Трубчатая печь для проведения высокотемпературных процессов

, Г,П,Крейнина ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(54) ТРУБЧАТАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПРОЦЕССОВ (57) Изобретение относится к трубчатым печам для проведения высокотемпературных процессов, например каталитического пиролиза углеводородного сырья. Сущность изобретения: трубчатая печь включает камеру радиации с одним рядом вертикальных труб, заполненных катализатором, Входной Изобретение относится к трубчатым печам для проведения высокотемпературных процессов, преимущественно процесса каталитического пиролиза углеводородного сырья, и может быть применено в нефтехимической промышленности.Известен реактор каталитического пиролиза углеводородов, содержащий корпус овальной формы, внутри которого имеются вертикально расположенные реакционные трубы, разделенные на два пучка вертикальными перегородками с переточными окнами, размещенными по диагонали перегородок, между которыми установлены горизонтальные пучки теплообменных труб с мешалками для циркуляции теплоносителя. Трубы закреплены в трубных решетках и снабжены коллекторами,Однако данный реактор имеет ограниченные возможности по производительности, не позволяет регулировать 2и выходной коллекторы расположены вне камеры радиации. Ввод паросырьевой смеси осуществляется через газоподводящие трубки в среднюю часть реакционной трубы, Выход пирогаза производится через верхний и нижний продуктовые коллекторы. Продукты сгорания выходят через газоход, расположенный в средней части камеры радиации. Камера конвекции расположена в верхней части печи по ходу продуктов сгорания, Газоподводящие трубки для ввода сырьевой смеси расположены с двух сторон реакционной трубы под углом один 45, другой 135 к оси реакционной трубы, Они вварены в штуцера, имеющие конусообразное расширение. Отверстие ввода сырья имеет решетку для исключения попадания туда катализатора. 1 3, и, ф-лы, 4 ил. температурный профиль по высоте реакционной трубы, а также обеспечить необходимый температурный профиль реакционной трубы, что приводит к низкой эффективности пиролиза в данном реакторе.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является трубчатая печь для проведения высокотемпературных каталитических процессов, включающая камеру конвекции и радиантные камеры с горелками и реакционными трубами, заполненными катализатором и соединенными входным и выходным коллекторами. При этом выходной коллектор размещен в подовой части печи и теплоизолирован кирпичной кладкой, а на стенах радиантных камер между рядами горелок выполнены выступы.Однако производительность данной печи ограничена количеством реакционных труб, Увеличение числа реакционных труб в случаеповышения производительности печи приводит к росту затрат металла и футеровки, занимаемой площади, потерь тепла в окружающую среду,Цель изобретения - снижение удельной материалоемкости печи, занимаемой площади и теплопотерь.Цель достигается благодаря тому, что в трубчатой печи проведения высокотемпературных каталитических процессов, преимущественно процесса каталитического пиролиза углеводородного сырья, включающей камеру конвекции и камеру радиации с горелками и вертикальными реакционными трубами, заполненными неподвижным слоем катализатора и соединенными входным и выходным коллекторами, ввод сырья осуществляется в среднюю часть каждой реакционной трубы, причем ввод сырья осуществляется в каждую реакционную трубу с двух противоположных сторон, входные штуцера расположены один под углом 45, а другой 135 к оси трубы-реактора, Один из штуцеров организует направление пирогазовой смеси вверх, другой - вниз, Кроме того, входные штуцера имеют конусообразное расширение и защищены специальными пластинами или решеткой от попадания катализатора.Отличительные признаки изобретения: ввод сырьевой смеси осуществляется в среднюю часть реактора; ввод сырья осуществляется с помощью противоположно расположенных штуцеров, один под углом 45, другой под углом 135 к оси трубы-реактора; входные штуцера имеют конусообразное расширение и защищены специальными пластинами или решеткой от попадания катализатора,На фиг, 1 изображена камера радиации трубчатой печи с вводом сырьевой смеси в средней части реакционной трубы с верхним и нижним продуктовыми коллекторами и газоходом в средней части камеры радиации; на фиг, 2 - схема и форма расположения штуцеров в реакторе, на фиг, 3 - разрез А-А на фиг, 2; на фиг. 4 - разрез Б-Бна фиг. 3.