Аппарат для пиролиза углеводородного сырья в жидком теплоносителе
Полезная модель относится к черной металлургии, в частности к доменному производству или бескоксовому восстановлению металлов, может быть использована в сажевой промышленности. Полезная модель позволяет снизить тепловые потери через наружные стенки нагревательной камеры и за счет утилизации теплоты отработанного газообразного теплоносителя, что приводит к повышению производительности аппарата. Снижение тепловых потерь через стенку нагревательной камеры 4 достигается наличием газоподводящего кессона 19, от которого к реакционной камере 4 подведены наклонные патрубки подвода углеводородного сырья 20 ориентированные в сторону улиткообразного циклона, а утилизация теплоты отработанного газообразного теплоносителя достигается за счет того, что патрубок ввода углеводородного сырья 13 подведен к реакционной камере 4 через нагревательную камеру 3, причем его входной участок расположен коаксиально патрубку вывода отработанного газообразного теплоносителя 6. 4 ил.
Полезная модель относится к черной металлургии, в частности к доменному производству или бескоксовому восстановлению металлов, может быть использована в сажевой промышленности.
Известен аппарат для пиролиза углеводородного сырья, состоящий из корпуса, перегородки, разделяющей аппарат на реакционную и нагревательную камеры, которые снабжены переточными окнами для циркуляции жидкого теплоносителя и устройств для подачи углеводородного сырья и газообразного теплоносителя. (см. А.с. СССР №487926, C 10 G 9/34, B 01 J 1/00).
Недостатком известного аппарата для пиролиза углеводородного сырья являются значительные потери тепла вследствие недостаточной утилизации теплоты высокотемпературного отработанного газообразного теплоносителя и потерь через ограждения, что приводит к низкой производительности аппарата.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является аппарат для пиролиза углеводородного сырья в жидком теплоносителе, включающий корпус, снабженный патрубками ввода углеводородного сырья и газообразного теплоносителя и патрубками вывода продуктов пиролиза и отработанного газообразного теплоносителя, разделенный перегородкой на реакционную и нагревательную камеры, которые снабжены переточными окнами для циркуляции жидкого теплоносителя. Камеры снабжены решетками, установленными над патрубками ввода углеводородного сырья и газообразного теплоносителя, циклонами улиткообразной формы с горизонтальными осями и противоположным
направлением улиток, установленными в верхней части камер, и сливными желобами к переточным окнам, установленными в днище камер (см. А.с. СССР №1680759, C 10 G 9/34).
Недостатком известного аппарата для пиролиза углеводородного сырья являются значительные потери тепла через ограждения в реакционной камере, а также вследствие безвозвратных потерь теплоты с выходом высокотемпературного отработанного газообразного теплоносителя из нагревательной камеры, что приводит к низкой производительности аппарата.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в уменьшении потери тепла и, как следствие, повышении производительности аппарата для пиролиза углеводородного сырья в жидком теплоносителе.
Техническая задача решается тем, что в известном аппарате для пиролиза углеводородного сырья в жидком теплоносителе, включающем корпус с патрубками ввода углеводородного сырья и газообразного теплоносителя и патрубками вывода продуктов пиролиза и отработанного газообразного теплоносителя, разделенный перегородкой на реакционную и нагревательную камеры, которые снабжены сливными желобами и переточными окнами для циркуляции жидкого теплоносителя, циклонами улиткообразной формы с горизонтальными осями и противоположным направлением улиток, установленными в верхней части камер, а также решетками, установленными над патрубками ввода углеводородного сырья и газообразного теплоносителя, согласно изменению, реакционная камера снаружи снабжена газоподводящим кессоном, от которого к реакционной камере подведены расположенные параллельными рядами наклонные патрубки подвода углеводородного сырья, ориентированные в сторону улиткообразного циклона, а патрубок ввода углеводородного сырья подведен к реакционной камере через нагревательную камеру,
причем его входной участок расположен коаксиально патрубку вывода отработанного газообразного теплоносителя нагревательной камеры.
При этом наклонные патрубки подвода углеводородного сырья одного ряда смещены относительно наклонных патрубков подвода углеводородного сырья другого ряда на половину шага.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен аппарат для пиролиза углеводородного сырья в жидком теплоносителе, вид спереди с местными разрезами;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2;
на фиг.4 - В-В на фиг.2.
