Получение этилена из нефти и газа - Клименко А.П.
Скачать (прямая ссылка):
КОПТАКТНЫЙ ПИРОЛИЗ С ТВЕРДЫМИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯМИ
Предельное значение температуры в трубчатых реакторах не может быть поднято выше 880—900 С главным образом из-за ограничений но оптимальному времени контакта. Поэтому при производстве этилена за последние годы получило развитие новое направление: замена теплообмена через стенку контактным теплообменом с использованием в качестве теплоносителя газообразных, жидких и твердых тел.
Различают следующие методы пиролиза с твердыми теплоносителями: 1) коптактный в периодически действующем циклическом регенеративном реакторе; 2) непрерывный контактный в движущемся слое твердого теплоносителя; 3) непрерывный контактный во взвешенном слое теплоносителя.
Контактный пиролиз в периодически действующем циклическом регенеративном реакторе
Интенсивный теплообмен между газом и стенкой может быть достигнут при использовании регенераторов с очень малым гидравлическим диаметром (dr) насадки и высокими скоростями газовых потоков. При использовании регенеративной насадки с малым dr можно осуществить также достаточно быстрое охлаждение продуктов пиролиза. Несмотря на малые проходные сечения каналов и высокие скорости газов, удается проектировать установки с малыми перепадами давления. Реакционная зона в контактном реакторе периодического действия состоит из нагретой массы огнеупора, которая в отдельных и чередующихся друг с другом стадиях поглощает тепло из потока дымовых газов и отдает его для пиролиза углеводородов. Процесс является сменно-циклическим, в котором перио-
дическое переключение с нагрева на пиролиз сопровождается одновременным изменением направления потока газов.
На рис. 46 изображена принципиальная схема периодического регенеративного реактора Копперс-Хаше [65]; там же приведено примерное распределение температур воздуха, продуктов сгорания и газов пиролиза и насадки в начале и конце каждого периода.
Реактор состоит из следующих элементов [66]: двух регенераторов 1 и 2, камеры сгорания 3, обмурованных огнеупором 4 и заключенных в стальной кожух 5 с изоляцией 6. Реактор оборудуется комплектом тягодутьевых устройств, трубопроводами, арматурой и КИП.
Топпивнаш газ
Пар
Рис. 46. Принципиальная схема рсактог а регенеративного типа и распределение температур.
Как изображено на рис. 46, левый конец печи служит для впуска воздуха и выхода газов пиролиза; с правой стороны попеременно выходят дымовые газы и поступает сырье. Топливный газ подается непосредственно в камеру сгорания. Реакционная зона 7 находится в наиболее горячей части регенератора. Процесс состоит из двух стадий: нагрева и пиролиза. Воздух и топливный газ подают одновременно; газ смешивается с подогретым воздухом в камере сгорания. Стадия нагрева продолжается около 30 сек. и за ней немедленно следует кратковременная (2—3 сек), продувка паром, после чего печь готова к приему сырья. Для осуществления рабочей стадии процесса в правый конец печи подается газообразное сырье; этот газ подогревается по мере прохождения через все более нагретые зоны регенератора и пиролизуется в реакционной зоне.
Продукты реакции, выходящие из реакционного регенератора, достаточно быстро охлаждаются при прохождении через подогревательную секцию по направлению к выходу из печи. Тепло, отдаваемое пирогазом, воспринимается регенератором и используется для подогрева воздуха при сжигании на следующей стадии процесса.
Избыточный воздух, подаваемый во время подогрева, используется для выжигания кокса, который отлагается в процессе пиролиза.
Регенераторы выполняют из плоских желобчатых плиток, изготовленных из глинозема чистотой свыше 99%, устойчивых по отношению к высоким температурам и термическому удару. Плитки укладывают друг на друга без всякого скрепления. При этом они образуют длинную непрерывную насадку с большим количеством параллельных одинаковых каналов круглого сечения по всей длине регенератора. Расположение центров этих каналов в сечении печи приблизительно соответствует расположению центров окружностей
диаметром около 19 мм; диаметр канала составляет 9,5 мм [67] (рис.47).
Площадь внутренней поверхности регенераторов составляет примерно 100 м2 на 1 м3 общего объема; свыше 90% всей насадки расположено не дальше, чем на расстоянии 4,8 мм от внутренней поверхности. Интенсивность теплообмена между газом и Рис. 47. Насадка регенеративных реакто- твердой поверхностью соста-Ров- вляет 2,67 млн. ккал/м3 час
при разности температур около 83° С. Перепад давления, необходимый для обеспечения скорости потока газов 60 м/сек, составляет 0,07—0,14 кг/см2 при общей длине регенератора около 5,2 м.
Для обеспечения необходимой последовательности стадий процесса реактор оборудуют автоматическими переключателями, управляемыми электрочасовым устройством.
На полупромышленной установке были проведены эксперименты [66] по отработке оптимальных режимов пиролиза при использовании различного сырья (табл. 11).
Установлено, что пропан и этан можно пиролизовать в регенеративном реакторе как в зтрілєн, так ив этилен и ацетилене достаточно высокими выходами целевых продуктов.
