RU2017789C1

RU2017789C1 - Method and aggregate for hydrocarbon raw materials steam-cracking

Info

Publication number: RU2017789C1
Application number: SU904894540A
Authority: RU
Inventors: Ленгле Эрик
Original assignee: Проседе Петролье э Петрошимик; Ленгле Эрик
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1990-12-13
Publication date: 1994-08-15
Also published as: FR2645873A1; FR2645873B1

Abstract

FIELD: oil processing industry. SUBSTANCE: steam-cracking of hydrocarbon raw materials provides for removal of coke from inner walls of aggregate, that has pipe-type furnace and heat exchanger of direct and indirect cooling of received products. Process is carried out on operating aggregate with feeding into it of vector gas, formed by shift of evaporated raw materials with diluting water steam, having solid particles, taken in amount of 0.01 - 10.3 % with average diameter of 5 - 150 microns. Speed of particles passing through furnace is 70 -400 m/s with following separation of solid particles from produced products. EFFECT: method and aggregate are used for hydrocarbon raw materials steam-cracking. 4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение касается способа коксоудаления паровым крекингом углеводородов в соответствующей установке, включая установку для реализации этого способа. The invention relates to a method for coke removal by steam cracking of hydrocarbons in an appropriate installation, including an installation for implementing this method.

Известен способ удаления кокса в процессе термического крекинга углеводородного сырья в присутствии водяного пара со стенок аппаратуры установки путем подачи смеси частиц твердого измельченного материала с газообразным носителем (размер частиц твердого материала ≈ 100 мкм). A known method of removing coke in the process of thermal cracking of hydrocarbons in the presence of water vapor from the walls of the apparatus by supplying a mixture of particles of crushed solid material with a gaseous carrier (particle size of solid material ≈ 100 μm).

Известна также установка для парового крекинга углеводородного сырья с трубами для транспортировки потока сырья, включающая средства для охлаждения газообразных продуктов процесса, средства для впрыскивания твердых частиц в испаренные углеводороды, проходящие через установку во время ее эксплуатации, средство разделения твердых частиц и газа, например, циклон, расположенное после охладителя (1). Also known is a steam cracking apparatus for hydrocarbon feedstocks with pipes for transporting a feedstream, including means for cooling gaseous products of the process, means for injecting solid particles into vaporized hydrocarbons passing through the installation during its operation, means for separating solid particles and gas, for example, a cyclone located after the cooler (1).

Более близким к предложенному по сути является способ парового крекинга углеводородного сырья с удалением кокса с внутренних стенок установки, включающей трубчатую печь и теплообменники прямого и непрямого охлаждения, полученных продуктов. Closer to the proposed essentially a method of steam cracking of hydrocarbon feedstock with the removal of coke from the inner walls of the installation, including a tubular furnace and heat exchangers for direct and indirect cooling of the resulting products.

Известна также установка для парового крекинга углеводородного сырья, содержащая трубчатую печь, теплообменники прямого охлаждения, соединенные с выходом из теплообменников непрямого охлаждения полученных продуктов (2). A well-known installation for steam cracking of hydrocarbon feedstock containing a tube furnace, direct cooling heat exchangers connected to the output of indirect cooling heat exchangers of the obtained products (2).

Недостатком известных способов является трудность удаления кокса из аппаратуры во время работы установки. A disadvantage of the known methods is the difficulty of removing coke from the equipment during operation of the installation.

Целью изобретения является удаление кокса из печи и охлаждающего сборника без прерывания работы установки, т. е. без перерыва в производстве этилена и подобных ему продуктов. The aim of the invention is the removal of coke from the furnace and the cooling collector without interrupting the operation of the installation, that is, without interruption in the production of ethylene and similar products.

Поставленная цель достигается способом парового крекинга углеводородного сырья с удалением кокса с внутренних стенок установки, включающей трубчатую печь и теплообменники прямого и непрямого охлаждения полученных продуктов, причем процесс ведут на работающей установке с подачей в нее смеси векторного газа, образованного смешением испаренного сырья с разбавляющим водным паром, с твердыми частицами, взятыми в количестве 0,01-10 мас.% и средним диаметром 5-150 мкм, при скорости их прохождения через печь, равной 70-480 м/с, с последующим отделением твердых частиц от полученного продукта. Твердые частицы рециркулируют через установку при впрыскивании их в одну или несколько зон печи, или на вход теплообменника непрямого охлаждения или в разбавляющий водяной пар. This goal is achieved by the method of steam cracking of hydrocarbons with the removal of coke from the inner walls of the installation, including a tube furnace and heat exchangers for direct and indirect cooling of the obtained products, and the process is conducted on a working installation with a mixture of vector gas formed by mixing evaporated raw materials with diluting water vapor , with solid particles taken in an amount of 0.01-10 wt.% and an average diameter of 5-150 microns, with a speed of their passage through the furnace equal to 70-480 m / s, followed by separation particulate matter from the resulting product. The solids are recycled through the unit by injecting them into one or more zones of the furnace, or to the inlet of the indirect cooling heat exchanger or to diluting water vapor.

