы IIа (щелочноземельные металлы), группы IIb и группы IIIa в качестве сокатализатора, где количество сокатализатора относительно катализатора составляет от 0,1 до 20 (масс.), а количество газообразного водорода для совместного присутствия с исходными материалами, загружаемыми в реактор, составляет, при определении количества исходных материалов в расчете на газообразное состояние, 0,1-80 об.% относительно общего количества газа.
Изобретение относится к химической, нефтехимической промышленности и может быть использовано для проведения гетерогенно-каталитических реакций, в частности для проведения процесса дегидрирования метилбутенов в изопрен.
Изобретение относится к вариантам способа получения углеводородов, имеющих число атомов углерода в цепи Cn, где n 2 и n 20, включающим:образование галогенированного углеводорода, при реакции углеводородного реагента, имеющего число атомов углерода в цепи Cm, где m n, m 1 и m 10 с галогенирующим агентом;образование углеводородного продукта, имеющего число атомов углерода в цепи Cn, где n 2 и n 20, при контакте галогенированного углеводорода с каталатическим реагентом оксида металла;выделение углеводородного продукта; ирегенерирование каталитического реагента.
Изобретение относится к способу переработки побочных продуктов жидкофазного синтеза изопрена из изобутилена и формальдегида или формальдегидсодержащих продуктов, в частности 4,4-диметил-1,3-диоксана в интервале температур 400-480°С в присутствии водяного пара на алюмосиликатсодержащем катализаторе с предварительным нагревом побочных продуктов до температуры 400-550°С в присутствии водяного пара, характеризующемуся тем, что процесс проводят при начальной температуре на 5-40°С ниже и конечной температуре на 5-40°С выше средней температуры контактирования при постепенном повышении температуры от начальной до конечной и при постоянном снижении объемной скорости подачи сырья вначале цикла контактирования на 3-15% выше, а в конце цикла на 3-15% ниже среднецикловой объемной скорости подачи сырья.
Изобретение относится к способу получения катализатора, используемого для превращения кислородсодержащих соединений в легкие олефины. .
Изобретение относится к способу получения низкомолекулярных олефиновых углеводородов пиролизом углеводородного сырья в присутствии активирующей добавки и водяного пара, характеризующемуся тем, что в качестве активирующей добавки используют неионогенные поверхностно-активные вещества (ПАВ).
Изобретение относится к способу получения низкомолекулярных олефиновых углеводородов пиролизом углеводородного сырья в присутствии активирующей добавки и водяного пара, характеризующемуся тем, что в качестве активирующей добавки используют неионогенные поверхностно-активные вещества (ПАВ).
Изобретение относится к способу получения низкомолекулярных олефиновых углеводородов пиролизом углеводородного сырья в присутствии активирующей добавки и водяного пара, характеризующемуся тем, что в качестве активирующей добавки используют неионогенные поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Изобретение относится к способу очистки от отложений аппарата в способе регенерации очищенного N-метилпирролидона. .

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли промышленности, а именно к области осуществлении технологических операций с применением нейтральных (инертных) сред для предотвращения воспламенения углеводородных смесей.

Изобретение относится к области регулируемых твердотопливных газогенерирующих систем. .

Изобретение относится к способу для получения синтез-газа, включающему стадии реформинга с водяным паром и/или СО2 смеси углеводорода с водяным паром при контакте с твердым катализатором, имеющим активность в реформинге с водяным паром.

Изобретение относится к области обеспечения противопожарной безопасности и технических средств защиты от пожаров в случаях чрезвычайных ситуаций и возгорания на производственных, складских, жилых и бытовых объектах, в замкнутых помещениях и локализованных объемах, а также на открытом воздухе.

Изобретение относится к области технологических систем и процессов и может быть использовано для получении инертной технологической газовой среды преимущественно в нефтегазовой промышленности с целью предупреждения пожаров и взрывов в процессе бурения, освоения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, а также для их обработки, например удаления песчаных и глиняных пробок, осушения и обезвоживания или при проведении ремонтных работ нефтегазового оборудования, например трубопроводных систем жидких и газообразных углеводородов.

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно к устройствам, действие которых основано на использовании в качестве ингибиторов горения взвешенных высокодисперсных твердых частиц - аэрозоля, образующегося при горении шашки пиротехнического состава и выделяющегося в защищаемый объем.

Изобретение относится к способу получения синтез-газа. .

Изобретение относится к области ракетной техники, а более конкретно к области твердотопливных газогенерирующих систем, которые могут быть использованы в других отраслях народного хозяйства, где требуется производство газов под давлением.

© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2009-10-10 2013-03-21T04:48:30
Наверх