Реактор для виробництва сажі

ЛЛЯ (ЛУЖіЬНОЮ ІК'ЛЬІОІШШЯ СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК )Ki N" з 2 09 С 1 А 8 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ t (61) 135^692 (21) Й85О096/26 (22) 10 o 07.90 (71) Киевский политехнический институт им о 50-летии Великой Октябрьской социалистической революции (72) ЮОАС Тверской, В.П 0 Власюк, А„В О Воробьев, А О В О Бартков, В.АС Кленин, В.В. Ушаков и А 0 М о Ермолов (53) 661.666:66.023 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 135^692, ton С 09 С 1/50, 1985о (51*) РЕАКТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ САЖИ (57) Изобретение относится к реакто ру для получения сажи псчннм способом, имеющему более длительный срок службы по сравнению с реактором по основному а. с. № 135'*б92с Между горелочным устройством и передним торцом корпуса установлена воздушная камера, содержащая проточные улиточные завихрители, завернутые в противоположную сторону завихрителям горелочиого устройства и установленные с ними и цилиндрическими каналами соосно, при этом камера соединена с горелочным устройством воздухоподводящими патрубками0 Срок службы реактора до капитального ремонта чо k ило Изобретение относится к нефтехимической" промышленности, а именно, к реакторам для производства сажи (технического углерода) печным способов и является усовершенствованием основного изобретения по авторскому свидетельству (0 1 3 5 ^ 2 . J В основном изобретении описан реактор, содержащий корпус, последовательно расположенные камеру горения с Форсункой для подачи сырья, смесительную камеру, реакционную камеру, камеру закалки, горелочное устройство, имеющее воздухоподводящие патрубки, газовые камеры с перфорированным газораздающими трубками и цилиндрические каналы, соединяющие горелочное устройство с камерой горения, а газовые камеры размещены в поперечном сечении воздухоподводяцих патрубков, на входе цилиндрических каналов уста новлены улиточные завихрители, входные отверстия которых расположены по направлению движения горючей смеси, камера горения соединена со смесительной камерой посредством аксиального сужающегося кольцевого канала, аксиальная форсунка для подачи сырья снабжена дополнительным кольцевым каналом, входное отверстие которого с одной стороны соединено с горелочным устройством и с другой имеет перфорированную стенку, и соединено с сужающимися кольцевым зазором» Недостатком этого реактора является непродолжительный срок его службы, что обусловлено возможным выходом из строя горелочного устройства, связанным с проскоком пламени внутрь последнего0 Проскок пламени внутрь горелочного устройства, в ю 00 Кроме Г'іго, расположение воздуш" свою очередь, обусловлен тем, что ной камеры между горелочным устройстпри предварительном смешении топливом и передним торцом цилиндрических ва с воздухом в стехиометрическом каналов позволяет избежать влияния соотношении (коэффициент избытка радиационного излучения камеры г о р е - > воздуха = 1 ) , образовавшаяся смесь н и я , т „ е „ воздушная камера выполняет, находится в концентрационных предепомимо п р о ч е г о , роль своеобразного лах воспламеняемости . При этом, как теплойзолятора„ Таким образом, д а н показывает практика, достаточно либо ное техническое решение позволяет локального перегрева смеси, вызванпрактически полностью исключить просного радиационными излучением камеры кок пламени внутрь горелочного у с т горения, либо случайных флуктуации ройства и ген самым увеличить срок потока, приводящих к образованию службы реактора. центров воспламенения и наступает На фиг о 1 показан продольный р а з проскок пламени внутрь горелочного рез реактора (разрез no A-A вида с п е устройства - реактор выходит из реди на ф и г ^ З ) ; на фиг о 2 - узел I строя, на Л и т „ 1 ; на фиг.З - вид на реактор Целью дополнительного изобретесо стороны горелочного у с т р о й с т в а , : ния является продление срока службы 20 на С)иг 0 ^ - разрез по Б-Б на фиг И . реактора„ Реактор содержит корпус і , п о с Поставленная цель достигается ледовательно расположенные горелочтем, что в реактор между горелочным иое устройство с форсункой 3 для п о устройством и передним торцом цидачи сырья, воздушную камеры 4 , ц и линдрических каналов дополнительно установлена воздушная камера, содер- 25 линдрические каналы 5 , камеру 6 г о рения, смесительную камеру 7, р е а к жащая проточные улиточные завихритеционную камеру й , камеру 9 з а к а л к и , ли, установленные соосно и завернуГорелочное устройство 2 содержит тые в противоположную сторону уливоздухоподводящие патрубки 10, г а з о точным завихрителям горелочного устройства, и соединенная с одной сторо- 30 вые камеры 11 с перфорированными г а зовыми трубками 12, которые имеют ны с воздухоподводящими патрубками до отверстия 13 Д-пя раздачи г а з а , п а т места установки газовых камер, а с друрубки 1 ^ для подвода г а з а , улиточные гой стороны посредством проточных улиточ завихрители 15» входные отверстия ных завихрителей - с горелочным уст-' которых расположены по направлению ройством и цилиндрическими каналами , движения горючей смеси. Форсунка 3 для подачи сырья снабжена кольцевым Данное конструктивное решение каналом 16, перфорированной стенкой обеспечивает предотвращение проникно17 с. отверстиями 18. Воздушная камевения пламени внутрь горелочного ре h содержит проточные улиточные у с т р о й с т в а , т . е . за счет соединения 40 завихрители 19? установленные соосно воздушной камеры с воздухоподводящи-и завернутые в противоположную с т о р о ми патрубками до места установки га~. ну улиточным завихрителям 15 г о р е зовых