RU2685780C1 - Взаимодействие конструкций реактора и нагревателя в процессе дегидрирования парафинов - Google Patents

Взаимодействие конструкций реактора и нагревателя в процессе дегидрирования парафинов Download PDF

Info

Publication number
RU2685780C1
RU2685780C1 RU2017137293A RU2017137293A RU2685780C1 RU 2685780 C1 RU2685780 C1 RU 2685780C1 RU 2017137293 A RU2017137293 A RU 2017137293A RU 2017137293 A RU2017137293 A RU 2017137293A RU 2685780 C1 RU2685780 C1 RU 2685780C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
outlet
pipes
heater
inlet
coil
Prior art date
Application number
RU2017137293A
Other languages
English (en)
Inventor
Раджесвар Гаттупалли
Цань ЯНЬ
Клейтон К. СЭДЛЕР
Майкл Дж. ВЕТТЕР
Брайан Дж. ЭГОЛФ
Original Assignee
Юоп Ллк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юоп Ллк filed Critical Юоп Ллк
Application granted granted Critical
Publication of RU2685780C1 publication Critical patent/RU2685780C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/087—Heating or cooling the reactor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/12—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
    • F24H1/14—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0285—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0496—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/12—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by gravity in a downward flow
    • B01J8/125—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by gravity in a downward flow with multiple sections one above the other separated by distribution aids, e.g. reaction and regeneration sections
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G35/00—Reforming naphtha
    • C10G35/04—Catalytic reforming
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G35/00—Reforming naphtha
    • C10G35/04—Catalytic reforming
    • C10G35/10—Catalytic reforming with moving catalysts
    • C10G35/12—Catalytic reforming with moving catalysts according to the "moving-bed" method
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B29/00—Steam boilers of forced-flow type
    • F22B29/06—Steam boilers of forced-flow type of once-through type, i.e. built-up from tubes receiving water at one end and delivering superheated steam at the other end of the tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/12—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
    • F24H1/14—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form
    • F24H1/145—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form using fluid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/06—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits having a single U-bend
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00115—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements inside the bed of solid particles
    • B01J2208/00132—Tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00115—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements inside the bed of solid particles
    • B01J2208/00141—Coils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00176—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles outside the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00504—Controlling the temperature by means of a burner
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/0053—Controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

