RU2087185C1 - Reactor for producing acetylene from hydrocarbons - Google Patents
Reactor for producing acetylene from hydrocarbons Download PDFInfo
- Publication number
- RU2087185C1 RU2087185C1 SU5012932A RU2087185C1 RU 2087185 C1 RU2087185 C1 RU 2087185C1 SU 5012932 A SU5012932 A SU 5012932A RU 2087185 C1 RU2087185 C1 RU 2087185C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- quenching
- cross
- hydrocarbons
- reaction chamber
- Prior art date
Links
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к реакторам для производства ацетилена из углеводородов путем неполного горения углеводородов и кислорода. The invention relates to reactors for the production of acetylene from hydrocarbons by incomplete combustion of hydrocarbons and oxygen.
Наиболее эффективно оно может быть использовано в нефтехимической промышленности. It can be used most effectively in the petrochemical industry.
Известен реактор [1] состоящий из смесителя, газораспределителя, реакционного пространства, на выходе из реакционного пространства установлены форсунки для подачи воды на закалку. A known reactor [1] consisting of a mixer, a gas distributor, a reaction space, nozzles for supplying water for quenching are installed at the outlet of the reaction space.
Газораспределитель состоит из большого числа трубок или каналов, в которые вмонтированы направляющие устройства, создающие спиральный поток горючего газа. Газораспределитель может быть выполнен из металла или керамического материала. The gas distributor consists of a large number of tubes or channels into which guide devices are mounted, creating a spiral flow of combustible gas. The gas distributor may be made of metal or ceramic material.
Форсунки закалочного устройства для подачи воды на охлаждение газов пиролиза обеспечивают быстрое охлаждение реакционных газов с 1450 до 100oC.The nozzles of the quenching device for supplying water for cooling the pyrolysis gases provide rapid cooling of the reaction gases from 1450 to 100 o C.
Однако в этом реакторе имеют место высокие потери тепла из реакционной зоны в сторону закалки и в результате этого понижается содержание ацетилена в газах пиролиза и его выход. However, in this reactor there are high heat losses from the reaction zone to the hardening side, and as a result, the content of acetylene in the pyrolysis gases and its yield are reduced.
Наиболее близким к заявленному устройству является реактор для получения ацетилена [2] содержащий смеситель, горелку, футерованную камеру реакции с закалочной камерой в нижней части. Closest to the claimed device is a reactor for producing acetylene [2] containing a mixer, a burner, a lined reaction chamber with a quenching chamber in the lower part.
Однако в этом реакторе имеет место значительная потеря тепла, особенно в зону закалки, что приводит к понижению содержания ацетилена в газах пиролиза и понижению его выхода, а также потеря тепла реакционных газов. However, in this reactor there is a significant heat loss, especially in the quenching zone, which leads to a decrease in the acetylene content in the pyrolysis gases and a decrease in its yield, as well as heat loss from the reaction gases.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение выхода ацетилена за счет использования тепла реакционных газов, который достигается тем, что в реакторе для получения ацетилена из углеводородов, содержащем смеситель, горелки, футерованную камеру реакции с закалочной камерой в нижней части, закалочная камера образована установленной соосно реактору охлаждаемой втулкой и размещенным по ее оси трубчатым рассекателем потока с форсунками в верхней части, причем соотношение площади поперечного сечения камеры реакции и площади сечения рассекателя выбрано в пределах 5-8. The technical result of the present invention is to increase the yield of acetylene due to the use of heat of reaction gases, which is achieved by the fact that in the reactor for producing acetylene from hydrocarbons containing a mixer, burners, a lined reaction chamber with a quenching chamber in the lower part, the quenching chamber is formed coaxially mounted to the reactor sleeve and placed on its axis a tubular flow divider with nozzles in the upper part, and the ratio of the cross-sectional area of the reaction chamber and p oschadi sectional divider is selected in the range of 5-8.