Установка для парового крекинга углеводородного сырья, содержащая трубчатую печь, теплообменники прямого охлаждения, соединенные с выходом из теплообменников непрямого охлаждения полученных продуктов, средства для впрыскивания 0,01-10 мас. % твердых частиц с разбавляющим водным паром со средним диаметром 5-150 мкм в смесь испаренного сырья с разбавляющим водяным паром, циклоны для отделения твердых частиц от полученного продукта, расположенные на выходе из теплообменника непрямого охлаждения и в верхнем потоке из теплообменника прямого охлаждения. Установка содержит средство для рециркуляции твердых частиц, проходящих через установку и эжектор-компрессор, соединенный с циклоном для отделения твердых частиц. Installation for steam cracking of hydrocarbons, containing a tube furnace, direct cooling heat exchangers connected to the output from indirect heat exchangers of the obtained products, means for injecting 0.01-10 wt. % of solid particles with diluting water vapor with an average diameter of 5-150 μm into a mixture of evaporated raw materials with diluting water vapor, cyclones for separating solid particles from the resulting product, located at the outlet of the indirect cooling heat exchanger and in the overhead stream from the direct cooling heat exchanger. The installation comprises means for recycling solid particles passing through the installation and an ejector-compressor connected to a cyclone for separating solid particles.

Вместо разрушения слоя угля на внутренних стенках установки резкими ударами массивных частиц, способ по изобретению дает возможность эрозировать мягко и постоянно без риска для стенок установки. Instead of destroying the coal layer on the internal walls of the installation by abrupt impacts of massive particles, the method according to the invention makes it possible to erode gently and continuously without risk to the walls of the installation.

По этому способу можно удалять кокс одновременно со стенок печи парового крекинга и со стенок бойлера - охлаждающего сборника, например, количество твердых частиц, транспортируемых потоком газа на входе в бойлер - сборник можно увеличить для компенсации низкой скорости, с которой поток газа проходит через бойлер. Также возможно коксоудаление в зоне конвекции, в частности при температуре конца перегонки путем последовательного впрыскивания упомянутых частиц, вводимых с паром разбавления. Using this method, it is possible to remove coke simultaneously from the walls of the steam cracking furnace and from the walls of the boiler - cooling collector, for example, the amount of solid particles transported by the gas flow at the inlet to the boiler - the collector can be increased to compensate for the low speed at which the gas flow passes through the boiler. It is also possible coke removal in the convection zone, in particular at the temperature of the end of the distillation by sequentially injecting said particles introduced with dilution vapor.

В соответствии с изобретением термин "коксоудаление" употребляется для обозначения эффективного удаления, по меньшей мере, части кокса, осажденного на стенках (уменьшая или удаляя слой кокса уже образовавшегося на стенках, или останавливая или уменьшая интенсивность разрушения слоя кокса). In accordance with the invention, the term "coke removal" is used to mean the effective removal of at least a portion of the coke deposited on the walls (reducing or removing the layer of coke already formed on the walls, or stopping or reducing the rate of destruction of the coke layer).

Согласно другой характеристике изобретения смесь векторного газа и твердых частиц охлаждается на выходе из печи парового крекинга до промежуточной температуры менее, чем 600^оС, такая температура выбрана с целью предотвращения конденсирования любой жидкости, большая часть твердых частиц затем отделяется от векторного газа в одном циклоне, затем давление в циклоне увеличивается, что разделяет твердые частицы от газа, частицы подвергаются регенерации, проходя через установку парового крекинга.According to another characteristic of the invention, the mixture of vector gas and solid particles is cooled at the outlet from the furnace for steam cracking to an intermediate temperature less than 600 ^C, this temperature is selected to prevent condensation of any liquid, the majority of particulate matter is then separated from the vector gas in a cyclone, then the pressure in the cyclone increases, which separates the solid particles from the gas, the particles undergo regeneration, passing through the steam cracking unit.

