SU68328A1 - The method of heat treatment of hydrocarbon and other liquids - Google Patents

Description

Известен и широко примен етс  в нефтепереработке способ термической обработки углеводородных жидкостей за счет физического тепла высоконагретых парогазовых смесей путем непосредственного контакта этих смесей с обрабатываемыми жидкост ми. При этом греюща  парогазова  смесь обычно проходит однократно и, отдав свое физическое тепло, выводитс  на ректификапию и конденсацию.A method of thermal processing of hydrocarbon liquids due to the physical heat of highly heated gas-vapor mixtures by direct contact of these mixtures with the processed liquids is known and is widely used in oil refining. In this case, the steam-gas heating mixture usually passes once and, having given off its physical heat, is removed for rectification and condensation.

Согласно изобретению, предлагаетс  парогазовую смесь, служащую теплоносителем, подвергать многократной принудительной циркул ции через эвапоратор и нагревательное приспособление и только избыточное количество парогазовой смеси выводить на ректификацию и конденсацию. Это дает возможность в значительной степени интенсифийрсвать и углубл ть термообработку исходного сырь  и, в случае необходимости , полностью заканчивать ее в эвапораторе за один пропуск обрабатываемой жидкости, а также совершенно исключать теплопередачу через стены в высокотемпературной зоне.According to the invention, it is proposed to use a vapor-gas mixture that serves as a coolant, to subject it to repeated forced circulation through the evaporator and heating device, and only to return an excess amount of the vapor-gas mixture to rectification and condensation. This makes it possible to significantly intensify and deepen the heat treatment of the raw material and, if necessary, completely complete it in the evaporator in one pass of the treated liquid, as well as completely eliminate the heat transfer through the walls in the high-temperature zone.

Дл  максимального использовани  физического тепла избыточной парогазовой смеси, выводимой из верха эвапоратора, а также дл  того, чтобы с последней выводить только пары конечного продукта, например, бензина (при осуществлении по предлагаемому способу крекинга нефти или смолопродуктов), а зсе более высоко кип щие фракции возвращать в высокотемпературную зону дл  повторной термической обработки , верхнюю часть эвапоратора предлагаетс  орошать частью холодного или слабо подогретого сырь  или иной жидкостью, например, флегмой из ректификационной колонны . Количество и температура холодного орошени  регулируютс  в зависимости от количества, состава и свойств выводимой из процесса парогазовой смеси.In order to maximize the physical heat of the excess vapor-gas mixture discharged from the top of the evaporator, and also to remove only the final product vapors from the latter, for example, gasoline (when used in the proposed method of cracking oil or tar products), and higher boiling fractions return to the high-temperature zone for repeated heat treatment; it is proposed to irrigate the upper part of the evaporator with a part of cold or slightly heated raw material or other liquid, for example, reflux from the recta tele- communications column. The quantity and temperature of cold irrigation are regulated depending on the quantity, composition and properties of the vapor-gas mixture withdrawn from the process.

Нагрев циркулирующей парогазовой смеси можно производить в трубчатой печи, калорифере, регенеративном нагревателе типа Каупера. Если позвол ют услови  процесса, нагрев теплоносител  можно произ . водить также смешением его с высоконагретым газом, например, генераторным , коксовальным или дымовым .Heating of the circulating gas-vapor mixture can be performed in a tube furnace, a heater, a Kauper-type regenerative heater. If process conditions are allowed, heating of the heat carrier can be prod. led also by mixing it with highly heated gas, for example, generating, coking or flue gas.

Дл  создани  циркул ции теплоносител  можно примен ть вентил тор или иной газовый насос, располагаемый в зоне наиболее низких температур, т. е. перед нагревательным приспособлением. Лучше дл A fan or another gas pump located in the zone of the lowest temperatures, i.e. before the heating device, can be used to create the circulation of the coolant. Better for

197197

этой цели использовать эжектор, работающий от вод ного пара, продуктов горени , генерируемых под давлением сжатого воздуха или иного газа.For this purpose, use an ejector operated from water vapor, combustion products generated under pressure of compressed air, or other gas.

При необходимости обеспечени  высокотемпературного нагрева по всей высоте эвапоратора или регулировани  температуры на разных уровн х последнего, в нем можно создать несколько зон циркул ции теплоносител . Парогазова  смесь при этом вводитс  и выводитс  в нескольких точках по высоте эвапоратора и примен етс  соответствующее количество нагревателей теплоносител  и побудителей циркул ции.If it is necessary to provide high-temperature heating over the entire height of the evaporator or to regulate the temperature at different levels of the latter, several zones of coolant circulation can be created in it. In this case, the vapor – gas mixture is introduced and withdrawn at several points along the height of the evaporator and the appropriate number of coolant heaters and circulation boosters are used.

