Способ термической переработки углеводородного сырья

п 11688 И 6 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик/34 ением заявки рисоеди Государственный комитет(088.8) 0.09.79. Бюлле ОпубликованоДата опублико по делам изобрете и открытий ния описания 30.09. Фейгин, 3. А. Рауд, Р, Я, Барашков, Н, П. Уманчик и А. 3. Кажда Бах шия 71) Заявител 4) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТК УГЛЕВОДОРОДНОГО СЪРЬЯ(22) Заявлено 20.07,77 ( Изобретение относится к области переработки газообразных и жидких углеводородов. Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности, в частности в процессах пиролиза углеводородов или их производных.Известен способ термической переработки.углеводородного сырья пиролизом с применением расплава металлов или их солей в виде жидкой пленки в зонах пиролиза и охлаждения углеводородов с подводом тепла в зону пиролиза и отводом тепла из зоны охлаждения через стенку. В соответствии с этим способом углеводородное сырье подают в змеевик трубчатой печи, состоящей из конвективной и радиантной секции, в которой нагрев и переработку сырья осуществляют за счет сжигания топлива в радиантной секции. На выходе из печи продукты переработки охлаждают в закалочном аппарате. В змеевик также подают расплав металлов или солей, который образует на внутренней поверхности змеевика пленку. Наличие пленки расплава предохраняет поверхность от отложения на ней продуктов уплотнения (кокс, смола) и позволяет улучшить теплообмен между внутренней поверхностью и газовым потоком на порядок по сравнению с теплоотдачей от сухои стенки к газовому потоку: от 300 - б 00 до 3000 - 10000 ккал/мч град 1.Однако применение расплава в виде пленки становится невозможным прибольших скоростях газового потока ввиду того, что пленка в этих условиях теряет устойчивость.Более близким к предложенному способу по сущности и достигаемому результату является способ переработки углеводородов или их производных в присутствии расплавов металлов, их окислов или солей, применяемых одновременно в виде пленки и дисперсии, циркулирующих последовательно через зоны смешения расплава с углеводородным сырьем, предварительно нагретым в зоне нагрева углеводородного сырья,зону пиролиза углеводородного сырья, зону охлаждения углеводородов и зону сепарации углеводородов из расплава; с косвенным теплообменом и с подводом тепла в зону пиролиза продукта за счет сжигания топлива в радиантной секции печи. Применение одновременно пленки и дисперсии расплава позволяет проводить процесс при высоких скоростях течения газовой среды и наряду с предотвращением отложения продуктов уплотнения на внутренней поверхности аппаратов, позволяет улучшить теплообмен между газовым потоком и стен 6885163кой за счет увеличения коэффициента теплоотдачи до 10" - 10 ккал/мч град 12.Основным недостатком данного способаявляется то, что подвод тепла к внешнейповерхности стенки зоны пиролиза путемсжигания топлива недостаточно интенсивенпо сравнению с отводом тепла от внутренней поверхности стенки зоны пиролиза,смоченного расплавом. Дальнейшее увеличение интенсивности теплоотвода путем излучения затруднено в связи с резким снижением КПД печи в результате неполнотысгорания топлива, высокой температуры отходящих дымовых газов и т. д.Другим недостатком способа являетсянеэффективный теплообмен между внешнейповерхностью стенки зоны охлаждения иохлаждающим агентом, В результате лимитирующей стадией теплообмена в известном способе переработки становится подводтепла в зону пиролиза и отвод тепла из зоны охлаждения. Невысокая интенсивностьтеплоотвода в зону пиролиза и теплоотводаиз зоны охлаждения предусматривает значительные размеры змеевика и печных агрегатов, что затрудняет дальнейшее повышение их единичной мощности; а такжеувеличению пребывания сырья в зонах пиролиза и охлаждения и к увеличению выхода нежелательных побочных продуктов.