Аппарат для пиролиза углеводородного сырья в жидком теплоносителе состоит из корпуса 1 (фиг.1), разделенного перегородкой 2 на нагревательную 3 и реакционную 4 камеры. Нагревательная камера 3 снабжена патрубком ввода газообразного теплоносителя 5, патрубком вывода отработанного газообразного теплоносителя 6, шахтой 7 и решеткой 8 (фиг.2). На нагревательную камеру 3 установлен циклон улиткообразной формы 9 (фиг.3). В шахте 7 нагревательной камеры 3 размещен сливной желоб 10, соединенный переточным окном 11 с реакционной камерой 4 (фиг.1). Реакционная камера 4 снабжена патрубком ввода углеводородного сырья 13, который проведен через нагревательную камеру 3, а его входной участок расположен коаксиально патрубку вывода отработанного газообразного теплоносителя 6. Реакционная камера 4 снабжена патрубком вывода продуктов пиролиза 14 и решеткой 15. В верхней части реакционной камеры 4 установлен циклон улиткообразной формы 16 (фиг.4), который направлен противоположно циклону улиткообразной формы 9. В шахте 12 реакционной камеры 4 установлен сливной желоб 17, соединенный переточным окном 18 (фиг.3), нагревательной камерой 3. Реакционная камера 4 соединена с газоподводящим кессоном 19 (фиг.1), посредством расположенных
параллельными рядами наклонных патрубков повода угеводородного сырья 20, которые направлены в сторону улиткообразного циклона. Решетки 8 и 15 установлены над патрубком ввода газообразного теплоносителя 5 и патрубком ввода углеводородного сырья 13 соответственно. Переточенные окна 11 и 18 выполнены в перегородке 2. Нагревательная камера 3 и реакционная камера 4 снабжены загрузочными окнами 21, 22 (фиг.3) и сливными окнами 23, 24 соответственно.
Аппарат для пиролиза углеводородного сырья в жидком теплоносителе работает следующим образом.
Для пуска аппарата для пиролиза углеводородного сырья в жидком теплоносителе его разогревают до температуры, превышающей температуру кристаллизации жидкого теплоносителя на 100-200°С, путем подачи газообразного теплоносителя через патрубок ввода газообразного теплоносителя 5 и патрубок ввода углеводородного сырья 13 при этом патрубок вывода продуктов пиролиза 14 закрывают. Для более быстрого разогрева аппарата для пиролиза углеводородного сырья в жидком теплоносителе до рабочей температуры в патрубке ввода газообразного теплоносителя 5 и в патрубке ввода углеводородного сырья 13 можно расположить газогорелочные устройства (на фигурах не показано), рассчитанные на подачу газа и воздуха (окислителя). Затем через загрузочное окно 22 заливают жидкий теплоноситель, и отключают подачу окислителя через патрубок ввода углеводородного сырья 13 реакционной камеры 4. После чего увеличивают подачу углеводородного сырья, в качестве которого может использоваться природный газ, до номинального рабочего уровня и подают углеводородное сырье в кессон 19. При наличии газогорелочных устройств (на фигурах не показано) в патрубке ввода газообразного теплоносителя 5 и патрубке ввода углеводородного сырья горение в пространстве под решеткой 15 реакционной камеры 4 прекращают. После запуска аппарата для пиролиза углеводородного сырья в жидком теплоносителе на решетке 8 в нагревательной камере 3
находится жидкий теплоноситель. Через патрубок ввода газообразного теплоносителя 5 в нагревательную камеру 3 подают газообразный теплоноситель, который заполняет все пространство нагревательной камеры 3 под решеткой 8. Далее газообразный теплоноситель продувают через расплав жидкого теплоносителя, который при этом нагревают до температуры продуктов отработанного газообразного теплоносителя. Продувку расплава жидкого теплоносителя ведут со скоростью 60-70 м/с. Газ, поднимаясь, увлекает с собой частицы расплава, смесь поступает в циклон улиткообразной формы 9, где происходит разделение смеси на газ, который выходит через патрубок вывода отработанного газообразного теплоносителя 6, и расплав, который оседает на стенки циклона улиткообразной формы 9, а затем по сливному желобу 10 шахты 7 через переточное окно 11 попадает на решетку 15 реакционной камеры 4. Через патрубок ввода углеводородного сырья 13 в пространство под решеткой 15 реакционной камеры 4 подают углеводородное сырье, которое предварительно нагревают отработанным газообразным теплоносителем в патрубке вывода отработанного газообразного теплоносителя 6 и в