Изобретение относится к огневым нагревателям. Интегрированная установка для системы риформинга включает в себя: множество радиационных огневых нагревателей, имеющих по меньшей мере один технологический змеевик, размещённый внутри нагревателя, горелки и выход для дымового газа, причем каждый технологический змеевик имеет одно выпускное отверстие и по меньшей мере два впускных отверстия; и по одному выпускному коллектору на каждый нагреватель, имеющему вход, сообщающийся по текучей среде с выпускными отверстиями технологических змеевиков, и по меньшей мере один выход коллектора; причем каждый технологический змеевик имеет конструкцию, состоящую из трёх труб, ориентированных параллельно, с двумя полукруглыми трубчатыми секциями, соединяющими концы труб так, что трубы и трубчатые секции формируют W-образный змеевик с центральной трубой, имеющей один конец, соединённый с выпускным отверстием, и двумя расположенными по краям трубами, каждая из которых имеет один конец, соединённый с одним из двух впускных отверстий; при этом центральная труба имеет диаметр больше, чем диаметры труб, расположенных по краям. Изобретение направлено на увеличение выхода и снижение потерь. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Область техники
Изобретение относится к огневым нагревателям для использования в процессе, включающем в себя химические реакции, и в частности, к процессу риформинга.
Предшествующий уровень техники
Огневые нагреватели являются обычными технологическими единицами на химических заводах. Огневые нагреватели нагревают технологические потоки до температур реакций и обеспечивают теплом технологические потоки, в которых протекают эндотермические реакции. Огневой нагреватель имеет общую конфигурацию трубы для перемещения технологической текучей среды внутри кожуха, в котором используются горелки для сжигания топлива с целью нагревания труб.
С усложнением процессов и их модернизацией на химических заводах требуются новые конфигурации для уменьшения площади, занимаемой огневыми нагревателями, и обеспечения новых уровней эффективности при нагревании технологических текучих сред.
Различные процессы имеют разные потребности в отношении огневых нагревателей, и указанные различные потребности могут влиять на конструкции для производства улучшенных огневых нагревателей, которые оказывают значительное экономическое воздействие.
Раскрытие изобретения
Изобретение представляет улучшенную конструкцию огневого нагревателя и объединение с реакторами, размещёнными ниже по ходу потока.
Первый вариант осуществления изобретения представляет собой интегрированную установку для системы риформинга, включающую в себя множество радиационных огневых нагревателей, имеющих по меньшей мере один технологический змеевик, расположенный внутри нагревателя, горелки и выход для дымового газа, при этом технологические змеевики имеют по одному выпускному отверстию и по меньшей мере одному впускному отверстию; и по одному выпускному коллектору на каждый нагреватель, имеющему вход, сообщающийся по текучей среде с выпускными отверстиями технологических змеевиков, и, по меньшей мере один выход коллектора. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в этом абзаце, начиная с первого варианта осуществления, описанного в этом абзаце, в которых каждый технологический змеевик имеет конструкцию, состоящую из трёх труб в параллельной ориентации с двумя полукруглыми трубчатыми секциями, соединяющими концы труб так, что трубы и трубчатые секции формируют W-образный змеевик с центральной трубой большего диаметра и двумя трубами меньшего диаметра, имеющими по одному концу, соединённому с впускным отверстием, при этом центральная труба большего диаметра имеет один конец, соединённый с выпускным отверстием. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в этом абзаце, начиная с первого варианта осуществления, описанного в этом абзаце, дополнительно включающие в себя конвективный трубный пучок, имеющий вход, сообщающийся по текучей среде с отверстием для выпуска дымового газа, и нагревающие трубы, при этом нагревающие трубы имеют вход и выход. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в этом абзаце, начиная с первого варианта осуществления, описанного в этом абзаце, в которых нагревающие трубы предназначены для генерирования пара. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в этом абзаце, начиная с первого варианта осуществления, описанного в этом абзаце, дополнительно включающие в себя множество реакторов с подвижным слоем катализатора, при этом для каждого реактора имеется один радиационный огневой нагреватель. Вариант осуществления этого изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в этом абзаце, начиная с первого варианта осуществления, описанного в этом абзаце, в которых реакторы установлены друг на друга вертикально, а радиационные огневые нагреватели размещены в ряд вблизи расположенных друг над другом реакторов. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в этом абзаце, начиная с первого варианта осуществления, описанного в этом абзаце, в которых впускные отверстия технологического змеевика и выпускное отверстие расположены на верхней поверхности огневого нагревателя. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в этом абзаце, начиная с первого варианта осуществления, описанного в этом абзаце, в которых выход для дымового газа расположен на нижней поверхности огневого нагревателя. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в этом абзаце, начиная с первого варианта осуществления, описанного в этом абзаце, в которых радиационные огневые нагреватели расположены в один ряд.
