Реактор термоокислительного пиролиза метана

Авторы патента:

C10G9/38 - полученными в результате частичного сгорания крекируемого материала или сгорания другого углеводорода

Использование1 химическая промышленность , для получения ацетилена , синтез-газа и водорода с высокой производительностью./Сущность изобретения: метан и кислород подают в камеру смешения из концентрично установленных сопл Лаваля. Полученную смесь подают в камеру сгорания через сверхзвуковой диффузор . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (53)5 С 10 G 9/38

ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕ НТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4694656/26 (22) 24.05.89 (46) 30.11.92, Бюл, N 44 (71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт хлорной промышленности с опытным заводом и конструкторским бюро (72) С.Ф.Евланов (56) Шлейникоа В.M. Установки по производству ацетилена из нефти и газа. M.: Машиностроение, 1965, с, 21-25, Изобретение относится к устройствам для химической переработки природного метана неполным его сжиганием в кислороде под давлением и может быть использовано в химической промышленности при получении ацетилена, синтез-газа и водорода.

Наиболее близким к изобретению является реактор для неполного сжигания под давлением предварительно перемешанных метанокислородн ых смесей.

Реактор состоит из конической камеры смешения, в верхней части которой расположены патрубки для ввода метана и кислорода, в нижней части камеры расположен распределитель, имеющий многочисленные каналы, сообщающиеся с камерой сгорания. К камере сгорания примыкают патрубки для ввода жидких нефти и воды с целью

"закалки" продуктов реакции. Известный реактор работает следующим образом. В камеру смешения подают предварительно подогретые метан и кислород. Смешиваясь в камере смешения, горючая смесь поступает в распределитель, имея температуру не выше 500 С, а давление не выше 4 атм. На выходе из каналов распределителя метаноSU 1778146 А1 (54) РЕАКТОР ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНОГО

ПИРОЛИЗА МЕТАНА (57) Использование: химическая промышленность, для получения ацетилена, синтез-газа и водорода с высокой и роиз водител ьн остью.,Сущность и зоб ретения: метан и кислород подают в камеру смешения из концентрично установленных сопл Лаваля. Полученную смесь подают в камеру сгорания через сверхзвуковой диффузор, 1 ил. кислородную смесь поджигают и ниже распределителя в камере сгорания устанавливается стационарное горение мета- 3 нокислородной смеси. Газообразные продукты неполного сжигания (пирогаз), содержащие СО, С02, Н2, Н20 (пар) и С2Н2, из камеры сгорания поступают для извлечения ацетилена.

Недостатком такого реактора в случае проведения термоокислительного пиролиза д является недостаточно высокая производительность по ацетилену, содержание которого в пирогазе не превышает 6-8 об. вследствие недостаточно высокого(не выше О©

500 С) подогрева исходной метанокислородной смеси. При подогреве метанокисло- 4hi родной смеси выше 500 С происходит ее (Ь самовоспламенение в камере смешения. 8 случае же применения известного реактора для высокотемпературной кислородной конверсии метана при давлении свыше 30 атм. вообще невозможно осуществить подогрев горючей смеси без ее самовоспламенения, что приводит к недостаточно высокому (не более 80 об. $) содержанию водорода и окиси углерода в получаемом влажном конверсированном газе.

1778146

Целью предлагаемого реактора являет- Вследствие р р р твие то можения и роста при ся повышение производительности. этом давления и температуры горючая метаУказанная цель достигается тем, что ре- нокислородная смесь самовоспламеняется актортермоокислительного пиролиза мета- и сгорает в камере сгорания 9, Продукты на, содержащий цилиндрическую камеру 5 реакции подвергают "закалке" с помощью смешения, снабженную средствами повода форсунки.10, после чего пирогаз отбирают метана и кислорода, и камеру сгорания, до- через патрубок 11. Слив излишков закалочльно содержит сверхзвуковой диф- ной воды производят через патру ок пол нительно к нве сии "закэлк "не фузор, установленный между камерами случае кислороднои конвер ии у" смешения и сгорания, а средства подвода 10 производят. метана и кислорода выполнены в виде кон центрично установленных сопл Лаваля, рукции перед известными устройствами является возможность существенного поНэ чертеже представлена схема реакто- вышения теплосодержания горючеи смеси ра. 15 за счет более высокого подогрева исходного

