Трубчаста піч піролізу

1 Трубчаста піч піролізу, що містить конвек тивну і секцюновану радіаційну камери, усередині останньої встановлені реакційні труби, яка відрізняється тим, що реакційні труби виконані у вигляді ряду паралельних U-подібних труб, а радіаційна камера має U-подібну форму 2 Трубчаста піч по п 1, яка відрізняється тим, що реакційні труби виконані з внутрішніми вставками з труб меншого діаметра, що займають 50 - 70% перерізу зовнішньої труби Винахід відноситься до нафтохімічної промисловості, конкретно до виробництва нижчих олефінів шляхом піролізу вуглеводневої сировини в трубчатих печах Нижчі олефіни (етилен і пропілен) отримують шляхом термічного піролізу при температурі 780 900°С різної вуглеводневої сировини, від етану до вакуумних газойлів, в трубчатих печах з наступним розділенням продуктів піролізу В промисловості застосовуються трубчаті печі, що включають радіаційну камеру, в якій розташований реакційний змійовик, де відбувається нагрівання і піроліз вуглеводнів [1, 2] Реакційний змійовик представляє собою ряд послідовно з'єднаних труб, що обігріваються розташованими в бокових стінах печі пальниками Недоліком даної конструкції є те, що всі послідовно з'єднані труби реакційного змійовика знаходяться в одній радіаційній камері, отже, в ідентичних умовах теплонапруженості Однак для ефективного використання поверхні змійовика повинен бути забезпечений певний профіль теплонапруженості по довжині труб Розташування змійовика в одній радіаційній камері виключає можливість регулювання підводу тепла по його довжині і, як наслідок, створення оптимального температурного профілю продуктового потоку усередині змійовика, необхідного для збільшення виходу цільових продуктів напруженість по довжині труб не регулюється [2] Метою даного винаходу є збільшення виходу цільових продуктів і зменшення металоємності печі Поставлена мета досягається тим, що в трубчатій печі піролізу, яка включає конвективну і секцюновану радіаційну камери, в останній установлені реакційні труби в вигляді ряду паралельних U-подібних труб з внутрішніми вставками з труб меншого діаметру, що займають 50 - 70% перерізу зовнішньої труби, а радіаційна камера має також U-подібну форму Трубчата піч складається з конвективної і радіаційної камер (фиг 1, фіг 2) Конвективна камера має коробчату форму, утворену бічними стінками 1, усередині якої розташований трубчатий змійовик 2 для попереднього підігріву сировини Радіаційна камера має U-подібну форму, обмежену ЗОВНІШНІМИ бічними стінками 3, нижнім подом 4, верхнім склепінням 5 і внутрішніми бічними стінками 6, верхнім подом 7 і нижнім склепінням 8, усередині якої розташовано декілька пакетів Uподібних реакційних труб Кожний з пакетів має паралельні труби 9, об'єднані на вході в радіаційну камеру колектором 10 і на виході патрубком 11, який з'єднує їх з загартувально-випаровувальним апаратом 12, встановленим над верхнім склепінням печі Відома також піч фірми "Kellogg", в якій замість традиційних ЗМІЙОВИКІВ в радіаційній камері установлені прямі труби, що виходять з розташованого в нижній частині камери колектора Обігрівання труб здійснюється подовими пальниками, і тепло Кожна із реакційних труб має U-подібну форму, отже має дві вертикальні ділянки, що знаходяться між ЗОВНІШНІМИ і внутрішніми бічними стінками і одну горизонтальну між верхнім подом 7 і нижнім подом 4 Горизонтальні ділянки труб уста О о со Ю 53100 новлені на опорах 13 Верхній под печі 7 установдять до конвективної камери, де віддають тепло лений на опорах 14, зроблених з вогнетривкої цегзмійовику попереднього нагріву парогазової суміли ші, і спрямовуються в димову трубу На першій (ВХІДНІЙ) вертикальній ДІЛЯНЦІ кожРегульований ПІДВІД тепла по довжині реакної реакційної труби 9 усередину труби уставлена ційної труби дає можливість забезпечити практичтруба меншого діаметра 15, заглушена з обох КІНно однакову по