Второй вариант осуществления изобретения представляет собой интегрированную установку для системы риформинга, включающую в себя: множество реакторов с подвижным слоем катализатора, при этом каждый реактор имеет отверстие для впуска технологической текучей среды и отверстие для выпуска технологической текучей среды; множество радиационных огневых нагревателей, имеющих по меньшей мере один технологический змеевик, расположенный внутри нагревателя, горелки и выход для дымового газа, при этом технологические змеевики имеют конструкцию, состоящую из трёх труб в параллельной ориентации с двумя полукруглыми трубчатыми секциями, соединяющими концы труб так, что трубы и трубчатые секции формируют W-образный змеевик с центральной трубой большего диаметра и двумя трубами меньшего диаметра, имеющими по одному концу, соединённому с впускным отверстием, при этом центральная труба большего диаметра имеет один конец, соединённый с выпускным отверстием; по меньшей мере два впускных коллектора, при этом каждый коллектор имеет вход и множество выходов, причём каждый выход впускного коллектора сообщается по текучей среде с одним впускным отверстием одного технологического змеевика; и по одному выпускному коллектору на каждый нагреватель, имеющему вход, сообщающийся по текучей среде с выпускными отверстиями технологических змеевиков, и по меньшей мере один выход коллектора, сообщающийся по текучей среде с отверстием реактора для впуска технологической текучей среды. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в этом абзаце, начиная со второго варианта осуществления, описанного в этом абзаце, в которых реакторы установлены друг на друга вертикально, а радиационные огневые нагреватели размещены в ряд вблизи расположенных друг над другом реакторов. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в этом абзаце, начиная со второго варианта осуществления, описанного в этом абзаце, в которых множество реакторов включает в себя четыре реактора, установленных друг на друга вертикально. Вариант осуществления данного изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в этом абзаце, начиная со второго варианта осуществления, описанного в этом абзаце, в которых впускные отверстия технологического змеевика и выпускное отверстие расположены на верхней поверхности огневого нагревателя. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в этом абзаце, начиная со второго варианта осуществления, описанного в этом абзаце, в которых впускные отверстия технологического змеевика и выпускное отверстие расположены на верхней поверхности огневого нагревателя. В альтернативном варианте осуществления выход для дымового газа может быть размещён либо на верхней поверхности огневого нагревателя, либо на его нижней поверхности.
Третий вариант осуществления изобретения представляет собой интегрированную установку для системы риформинга, включающую в себя: множество реакторов, при этом каждый реактор имеет отверстие для впуска технологической текучей среды и отверстие для выпуска технологической текучей среды; множество радиационных огневых нагревателей, имеющих по меньшей мере один технологический змеевик, размещённый внутри нагревателя, горелки и выход для дымового газа, при этом технологические змеевики имеют компактную конструкцию, включающую в себя по меньшей мере две трубчатые секции, причём каждая трубчатая секция имеет вход, и трубчатые секции соединены с образованием третьей трубчатой секции с одним выходом; и по одному выпускному коллектору на каждый нагреватель, имеющему вход, сообщающийся по текучей среде с выпускными отверстиями технологических змеевиков, и по меньшей мере один выход коллектора, сообщающийся по текучей среде с отверстием реактора для впуска технологической текучей среды. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в этом абзаце, начиная с третьего варианта осуществления, описанного в этом абзаце, в которых каждый технологический змеевик имеет конструкцию, состоящую из трёх труб в параллельной ориентации, при этом две полукруглые трубчатые секции соединяют концы труб так, что трубы и трубчатые секции формируют W-образный змеевик с центральной трубой большего диаметра и двумя трубами меньшего диаметра, имеющими по одному концу, соединённому с впускным отверстием, причем центральная труба большего диаметра имеет один конец, соединённый с выпускным отверстием. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в этом абзаце, начиная с третьего варианта осуществления, описанного в этом абзаце, в которых реакторы представляют собой реакторы с подвижным слоем катализатора. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в этом абзаце, начиная с третьего варианта осуществления, описанного в этом абзаце, в которых реакторы представляют собой реакторы с неподвижным слоем катализатора. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все предшествующие варианты осуществления, изложенные в этом абзаце, начиная с третьего варианта осуществления, описанного в этом абзаце, в которых реакторы установлены друг на друга вертикально, а радиационные огневые нагреватели расположены в ряд вблизи расположенных друг над другом реакторов.