Сущность предлагаемого способа и его преимущества перед существующими способами термообработки по сн ютс  следующими примерами.The essence of the proposed method and its advantages over the existing heat treatment methods are explained by the following examples.

Пример 1. Технологическое оформление парофазно-окислительного крекинга.Example 1. Technological design steam oxidative cracking.

Как известно, процесс парофазноокислительного крекинга заключаетс  в термической обработке углеводородных паров в присутствии кислорода (воздуха). Кислород при этом вводитс  в крекируемую смесь в количестве 1,5-2% требующегос  дл  полного окислени  углеводородов до ПдО и СО2, что составл ет 200-250 лгз воздуха на 1 т крекируемых паров. При таком количестве кислорода горени  не наблюдаетс . Окисление углеводородов сопровождаетс  их интенсивным деструктивным расщеплен ием, дегидрогенизацией и ароматизацией исходного сырь .As is known, the process of vapor-phase cracking involves the thermal treatment of hydrocarbon vapors in the presence of oxygen (air). At the same time, oxygen is introduced into the cracked mixture in the amount of 1.5-2% of the hydrocarbons required for complete oxidation to PdO and CO2, which is 200-250 lgz of air per 1 ton of cracked vapor. With so much oxygen, there is no burning. The oxidation of hydrocarbons is accompanied by their intensive destructive decomposition, dehydrogenation and aromatization of the feedstock.

Реакции окислительного крекинга начинаютс  при 450°, но протекают при этой температуре весьма медленно и глубина их незначительна. Наиболее благопри тным температурным интервалом окислительного крекинга  вл етс  510-560° дл  нефтепродуктов и 580-600° дл  смол.Oxidative cracking reactions start at 450 °, but proceed at this temperature very slowly and their depth is insignificant. The most favorable temperature range of oxidative cracking is 510-560 ° for petroleum products and 580-600 ° for resins.

Явлени  полимеризации и конденсации при .окислительном крекинге протекают в весьма незначительной степени, благодар  чему крекингостатков почти не образуетс . Коксо198The phenomena of polymerization and condensation during oxidative cracking occur to a very small extent, due to which cracking residues are almost not formed. Kokso198

образование совершенно отсутствует. Сажеобразование наблюдаетс  в результате только местных перегревов при недостаточно равномерном смешении парогазовой смеси с воздухом .education is completely absent. Soot formation is observed as a result of local overheating only with insufficiently uniform mixing of the vapor-gas mixture with air.

На фиг. 1 изображена схема технологического оф9рмлени  парофазно-окислительного крекинга с использованием предлагаемого способа .FIG. 1 shows a process flow diagram of the steam oxidation cracking process using the proposed method.

Подлежащее крекингу сырье (нефть, мазут, сол ровое масло, газойль , керосиновый дестиллат и др.) из емкости / насосом 3 прокачиваетс  через теплообменник 4 в трубчатую печь 5 и нагретое до температуры 300-430° (в зависимости от сырь ) подаетс  в эвапоратор 6 в точке а, расположенной на /з - 1. высоты эвапоратора. Струи и брызги жидкости опускаютс  в эвапораторе навстречу высоконагретой парогазовой смеси, вводимой в точке в, и за счет физического тепла последней испар ютс  и разлагаютс .The raw material to be cracked (oil, fuel oil, salt oil, gas oil, kerosene distillate, etc.) from the tank / pump 3 is pumped through the heat exchanger 4 to the tube furnace 5 and heated to a temperature of 300-430 (depending on the raw material) is fed to the evaporator 6 at point a, located on / 3 - 1. height of the evaporator. The jets and splashes of liquid are lowered in the evaporator towards the highly heated vapor-gas mixture introduced at point b, and due to the physical heat of the latter are evaporated and decomposed.

Теплоносителем служит реакционна  парогазова  смесь, отбираема  из эвапоратора в точке б, с температурой примерно 450°, пропускаема  затем через печь 9 дл  нагрева примерно до 600-650° и вводима  в эвапоратор в точке в. Циркул ци  теплоносител  осуществл етс  эжектором 10, рабочим агентом, в котором  вл етс  сжатый воздух, подаваемый компрессором 11 в количестве , необходимом дл  завершени  реакций окислительного крекинга. В случае недостаточности этого количества дл  перекачки всего теплоносител  можно применить дополнительно второй рабочий агент-вод ной пар.The coolant is the reaction gas-vapor mixture, taken from the evaporator at point b, with a temperature of about 450 °, then passed through the furnace 9 to heat up to about 600-650 ° and is introduced into the evaporator at point c. The circulating coolant is carried out by an ejector 10, a working agent, in which is the compressed air supplied by the compressor 11 in an amount necessary to complete the oxidative cracking reactions. If this amount is insufficient, the second working agent-water vapor can be additionally used to transfer the entire heat transfer medium.