При хороших условиях эффективность циклона или двух циклонов, последовательно соединенных, увеличивается до или превышает 95%, или даже 99%, что указывает на то, что газообразные продукты, выходящие из циклона, по существу свободны от содержания твердых частиц. Кроме того, т.к. оставшиеся частицы очень небольшого размера, они фактически не влияют на порции в нижней части установки от циклона. Under good conditions, the efficiency of a cyclone or two cyclones connected in series increases to or exceeds 95%, or even 99%, which indicates that the gaseous products leaving the cyclone are substantially free of solids. In addition, since the remaining particles are very small, they actually do not affect the portions in the lower part of the installation from the cyclone.

Кроме того, так как циклон для отделения твердых частиц не приспособлен для очень высоких температур, его можно изготовить из стали с низким содержанием сплавов, например из относительно недорогой стали. Остаточные твердые частицы улавливаются в процессе прямого охлаждения при впрыскивании жидкости в векторный газ, на выходе из циклона. Крекинг-газы, таким образом, оказываются полностью освобожденными от частиц до того, как они достигают участка компрессии. In addition, since the cyclone for separating solid particles is not suitable for very high temperatures, it can be made of steel with a low alloy content, for example, of relatively inexpensive steel. Residual solid particles are captured during direct cooling by injecting liquid into a vector gas at the exit of the cyclone. Cracked gases are thus completely free of particles before they reach the compression site.

Наконец, ограниченное охлаждение продуктов парового крекинга на выходе из печи приводит к значительному уменьшению скорости химической реакции и предотвращает любой сверхкрекинг продуктов в циклоне. Finally, the limited cooling of the steam cracking products at the furnace exit leads to a significant decrease in the rate of the chemical reaction and prevents any over-cracking of the products in the cyclone.

Средний диаметр твердых частиц обычно лежит в пределах 5-100 мкм, а соотношение твердых частиц и газа менее 10% по массе, наиболее предпочтительное 0,01-10% , в основном 0,1-8% по массе. Количество частиц достаточно низкое, что гарантирует их от столкновения (отсутствие ударов), следовательно смесь ведет себя как газ, а не как движущийся слой или уносимый слой. Мельчайшие частицы распыляются по всему объему, занимаемому газом из-за преобладания турбулентных сил. Таким образом полученный газ содержит очень мелкие частицы по всему своему объему, эти частицы подходят для проведения небольшой эрозии благодаря многочисленным ударам небольшой силы, поэтому осуществляется снятие слоя кокса, а не разрушение больших кусков (чешуйки). Скорость частиц в печи лежит в пределах 70-480 м/с (в основном диапазоне 130-480 м/с, чаще всего в диапазоне 130-300 м/с). Скорость частиц в охлаждающем бойлере от 40 до 150 м/с. The average particle diameter is usually in the range of 5-100 microns, and the ratio of solid particles to gas is less than 10% by weight, most preferably 0.01-10%, mostly 0.1-8% by weight. The number of particles is quite low, which guarantees them from a collision (no impact), therefore, the mixture behaves like a gas, and not like a moving layer or carried away layer. The smallest particles are sprayed over the entire volume occupied by the gas due to the predominance of turbulent forces. Thus, the resulting gas contains very small particles throughout its volume, these particles are suitable for conducting small erosion due to numerous impacts of small force, therefore, a layer of coke is removed, and not the destruction of large pieces (flakes). The particle velocity in the furnace is in the range of 70-480 m / s (in the main range of 130-480 m / s, most often in the range of 130-300 m / s). The particle velocity in the cooling boiler is from 40 to 150 m / s.

Наиболее подходящее количество частиц зависит от их природы, от интенсивности осаждения кокса (которая зависит от природы сырья, идущего для переработки) и от местных условий скорости и турбулентности. The most suitable amount of particles depends on their nature, on the intensity of coke deposition (which depends on the nature of the raw materials going for processing) and on local conditions of speed and turbulence.

Предпочтительный средний размер твердых частиц лежит в пределах 4-5-85 мкм, а соотношение твердых частиц и газа 0,1-8% по массе, например, 0,1-3% по массе. The preferred average particle size is in the range of 4-5-85 microns, and the ratio of solid particles to gas is 0.1-8% by weight, for example 0.1-3% by weight.