Другие задачи, преимущества и варианты применения изобретения станут очевидны специалистам в данной области техники на основе последующего подробного описания и чертежей.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан огневой нагреватель с одним технологическим змеевиком, вид в разрезе; и
на фиг. 2 – одна из схем расположения многочисленных реакторов и огневых нагревателей.
Варианты осуществления изобретения
Химическим процессам часто требуется нагревание. Технологические нагреватели выполнены с возможностью нагревания потоков сырья или промежуточных технологических потоков до температур, необходимых для протекания химических реакций в условиях процесса с нормальной скоростью. Технологические нагреватели могут быть однокамерными или двухкамерными и снабжены различными формами линии змеевиков «U-образной» формы, которые предназначены для нагревания технологической текучей среды. Змеевики монтируют в огневых нагревателях, которые включают в себя горелки. Огневой нагреватель, как правило, представляет собой печь в форме короба со змеевиками внутри него и горелками, установленными на боковых или нижних стенках печи. В случае промышленного процесса огневой нагреватель может быть очень большим. На огневые нагреватели может приходиться до 25% стоимости оборудования, и важны усовершенствования конструкций с целью снижения расходов.
Огневые технологические нагреватели часто обусловливают протекание неселективных реакций, таких как термическая конверсия или крекинг углеводородов. Указанные неселективные реакции снижают выходы и увеличивают потери. Нагреватели изменённой конструкции могут уменьшать указанные потери и обеспечивают более приемлемые капитальные затраты, эксплуатационные расходы и уменьшенную площадь или меньший участок, требуемые для установки нагревателя.
Однокамерные или двухкамерные огневые нагреватели, оснащённые U-образными технологическими змеевиками и установленными на торцевой стене горизонтальными круглопламенными горелками, широко используют в таких процессах, как дегидрирование и риформинг. В процессах дегидрирования реакции включают в себя многие нежелательные реакции. По оценкам от 30% до 40% неселективности обусловлено термическим крекингом в огневых нагревателях. Изменение конструкции данных нагревателей может сократить количество указанных неселективных реакций, в дополнение к уменьшению капитальных затрат и установочной зоны, или площади, занимаемой огневыми нагревателями.
Изобретение представляет собой интегрированную систему для множества реакторов и радиационных огневых нагревателей. Указанная установка обеспечивает подвод тепла в эндотермический процесс, причем реакция в реакторе вызывает падение температуры, и технологический поток подогревают между реакторами для доведения реакционной смеси до желаемой температуры реакции. Радиационные огневые нагреватели, как показано на фиг. 1, включают в себя по меньшей мере один технологический змеевик 20, расположенный внутри огневого нагревателя 10. Огневой нагреватель 10 включает в себя горелки 12 и выход 14 для дымового газа. Установка 100 включает в себя по меньшей мере один выпускной коллектор 30, имеющий вход 32, сообщающийся по текучей среде с выпускным отверстием 22 каждого технологического змеевика. Выпускной коллектор 30 включает в себя выход для пропускания технологического потока к расположенному ниже по ходу потока реактору.
Каждый технологический змеевик 20 имеет конструкцию, состоящую из трёх труб 24, по существу, в параллельной ориентации, и двух изогнутых трубчатых секций 26, которые образуют технологический змеевик, имеющий по существу W-образную форму, с двумя впускными отверстиями 28 и одним выпускным отверстием 22. Использование улучшенного технологического змеевика 20 создаёт возможность для применения более узкого огневого нагревателя. В дополнение к этому, использование W-образного змеевика позволяет перемещать выпускной коллектор ближе к выпускным отверстиям технологического змеевика огневого нагревателя.
В одном из вариантов осуществления интегрированная установка, как показано на фиг. 2, включает в себя множество реакторов 50a, b, c, d с подвижным слоем катализатора вместе с множеством радиационных огневых нагревателей 10a, b, c и d. Реакторы 50a,b,c,d с подвижным слоем катализатора установлены друг над другом вертикально, и катализатор проходит потоком вниз через ряд слоёв реакторов. Технологическую текучую среду нагревают перед поступлением в каждый реактор 50a,b,c,d и отводят из каждого реактора 50a,b,c,d для пропускания в последующий огневой нагреватель 10a,b,c,d перед новым введением в следующий реактор 50a,b,c,d ряда. В конкретном варианте осуществления интегрированная установка включает в себя 4 реактора и 4 огневых нагревателя, и при этом огневые нагреватели расположены в один ряд.