На чертеже изображен вертикальный разрез реактора. The drawing shows a vertical section of the reactor.
Реактор состоит из смесителя метана и кислорода 1, горелки 2, реакционной камеры 3. К нижнему торцевому участку корпуса реактора 4 подсоединен закалочно-испарительный аппарат 5, состоящий из наружной 6 и внутренней втулок 7 и образующий закалочную полость 8. Внутренний диаметр наружной втулки равен диаметру реакционной камеры и является по существу его продолжением. Наружный диаметр внутренней втулки рассекателя должен составлять 0,4-0,5 диаметра реакционной камеры, его величина определяется газодинамикой газового потока в конце зоны реакции. The reactor consists of a methane and oxygen mixer 1, a burner 2, a reaction chamber 3. A quenching and evaporation apparatus 5 is connected to the lower end portion of the reactor vessel 4, consisting of an outer 6 and an inner sleeve 7 and forming a quenching cavity 8. The inner diameter of the outer sleeve is equal to the diameter reaction chamber and is essentially a continuation of it. The outer diameter of the inner sleeve of the divider should be 0.4-0.5 diameter of the reaction chamber, its value is determined by the gas dynamics of the gas stream at the end of the reaction zone.
Внутренняя втулка-рассекатель 7 не должна давать возмущения на вращающийся горячий поток реакционной смеси в камере реакции. The inner sleeve-divider 7 should not give disturbance to the rotating hot stream of the reaction mixture in the reaction chamber.
Реактор оборудован штуцерами: 9 для ввода метана и 10 для ввода кислорода, 11 для подачи стабилизирующего кислорода, 12 для вывода воды из корпуса реактора, 13 для ввода воды в корпус реактора, 14 для вывода пароводяной смеси из закалочно-испарительного аппарата, 15 для ввода хладагента, 16 для вывода реакционных газов, 17 для ввода хим. очищенной воды в наружную и 18 для ввода хим. очищенной воды по внутреннюю закалочные втулки, 19 для вывода пароводяной смеси, 20 для ввода конденсата на закалку первой ступени. The reactor is equipped with fittings: 9 for introducing methane and 10 for introducing oxygen, 11 for supplying stabilizing oxygen, 12 for discharging water from the reactor vessel, 13 for introducing water into the reactor vessel, 14 for discharging the steam-water mixture from the quenching-evaporation apparatus, 15 for introducing refrigerant, 16 for the withdrawal of reaction gases, 17 for the introduction of chemical. purified water to the outside and 18 to enter the chemical. purified water through internal quenching sleeves, 19 for outputting the steam-water mixture, 20 for introducing condensate into the quenching of the first stage.
Реактор работает следующим образом. The reactor operates as follows.
Природный газ, подогретый до 650oC через штуцер 9 поступает в смеситель 1, туда же по штуцеру 10 поступает подогретый до 600oC кислород. Смешение этих потоков происходит в смесителе 1. Смесь кислорода и природного газа поступает через горелку 2 в реакционную камеру 3, где загорается. Постоянное зажигание смеси осуществляется стабилизирующим кислородом, подаваемым через штуцер 11 в калибровочные отверстия в торцевой части горелки. Процесс окислительного пиролиза протекает в футерованном из огнеупоров туннеле. Благодаря закручиванию поступающей смеси углеводородов с кислородом на лопастях горелки 2 обеспечивается винтообразное движение горячего газового потока в туннеле корпуса реактора и в полости закалочно-испарительного аппарата. Рассекатель 7 распределяет основной цилиндрический поток реакционных газов, преобразуя его в закрученный кольцевой поток. Этим достигаются повышение температуры в нижней части реактора и сокращение тепловых потерь за счет замены закалки газов пиролиза водой (понижение температуры с 1450 до 100oC) на закалку в закалочно-испарительном аппарате (понижение температуры с 800 до 400oC), что позволяет повысить содержания ацетилена на 0,4 абс. или 5 относ. Понижение температуры реакционных газов с 1450oC до 800oC осуществляется с помощью закалки первой ступени 21;
