Реактор гомогенного пиролиза углеводородов

ОПИСАИЗ ОБРЕ Сфез СоветскикСоциалистических(51)М. Кл.2 В 01 Л 1/О с присоединением заявя (23) ПриоритетОпубликовано 1 50 6.7 осударственный комнте СССР по делам изобретений и открытий(71) ЗайвиТЕЛь Северодонецкий филиал Государственного институтаазотной промышленности(5 ЕАКТОР ГОМОГЕННОГО ПИРОЛИЭА УГЛЕВОДОР пирося вгания 1 Олемчий ли см ещенне топл ионных горе Изобретение относится к устройствам для термической переработки углеводородного сырья и предназначено для получения ацетилена из природно- . го газа или ацетилена и этилена из жидких углеводородов.Известен способ гомогенного лиза углеводородов, заключающий том, что йутем непрерывного сжи топлива с газообразным окислите в камере сгорания получают горя дымовой газ (гомогенный теплоноситель), к нему добавляют жидкий, газообразный или парообразный углеводород, быстро смешивают, а затем про-. дукты реакции подвергают резкому охлаждению ( закалке) .К исходному сырью может добавляться водород, углекислый: гаэ или водяной пар.Известен реактор, содержащий циндрическую камеру сжигания, камеру ешения с отверстиями для впрыска сырья, реакционный канал и закалочное устройство. Для получения дымовых газов топливо н окислитель вводят 2 раздельно в камеру сгорания через несколько. касательно расположенных отверстий, находящихся в различных плоскостях, затем дымовые газы с большой скоростью проходят суженный 2участок зоны смещения, куда через риац отверстий впрыскивается углево" дородное сырье.Такие реакторы не обеспечивают по ноты сгорания в связи с раздельным введением топлива и окислителя в раэ личных плоскостях камеры сгорания. Это приводит к снижению эфективности процесса пиролиза и повышенному сажеобразованию. Кроме того, для сме щения сырья с продуктами сгорания в известных конструкциях реакторов используется принцип трубы Вентури. При,постройке реакторов на большую производительность такой принцип сме щения оказывается неудовлетворительным.Предлагаемый реактор интенсифицирует процесс смещения и пиролиэа, а также значительно увеличивает единичную производительность реактора. Это достигается тем,. что камера смещения имеет вид кольцевого сопла с торои,цальными полостями в критическом сечении, а камера сжигания выполнена в виде конуса, снабженного в верхней части тангенциальными тоннелями и эжекционными горелками.Предварительное см ива с окислителем в эжекц лках и последующее сжигание газовойсмеси в тоннелях и верхней частикорпуса обеспечивает полноту сгорания с получением максимальных температур, в нижней части конуса, кудачерез кольцевое сопло, снабженноетброидальными полостями, вдуваетсялулъсирующий поток углеводородногосырья. Возбуждаемые в реакторе акустические колебания интенсифицируютпроцессы тепло- и массообмена, а также способствуют коагуляции мельчай- Юших частичек сажи и предотвращаютее отложение на внутренних поверхностях реакционного канала.На фиг. 1 изображен предлагаемыйреактор, разрез; на фиг. 2 - разрез 15А-А Фиг. 1.Рабочее положение, реактора вертикальное. Он состоит из верхней части - кольцевого сопла, средней части - камеры сжигания с реакционнымканалом и нижней части " эакалочногоустройства.Сопло реактора содержит корпус 1,снабженный патрубком 2 для подачиуглеводородного сырья и охлаждающейрубашкой 3 с распределительными тРубками 4. Внутри корпуса концентрически расположены трубы 5 и б. Внешняятруба б в верхней части имеет пат"рубок 7, а на нижнем конце несет полый эллиптический вкладыш 8. Кольцевсе сопло, образованное стенкой корпуса 1 и вкладышем 8, снабжено в кри.