Трубчатая печь включает (фиг. 1) камеру 1 радиации с одним рядом вертикальных труб 2, заполненных катализатором, Входной 3 и выходной 4 коллекторы расположены вне камеры радиации. Ввод паросырьевой смеси осуществляется через газоподводящие трубки 5 в среднюю часть реакционной трубы. Выход пирогаза производится через верхний и нижний 4 продуктовые коллекторы, Продукты сгорания выходят через газоход 6, расположенный в средней части камеры радиации, Камера5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 конвекции 7 расположена в верхней части печи по ходу продуктов сгорания. Газоподводящие трубки 5 для ввода сырьевой смеси расположены с двух сторон реакционной трубы фиг. 2) под углом - один 45, другой 135 к оси реакционной трубы. Они вварены в штуцера, имеющие конусообразное расширение (фиг, 4), Отверстие ввода сырья имеет решетку 8 для исключения попадания туда катализатора,Трубчатая печь работает следующим образом.Паросырьевая смесь, нагретая в камере конвекции 7 до 630 - 670 С, поступает через входные коллекторы 3 по газоподводящим трубкам 5 в реакционные трубы 2, где в присутствии катализатора происходит пиролиз углеводородов, Высота столба катализатора по ходу движения реакционной смеси и продуктов реакции выбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить невысокий перепад давления в слое (0,8 - 1,2 ати), что способствует высокому выходу целевых продуктов -олефинов Сг-Сд, Далее пирогаз выводится через выходные коллекторы 4 в закалочно-испарительные аппараты,По сравнению с известной печью каталитического пиролиза предлагаемая печь обладает следующими преимуществами; а) при сохранении габаритов печи в плане в два раза большая производительность по целевым продуктам; меньший удельный расход металла и футеровки, б) при сохранении производительности по целевым продуктам в два раза меньшая занимаемая площадь; меньший расход металла реакционной системы за счет сокращения количества фланцев, заглушек, крепежа и входных коллекторов на 50; меньший расход футеровочных материалов за счет сокращения площади свода и пода на 50,; меньший расход металла на металлоконструкции; меньшие потери тепла в окружающую среду за счет сокращения площади пода и свода,П р и м е р 1 (для сравнения). Печь термического пиролиза производительностью по сырью 20 т/ч с высотой реакционных труб 14 м реконструируется для осуществления процесса каталитического пиролиза по известному техническому решению с сохранением занимаемой площади. Существующая площадь позволяет разместить определенное количество реакционных труб высотой 7 м, обеспечивающих производительность реконструированной печи не более 10 т/ч по сырью. Перепад давления до 1,5 ати при заполнении реакционных труб катализатором в виде колец Рашига и до 3,0 ати при заполнении труб катализатором цилиндрической формы,Удельный расход сырья на 1 т олефинов (этилена+ пропилена) снизился с 2,2 - 2,5 до 1,8 - 1,9 т/ч. Однако снизилась производительность печи по сырью в 2 раза,П р и м е р 2 (предлагаемая конструкция). Печь термического пиролиза за производительностью 20 т/ч по сырью реконструируется для осуществления процесса каталитического пиролиза с сохранением занимаемой площади и производительности по сырью, Высота реакционных труб, заполненных катализатором, равна 14 м, Сырьевая смесь поступает через входной коллектор в среднюю часть реакционных труб. С помощью наклонного расположения штуцзров газоподводящих трубок сырьевые потоки направляются вверх и вниз по реакционным трубам, При этой же занимаемой площади производительность печи по сырью в 2 раза больше, чем в печи примера 1, в 2 раза больше выходных целевых продуктов,Формула изобретения 1, Трубчатая печь для проведения высокотемпературных процессов, преимущественно процесса каталитического пиролиза углеводородного сырья, содержащая реакционные трубы с катализатором, соединенными с входным и выходными кол лекторами, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью уменьшения металлоемкости и уменьшения энергозатрат за счет снижения перепада давления в реакционных трубах, входной коллектор соединен газоподводя щими трубками со средней частью каждойреакционной трубы, а выходные коллекторы соединены с концами реакционных труб,2, Печь по п.1, отл и ч а ю щ а я ся тем,что, с целью направления парогазовой сме си вдоль реакционных труб, последние соединены по крайней мере с двумя газоподводящими трубками, вводные участки которых наклонно расположены к реакционным трубам, соединенным с 20 газоподводящими трубками посредствомконусообразных штуцеров, большие основания которых соединены с реакционными трубами и снабжены средством для улавливания катализатора, выполненным в виде 25 полос,1787046 Составитель М, ХаричкоРедактор 3, Хорина Техред М.Моргентал Корректор Заказ 261 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5