высокая скорость газа в закалочно-испарительной камере устраняет отложение сажи;
высокий массообмен и быстрая закалка газов пиролиза позволяют на тонну ацетилена получить 6-8 Гкал. тепл.Natural gas heated to 650 o C through the nozzle 9 enters the mixer 1, the same goes through the nozzle 10 to the oxygen heated to 600 o C. The mixing of these flows takes place in mixer 1. A mixture of oxygen and natural gas enters through the burner 2 into the reaction chamber 3, where it ignites. Constant ignition of the mixture is carried out by stabilizing oxygen supplied through the nozzle 11 to the calibration holes in the end part of the burner. The process of oxidative pyrolysis proceeds in a tunnel lined from refractories. Due to the twisting of the incoming mixture of hydrocarbons with oxygen on the blades of the burner 2, a helical motion of the hot gas stream in the tunnel of the reactor vessel and in the cavity of the quenching-evaporation apparatus is ensured. Divider 7 distributes the main cylindrical flow of reaction gases, converting it into a swirling annular flow. This achieves an increase in temperature in the lower part of the reactor and a reduction in heat losses by replacing the quenching of pyrolysis gases with water (lowering the temperature from 1450 to 100 o C) by quenching in the quenching-evaporation apparatus (lowering the temperature from 800 to 400 o C), which allows increasing acetylene content of 0.4 abs. or 5 rel. The temperature of the reaction gases is lowered from 1450 ° C to 800 ° C by quenching of the first stage 21;
high gas velocity in the quench-evaporation chamber eliminates soot deposition;
high mass transfer and fast hardening of pyrolysis gases allow to obtain 6-8 Gcal per ton of acetylene. warm
Пример 1. На опытную модель реактора подают подогретыми до 650oC природный газ 100 нм3/час, кислород 58 нм3/час. На первую ступень закалки подают 94 кг/час водяного конденсата. Температура газов пиролиза после закалки 1 ступени 800oC. В закалочно-испарительном аппарате получено 140481 ккал/ч. тепла (водяной пар P 100 и P 10 ат). Соотношение площади поперечного сечения туннеля к площади поперечного сечения рассекателя составляет 2,1 (диаметр туннеля 40 мм, диаметр рассекателя 27 мм). При работе реактора на режиме пиролиза после 30 часов выявлено отложение кокса, и после 40 часов работы реактор был остановлен из-за резкого повышения давления, вызванного отложением кокса.Example 1. The experimental model of the reactor is fed heated to 650 o C natural gas 100 nm 3 / h, oxygen 58 nm 3 / h. 94 kg / h of water condensate are fed to the first quenching stage. The temperature of the pyrolysis gases after quenching of the first stage is 800 o C. In the quenching-evaporation apparatus 140,481 kcal / h are obtained. heat (water vapor P 100 and P 10 at). The ratio of the cross-sectional area of the tunnel to the cross-sectional area of the divider is 2.1 (the diameter of the tunnel is 40 mm, the diameter of the divider is 27 mm). When the reactor was operating in the pyrolysis mode, coke deposition was detected after 30 hours, and after 40 hours the reactor was stopped due to a sharp increase in pressure caused by coke deposition.
Содержание газов пиролиза, мол. The content of pyrolysis gases, mol.
CO2 3,3
C2H2 8,0
C2H4 0,3
O2 0,4
CO 26,7
H2 54,4
CH4 5,3
N2 1,6
Пример 2. Повторяют пример 1, но увеличивают соотношение площади поперечного сечения туннеля к площади поперечного сечения рассекателя до 2,58. При работе реактора 200 часов отложений кокса не выявлено. В закалочно-испарительном аппарате получен водяной пар 152052 ккал/ч.CO 2 3.3
C 2 H 2 8.0
C 2 H 4 0.3
O 2 0.4
CO 26.7
H 2 54.4
CH 4 5.3
N 2 1,6
Example 2. Repeat example 1, but increase the ratio of the cross-sectional area of the tunnel to the cross-sectional area of the divider to 2.58. During the operation of the reactor, 200 hours of coke deposits were not detected. In the quench-evaporation apparatus, water vapor 152052 kcal / h is obtained.
