Реактор для получения ацетилена пиролизом углеводородных газов

 

Изобретение относится к реактору для получения ацетилена термоокислительным пиролизом углеводородного газа и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности. Цель - повышение производительности и упрощение реактора. Реактор содержит футерованный металлический корпус с осевым штуцером для подачи углеводородного газа и радиальным штуцером для подачи кислорода, установленными в верхней части корпуса и с патрубками для подачи закалочной воды, отходящей воды и удаления газов пиролиза, установленных в нижней части корпуса, средство для раздельного ввода в реакционную зону углеводородных газов и кислорода, установленное в верхней части корпуса, выполненное из набора параллельных с зазором установленных пластин (П) из металла или огнеупорного материала, причем каждая П соединена с одной смежной П верхними горизонтальными ребрами, а со второй смежной П - боковыми вертикальными ребрами. 3 ил.

А1

СОЮЗ С(ЩЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК (19) (11) 1) 4 С 10 G 9/18, С 07 С 11/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHÎMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТНЕННЬЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗО6РЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ CHHT СССР (21) 4172780/31-26 (22) 08. 12.86 (46) 23.04.89. Бюп. Р 15

{71) Московский институт химического машиностроения (72) О.Н. Ермолаев, И.Н. Тупицын и И,А. Фатеева (53) 661.715.342(088.8) (56) Антонов В.Н. и Лапидус А.С..

Производство ацетилена. — М.: -Химия, 1970, с. 184.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1357407, кл. С 07 С 4/04, 1984. (54) РЕАКТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЦЕТИЛЕНА ПИРОЛИЗОМ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ (57) Изобретение относится к реактору для получения ацетилена FQpMooKHc» лительным пиролизом углево)яородного газа и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности. Цель — повышение производиИзобретение относится к реактору для получения ацетилена термоокислительным. пиролизом углеводородного газа и может быть использовано в химических и нефтехимических производствах.

Целью изобретения является повышение производительности реактора (за счет более полного использования реакционного объема и сокращения времени прогрева путем развития поверхности контакта между кислородом и углеводородом) и упрощение конструкции реактора. тельности и упрощение реактора. Реактор содержит футерованный металлический корпус с осевым штуцером для подачи углеводородного газа и радиальным штуцером для подачи кислорода, установленными в верхней части корпуса, и с патрубками для подачи закалачной воды, отходящей воды и удаления газов пиролиза, установленных в нижней части корпуса, средство для раздельного ввода в реакционную зону углеводородных газов и кислорода, установленное в верхней части корпуса, выполненное из набора параллельных с зазором установленных пластин (П) из металла или огнеупорного материала, причем каждая П соединена с одной смежной П верхними горизонтальными ребрами, а со второй смежной П вЂ” боковыми вертикальными ребрами. 4 ил.

° На фиг. 1 представлен реактор, продольное сечение; на фиг..2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 средство для раздельного ввода углеводородного газа и кислорода, аксонометрия; на фиг. 4 — схема потоков углеводородного газа и кислорода на

I выходе из средства для их раздельного ввода.

Реактор содержит футерованный металлический корпус 1 с осевым штуцером 2 для ввода углеводородного газа и радиальным штуцером 3 для ввода кислорода в верхней части корпуса 1

1474167 и патрубками 4-6 для эакалочной воды, .для отвода газов пиролиза и остаточной воды соответственно в нижней части корпуса 1, В верхней части корпуса 1 установлено средство 7 для раздельной подачи углеводородного газа и кислорода, выполненное из набора параллельных металлических (или из огнеупорного материала) плас- 1О тин 8, причем каждая пластина соединена с одной смежной пластиной верхними горизонтальными ребрами 9, а с второй смежной пластиной — боковыми вертикальными ребрами 10. Пластины 8 15 установлены между собой с зазором и образуют между собой узкие щели 11, открытые .внизу в зону 12 реакции, патрубок для закалочной воды снабжен форсункой 13 для закалки продуктов 20 зоны 12 реакции. Средство 7 для раздельного ввода углеводородов н кислорода соединено с корпусои 1 прн по- мощи фланцевого соединения (не показано) н сваркой с фланцами — со мту- 25 церами 2,3, для подачи углеводорода и кислорода, в щели 11. Щели 11 для прохода углеводородного газа могут быть шириной 4 мм при их количестве

37, а для прохода кислорода — мири- . ф ной 2,5 мм при их количестве 38 толщина пластин 9-5 ми.