В результате изменения конструкции огневых нагревателей 10 объём нагревания снижается и уменьшается ширина нагревателей, уменьшается также и установочная зона или площадь огневого нагревателя 10. В конкретном варианте осуществления огневые нагреватели включают в себя технологические змеевики с впускными и выпускными отверстиями, размещёнными на верхней поверхности огневых нагревателей. Огневые нагреватели включают в себя выходы для дымового газа, а согласно предпочтительному варианту осуществления – выходы, расположенные на нижней поверхности огневого нагревателя.
В одном из вариантов осуществления интегрированная установка включает в себя конвективный трубный пучок. Конвективный трубный пучок представляет собой блок, имеющий вход, сообщающийся по текучей среде с выходом дымового газа из огневого нагревателя. Конвективный трубный пучок включает внутри себя нагревающие трубы для пропускания текучей среды, подлежащей нагреванию. Конвективный трубный пучок предназначен для извлечения тепла из дымовых газов, которые выходят из огневых нагревателей при температурах от 700°C до 1100°C. Один из способов рекуперации тепла заключается в пропускании воды через нагревающие трубы для выработки пара.
В другом варианте осуществления интегрированная установка предназначена для системы риформинга. Система риформинга включает в себя множество реакторов, при этом каждый реактор имеет отверстие для впуска технологической текучей среды и отверстие для выпуска технологической текучей среды. Установка дополнительно включает в себя множество радиационных нагревателей, при этом каждый нагреватель имеет по меньшей мере один технологический змеевик, размещённый внутри нагревателя. Каждый нагреватель включает в себя горелки и выход для дымового газа. Каждый из технологических змеевиков имеет конструкцию, состоящую из трёх труб в параллельной ориентации с двумя полукруглыми трубчатыми секциями, соединяющими концы труб так, что трубы и трубчатые секции формируют W-образный змеевик с центральной трубой большего диаметра и двумя трубами меньшего диаметра, имеющими по одному концу, соединённому с впускным отверстием, причем центральная труба большего диаметра имеет один конец, соединённый с выпускным отверстием. Установка дополнительно включает в себя по меньшей мере два впускных коллектора, при этом каждый впускной коллектор имеет вход и множество выходов, причём каждый выход впускного коллектора сообщается по текучей среде с одним впускным отверстием технологического змеевика. Установка также включает в себя по одному выпускному коллектору на каждый нагреватель, при этом каждый выпускной коллектор имеет многочисленные входы, причём каждый вход сообщается по текучей среде с выпускным отверстием технологического змеевика, а выход коллектора сообщается по текучей среде с отверстием реактора для впуска технологической текучей среды. В одном из вариантов осуществления огневые нагреватели имеют впускные отверстия технологического змеевика и выпускные отверстия, расположенные на верхней поверхности огневого нагревателя, а также выход для дымового газа, расположенный на нижней поверхности огневого нагревателя.
Реакторы могут представлять собой реакторы с подвижным слоем катализатора или реакторы с неподвижным слоем катализатора, при этом в предпочтительном варианте осуществления используются реакторы с подвижным слоем катализатора. Огневые нагреватели могут быть выполнены с возможностью располагаться на возвышении или размещаться на земле для уменьшения протяжённости линий передачи от выходов выпускного коллектора до отверстий реактора для впуска технологической текучей среды.
В случае реакторов с подвижным слоем и внешними сборниками катализатора отверстие реактора для впуска технологической текучей среды обычно находится в нижней части реактора. В указанном варианте осуществления огневой нагреватель будет размещаться на одном уровне с конвективным трубным пучком, расположенным сбоку или даже выше огневого нагревателя. Выход выпускного коллектора расположен так, чтобы сводить к минимуму перепады высот между выходом выпускного коллектора и отверстием реактора для впуска технологической текучей среды.
В случае реакторов с подвижным слоем катализатора и внутренними сборниками катализатора отверстие реактора для впуска технологической текучей среды обычно находится в верхней части реактора. В указанном варианте осуществления радиационный огневой нагреватель поднят так, что выход выпускного коллектора может находиться на той же высоте, что и отверстие реактора для впуска технологической текучей среды.
Хотя изобретение описано при помощи того, что в настоящее время считается предпочтительными вариантами осуществления, следует понимать, что данное изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления, а предназначено для охвата разнообразных модификаций и эквивалентных схем размещения, включённых в объём формулы изобретения.