тическом сечении тороидальными полостями 9. Для охлаждения корпуса водапоступает в верхний патрубок охлаждаю-%щей рубашки 3 и через распределитель-ные 9 рубки 4 направляется на охлаждае"мую поверхность, а затем, пройдя межтрубное пространство, удаляется понижнему патрубку рубашки, Для охлаждения центральной части сопла водапоступает по трубе 5 и удаляется попатрубку 7,Камера сжигания, соединенная нижней частью с реакционным каналом 10 45содержит конус 11, тангенциально расположенные горелочные тоннели 12,патрубок 13 для запального устройства и эжекционные горелки. Последниесостоят иэ активного сопла 14, приемной камеры с патрубком 15, камеры 16смешения и охлаждаемого насадка 17.Конус 11.камеры сжигания и реакцион"ный канал выполняются либо из огнеупорного материала (двуокиси цирко"ния, карборунда и т.п.), либо из жа"ропрочной стали и снабжаются охлаждающей рубашкой.Закалочное устройство содержиткорпус 18 с патрубками 19 и 20 и коллектор с форсунками 21. 60Реактор работает следующим образом.Природный или любой другой горю.чий гаэ под давлением через активное сопло 14 эжекторов и приемную б 5 камеру поступает в камеру 1 б смешения. Сюда же по патрубку 15 приемнойкамеры эжектируется кислород или воздух и за счет высокой турбулентности потоков происходит смесеобраэование. Далее газовая смесь через охлаждаемый водой насадок 17 поступаетв горелочные тоннели 12, где онавоспламеняется. Насадок 17 стабилизирует фронт воспламенения газовойсмеси на входе в тоннели 12 и пре-.дотвращает проскок пламени в горелку, Горение газовой смеси, начавшееся в тоннелях, завершается в конусе 11 камеры сжигания,Сжигаемые потоки газовой смеси иэтоннелей 12 поступают тангенциальнов верхнюю часть конуса, в результатечего внутри конуса 11 создается вращающийся огненный факел с максимальной температурой в нижней части.Исходное сырье (жидкие или газообразные углеводороды), предварительно подогретое до 400-.500 С и разбавленное водяным паром, поступает в реактор через патрубок 2, а затем через кольцевое сопло реактора, вдува"ется в зону максимальных температур.Тороидальные полости 9 кольцевогосопла выполняют роль резонаторов.-Попадая на кольцевое лезвие одногоиэ резонаторов, поток углеводородныхгазов возбуждает в нем акустическиеколебания, которые усиливаются другим резонатором, работающим в проти"вофазе с парами, и излучаются в камеру сжигания и реакционный канал,интенсифицируя процессы тепло- и массообмена между углеводородным сырьеми гомогенным теплоносителем.В реакционном канале 10 происходит процесс пиролиза. Оптимальнаятемпература реакции поддерживаетсясоотношением углеводородного сырьяс водяным паром. На выходе из реакционного канала газы пиролиза подвергаются резкому охлаждению (закалке)путем впрыска воды форсунками 21 .Охлажденные газы пиролиза удаляютсяиэ реактора по патрубку 20, а водас частичками сажи - по патрубку 19.Для первоначального розжига реактора используется запальное устройство., которое вводится через патрубок13, расположенный на одном из тоннелей камеры сжигания. Воспламенившаяся газовая смесь поджигает затем всеостальные горелки,Формула изобретенияРеактор гомогенного пиролиза углеводородов для получения ацетилена или этилена, содержащий камеру смешения, камеру сжигания, реакционный канал и эакалочное устройство, о т л ич а ю щ н й с я тем, что, с целью интенсификации процесса пиролиэа,камера смешения выполнена в виде кольцевого сопла с тороидальными полостями в критическом сечении, а камера сжигания имеет форму конуса, снабженного в верхней части тенгенциальнымитоннелями и эжекционными горелками.249346 Составитель Н. Лебедеваедактор Т. Колодцева Техред С, Мигай Корректор й Гриценко Заказ скв лиал ППП Патент, г. Ужгород, узы, Проектная,60/56 ЦНИИПИ по д 113035, Тираж 876 Подписноеарственного комитета СССРзобретений и открытий Ж, Раушская наб д. 4