Введение воздуха через эжектор обеспечивает весьма интенсивное и наиболее равномерное перемешивание его с углеводородными парами, что исключает сажеобразование и обеспечивает нормальный ход процесса . При этом воздух вводитс  в точке, в которой парогазова  смесь имеет минимальную температуру пор дка 450°, при которой реакци  .окислени  идет весьма замедленно. В печь 9 парогазокислородна  смесьThe introduction of air through the ejector provides a very intensive and most uniform mixing it with hydrocarbon vapors, which eliminates soot formation and ensures the normal course of the process. At the same time, air is introduced at the point at which the gas-vapor mixture has a minimum temperature of about 450 °, at which the oxidation reaction is very slow. In the furnace 9 steam-gas-oxygen mixture

поступает уже хорошо перемешанной и с равномерным составом. Нагрев этой смеси до высоких температур , требуюш;ихс  дл  накоплени  достаточного количества физического тепла в теплоносителе, сильно ускор ет реакцию окислительного крекинга . Благодар  высоким скорост м движени  парогазовой смеси в трубах печи, и соответственно короткому периоду пребывани  этой смеси в трубах, крекинг только начнетс  в последних и будет протекать и завершатьс  в эвапораторе. Там же будет выделено и основное количество реакционной теплоты, используемой на нагрев и испарение сырь .comes already well mixed and with a uniform composition. Heating this mixture to high temperatures, which is required to accumulate a sufficient amount of physical heat in the coolant, greatly accelerates the oxidative cracking reaction. Due to the high speed of movement of the gas-vapor mixture in the furnace tubes, and, accordingly, the short period of residence of this mixture in the pipes, the cracking will only begin in the latter and will proceed and be completed in the evaporator. There will also be allocated and the main amount of reaction heat used for heating and evaporation of raw materials.

Наличие в нагреваемой углеводородной смеси кислорода совершенно исключает закоксовывание труб печи 9.The presence in the heated hydrocarbon mixture of oxygen completely eliminates the coking of the furnace tube 9.

Избыток парогазовой смеси выводитс  из эвапоратора в точке д. Дл  использовани  физического тепла выводимой смеси и возвраш,ени  на повторный крекинг всех более т желых , чем бензиновые, паров, верхн   часть эвапоратора орошаетс  холодным или умеренно подогретым сырьем , подаваемым в эвапоратор в точке г при помош,и насоса 2.Excess gas mixture is removed from the evaporator at point e. To use the physical heat of the withdrawn mixture and return to re-cracking all heavier than gasoline vapors, the upper part of the evaporator is irrigated with cold or moderately heated raw material supplied to the evaporator at help and pump 2.

Смесь бензиновых паров с крекинг-газом и азотом воздуха, отсасываема  эксгаустером 17, проходит через ректификационную колонну или. холодильник смешени  12, после чего крекинг-газ тем же эксгаустером 17 прокачиваетс  через абсорбер 18 дл  освобождени  от паров газового бензина.The mixture of gasoline vapors with cracking gas and air nitrogen, sucked off by the exhauster 17, passes through a distillation column or. the mixing refrigerator 12, after which the cracking gas is pumped through the absorber 18 by the same exhauster 17 through the absorber 18 to free it from gasoline vapor.

Флегма ректификационной колонны может быть использована дл  повторного крекинга. Если исходным сырьем дл  крекинга служат нефть или мазут, то крекинг-остаток из эвапоратора 6 подаетс  насосом 7 через теплообменник 4 в емкость 8.The reflux distillation column can be used for re-cracking. If the raw material for cracking is oil or fuel oil, the cracking residue from evaporating unit 6 is supplied by pump 7 through heat exchanger 4 to tank 8.

Пример 2. Коксование т желых остаточных нефтесмолопродуктов (крекинг-остатков, пеков, гудронов, масл ных экстрактов и т. п.).Example 2. Coking of heavy residual oil and dairy products (cracking residues, pitches, tars, oil extracts, etc.).

Установка предназначена дл  производства мелкозернистого беззольного кокса из т желых нефт ных остатков. Мелкозернистость получаемого кокса не  вл етс  отрицательным моментом, так как, во-первых, при производстве электродных изделий из нефт ного кокса последний все равно измельчаетс ; во-вторых, сжигание мелкозернистого кокса в промышленных топках не встречает никаких затруднений; в-третьих, при использовании мелкозернистого кокса в качестве бытового топлива его можно брикетировать.The plant is intended for the production of fine-grained ash-free coke from heavy oil residues. The fineness of the coke produced is not a negative point, because, first, in the production of electrode products from petroleum coke, the latter is still crushed; secondly, the combustion of fine-grained coke in industrial furnaces does not encounter any difficulties; thirdly, when using fine-grained coke as household fuel, it can be briquetted.