нагревательной камере 3, что позволяет утилизировать теплоту отработанного газообразного теплоносителя, а соответственно снизить тепловые потери с отработанным газообразным теплоносителем и нагреть углеводородное сырье, что, в общем, повлияет на повышение производительности аппарата для пиролиза углеводородного сырья в жидком теплоносителе. Углеводородное сырье из патрубка вывода отработанного газообразного теплоносителя 6 продувают через нагретый расплав жидкого теплоносителя со скоростью 50-70 м/с, при этом происходит нагрев и термическое разложение подведенного углеводородного сырья. Образованные продукты пиролиза с частицами расплава жидкого теплоносителя в верхней части реакционной камеры 4 перемешиваются с дополнительно нагретым от стенок реакционной камеры 4 углеводородным сырьем, поступающим через наклонные
патрубки подвода углеводородного сырья 20. Это позволяет снизить тепловые потери через стенки нагревательной камеры, а также подвести дополнительное углеводородное сырье и, следовательно, получить дополнительное образование продуктов пиролиза в виде сажеводородной смеси, что позволяет повысить производительность аппарата для пиролиза углеводородного сырья в жидком теплоносителе. Смесь, состоящая из продуктов пиролиза (сажеводородной смеси) и жидкого теплоносителя поступает в циклон улиткообразной формы 16, где происходит ее разделение на продукты пиролиза (сажеводородную смесь), которые выходят через патрубок вывода продуктов пиролиза 14, и жидкий теплоноситель, который стекает по сливному желобу 17 шахты 12 и через переточное окно 18 поступает в нагревательную камеру 3 на решетку 8. Цикл замыкается.
Сливные окна 23, 24 аварийного слива выполнены в днищах нагревательной камеры 3 и реакционной камеры 4 соответственно. Нижняя часть сливных окон 23, 24 выполнена с защитной футеровкой. В случае остановки аппарата для пиролиза углеводородного сырья отверстия вскрывают и весь жидкий теплоноситель сливают в аварийные емкости. После чего отключают подачу углеводородного сырья в реакционную камеру 4 через патрубок ввода углеводородного сырья 13 и наклонные патрубки подвода углеводородного сырья 20. Прекращают подачу газообразного теплоносителя в нагревательную камеру 3 через патрубок ввода газообразного теплоносителя 5.
Таким образом, в заявляемом аппарате для пиролиза углеводородного сырья в жидком теплоносителе происходит снижение тепловых потерь вследствие предварительного подогрева углеводородного сырья в патрубке подвода углеводородного сырья за счет утилизации теплоты отработанного газообразного теплоносителя, а также из-за уменьшения тепловых потерь через ограждения реакционной камеры, так как часть углеводородного сырья поступает в реакционную камеру через наклонные
патрубки подвода углеводородного сырья, предварительно подогреваясь в газоподводящем циклоне, что, в конечном итоге, приводит к повешению производительности аппарата для пиролиза углеводородного сырья в жидком теплоносителе.
1. Аппарат для пиролиза углеводородного сырья в жидком теплоносителе, включающий корпус с патрубками ввода углеводородного сырья и газообразного теплоносителя и патрубками вывода продуктов пиролиза и отработанного газообразного теплоносителя, разделенный перегородкой на реакционную и нагревательную камеры, которые снабжены сливными желобами и переточными окнами для циркуляции жидкого теплоносителя, циклонами улиткообразной формы с горизонтальными осями и противоположным направлением улиток, установленными в верхней части камер, а также решетками, установленными над патрубками ввода углеводородного сырья и газообразного теплоносителя, отличающийся тем, что реакционная камера снаружи снабжена газоподводящим кессоном, от которого к реакционной камере подведены расположенные параллельными рядами наклонные патрубки подвода углеводородного сырья, ориентированные в сторону улиткообразного циклона, а патрубок ввода углеводородного сырья подведен к реакционной камере через нагревательную камеру, причем его входной участок расположен коаксиально патрубку вывода отработанного газообразного теплоносителя нагревательной камеры.
2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что наклонные патрубки подвода углеводородного сырья одного ряда смещены относительно наклонных патрубков подвода углеводородного сырья другого ряда на половину шага.
