Je ešte 13 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

0001 Tento vynález sa týka pece na pyrolýzu uhľovodíkov a zvlášť pece na pamé krakovanie parañnov pri výrobe olefínov. Najmä sa vynález týka usporiadania ohrevu brániaceho prevráteniu plameňa a dopadu na ohrevné hady počas prevádzky a zvlášť na postupné spaľovanie za účelom spaľovania s nízkou produkciou NOx.0002 Parné štiepenie alebo pyrolýza uhľovodíkov na výrobu oleñnov sa takmer výhradne uskutočňuje v rúrkových ohrevných hadoch umiestnených vo vyhríevaných pecíach. Pyrolýza je považovaná za srdce olefínovej jednotky a má podstatný vplyv na ekonomiku celej výrobnej jednotky.0003 Uhľovodíkový nástrek môže byt ktorýkoľvek zo širokého spektra typických surovín na krakovanie ako je metán, etán, propán, bután, zmesi týchto plynov, ťažké benzíny, plynové oleje a pod. Produktový prúd obsahuje viac rôznych zložiek, ktorých koncentrácia sčasti závisí od zvolenej suroviny. V obvyklom pyrolýznom postupe sa surovina v pamej fáze privádza spoločne s riediacou parou do nírkového reaktora umiestneného vo vyhrievanej peci. Množstvo potrebnej riedíacej pary závisí od zvoleného nástreku ľahšie suroviny ako etán vyžadujú nižší pomer para/surovina (napríklad 0,2), zatiaľ čo ťažšie suroviny ako ťažký benzín a plynový olej vyžadujú pomer para/surovina 0,5 až 1,0. Riedíaca para má dvojakú úlohu jednak zníženie parciálneho tlaku uhľovodíka, jednak zníženie rýchlosti nauhličovania pyrolýznych hadov. 0004 V typickom pyrolýznom postupe sa zmes para/nástrek predhríeva na teplotu, ktorá je tesne pod teplotou nástupu štiepnej reakcie, typicky 650 °C. K predhrievaniu dochádza v konvekčnej zóne pece. Zmes potom postupuje do pásma sálania, kde dochádza k pyrolýznej reakcii. Obvyklý čas zdržania V pyrolýznej rúrke je v rozmedzí od 0,2 do 0,4 sekúnd a výstupné teploty reakcie sú rádovo v rozmedzí od 700 do 900 °C. Reakcie, ktorých výsledkom je transformácia nasýtených uhľovodíkov na olefiny, sú vysoko endotermické, a preto vyžadujú vysokú hladinu tepelného príkonu. K tomuto príkonu tepla musí dochádzať za zvýšených reakčných teplôt. V odvetví sa všeobecne uznáva, že V prípade väčšiny surovín, a zvlášť v prípade ťažších surovín, ako je ťažký benzín, vedú kratšie časy zdržania k vyššej selektivite tvorby etylénu a propylénu, zatiaľ čo sú obmedzené vedľajšie degradačné reakcie. Taktiež sa uznáva, že čím nižší je parciálny tlak uhľovodíka V reakčnom prostredi, tým je vyššia0005 Teploty spalín v pásme sálania vyhrievanej pece sú typicky nad 1 100 °C. V prípade obvyklej konštrukcie sa asi 32 až 40 tepla získaného spaľovaním v peci privádza do rúrok v zóne sálavého ohrevu. Tepelná rovnováha sa dosahuje V pásme konvekčného ohrevu buď predhrievaním nástreku alebo výrobou pary. Pretože je objem rúrok límitovaný v záujme dosiahnutia krátkých časov zdržania a vysokých teplôt štiepnych reakcií, je prívod tepla do reakčnej rúrky ťažký. Používajú sa vysokotepelné toky a prevádzkové teploty kovových rúrok sú tesne pod hranicou poškodenia aj v prípade exotických metalurgických výrobkov. Vo väčšine prípadov limitujú maximálne prípustné teploty na použitie kovových rúrok dĺžku času zdržania ako výsledok kombinácie vyšších teplôt vyžadovaných na výstupe z rúrky a skrátenie dĺžky rúrky (a tým aj povrchu rúrky), čo má za následok vyššiu intenzitu toku, a preto aj vyššie teploty kovu rúrky. Reakčné rúrky z exotických kovov používané V pásme sálavého ohrevu pece predstavujú podstatnú