Так при пиролизе углеводородов увеличение времени пребывания сырья в зоне пиролиза уменьшает выход олефинов, ценногосырья для ряда процессов, и повышает выход малоценного метана,Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса -сокращение размеров зон нагрева, пиролиза и охлаждения углеводородов и увеличение выхода целевых продуктов за счет повышения интенсивности теплообмена,Цель достигается тем, что в способе термической переработки углеводородного сырья путем пропускания его через зону нагрева с последующей подачей нагретогосырья в зону пиролиза, осуществляемого сдополнительным подводом тепла с использованием в качестве теплоносителя расплавов металлов или их солей в виде пленки идисперсии в потоке сырья и подачей полученных продуктов в зону охлаждения с использованием в зонах нагрева, пиролиза иохлаждения косвенного теплообмена, косвенный теплообмен осуществляют с помощью теплоносителя в виде расплава металлов или их солей, циркулирующего в замкнутой системе с источником принудительного нагрева последовательно через зоныпиролиза, охлаждения и нагрева.Такой способ подвода тепла в зону пиролиза углеводородов вследствие высокойэффективности теплопередачи от циркулирующего теплоносителя к внешней поверхности стенки зоны пиролиза (коэффициенттеплоотдачи 10 ккал/м ч град) позволяет 4по сравнению с прототипом в 5 - 10 раз увеличить теплонапряженность стенки зоныпиролиза от 10 - 5 10 ккал/м ч градпри огневом нагреве, до 10 - 5 10 ккал/мб ч град при нагреве теплоносителем и следовательно в 5 - 10 раз уменьшить размерызоны пиролиза углеводородов.Наряду с этим отвод тепла из зоны охлаждения, осуществляемый циркулирую 1 О щим теплоносителем, позволяет увеличитьобщий коэффициент теплопередачи в зонеохлаждения в 2 - 5 раз (от 104 ккал/мч град при отводе тепла из зоны охлаждения паром высокого давления до 5 10415 ккал/м ч град при циркуляции теплоносителя) и следовательно в 2 - 5 раз сократитьразмеры зон охлаждения. Сокращение размеров зон пиролиза и охлаждения углеводородов приводит к уменьшению времени20 пребывания продуктов и сырья в указанных зонах, что увеличивает выход целевыхпродуктов,. Применение данного способа позволитуменьшить размеры технологического обо 25 рудования в целом почти на два порядка.Объем печи с огневым обогревом составляет 500 м, в то время как объем аппарата,реализующего данный способ, составляет10 ззо Процесс переработки проводят следующим способом (см. чертеж). Углеводородное сырье А, нагретое в зоне 1 нагрева углеводородов, являющегося зоной предварительного нагрева, подают через смеситель2 вместе с расплавом в зону 3 пиролизауглеводородов. В зоне пиролиза расплавобразует подвижную пленку на стенках иодновременно пленку и дисперсию капельв потоке перерабатываемых продуктов. Уг 4 о леводородное сырье в зоне 3 подвергаетсядальнейшему нагреву и химической переработке с образованием целевых и побочныхпродуктов, Побочные продукты могут бытьгазообразными, жидкими и твердыми (в по 45 следнем случае кокс).Продукты переработки углеводородногосырья поступают вместе с расплавом взону 4 охлаждения. Охлажденные продуктыпереработки вместе с расплавом направля 50 ют в аппарат 5, в котором происходит отделение газообразных продуктов В от расплава. Далее расплав отделяют от кокса Си возвращают в цикл по контуру 6 черезсмеситель 2. Предварительно нагретое взо 55 не нагрева углеводородное сырье проходитчерез зоны смешения расплава с углеводородным сырьем, пиролиза и охлаждения углеводородов несколькими потоками,Жидкий теплоноситель, нагретый в зоне 769 нагрева теплоносителя, представляющейсобой ядерный реактор или теплообменник,в котором греющим агентом является теплоноситель ядерного реактора, направляютпри помощи насоса 8 по замкнутому кон 65 туру 9 в зону пиролиза углеводородов. В зо.