Реактор включает в себя ресиверы 1 и сырья, Это осуществляется установкой фун2, соединенные соответственно с патрубка- кционально связанных конструктивных элеми 3 и 4 для подачи углеводорода и кисло- ментов: сопл Лаваля, позволяющих без рода, сопла Лаваля 5 и 6, соединенные с самовоспламенения получить в камере есиверами соответственчо 1 и 2, камеру 20 смешения метанокислородную смесь с смешения 7, сверхзвуковой диффузор 8, кэ- пониженной температурой, и сверхзвумеру сгорания 9, форсунки 10 для закалки кового диффузора, в котором в результате пирогаза, патрубок 11 для отбора газооб- торможения и сжатия горючей смеси восразных продуктов реакции и патрубок 12 станавливается исходное суммарноетеплодля удаления излишков воды и сажи. 25 содержание метана и кислорода. В

Реактор работает следующим образом. известных же устройствах не предусмотреПредварительно сжатые (до 300 атм,) и ны конструктивные элементы, обеспечиваподогретые (метан вЂ” до 700-900 С, кисло- ющие снижение температуры во время род- до вЂ” 150-200 С) метан и кислород посту- смешения компонентов и затем восстановпают в ресиверы 1 и 2. Из ресиверов 1 и 2 30 ление их исходного суммарного теплосометан и кислород истекают из сопл 5 и 6, держания. Вследствие этогс максимально приобретая при истечении сверхзвуковую возможный предварительный подогрев в скорость. Одновременно с увеличением этих устройствах ограничен температурой скорости происходит падение давления и самовоспламенения при смешении нагретемпературы в соплах до значений, исклю- 35 тых метана и кислорода. чающих самовоспламенение при смешении В случае проведения термоокислительобоих компонентов, Если в ресивере 1 дав- ного пиролиза метана при коэффициенте ление метана больше давления кислорода в расхода кислорода 0,28 расчетная темпераресивере 2, то скорость истечения метана тура горения после самовоспламенения в будет больше скорости истечения кислоро- 40 диффузоре составляет 1400-1500 С. Получада за счет чего возникает эффект эжекции емый после закалки водой охлажденный пи1 лл ко кислорода в струю метана, при этом длина рогаз согласно расчету содержит до 10 об, / камеры смешения 7 составляет 6-10диамет- ацетилена при давлении 10-30 атм. При проров этой камеры, т.е. оба газа смешиваются ведении же кислородной конверсии метана приуказаннойдлинедостаточно полно. Со- 45 при коэффициенте 0,25 получаемый влажкращению длины камеры 7 способствуют . ный конверсированный газ согласно термоувеличениеотносительногодиаметра сопла динамическому расчету содержит более

5 и повышение скорости кислорода в сопле 900 О водорода и окиси углерода при давлеб, После смешения. компонентов получен- нии до 150-250 атм, ная горючая метанокислородная смесь, 50 Следуетотметить,что реэкторособенно имеющая пониженные, препятствующие ее эффективен при высоких до 100-300 атм самовоспламенению давление и темпера- давлениях, т,к. при этих давлениях возможтуру, иэ камеры 7 со сверхзвуковой ско- ность подогрева компонентов в существуюростью поступает в диффузор 8, где щих устройствах исключается полностью. происходит газодинамическое торможение 55 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я горючей смеси, сопровождающееся соглас- Реактор термоокислительного пиролино известным законам газовой динамики за метана, содержащий цилиндрическую карезким ростом давления и температуры, меру смешения, снабженную средствами близким к значениям давления и температу- подвода метана и кислорода, и камеру сгоры в ресиверах 1 и 2, до 200 атм. и 800 С, рания. отличающийся тем, что, с целью

1778146 кислород

Метан дода

Юиоогау

Составитель С,Евланов

Техред M. Моргентал

Корректор С.Пекарь

Редактор

Заказ 4163 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 повышения производительности, он дополнительно снабжен сверхзвуковым диффузором, установленным между камерами смешения и сгорания, а срьдства подвода метана и кислорода выполнены в виде концентрично установленных сопл Лаваля.

Реактор термоокислительного пиролиза метана

Способ проведения процесса пиролиза легких углеводородов // 129773

Способ сухой перегонки битуминозных горючих // 73382

Способ парафазного крекинга // 38239

Способ переработки углеводородного сырья // 2145626

Изобретение относится к термическому пиролизу углеводородного, в частности нефтяного, сырья и предназначено для деструктивного превращения при высоких температурах тяжелых углеводородов, преимущественно сырой нефти, газойлей, мазута

Способ переработки углеводородного сырья // 2188846

Изобретение относится к термическому некаталитическому пиролизу углеводородного, в частности, нефтяного сырья и предназначено для деструктивного высокотемпературного превращения тяжелых углеводородов (сырой нефти, мазута, тяжелых нефтяных остатков, гудрона и др.) и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности

Способ проведения газофазных реакций // 2222569

Изобретение относится к осуществлению газофазных эндотермических реакций и может быть использовано в химической промышленности, в частности, при пиролизе углеводородов