časť nákladov na pec, a preto je dôležité ich plne vjmžívať. Využitie predpokladá prevádzku pri čo najvyššom a najrovnomemejšom toku tepla a pri teplote, ktorá je v súlade so zámermi konštruktérov pyrolýznej jednotky. Tým sa minimalizuje počet rúrok, ich dĺžka a výsledné množstvo konštrukčného kovu potrebné pre danú pyrolýznu kapacitu.0006 V konštrukcii pecí na výrobu etylénu krakovaním sú výrobné hady zavesené medzi dvoma rovinamí ohrevu. Vo väčšine krakovacích pecí sa aspoň časť tepla dodáva spodnými horákmi inštalovanými v podlahe kúreniska. Palivo a vzduch sú injektované zvisle hore pozdĺž stien do kúreniska z horákov a k horeniu dochádza vo vnútri kúreníska v smere V podstate zvíslom pozdĺž stien. V správne projektovanom systéme všetko horenie prebieha v zvíslom smere proti stene. Tepelná rovnováha sa udržiava horákmi na zvislých stenách konštruovanými tak, aby horeli radiálne pozdĺž stien.0007 Typicky sa používa väčší počet ako spodných tak bočných horákov pre ohrev steny,ktorá spätne vyžaruje toto teplo na pyrolýzny had. Tok spalínových plynov v týchto peciach sa v podstate deje zvisle hore pozdĺž steny. Tento zvislý tok končí v pásme recirkulácie, V ktorom sa plyn V určitej výške nad kúreniskom obracia do roviny hada, prúdi pozdĺž roviny rúrky smerom dolu a potom sa horákom vracia do zvislého toku vzduchu. Tento recirkulačný systém umožňuje u horákov impulzovú bilanciu.0008 Zatiaľ čo prebieha vo vnútri tohto zvislého toku plynov spaľovanie, je žiaduce udržiavať horiace plyny alebo plamene proti stene a dokončit spaľovanie skôr než dosiahne homú hranicu recirkulačného pásma. Tým sa zabráni prevráteniu plameňa, pri ktorom sa plameň obracia dovnútra smerom k zväzku pyrolýznych rúrok umiestnenćmu vertikálne a centrálne pre prietok reakčnej zmesi tekutín. Plameň je deñnovaný ako tok plynov, u ktorých stále prebiehajúspaľovacie reakcie a líši sa od horúcich plynov, ktorých spaľovanie bolo dokončené. Dokiaľprebieha spaľovanie, majú spalinové plyny vysoké teploty. Teplo sa prevádza na celkom spálené plyny (spaliny) aj vo vnútri skrine a následne na pyrolýzne rúrky. Ak je plameň v kontakte s pyrolýznou rúrkou, môže to viesť k vyššiemu toku tepla k rúrkam a k vyšším teplotám kovových rúrok, než je žiaduce. Toto zase vedie k vyšším rýchlostiam zakoksovania(prehnanej reakcii) vo vnútri rúrky v mieste uvedeného kontaktu a obmedzeniu životnosti alebo to vedie k nauhličeniu rúrky a ku vzniku mechanickej závady v tomto mieste. V každom prípade ide o nežiaduci výsledok. Preto je potrebné konštruovať horáky tak, aby spaľovanie končilo pred dosiahnutím homej hranice pásma recirkulácie alebo pásma víru.0009 Horáky podľa doterajšieho stavu techniky boli spravidla schopné udržať spaľovanie pri stene tým, že udelili prúdu vzduchu rýchlosť v zvislom smere a naštartovali spaľovanie v hrdle horáku. Tak sa vytvorilo vertikálne zrýchlenie, ktoré umožnilo dokončenie spaľovania pred prevrátením plameňa k rovine pyrolýznych rúrok a do recirkulačného pásma. To sa však nedañlo vždy a obvykle sa nedarí V prípade nových typov horákov s nižšou produkciou NOx pri spaľovaní. V týchto horákoch s nízkou produkciou NOx je spaľovanie postupné a zámeme premiestnené mimo hlavnú oblasť hrdla horáku. Hlavné horáky spaľujú s využitím všetkého potrebného vzduchu, ale so zníženým tokom chudobného palivového plynu. Dodatočné potrebné palivo sa potom do horiacej zmesi vstrekuj e oddelene. Toto postupné alebo pozdržanć spaľovanie má za