Claims (11)

1. Интегрированная установка для системы риформинга, включающая в себя:
множество радиационных огневых нагревателей, имеющих по меньшей мере один технологический змеевик, размещённый внутри нагревателя, горелки и выход для дымового газа, причем каждый технологический змеевик имеет одно выпускное отверстие и по меньшей мере два впускных отверстия; и
по одному выпускному коллектору на каждый нагреватель, имеющему вход, сообщающийся по текучей среде с выпускными отверстиями технологических змеевиков, и по меньшей мере один выход коллектора;
причем каждый технологический змеевик имеет конструкцию, состоящую из трёх труб, ориентированных параллельно, с двумя полукруглыми трубчатыми секциями, соединяющими концы труб так, что трубы и трубчатые секции формируют W-образный змеевик с центральной трубой, имеющей один конец, соединённый с выпускным отверстием, и двумя расположенными по краям трубами, каждая из которых имеет один конец, соединённый с одним из двух впускных отверстий; при этом центральная труба имеет диаметр больше, чем диаметры труб, расположенных по краям.
2. Интегрированная установка по п. 1, дополнительно содержащая конвективный трубный пучок, имеющий вход, сообщающийся по текучей среде с выходом для дымового газа, и нагревающие трубы, при этом нагревающие трубы имеют вход и выход.
3. Интегрированная установка по п. 2, в которой нагревающие трубы предназначены для выработки пара.
4. Интегрированная установка по п. 1, дополнительно содержащая множество реакторов с подвижным слоем катализатора, причем имеется по одному радиационному огневому нагревателю на каждый реактор.
5. Интегрированная установка по п. 4, в которой реакторы установлены друг на друге вертикально, а радиационные огневые нагреватели расположены в ряд вблизи расположенных друг на друге реакторов.
6. Интегрированная установка по п. 1, в которой впускные отверстия технологического змеевика и выпускное отверстие размещены на верхней поверхности огневого нагревателя.
7. Интегрированная установка по п. 1, в которой выход для дымового газа размещен на нижней поверхности огневого нагревателя.
8. Интегрированная установка по п. 1, в которой радиационные огневые нагреватели расположены в один ряд.
RU2017137293A 2015-06-30 2016-06-22 Взаимодействие конструкций реактора и нагревателя в процессе дегидрирования парафинов RU2685780C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562186810P 2015-06-30 2015-06-30
US62/186,810 2015-06-30
PCT/US2016/038715 WO2017003786A1 (en) 2015-06-30 2016-06-22 Reactor and heater configuration synergies in paraffin dehydrogenation process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2685780C1 true RU2685780C1 (ru) 2019-04-23