Состав газов пиролиза, мол. The composition of the pyrolysis gases, mol.
CO2 3,8
C2H2 8,2
C2H4 0,4
O2 0,1
CO 29,0
H2 53,0
CH4 4,0
N2 1,5
Пример 3. Повторяют пример 1, но увеличивают соотношение площади поперечного сечения туннеля к площади поперечного сечения рассекателя до 3,975. При работе реактора 200 часов отложений кокса не выявлено.CO 2 3.8
C 2 H 2 8.2
C 2 H 4 0.4
O 2 0.1
CO 29.0
H 2 53.0
CH 4 4.0
N 2 1,5
Example 3. Repeat example 1, but increase the ratio of the cross-sectional area of the tunnel to the cross-sectional area of the divider to 3.975. During the operation of the reactor, 200 hours of coke deposits were not detected.
В закалочно-испарительном аппарате получен водяной пар 155000 ккал/ч. In the quench-evaporation apparatus, water vapor of 155,000 kcal / h was obtained.
Состав газов пиролиза, мол. The composition of the pyrolysis gases, mol.
CO2 3,6
C2H2 8,4
C2H4 0,2
O2 0,2
CO 30,4
H2 52,2
CH4 4,0
N2 1,5
Пример 4. Повторяют пример 1, но увеличивают соотношение площади поперечного сечения туннеля к площади поперечного сечения рассекателя до 4,91. При работе реактора 200 часов отложений кокса не выявлено. В закалочно-испарительном аппарате получен водяной пар 156000 ккал/ч.CO 2 3.6
C 2 H 2 8.4
C 2 H 4 0.2
O 2 0.2
CO 30.4
H 2, 52.2
CH 4 4.0
N 2 1,5
Example 4. Repeat example 1, but increase the ratio of the cross-sectional area of the tunnel to the cross-sectional area of the divider to 4.91. During the operation of the reactor, 200 hours of coke deposits were not detected. In the quench-evaporation apparatus, water vapor of 156,000 kcal / h was obtained.
Состав газов пиролиза, мол. The composition of the pyrolysis gases, mol.
CO2 2,3
C2H2 9,0
C2H4 0,3
O2 0,3
CO 25,9
H2 56,2
CH4 4,0
N2 2,0
Пример 5. Повторяют пример 1, но увеличивают соотношение площади поперечного сечения туннеля к площади поперечного сечения рассекателя до 5,95. При работе реактора 200 часов отложений кокса не выявлено. В закалочно-испарительном аппарате получен водяной пар 150450 ккал/ч.CO 2 2,3
C 2 H 2 9.0
C 2 H 4 0.3
O 2 0.3
CO 25.9
H 2 56.2
CH 4 4.0
N 2 2.0
Example 5. Repeat example 1, but increase the ratio of the cross-sectional area of the tunnel to the cross-sectional area of the divider to 5.95. During the operation of the reactor, 200 hours of coke deposits were not detected. In the quench-evaporation apparatus, water vapor of 150 450 kcal / h is obtained.
Состав газов пиролиза, мол. The composition of the pyrolysis gases, mol.