Реактор работает следующим образом. углеводородный гаэ поступает че- 35 рез штуцер 2 в узкие щели 11, образованные металлическими разделяющими ппастинаии 8, н вытекает в реакционную:зону 12 в виде тонкой плоской струи. Кислород через штуцер 3 по- 40 ступает в соседние щели 11 и истекает в реакционную зону 12 в виде тонких плоских струй параллельно струям углеводородного газа. На совпадающих плоских границах начальных участков 45 струи 14 (фиг, 4) происходит прямой контакт между углеводородным газом и кислородом и устанавливается очень короткий фронт кинетического горения (фиг. 4), в котором интенсивно выделяется большое количество тепла, приводящее к быстрому росту температуры и-прогреву прилегающих тонких слоев непрореагировавшего углеводородного газа выше 1200 С и его терми-55 ческому разложению за сантисекунды, Кислород и углеводородный газ, подаваемые по всему сечению, полностью заполняют реакционную зону

12, что исключает возможность возникновения рециркуляции продуктов пиролиза в зону разложения.

Продукты пиролиза, содержащие

С Н, закаливаются охлаждающей водой, подаваемой при помощи форсунки 13, и покидают реактор через патрубок 5, а остаточная вода с некоторым содержанием отмытой сажи — через патрубок 6.

Повышение производительности предлагаемого реактора по сравнению с известным обеспечивается эа счет освобождения части реакционного объема эа счет конструкции средства для раздельной подачи Газов»

Нри одних н тех же режимах работы реактора его производительность определяется как произведение величи ны удельной производительности m на площадь сечения реакционной зоны

NС Н, m1 где m — удельная производительность

1 реактора, кг/(м . с);

F — площадь сечения реакционР ной зоны, м

Поскольку m остается величиной постоянной (время реакции не меняется), то единичная производительность реактора пропорциональна изменению площади сечения реакционной камеры: . И н, а

И а2 — а2 1-(а /а) Ф где 1 — внутренний диаметр реакР ционной камеры, м;

Йэ - наружный диаметр вставки (по прототипу), и.

Таким образом, даже при одной и той же удельной производительности и тех же режимах и размерах реакционной эоны производительность предлагаемого реактора по сравнению с известным возрастает от 19 до 56Х.

Сравнительные расчеты приводят при следующих конструктивных и режимных характеристиках реактора: диаметр реакционной камеры с1 0,4 м, температура сырья на входе 650 С, давление газа в реакционной зоне

0,105 МПа.

Состав газа пиролиза зависит от исходного сырья (природный газ, по14741 путный гаэ, этан, бутан, пропан и т.д.), и поэтому его состав переменный. В технологии производства ацетилена в качестве характеристи5 ки газов обычно используется объемное содержание ацетилена в газе пиролиза, которое по регламенту не должно быть меньше 7-8 об.X. Для заданного вида сырья этот выход 10 ацетилена определяется температурным уровнем процесса, скоростью прогрева, конструкцией реакционной зоны и скоростью закалки, для предлагаемого реактора выход ацетилена - не 15 меньше 9 об.X.

Таким образом, предлагаемый реактор по сравнению с известным при более простои конструктивном выполнении и технологии изготовления 20 обеспечивает. новыаение производитель,ности в 1,2-1,56 раэ эз счет более полного использования реакционной эоны, дает повышенный выход ацетилена за счет локализации фронта горе- 25 ния на начальном участке струи, увеличения скорости прогрева тонких струй и сокращения времени химического превращения.

67 6

Формула изобретения

Реактор для получения ацетилена пиролиэом углеводородных газов, содержащий футерованный металлический корпус с осевым штуцером для подачи углеводородного rasa и радиальным штуцером для подачи кислорода, установленными в верхней части корпуса, и патрубками для подачи эакалочной воды, отходящей воды н удаления газов пиролиза, установленны»в» в нижней части корпуса, средство для раздельного ввода в реакционную зону углеводород»в»х.пазов и кислорода, установленное в верхней части корпуса, отличающийся тем, что > с целью цовииенмя производитель» ности и упрощения реактора, средство для раздельиого ввода углеводор ц« ных газов и кислорода вэваанено из набора параллапы»ых пластин, установленных с зазором мез»ду ними, причем каждая пластина соединена с одной смежной пластиной верхншмш горизои тальными ребрами, а с другой, см ной пластиной — боковмаи вертикальными ребрам».

Фиа.1

1474167

Ф е. 5

Составитель Т. Ильинская

Техред А.Кравчук Корректор А. Обручар

ФРГ.,У

Редактор Н. Гунько

Заказ 1841/23 Тираж 446 Подписное

ВНЯИПИ Государственного- комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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