Способ проведения пиролиза жидких углеводородов в трубчатых печах // 2232791

Изобретение относится к химической технологии, а именно к способам проведения пиролиза углеводородов в трубчатых печах

Способ переработки углеводородного сырья // 2325426

Изобретение относится к способу переработки углеводородного сырья, в том числе в виде тяжелых нефтяных остатков, содержащих фракции, кипящие при температуре выше 350°С, включающему генерацию высокотемпературного теплоносителя путем сжигания горючего в кислороде, предварительный нагрев углеводородного сырья выше точки плавления, но ниже температуры коксо- или смолообразования, и одновременную подачу высокотемпературного теплоносителя и предварительно нагретого углеводородного сырья в зону реакции пиролизной камеры, нагрев углеводородного сырья со скоростью, равной (4-5)·10 5 град/с до температур 700-2500°С, с последующей закалкой продуктов реакции, и характеризующемуся тем, что высокотемпературный теплоноситель содержит водород в интервале концентраций от 30-35% объемных, а после достижения в зоне реакции температуры 700-2500°С в реакционный поток в две стадии вводят закалочные компоненты и охлаждают реакционную смесь со скоростью охлаждения 1·10 5-5·105 град/с до уровня температуры 600-1300°С на первой стадии и со скоростью охлаждения 2·10 4-4·104 град/с до температуры 300-1000°С на второй стадии для прекращения вторичных процессов

Способ переработки попутных нефтяных газов // 2330058

Изобретение относится к области добычи, сбора и транспорта продукции нефтяных скважин на месторождениях и может быть использовано при подготовке нефти и утилизации попутных нефтяных газов, выделяемых из продукции скважин на промысловых объектах подготовки нефти, в частности на дожимных насосных станциях (ДНС)

Реактор термоокислительного пиролиза метана // 2065866

Изобретение относится к органической химии, в частности к реакторам термоокислительного пиролиза метана

Способ пиролиза углеводородного сырья // 2497930

Изобретение относится к термическому пиролизу углеводородного сырья и может быть использовано в нефтехимической промышленности. Изобретение касается способа пиролиза углеводородного сырья, включающего генерацию высокотемпературного потока теплоносителя путем сжигания в камере сгорания стехиометрической топливокислородной смеси, разбавленной перегретым водяным паром, смешение потока теплоносителя и углеводородного сырья в смесителе, пиролиз сырья в реакторе и последующую закалку продуктов реакции. Газообразное или жидкое углеводородное сырье, предварительно смешанное с водяным паром, инжектируют в зону смешения струями так, что струи сталкиваются между собой на оси смесителя, при этом время смешения струй с дозвуковым потоком теплоносителя составляет 0,05-0,2 мс, затем сырье подвергают пиролизу при параметрах процесса, обеспечивающих максимальный выход целевых продуктов: давление 0,1-1 МПа, температура 1200-1500K, время пребывания сырья в зоне пиролиза 5-100 мс. Технический результат - повышение выхода целевых продуктов пиролиза. 5 ил., 5 табл., 2 пр.

Устройство для осуществления термодеструктивных процессов переработки тяжелых нефтяных остатков // 2545378

Изобретение относится к устройству для осуществления термодеструктивных процессов переработки тяжелых нефтяных остатков, которое может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой отраслях промышленности. Устройство, представляющее собой реакционно-ректификационный аппарат, включает корпус, камеру сгорания, штуцера для подвода сырья, топлива, окисляющего газа, вывода продуктов реакции и газов сгорания. При этом камера сгорания расположена в нижней части аппарата и соединена с корпусом аппарата штуцером герметично; в нижней части камеры сгорания размещен штуцер для подачи воды, а штуцер ввода сырья размещен выше штуцера ввода продуктов сгорания и между ними расположена секция смешения; выше ввода сырья расположены по крайней мере еще две секции: разделения и конденсации паров. Техническим результатом является снижение энергопотребления, металлоемкости и габаритов оборудования, повышение эксплуатационной надежности и безопасности за счет того, что исключается возможность закоксовывания и прогара труб. 5 ил.

Установка подготовки попутного нефтяного газа // 2624626

Изобретение раскрывает установку подготовки попутного нефтяного газа, включающую нагреватель и конвертор, оснащенный линией вывода конвертированного газа с рекуперационным устройством, при этом установка оборудована конвертором селективного метанирования попутного нефтяного газа с линией ввода парогазовой смеси и оснащена блоком подготовки воды, соединенным линией подачи подготовленной воды с линией подачи попутного нефтяного газа и оснащенным линиями вывода солевого концентрата, ввода воды и подачи дегазированного водного конденсата из дефлегматора, который установлен на линии ввода парогазовой смеси. Технический результат - повышение качества подготовленного газа, снижение энергопотребления и металлоемкости установки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.