Применяемые твердые частицы можно впрыскивать в установку из разных точек, например из одной или более точек печи парового крекинга и на входе в бойлер с непрямым охлаждением. Коксоудаление можно подогнать под компоновку печи и можно довести до оптимального решения бойлер с непрямым охлаждением. The used solid particles can be injected into the installation from different points, for example, from one or more points of the steam cracking furnace and at the entrance to the boiler with indirect cooling. Coke removal can be adapted to the layout of the furnace and the indirect cooling boiler can be brought to the optimal solution.

Согласно другой характеристики изобретения твердые частицы, отделяемые от векторного газа в циклоне, смешиваются с водой или жидкими углеводородами, по существу, не содержащими твердые ароматические соединения пиролиза, например, фракция углеводорода для крекинга, смесь твердых частиц и жидкости, вводимой насосом в установку, для повторной циркуляции. According to another characteristic of the invention, the solid particles separated from the vector gas in the cyclone are mixed with water or liquid hydrocarbons essentially free of solid aromatic pyrolysis compounds, for example, a cracked hydrocarbon fraction, a mixture of solid particles and a liquid introduced into the unit by a pump, for re-circulation.

Интенсивность потока и температуру смеси из жидкости и частиц можно выбрать так, чтобы получить сверхбыстрое парообразование жидкости при впрыскивании смеси в установку парового крекинга. The flow rate and temperature of the mixture of liquid and particles can be chosen so as to obtain ultra-fast vaporization of the liquid by injecting the mixture into a steam cracking unit.

Для того, чтобы упомянутая жидкость и твердые частицы, выходящие из циклона, контактировали друг с другом, жидкость протекает непрерывно из верхней части, что позволяет смачивать стенку ниже и вокруг зоны появления твердых частиц. In order for said liquid and solid particles leaving the cyclone to contact each other, the liquid flows continuously from the upper part, which allows the wall below and around the zone of appearance of solid particles to be wetted.

Таким образом, устраняется аккумулирование этих частиц на стенке, а также избегают образования жидких капелек, которые могут засорить трубопровод, подающий твердые частицы, при склеивании твердых частиц с мокрыми стенками. Чтобы усилить унос частиц и улучшить эффект очистки стенок, поток жидкости едет через вихревую воронку (которая вращается). Thus, the accumulation of these particles on the wall is eliminated, and the formation of liquid droplets that can clog the pipe supplying solid particles when bonding solid particles with wet walls is also avoided. To enhance the entrainment of particles and improve the effect of cleaning the walls, the fluid flows through a vortex funnel (which rotates).

Частицы, выходящие из циклона, собираются в емкости, которая изолирована, затем подвергаются действию давления посредством потока перегретого пара, и некоторые частицы проходят повторный цикл через установку с потоком пара. Particles emerging from the cyclone are collected in a container that is insulated, then subjected to pressure through a stream of superheated steam, and some particles undergo a repeated cycle through the installation with a steam stream.

По существу применяемые в этом методе частицы имеют сферическую форму и состоят из неорганических или металлических веществ, которые образуются при распылении газа, например, это могут быть пористые частицы с основой из кремния или алюминия, или частицы катализатора, используемого для каталитического крекинга (цеолиты), имеющие средний диаметр 60-80 мкм. The particles used in this method essentially have a spherical shape and consist of inorganic or metallic substances that are formed during gas spraying, for example, they can be porous particles with a base of silicon or aluminum, or particles of a catalyst used for catalytic cracking (zeolites), having an average diameter of 60-80 microns.

Твердые частицы могут состоять из смеси двух типов частиц - коксо-катализирующих металл, которые в условиях парового крекинга относительно мягкие, и других частиц - более твердых и эрозирующих. Кроме того, для эрозии можно испольовать и другие частицы (частицы кокса, размолотого угля, цемента, минералов, чугуна, стали, карбидов и т.д.). Solid particles can consist of a mixture of two types of particles - coke-catalyzing the metal, which are relatively soft under conditions of steam cracking, and other particles - more solid and erosive. In addition, other particles can also be used for erosion (particles of coke, ground coal, cement, minerals, cast iron, steel, carbides, etc.).

Относительно мягкие коксо-катализирующие металл частицы удаляют остатки на порции неизолированного металла внутри стенок установки, этот каталитический эффект создает защитные слои кокса для покрытия упомянутых порций и их защиты от избыточной эрозии. Relatively soft coke-catalyzing metal particles remove residues on a portion of uninsulated metal inside the walls of the installation, this catalytic effect creates protective layers of coke to cover the said portions and protect them from excessive erosion.