Family

ID=57608869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017137293A RU2685780C1 (ru) 2015-06-30 2016-06-22 Взаимодействие конструкций реактора и нагревателя в процессе дегидрирования парафинов

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10272406B2 (ru)
EP (1) EP3317589A4 (ru)
CN (1) CN107532819B (ru)
CA (1) CA2983183C (ru)
RU (1) RU2685780C1 (ru)
WO (1) WO2017003786A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2926644T3 (es) * 2018-03-23 2022-10-27 Exxonmobil Chemical Patents Inc Procesos y sistemas para la conversión de hidrocarburos

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1511565A1 (ru) * 1988-01-25 1989-09-30 Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения Двухсекционный теплообменник
RU2064823C1 (ru) * 1994-07-13 1996-08-10 Товарищество с ограниченной ответственностью - Научно-производственное объединение "Ленар" Реактор с движущимся слоем катализатора
US20080142411A1 (en) * 2004-02-05 2008-06-19 Simon Barendregt Cracking Furnace
JP2011149593A (ja) * 2010-01-20 2011-08-04 Sanyo Electric Co Ltd 熱交換ユニット
US20140323781A1 (en) * 2013-04-26 2014-10-30 Uop Llc Apparatuses and methods for reforming of hydrocarbons

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4160701A (en) * 1973-04-25 1979-07-10 Linde Aktiengesellschaft Tube furnace for the cracking of organic feed stock
US4986222A (en) 1989-08-28 1991-01-22 Amoco Corporation Furnace for oil refineries and petrochemical plants
US5247907A (en) 1992-05-05 1993-09-28 The M. W. Kellogg Company Process furnace with a split flue convection section
DE69802404T2 (de) * 1997-06-10 2002-07-18 Exxon Chemical Patents, Inc. Pyrolyse-ofen mit interner u-förmiger gerippter strahlender spule
US5878699A (en) 1998-02-05 1999-03-09 The M. W. Kellogg Company Process furnace
US6178926B1 (en) 1999-08-31 2001-01-30 Foster Wheeler Corporation Double-fired horizontal tube heater
US6237545B1 (en) 2000-04-07 2001-05-29 Kellogg Brown & Root, Inc. Refinery process furnace
US8490581B2 (en) 2006-06-15 2013-07-23 Exxonmobil Research And Engineering Company Advanced fired heater unit for use in refinery and petro-chemical applications
US8323365B2 (en) 2007-05-22 2012-12-04 Praxair Technology, Inc. Dual mode reactor SMR integration
US8282814B2 (en) * 2009-03-31 2012-10-09 Uop Llc Fired heater for a hydrocarbon conversion process
JP5608415B2 (ja) 2010-05-10 2014-10-15 日精オーバル株式会社 ガス燃焼ヒーター
CN101865450B (zh) * 2010-06-08 2011-09-21 辽河石油勘探局总机械厂 海洋平台热采油燃油或燃气注汽锅炉
CN201885569U (zh) 2010-10-29 2011-06-29 天津辰创环境工程科技有限责任公司 双辐射室侧置对流段的节能型焦炉气制甲醇综合加热炉
ES2555532B2 (es) 2012-08-07 2016-10-04 Foster Wheeler Usa Corporation Método y sistema para mejorar la eficiencia espacial de un sistema de horno

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1511565A1 (ru) * 1988-01-25 1989-09-30 Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения Двухсекционный теплообменник
RU2064823C1 (ru) * 1994-07-13 1996-08-10 Товарищество с ограниченной ответственностью - Научно-производственное объединение "Ленар" Реактор с движущимся слоем катализатора
US20080142411A1 (en) * 2004-02-05 2008-06-19 Simon Barendregt Cracking Furnace
JP2011149593A (ja) * 2010-01-20 2011-08-04 Sanyo Electric Co Ltd 熱交換ユニット
US20140323781A1 (en) * 2013-04-26 2014-10-30 Uop Llc Apparatuses and methods for reforming of hydrocarbons

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017003786A1 (en) 2017-01-05
CN107532819A (zh) 2018-01-02
CA2983183A1 (en) 2017-01-05
CA2983183C (en) 2020-03-24
US20180050315A1 (en) 2018-02-22
US10272406B2 (en) 2019-04-30
EP3317589A1 (en) 2018-05-09
CN107532819B (zh) 2020-03-13
EP3317589A4 (en) 2019-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9592487B2 (en) Steam methane reformer system and method of performing a steam methane reforming process
RU2011143771A (ru) Огневой нагреватеть для осуществления процесса конверсии углеводородов
JPS5929632B2 (ja) 炭化水素の加熱方法と燃焼式管状ヒ−タ
RU2685780C1 (ru) Взаимодействие конструкций реактора и нагревателя в процессе дегидрирования парафинов
EP1492857A2 (en) Cracking furnace with more uniform heating
US10753646B2 (en) Reactor and heater configuration synergies in paraffin dehydrogenation process
CN111351374A (zh) 废弃物焚烧烟气降温与急冷一体式装置
US3841274A (en) High temperature heater for fluids
CN210438410U (zh) 一种天然气制氢转化装置
US10330340B2 (en) Alternative coil for fired process heater
RU2615768C1 (ru) Реактор для каталитической паровой и пароуглекислотной конверсии углеводородов
US10415820B2 (en) Process fired heater configuration
CN111019690B (zh) 低碳烯烃裂解设备以及裂解方法
CN111019688B (zh) 低碳烯烃裂解设备以及裂解方法
CN111019689B (zh) 低碳烯烃裂解设备以及裂解方法
RU2296270C1 (ru) Воздухоподогреватель
CN210426205U (zh) 一种方管对流换热器
CN212340004U (zh) 废弃物焚烧烟气降温与急冷一体式装置
US2035900A (en) Furnace for heating fluids
US2292682A (en) Heating of fluid
CN111019691A (zh) 低碳烯烃裂解设备以及裂解方法
CA2983204C (en) Film temperature optimizer for fired process heaters
CN106635126B (zh) 一种蒸汽裂解方法
RU1787046C (ru) Трубчата печь дл проведени высокотемпературных процессов
JP2016130195A (ja) 水素生成装置