Закалочно-испарительный аппарат

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик нн 787449(22) Заявлено 22. 05. 78 (21) 2617654/23-26с присоединением заявки Мо. (51)М. Кл. С 10 6 9(16 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(0888) Дата опубликования описания 17,180(71) Заявитель Институт газа АН украинской ССР 60 В )(54) ЗАКАЛОЧНО-ИСПАРИТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ Изобретение относится к термическому некаталитическому крекингу смесей, состоящих в основном иэ углеводородов, в вертикальных реакционных камерах с предотвращением образо вания твердой корки, и может быть использовано для закалки и охлаждения газов пиролиэа в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышпенности.Известны закалочно-испарительные аппараты кожухотрубного типа, состоящие из корпуса, трубных решеток и газовых трубок, по которым идет пирогЬз, а по межтрубному пространству - вода, Закалка и охлаждение газов пи ролиза происходит эа счет испарения химически очищенной воды 11.Известен также закалочно-испарительный аппарат, содержащий корпус, трубные решетки и газовые (пиролиэ ные) трубки с пароводяными рубашками, входная трубная решетка которого вынесена иэ цилиндрической части аппарата в узкий конический переход, соединяющий закалочно-испарительный 2 з аппарат с пиролизной печью, При охлаждении газы пиролиэа отдают тепло на нагрев и испарение воды, циркулирующей по пароводяным рубашкам газовых трубок 2 . 30 2Однако в кожухотрубных аппаратах процесс охлаждения газов пиролиза относительно растянут во времени и поэтому не исключаются условия, способствующие образованию нежелательных побочных продуктов (смол, кокса и т,д.), Это приводит к прямым потерям целевого продукта, а образующийся кокс, отлагаясь на внутренних поверхностях газовых трубок, резко ухудшает теплопередачу и тем самым усугубляет упомянутые нежелательные процессы. Вследствие этого средний рабочий пробег аппаратов не превышает 700-1000 ч. В ряде случаев газовые трубки не поддаются механической чистке и заменяются новыми.Известны закалочно-испарительные аппараты с псевдоожиженным слоем промежуточного теплоносителя, представляющие собой цилиндрический сосуд с газораспределительной решеткой и по-, верхностью теплообмена, размещенной в псевдоожиженном слое,З .Известен закалочно-испарительный аппарат с псевдоожиженным слоем промежуточного теплоносителя, включающий вертикальный корпус, гаэораспределительную решетку, расположенную в нижней части корпуса, и установ-.ленную на решетке внутреннюю цилиндрическую обечайку с переточными окнами в нижней части, Внутри цилиндрической обечайки может быть размещен пароперегреватель 4.Однако, в случае применения этого реакционного аппарата для закалки и охлаждения газов пиролиза, вследствие высокой температуры частиц слоя(порядка 600-750 С) разность температур между газами пиролиза и слоем относительно невелика, что приводит кувеличению времени закалки. Это способствует протеканию вторичных реакций, ведущих к образованию тяжелых смол и кокса. Температура пара на входе в пароперегреватель составляет 5 около 120 С и, следовательно, темпеоратура стенок труб пароперегревателя также низкая, в результате чего на них происходит конденсация и налипание тяжелых смолообразных продуктов, щ что резко увеличивает термическое сопротивление стенок, Все это приводит к тому, что уже через относительно небольшой период работы пиролизной печи закалочно-испарительный аппарат работает в условиях, которые далеки от оптимальных, Возникает необходимость в остановке пиролизной печи для чистки эакалочно-испарительного аппарата. Чем тяжелее пиролизуемое сырье, тем больше в продуктах пиролиза 30 тяжелых смол и, следовательно, тем сильнее проявляются указанные недостатки. При применении в качестве сырья тяжелых газойлевых фракций и вакуумных дистиллятов такой реакционный 35 аппарат окажется неработоспособным,Цель изобретения - уменьшение потерь целевого продукта путем сокращения времени закалки и увеличение длительности межремонтного пробега 4) аппарата путем предотвращения конденсации и налипания тяжелых смолообразных продуктов на наружной поверхности труб пароперегревателя.Указанная цель достигается тем, что в закалочно-испарительном аппара те, включающем вертикальный цилиндрический корпус с газораспределительной решеткой в нижней части, внутри которой размещена обечайка с переточными окнами внизу, нижняя часть которой выполнена в виде опрокинутого усеченного конуса, внутри ее размещены трубы пароперегревателя и в кольцевом .зазо,ремежду корпусом и обечайкой - трубы тефлообменника, 55 Установка обечайки с тепловоспринимающыми поверхностями позволяет создать внутри аппарата три зоны; зону предварительной закалки пирогаза,. расположенную внутри обечайки между 60 газораспределительной решеткой и трубами пароперегревателя, зону окончательной закалки и перегрева пара, расположенную в псевдоожиженном слое в зоне пучка труб пароперегревателя, и б 5 зону охлаждения частиц слоя, подогрева пита 7 ельной воды и ее испарения, расположенную в кольцевом пространстве Между обечайкой и корпусом аппарата, В зоне предварительной закалки контактный газ пиролиэа практически мгновенно охлаждается частицами промежуточного теплоносителя, охлажденного в зоне подогрева питательной воды - до относительно низких температур - 200-250 С, Это приводит к сокращению времени закалки продуктов пиролиза и, следовательно, к снижению потерь целевого продукта.