Согласно другой характеристики изобретения по этому методу на внутренних стенках печи парового крекинга образуется слой кокса, толщина которого поддерживается на определенном уровне благодаря эрозии этого слоя упомянутыми твердыми частицами. Слой кокса может варьироваться на протяжении трубки для крекинга, а после его образования толщина поддерживается на уровне, соответствующем уровню образования кокса в трубке. Для ограничения количества вводимых частиц возможна эксплуатация только при сильно уменьшенной интенсивности коксообразования (например, скорость коксообразования разделить на коэффициент 5 или 10) без полной остановки процесса коксообразования. According to another characteristic of the invention, according to this method, a layer of coke is formed on the inner walls of the steam cracking furnace, the thickness of which is maintained at a certain level due to erosion of this layer by said solid particles. The coke layer can vary throughout the cracking tube, and after its formation, the thickness is maintained at a level corresponding to the level of coke formation in the tube. To limit the amount of introduced particles, it is possible to operate only with a greatly reduced coke formation intensity (for example, divide the coke formation rate by a factor of 5 or 10) without completely stopping the coke formation process.

Размеры этого относительно тонкого слоя кокса (0,5-4 мкм, предпочтительнее 1-3 мкм) защищают внутренние стенки установки от эрозии, особенно когда этот слой быстро становится очень твердым и его очень трудно разрушить или подвергнуть эрозии из-за прогрессирующего процесса обжига кокса при высоких температурах (около 1000^оС у стенок). Однажды образовавшись и отвердев, толщина такого слоя фактически остается постоянной благодаря непрерывной или почти непрерывной эрозии при интенсивности, равной скорости отложения кокса на этом защитном слое. Кроме того, условия установочной эрозии позволяют подходить менее критично к размеру твердых частиц, к их природе и способу их распределения в векторном газе.The dimensions of this relatively thin layer of coke (0.5-4 μm, preferably 1-3 μm) protect the internal walls of the installation from erosion, especially when this layer quickly becomes very hard and it is very difficult to destroy or erosion due to the progressive coke roasting process at high temperatures (about 1000 ^about C at the walls). Once formed and hardened, the thickness of such a layer actually remains constant due to continuous or almost continuous erosion at an intensity equal to the coke deposition rate on this protective layer. In addition, the conditions of installation erosion make it possible to approach less critically the size of solid particles, their nature and the way they are distributed in a vector gas.

Таким образом, нет необходимости точно осуществлять процесс коксоудаления за исключением удаления более хрупкого кокса, образовавшегося последним, следовательно получаем относительно устойчивое состояние кокса или очень низкую интенсивность коксообразования. Thus, there is no need to accurately carry out the coke removal process, except for the removal of the more fragile coke formed last, therefore we obtain a relatively stable state of coke or a very low coke formation rate.

Еще одной характеристикой изобретения является тот факт, что эрозийные частицы, которые очень тонкие, приводят к увеличению числа столкновений со стенкой при удалении тонкой пленки из вновь образовавшегося кокса до его отверждения. Можно непрерывно вводить частицы или с перерывами, лучше если с небольшими интервалами. Another characteristic of the invention is the fact that erosive particles, which are very thin, lead to an increase in the number of collisions with the wall when a thin film is removed from the newly formed coke before it cures. Particles can be introduced continuously or intermittently, preferably at short intervals.

Твердые частицы транспортируются к местам их впрыскивания либо гравитационным потоком, либо в качестве суспензии частиц с газом в фазе разбавления без использования потока векторного газа с очень высокой скоростью, что также уменьшает эрозию трубопровода. Solids are transported to their injection sites either by gravitational flow, or as a suspension of particles with gas in the dilution phase without using a vector gas stream at a very high speed, which also reduces pipe erosion.

Предпочтительно иметь вторую емкость в установке, которую монтируют между выходом из сепаратора и входом в первую емкость, вместе с воздушными клапанами для изолирования второй емкости, и иметь средства, которые бы оставляли крупные частицы внутри емкости. Эта вторая емкость может быть смонтирована параллельно с первой. It is preferable to have a second tank in the installation, which is mounted between the outlet of the separator and the entrance to the first tank, together with air valves to isolate the second tank, and have means that would leave large particles inside the tank. This second container can be mounted in parallel with the first.

Вторая емкость предназначена для сбора твердых частиц, регенерированных на выходе из сепаратора в то время, когда первая емкость пустая. The second tank is designed to collect solid particles regenerated at the outlet of the separator at a time when the first tank is empty.