Подлежащий коксованию продукт, подогретый в резервуаре / (фиг. 2) до жидкотекучего состо ни , насосом 2 подаетс  в верхнюю часть эвапоратора 3. В нижнюю часть последнего подают высоконагретый парогазовый теплоноситель, состо щий из смеси паров и газов коксовани , отсасываемых эжектором 5 из эвапоратора 3, и продуктов горени  из топки 4. Количество добавл емых к парогазовой смеси продуктов горени  регулируетс  температурой, поддерживаемой в нижней части эвапоратора; она должна быть равна 700-800°. Циркул ци  теплоносител  осуществл етс  при помощи эжекторов 5 и 6 или одного эжектора 5, дл  которых продукты сгорани   вл ютс  рабочим агентом, генерируемым в этом случае под давлением .The product to be coked, heated in the reservoir / (Fig. 2) to a fluid state, is pumped into the upper part of the evaporator 3. In the lower part of the latter, a highly heated heat-vapor-vapor coolant is fed, consisting of a mixture of vapors and coking gases, sucked by the ejector 5 from the evaporator. 3, and the combustion products from the furnace 4. The amount of the combustion products added to the vapor-gas mixture is controlled by the temperature maintained in the lower part of the evaporator; it should be equal to 700-800 °. The circulation of the coolant is carried out using ejectors 5 and 6 or one ejector 5, for which the combustion products are the working agent generated in this case under pressure.

Избыток паров и газов коксовани  выводитс  из верхней части эвапоратора и проходит охлаждение и конденсацию IB холодильнике смешени  7. В качестве охлаждающей среды в последнем может быть использовано исходное сырье.Excessive vapors and gases from the coking gas are removed from the top of the evaporator and cooled and condensed by the IB cooler 7 to mix. 7. The feedstock can be used as the cooling medium in the latter.

Охлажденный газ, подаваемый насосом 8, используетс  в качестве рабочего агента дл  пневмотранспорта готового кокса из нижней части эвапоратора 3 в бункер 9. При этом происходит одновременное охлаждение кокса. Нагревшийс  в процессе такого использовани  газ направл ют дл  энергетического использовани , например, на паросиловой установке . Предварительными расчетами установлено, что теплотворна  способность коксовального газа составл ет 2500-3000 кал/м.The cooled gas supplied by the pump 8 is used as a working agent for the pneumatic transport of the finished coke from the bottom of the evaporator 3 to the hopper 9. At the same time, coke is cooled simultaneously. The gas heated during such use is directed to energy use, for example, in a steam power plant. Preliminary calculations have shown that the calorific value of coking gas is 2500-3000 cal / m.

В случае необходимости можно создать две или три зоны циркул цииIf necessary, you can create two or three circulation zones.

199199

теплоносител  по высоте эвапоратора , что позволит значительно интенсифицировать процесс коксовани .heat carrier at the height of the evaporator, which will significantly intensify the process of coking.

Предмет изобретени Subject invention

Claims (3)

1. Способ термической обработки углеводороднь1х и иных жидкостей с применением нагрева и испарени  их за счет физического тепла парогазовых смесей, отличающийс  тем, что парогазовый теплоноситель подвергают многократной принудительной циркул ции через реакционную камеру и нагревательное приспособление с выводом избытка парогазовых продуктов на конденсацию .1. A method of thermally treating hydrocarbon and other liquids using heat and evaporating them due to the physical heat of vapor-gas mixtures, characterized in that the vapor-gas coolant is subjected to multiple forced circulation through the reaction chamber and the heating device with condensation of the excess vapor-gas products. 2.Прием выполнени  способа по п. 1, отл ич а ю щий с  тем, что дл  регулировани  процесса в реакционной камере в последней создают несколько зон циркул ции теплоносител , располагаемых одна над другой .2. Acceptance of the method according to claim 1, distinction with the fact that in order to regulate the process in the reaction chamber in the latter, several circulation zones of the coolant are created, one above the other. 3.Прием выполнени  способа по п. 1 и 2, отличающийс  тем, что процесс термической обработки ведетс  при повышенном давлении.3. A method according to claim 1 and 2, characterized in that the heat treatment process is carried out at an elevated pressure. Гор чий газ тHot gas t So3 наSo3 on жтпЪзвбание Подача орошени Well Irrigation Feeder Сыоой коеиииг беи.ишSyoi Kouiiiig Bei.ish Фиг. 2FIG. 2