CO2 3,7
C2H2 9,4
C2H4 0,1
O2 0,3
CO 27,4
H2 52,0
CH4 5,5
N2 1,6
Пример 6. Повторяют пример 1, но увеличивают соотношение площади поперечного сечения туннеля к площади поперечного сечения рассекателя до 8,12. При работе реактора 20 часов начал отлагаться кокс и после 30 часов работы реактор был остановлен из-за забивки закалочно-испарительного аппарата коксом. В закалочно-испарительном аппарате получен водяной пар 120250 ккал/ч.CO 2 3.7
C 2 H 2 9.4
C 2 H 4 0.1
O 2 0.3
CO 27.4
H 2 52.0
CH 4 5.5
N 2 1,6
Example 6. Repeat example 1, but increase the ratio of the cross-sectional area of the tunnel to the cross-sectional area of the divider to 8.12. When the reactor was operating for 20 hours, coke began to be deposited, and after 30 hours of operation, the reactor was shut down due to clogging of the quenching and evaporation apparatus with coke. In the quench-evaporation apparatus, water vapor of 120,250 kcal / h was obtained.
Состав газов пиролиза, мол. The composition of the pyrolysis gases, mol.
CO2 3,5
C2H2 8,4
C2H4 0,2
O2 0,1
CO 29,0
H2 53,0
CH4 4,0
N2 1,8
Пример 7. Повторяют пример 1, но увеличивают соотношение площади поперечного сечения туннеля к площади поперечного сечения рассекателя до 11,06. При работе реактора после 5 часов начал отлагаться кокс и после 10 часов реактор остановлен из-за отложения кокса. В закалочно-испарительном аппарате получен водяной пар 120250 ккал/ч.CO 2 3,5
C 2 H 2 8.4
C 2 H 4 0.2
O 2 0.1
CO 29.0
H 2 53.0
CH 4 4.0
N 2 1.8
Example 7. Repeat example 1, but increase the ratio of the cross-sectional area of the tunnel to the cross-sectional area of the divider to 11.06. When the reactor was operating, after 5 hours coke started to be deposited and after 10 hours the reactor was shut down due to coke deposition. In the quench-evaporation apparatus, water vapor of 120,250 kcal / h was obtained.
Состав газов пиролиза, мол. The composition of the pyrolysis gases, mol.
CO2 3,6
C2H2 8,0
C2H4 0,3
O2 0,3
CO 26,9
H2 56,0
CH4 3,8
N2 1,1
Пример 8. Повторяют пример 1 с использованием реактора без закалочно-испарительного аппарата, а с применением закалочно-водяной камеры (прототип). В туннеле реактора за 8-10 часов со стороны холодной водяной закалки отлагается кокс, который удаляется при помощи коксо-очистительного механизма.CO 2 3.6
C 2 H 2 8.0
C 2 H 4 0.3
O 2 0.3
CO 26.9
H 2 56.0
CH 4 3.8
N 2 1,1
Example 8. Repeat example 1 using a reactor without a quenching-evaporation apparatus, and using a quenching-water chamber (prototype). In the tunnel of the reactor for 8-10 hours from the side of cold water quenching, coke is deposited, which is removed using a coke-cleaning mechanism.
Состав газов пиролиза, мол. The composition of the pyrolysis gases, mol.
CO2 3,5
C2H2 8,4
C2H4 0,2
O2 0,1
CO 29,0
H2 53,0
CH4 4,0
N2 1,8
Оптимальными конструктивными элементами реактора с закалочно-испарительным аппаратом, обеспечивающими стабильную работу реактора (без отложений углерода), содержание ацетилена до 9,4 об. и получение водяного пара 6-8 Гкал, являются соотношение площади поперечного сечения туннеля к площади поперечного сечения рассекателя, равное 5-8.CO 2 3,5
C 2 H 2 8.4
C 2 H 4 0.2
O 2 0.1
CO 29.0
H 2 53.0
CH 4 4.0
N 2 1.8
The optimal structural elements of the reactor with quenching-evaporating apparatus, ensuring stable operation of the reactor (without carbon deposits), acetylene content up to 9.4 vol. and obtaining water vapor 6-8 Gcal, are the ratio of the cross-sectional area of the tunnel to the cross-sectional area of the divider, equal to 5-8.