довжині і близьку до гранично доЦІВ, яка займає 50 - 70% перерізу зовнішньої трупустимої температуру стінки труби Наслідком би Вставка необхідна для інтенсифікації теплообцього є зменшення питомих витрат металу, тобто міну і зменшення тривалості контакту реагентів економія дорогих високолегованих сталей Зменшуються також габарити і маса печі в цілому ВиДля обігріву труб в бічних стінах радіаційної сока температура і низький тиск пірогазу в реаккамери (як ЗОВНІШНІХ, так і внутрішніх), а також в ційній зоні забезпечують високу селективність верхньому под і печі установлені випромінюючі процесу і максимальний вихід цільових продуктів пальники 16 Окрім того, для додаткового обігріву горизонтальної ділянки труб з боку нижнього поду Наприклад, піч для пролізу бензинових фрак4 в бічних стінах 3 розташовані пальники настильцій продуктивністю по сировині 32т за годину має ного полум'я 17 16 реакційних ЗМІЙОВИКІВ діаметром 120 х 10мм і довжиною 32м Внутрішня вставка має діаметр Розташування кожної труби в трьох зонах ра80мм і довжину 12м діаційної камери, які обігріваються незалежно одна від одної, дає змогу підтримувати оптимальну Вставка зменшує прохідний переріз труби на теплонапруженість на кожній ДІЛЯНЦІ труби завдя64%, завдяки чому збільшується швидкість потоку, ки тому, що в запропонованій печі труби працюють зростає інтенсивність теплообміну і скорочується в однакових умовах, так як сировина, проходячи тривалість контакту реагентів через них паралельними потоками, має один і той Результати комп'ютерного моделювання проже профіль по довжині труб, а відтак є можливість цесу піролізу прямогонного бензину в печі відомої регулювати температуру стінки одночасно всіх конструкції і в печі, що пропонується, зведені в паралельних труб шляхом регулювання витрат таблицю палива в обігріваючі пальники Робота печі здійснюється наступним чином Таблиця Сировина, наприклад прямогонний бензин, змішують з водяною парою і подають в конвективну каВихід ЦІЛЬОВИХ продуктів, з розмеру, де вона нагрівається до температури 600 рахунку на сировину, %мас Компоненти 670°С і надходить в кільцевий простір між реакційПіч ВІДОМОЇ Запропонована ною трубою 9 і внутрішньою вставкою 15 Застосуконструкції ПІЧ вання вставки, що зменшує вільний переріз труби Водень 1,1 1,1 на 50 - 70%, дає можливість збільшити швидкість і Метан 15,8 18,4 ступінь турбулізації потоку, а також швидко нагріти Етилен 29,1 32,1 паро-сировинну суміш в кільцевому просторі до Етан 3,5 3,0 750 - 780°С і потім проводити піроліз з плавним Пропілен 13,5 14,2 підйомом температури до 860 - 900°С на виході із Бутилен 3,8 3,5 печі Пірогаз охолоджується в загартувально - виБутани 4,5 4,3 раровувальному апараті 12 і виводиться на подаПіробензин 23,8 19,3 льшу переробку Важкі продукти 4,9 4,1 Вибір вставок, що зменшують вільний переріз Всього 100,0 100,0 труби на 50 - 70%, як показали дослідження, зумовлений тим, що застосування вставок, які зменшують вільний переріз труби менш як на 50%, призводить до зменшення виходу етилену, внаслідок більш низьких швидкостей потоку, а застосування вставок, які зменшують вільний переріз труби більш як на 70% недоцільно, тому що разом із збільшенням швидкості потоку різко зростає тиск, зменшуючи при цьому вихід етилену Паливний газ спалюють в випромінюючих 16 і факельних 17 пальниках Димові гази рухаються по радіаційній камері протитоком до реакційної суміші і при температурі близько 1000°С надхо В печі відомої конструкції вихід етилену, з розрахунку на сировину, складає 29,1% по масі В печі запропонованої конструкції, з радіаційною камерою U-подібноі форми, вихід етилену, з розрахунку на сировину, складає 32,1% по масі СПИСОК ПОСИЛАНЬ 1 Степанов А В Производство низших олефинов - К Наук, думка, 1978 2 Мухина Т Н и др Пиролиз углеводородного сырья - М Химия, 1987 53100 Фіг 1 ФІГ ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24 2