Кроме того,за счет подогрева и испарения питательной воды в зоне охлаждения частиц слоя (для заданных параметров пара) температура стенок парогенерирующих труб повышается. В результате этого уменьшается количество конденсирующихся смолообраэных продуктов на стенке трубы, что приводит к увеличению продолжительности работы аппарата в оптимальных условиях, Конденсация и налипание смолообраэных продуктов в зоне охлаждения не происходит, поскольку в этой зоне теплопередача осуществляется только от нагретых частиц, а поток пирогаза не проходит.На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый закалочно-испарительный аппарат, разрез; на фиг. 2 - обечайка, горизонтальный разрез; на фиг.3 обечайка, вертикальный разрез.Аппарат содержит цилиндрический корпус 1, обечайку 2, установленную на гаэораспределительной решетке 3 соосно корпусу с зазором, пароперегреватель 4, расположенный внутри обечайки 2 и образующий вместе с обечайкой 2 зону окончательной закалки, теплообменник 5 питательной воды, установленный в кольцевом пространстве между обечайкой 2 и корпусом 1, служащий зоной охлаждения частиц слоя, коническое днище 6 с расположенными в нем газовыми трубками 7 с беспровальными .колпачками 8 на концах. Газовые трубки 7 закреплены в газораспределительной решетке 3 и выносной трубной решетке 9. Пространство между газовыми трубками заполнено тепло изоляцией. Решетки 3 и 9 с газовыми трубками 7 и колпачками 8 образуют беспровальную распределительную газовую систему для псевдоожижения частиц промежуточного теплоносителя, .Пространство между газораспределительной решеткой 3 и нижними трубками пароперегревателя 4 служит зоной предварительной закалки, Обечайка (фиг.2 и 3) состоит иэ конической части 10 и цилиндрической части 11. По нижнему краю конической части сделаны про. рези 12 трапецеидальной формы, которые занимают 30-50 площади боковой поверхности усеченного конуса. Угол между плоскостью газораспределительнойоешетки и стороной усеченного конуса поставляет 115-130 , что обеспечиваег поддержание достаточно высокой кратности циркуляции.Закалочно-испарительный аппарат работает следующим образом.Газы пиролиза, имеющие на выходе иэ пиролизной печи температуру 790- 850 С, через газовые трубки 7 и колпачки 8 поступают в зону предварительной закалки, где, контактируя с предварительно охлажденными до температуры порядка 200-250 С в зоне охлаждения Частицами псевдоожиженного слоя, охлаждаются до 600-750 оС. При этих температурах практически прекращаются вторичные реакции, приво дящие к потерям целевых продуктов. За счет большой разности температур частиц слоя и газов пиролиэа время закалки сведено до минимума и составляет 10 -10с в зависимости от скорости ;Я истечения газов, размерапсевдоожиженных частиц и кратности их циркуляции. Охлажденные газы пиролиэа поступают в зону окончательной закалки, где за счет охлаждения газов до 400-500 С перегревается водяной пар до необходимых параметров.Циркуляция частиц псевдоожиженного слоя осуществляется следующим образом.Частицы слоя, поднимаясь вверх, огибают края цилиндрической части 11 обечайки и, опускаясь по кольцевому пространству эоны охлаждения, отдают тепло на нагрев и испарение питательной воды, циркулирующей по трубам теплообменника 5 через прорези 12 в 35 конической части 10 обечайки они вновь поступают в зону предварительной закалки газов пиролиза. Таким образом, реализация предлагаемого изобретения позволяет свести до минимума потери целевого продукта при закалке и охлаждении газов пиролиза,:предотвратить загрязнение тепло- обменных поверхностей коксом и смолообраэующими продуктами, а, следовательно сократить простои пиролизной установки и уменьшить затраты на ремонт.Формула изобретенияЗакалочно-испарительный аппарат, включающий вертикальный цилиндрический корпус с газораспределительной решеткой в нижней части, внутри которого размещена обечайка с переточными окнами внизу, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения потерь целевых продуктов и увеличения длительности межремонтного пробега, внутри обечайки, нижняя часть которой выполнена в виде опрокинутого усеченного конуса, размещены трубы пароперегревателя и в кольцевом зазоре между корпусом и обечайкой - трубы теплообменника.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ 9 1217944,кл. 120 19/01, 1966.2. Патент США 9 3357485,кл. 260-683, 1967.3. Патент США М 3718708,кл. С 07 с 3/00, 1973.4. Патент ВеликобританииР 1154322, кл. С 10 В 49/10, 1969Составитель В. КудряшоТех д Т.Иаточка К то М. ШаЕоши дактор Ю. Пет атент", г. Ужгород, ул. Проектная,лиала аказ 8275/25 Тир ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Р545 Подписноекомитета СССРи открытийскан наб., д. 4/54