následok nižšie maximálne teploty plameňa a zníženú produkciu NOx. Postupné spaľovanie tiež udeľuje slabšiu impulzovú bilanciu. V mnohých prípadoch nie je kvôli postupnému spaľovania paliva spaľovanie dokončené v blízkosti homej hranice recirkulačného pásma. Okrem toho je V dôsledku nižšej impulzovej bilancie recirkulačné pásmo v pyrolýznej jednotke umiestnené nižšie. Tým kombinácia slabšieho spaľovania a nižšej výšky pásma recirkulácie vedú k prevráteniu plameňa a závažným negatívnym následkom na procesnom ohrevnom hadovi.0010 Americká zverejnená prihláška č. 2002/155046 opisuje pyrolýznu pec s usporiadaním horákov, aby priamo ohrievali ohnisko skriňového kúreniska, ktoré tým získa sálavý povrch. Následkom toho sa zlepší tepelný tok v spodnej časti pece a skriňové kúrenisko má nad svojou eleváciou rovnomernejší proñl Vertikálneho tepelného toku.0011 Americký patent US 3 240 204 opisuje pyrolýznu pec s bočnými horákmi, ktoré injektujú zmes paliva a vzduchu vytvárajúcu oddelený plameň.0012 EP 1211458 opisuje ako horáky s nízkou produkciou NOx, ktoré zmíešajú prvú dávku palivového plynu so všetkým vzduchom a vytvoria chudobnú zmes primámy palivový plyn vzduch, injektujú túto zmes do pece a druhú dávku palivového plynu injektujú dýzami pre sekundámy palivový plyn blízko dýz pre primámy palivový plyn vo vnútri horákovej kachle.0013 Tento vynález sa týka pyrolýznych pecí, zvlášť na krakovanie uhľovodíkov pri výrobe oleñnov, s takým usporiadaním horákov v skriňovom kúrenisku, ktoré zahŕňa vstupné otvory na vstrekovanie paliva, ktorých úlohou je natiahnuť vertikálny plameň a zabrániť prevráteniu plameňa. Vynález špecificky zahŕňa prívod časti paliva pozdĺž stien pece v miestach nadhlavnými horákmi a medzi stenou a plameňom hlavného horáku. Stručný opis obrázkov 0014Obrázok 1 je zjednodušenou prezentáciou typickej pyrolýznej pece v zvislom priereze.Obrázok 2 je prierez bežného spodného horáku podľa doterajšieho stavu techniky.Obrázok 3 je grafické znázornenie typického prietoku vo vnútri skríňového kúreniska pyrolýznej pece podľa doterajšieho stavu techniky so spodnými horákmi.Obrázok 4 je perspektívne znázornenie časti pyrolýznej pece v oblasti spodných horákov ilustrujúce typický horák s nízkou produkciou NOx.Obrázok 5 je grafické znázomenie prietoku vo vnútn skriňového kúreniska pre horák s nízkou produkciou NOx na obrázku 4.Obrázok 6 ukazuje ízotermy pre horák s nízkou produkciou NOx zodpovedajúci obrázku 4. Obrázok 7 je perspektivny pohľad podobný obrázku 4, ale zahŕňajúci stenovo stabilizačné dýzy palivového plynu podľa tohto vynálezu.Obrázok 8 je diagram prietoku skriňovým kúreniskom podľa tohto vynálezu.Obrázok 9 ukazuje ízotermy podľa tohto vynálezu. Opis doterajšieho stavu techniky a výhodných uskutočnení podľa tohto vynálezu0015 Predtým než budú opísané podrobnosti výhodného uskutočnenia podľa tohto vynálezu,bude opísaná typická pyrolýzna pec podľa doterajšieho stavu techniky. Obrázok 1 ukazuje prierez touto pecou podľa doterajšieho stavu techniky. Má pásmo 14 sálavého ohrevu a pásmo 16 konvekčného ohrevu. V konvekčnom pásme 16 sú umiestnene povrchy na výmenu tepla 18a 20, ktore sú v tomto prípade použité na predhrievanie uhľovodíkového nástreku 22. Toto

MPK / Značky

MPK: F23D 14/02, C10G 9/20, B01J 19/00

Značky: pyrolýzna

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/21-e12888-pyrolyzna-pec.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Pyrolýzna pec</a>

Podobne patenty