камер часть воздуха поступает лочного устройства 2 , м соединена непосредственно в воздушную камеру, а оставшаяся ч а с т ь , смешиваясь с 45 с одной стороны с воздушными патрубками 10 до места установки газовых топливом в горелочном у с т р о й с т в е , о б камер 1 1 , а с другой - посредством разует топливоздушную смесь, находяпроточных улиточных завихрителей с щуюся вне конценграционных пределов горелочным устройством и цилиндривоспламенения. А соосное соецинение улиточных завихрителей горелочного 50 ческими канапами 5= В камере 3 з а к а л ки расположена форсунка 20 для подаустройства и проточных улиточных з а чи химически очищенной воды. вихрителей, завернутых в противополож Реактор работает следующим обраную сторону последним, позволяет с у зом. Воздух и топливо в стехиометрищественно интенсифицировать процессы смесеобразования топливовоздушной « ческом отношении под давлением подают в патрубки 10 и ]k соответственно. смеси с оставшейся частью воздуха, Далее воздух распределяется на два что способствует сохранению пысоких п о т о к а : первый поток поступает на технико-экономических показателей и з смещение с топливом, а второй - в вестного реакторао r 5 172 о." шную камеру Соотношение междуколичеством воздуха, подаваемым с первым и вторым потоками, зависит от соотношения площади поперечного сечения трактов подвода воздуха к газовым трубкам 12 и к воздушной камере 14 и определяется видом используемого топлива, а именно его концентрационными пределами воспламе-" няемости. С первым потоком "подают такое количество воздуха, чтобы концентрация топлива в образовавшейся топливовоздушной смеси находилась вне пределов воспламеняемости (для природного газа пределы воспламеняемости составляют 5~1^%). В газовых камерах 11 топливо распределяетсл между перфорированными трубками 12 и через отверстия 13 системой мелких струй подается на смешение с первым потоком воздуха. Предварительно перемешанная топливовоздушная смесь подается в улиточные завихрители 15. Закрученную смесь подают внутрь проточных улиточных завихрителей, куда подается также закрученный в противоположную сторону второй поток возду. ха. Далее предварительно перемешанную в стехиометрическом соотношении топяивовоздушную смесь через цилиндрические канали 5 подают на сжигание в камеру 6 горения. Часть топливовоздушной смеси подается в кольцевой канал 16, откуда она через отверстия 18'в перфорированной стенке 17 поступает на сжигание в камеру 6 горения. Соотношение количества топливовоздушной смеси, подаваемой в улиточные завихрители 15 и в кольцевой канал 16, определяется диаметрами канапа 16 и отверстий 18, а также площадью входных отверстий улиточных завихрителей 15- Сырье под давлением подают в форсунку 3. В смесительной камере 7 происходит смешение продуктов горения топлива с распыленным сырьем,, В реакционной камере 8 происходит разложение и газификация сырья, а з камере 9 закалки производят закалку продуктов реакции распыленной фосункой 20 химически очищенной водой. П р и м е р . В реактор подается 3200 нм 3 /ч воздуха и 320 нм 3 /ч природного газа. Воздушная камера соединена с воздухоподводящими патрубками |Т?к, что площади поперечного сечения трактов подвода воздуха к газовым труб IQ 15 20 25 30 35 кам и к воздушной камере раины, т . е . на смешение с топливом и непосредственно в воздушную камеру поступает равное количество воздуха, в данном случае по 1600 нм 3 /ч, При этом кон центрация топлива в топливопоздушной смеси составит 20^, что больше верхнего предела воспламеняемости ( Й ? ) проскок пламени внутрь горелочного устройства невозможен, Далее предварительно перемешанная топливовоздушная смесь закручивается в улиточных заеихрителях и поступает внутрь проточных улиточных завихрителей, куда подается также закрученная в противоположную сторону оставшаяся часть воздуха (1бПП н м 3 / ч ) . Затем предварительно перемешанная в стехиометрическом отношении смесь через цилиндрические каналы подается на сжигание в камеру горения. В смесительной камере происходит смешение распыливаемого форсункой жидкого углеводородного сырья (смесь, состоящая из 70% термогазойля и 30% пиролизной смолы) в количестве 650 кг/ч и продуктов горения топлива. В реакционной камере при 1530 С происходят реакции газификации сырья и образования сажевых частиц» В камера закалки с помощью распыливаемой форсункой химически очищенной воды проводят закалку продуктов реакции. Выход термохи— мического углерода марки П234 соетавляет 58%. При этом срок службы реактора до капитального ремонта составляет 106*t0 ч против 8960 ч для известного реактора. Таким образом» срок службы реактора увеличивается 40 на 1680 ч. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Реактор для получения сажи по АС авт.св, № 135^692, о т л и ч а ю щийся тем, что, с целью продления срока службы реактора, между горелочным устройством и передним торцом корпуса с выходами цилиндри5Q ческих каналов установлена воздушная камера, содержащая проточные улиточные завихрители, установленные соосно с цилиндрическими каналами и улиточными завихрителями горелочного устройства и завернутые в проти 55 ,воположнуга к ним сторону, и соединенная воздухоподводящими патрубками с горелочнымг устройством до места установки в нем газовых камер. 1727386 16 Фи г 2 • /ff 1727386 (0 ft б'б ФиїМ Редактор С Окина Составитель Л« Романцева Техред Л.Олийнык КорректорЛ, Пилипенко Заказ 129^/ДСП Тираж Подписное В И П Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР НИИ 113035, Москва» Ж^-35, Раушская наб., д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г . Ужгород, ул. Гагарина, 101