не 3 теплоноситель отдает тепло на нагрев и переработку углеводородного сырья и затем поступает в зону 4 охлаждения, где оно нагревается за счет охлаждения продуктов переработки. Далее теплоноситель последовательно поступает в зону 1 нагрева углеводородов, являющийся зоной предварительного нагрева, и вновь возвращается в зону 7 нагрева теплоносителя. В качестве теплоносителя применяют расплавленные металлы и их смеси, например, щелочные металлы и их смеси, свинец, висмут, смесь свинец - висмут, галлий, индий, алюминий, а также расплавленные соли, например нитратнитритная смесь.П р и м е р. Бензиновую фракцию с температурами н. к. 80 - 186 С вместе с водяным паром в количестве 20 вес./, под давлением 2 атм при температуре 20 С направляют в зону 1 нагрева углеводородов, являющейся зоной предварительного нагрева. Туда же из зоны 4 охлаждения по замкнутому контуру поступает жидкий литий при температуре 749 С. Испаренный и нагретый до 300 С бензин, а также поступающий по контуру 6 расплав вместе с расплавом вводят в зону 3 пиролиза углеводородов, В зоне пиролиза бензин через стенку нагревают жидким литием, поступающим из зоны нагрева теплоносителя при температуре 1000 С в зону пиролиза углеводородов.Далее продукты переработки, содержащие 41 вес. о/о этилена, 15 вес, о/о пропилена, 21 вес. /о тяжелых фракций поступают вместе с расплавом при 900 С в зону 4 охлаждения, где они через стенку охлаждаются до 400 С циркулирующим жидким литием. Температура лития при входе в зону охлаждения 350 С.Длина зоны пиролиза углеводородов при расходе сырья 3 т/ч составляет 8 м, время пребывания сырья в зоне пиролиза менее 0,04 с, степень превращения сырья выше 98%. Длина зоны охлаждения составляет 2 м, время охлаждения продуктов менее 0,01 с. Весовое отношение расплава к сырью 0,2,Использование данного способа переработки углеводородов обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: а) сокращение длины зоны пиролиза с 80до 8 м;б) сокращение площади зоны охлаждения с 13 до 0,6 м и переход от многотруб 5 чатой конструкции зоны охлаждения к конструкции труба в трубе;в) сокращение объема печного агрегатас 500 до 10 м,г) увеличение выхода этилена от 26 - 281 О до 40 - 42 вес. %.Перечисленные преимущества обусловлены интенсификацией теплообмена от внешнего источника тепла к стенке - в зоне пиролиза углеводородов и от стенки к охлаж 15 дающему агенту - в зону охлаждения углеводородов. В связи с этим, как следуетиз приведенных данных, основные конструктивные параметры способа пиролизаизменяются более, чем на порядок, что при 20 водит к качественно новому конструктивному решению устройства, реализующего способ переработки углеводородного сырья,25Формула изобретенияСпособ термической переработки углеводородного сырья путем пропускания его через зону нагрева с последующей подачейЗО нагретого сырья в зону пиролиза, осуществляемого с дополнительным подводом тепла, с использованием в качестве теплоносителя расплавов металлов или их солей в виде пленки и дисперсии в потоке сырья и по 35 дачей полученных продуктов в зону охлаждения, с использованием в зонах нагрева,пиролиза и охлаждения косвенного теплообмена, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса,40 косвенный теплообмен осуществляют с помощью теплоносителя в виде расплава металлов или их солей, циркулирующего взамкнутой системе с источником принудительного нагрева последовательно через45 зоны пиролиза, охлаждения и нагрева.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМо 249370, кл. С 10 б 9/34, 1967.50 2. Авторское свидетельство СССРМд 341320, кл, С 10 б 9/34, 1970.Составитель Н. Богданова едактор Л. Герасимова Техред Н. Строганова Корректоры: Л. Орлова и И. Позняковская 2209/4 Изд.568 Тираж 621 Подписное Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 7 К.35, Раушская наб., д, 4/5 пография, цо. Сапунова