Предлагаемый реактор для производства ацетилена из углеводородов и кислорода имеет следующие преимущества по сравнению с известными реакторами: обеспечивает более высокий выход ацетилена, обеспечивает получение 6-8 Гкал тепла на тонну ацетилена. The proposed reactor for the production of acetylene from hydrocarbons and oxygen has the following advantages compared to known reactors: it provides a higher yield of acetylene, provides 6-8 Gcal of heat per ton of acetylene.
Claims (1)
8,0.A reactor for producing acetylene from hydrocarbons, comprising a mixer, burners, a lined reaction chamber with a quenching chamber in the lower part, characterized in that the quenching chamber is formed by a cooled sleeve mounted coaxially to the reactor and placed along its axis with a tubular flow divider with nozzles in the upper part, the ratio the cross-sectional areas of the reaction chamber and the cross-sectional area of the divider are selected within 5.0
8.0.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5012932 RU2087185C1 (en) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | Reactor for producing acetylene from hydrocarbons |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5012932 RU2087185C1 (en) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | Reactor for producing acetylene from hydrocarbons |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2087185C1 true RU2087185C1 (en) | 1997-08-20 |
Family
ID=21589719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5012932 RU2087185C1 (en) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | Reactor for producing acetylene from hydrocarbons |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2087185C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2765466C1 (en) * | 2021-04-06 | 2022-01-31 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации "Исследовательский центр имени М.В. Келдыша" | Method for producing hydrogen and acetylene and installation for implementation thereof |
-
1991
- 1991-07-30 RU SU5012932 patent/RU2087185C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Патент ФРГ N 895592, кл. B 12 O 19/01, 1953. 2. Патент Румынии N 64316, кл. B 01 J 7/02, 1976. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2765466C1 (en) * | 2021-04-06 | 2022-01-31 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации "Исследовательский центр имени М.В. Келдыша" | Method for producing hydrogen and acetylene and installation for implementation thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2087413C1 (en) | Method and apparatus for cleaving hydrocarbons | |
| US3692862A (en) | Method for pyrolyzing hydrocarbons | |
| US4022591A (en) | Coal gasification apparatus | |
| US4952743A (en) | Process and apparatus for the conversion of hydrocarbons | |
| KR20010024951A (en) | Method for producing lower olefins, reactor for the pyrolysis of hydrocarbons and device for quenching pyrolysis gases | |
| SU1621812A3 (en) | Method of producing ethylene | |
| US3685977A (en) | Partial oxidation of hydrocarbons | |
| US4371378A (en) | Swirl burner for partial oxidation process | |
| RU2087185C1 (en) | Reactor for producing acetylene from hydrocarbons | |
| US4751056A (en) | Reactor for thermally cracking fluorohydrocarbons | |
| US2721227A (en) | Method and apparatus for making acetylene | |
| US3156544A (en) | Apparatus for making combustible gas | |
| US9580312B2 (en) | Method for producing acetylenes and syngas | |
| US3073875A (en) | Process for preparation of acetylene | |
| US4832822A (en) | Steam cracking of hydrocarbons | |
| US3411885A (en) | Apparatus and process for producing carbon black | |
| US3563706A (en) | Production of carbon black | |
| US5026949A (en) | Method of cracking a batch of heavy hydrocarbons into lighter hydrocarbons | |
| RU2157789C2 (en) | Method of production of hydrogen bromide and device for realization of this method | |
| US2780529A (en) | Apparatus for producing carbon black | |
| US3063803A (en) | Turbulent flow flame synthesis of hydrogen cyanide | |
| US6432149B1 (en) | Burner-feed multi-zone molten metal syngas generator | |
| US3033651A (en) | Method and apparatus for making carbon black | |
| SU850642A1 (en) | Method and reactor for carbon black production | |
| SU897835A1 (en) | Reactor for pyrolysis of liquid hydrocarbons |