Таким образом, накопление твердых частиц на выходе из сепаратора временное, кроме того возможна фильтрация твердых частиц с целью отсева крупных, например, таких как чешуйки кокса, отслоившегося от стенок. Thus, the accumulation of solid particles at the outlet of the separator is temporary, in addition, filtering of solid particles is possible in order to screen large, for example, such as flakes of coke, exfoliated from the walls.

Согласно конструкции изобретения, источник газа, находящегося под давлением, соединен с трубопроводом, по которому частицы впрыскиваются в установку. Поток векторного газа необходим для впрыскивания частиц в установку и для увеличения давления в емкости. Поэтому благодаря этому давление в емкости балансируется векторным газом, можно избежать опасности возникновения избыточного давления при уплотнении частиц. According to the construction of the invention, a source of gas under pressure is connected to a pipeline through which particles are injected into the installation. The vector gas flow is necessary for injecting particles into the installation and for increasing the pressure in the tank. Therefore, due to this, the pressure in the vessel is balanced by the vector gas; the risk of overpressure during particle compaction can be avoided.

Векторный газ можно подавать, например, путем фракционирования сырья, поступающего на обработку, или путем перегрева пара. Vector gas can be supplied, for example, by fractionation of the feed to be processed, or by superheating the steam.

Средства рециркуляции твердых частиц включают средства впрыскивания потока газа, не содержащего тяжелых ароматических соединений, в нижний отдел сепаратора с целью получения (вместе с регенерированными твердыми частицами) суспензии газа и твердых частиц на выходе из этих средств, а также включают эжекторный компрессор, соединенный с выходом сепаратора, который подпитывается вспомогательным потоком газа с высоким давлением для повторного сжатия суспензии газа и твердых частиц на пути ее продвижения к месту впрыскивания в установку. Particulate matter recycling means include injecting a stream of gas containing no heavy aromatic compounds into the lower part of the separator in order to obtain (together with regenerated solid particles) a suspension of gas and solid particles at the outlet of these means, and also include an ejector compressor connected to the outlet separator, which is fed by an auxiliary stream of gas with high pressure to re-compress the suspension of gas and solid particles on the way it moves to the injection site.

Мелкие частицы можно впрыскивать на входе в эжектор для повторного сжатия суспензии, которая образуется. Возможно также повторное сжатие очень тяжелых суспензий (200 или 300% по массе при соотношении сжатия 1,5:1,8). Эжектор служит не только для перемещения или переноса частиц, но также и для достижения высокого давления, поэтому они регенерируются, компенсируя потерю напора в установке. Small particles can be injected at the entrance to the ejector to re-compress the suspension that forms. It is also possible re-compression of very heavy suspensions (200 or 300% by weight with a compression ratio of 1.5: 1.8). The ejector serves not only to move or transfer particles, but also to achieve high pressure, so they are regenerated, compensating for the pressure loss in the installation.

Эжектор изготовлен из материала, устойчивого к эрозии (чугун или керамика). The ejector is made of a material resistant to erosion (cast iron or ceramic).

Если использовать печь парового крекинга с трубками - гребенками для питания труб, которые подают поток углеводородов для крекинга, то это обеспечивает впрыскивание твердых частиц в поток испаренных углеводородов в верхней части или на входе в эту гребенку. Средства, устанавливающие турбулентный поток внутри гребенки при достаточной скорости потока, дают возможность избежать отложения твердых частиц внутри гребенки, концы подающих трубок смонтированы с гребенкой, каждый конец имеет вход в верхнюю часть гребенки, а также имеет компонент, перпендикулярный направлению потока внутри гребенки. Это также обеспечивает улавливание твердых частиц в нижнем конце гребенки. If you use a steam cracking furnace with tubes - combs for feeding pipes that supply a stream of hydrocarbons for cracking, this ensures the injection of solid particles into the vaporized hydrocarbon stream at the top or at the entrance to this comb. Means that establish a turbulent flow inside the comb at a sufficient flow rate make it possible to avoid the deposition of solid particles inside the comb, the ends of the supply tubes are mounted with the comb, each end has an entrance to the upper part of the comb, and also has a component perpendicular to the direction of flow inside the comb. It also provides for trapping particulate matter at the lower end of the comb.

Благодаря турбулентному потоку внутри гребенки смесь газа с твердыми частицами, проходящая вдоль всех труб гребенки, практически однородна. Концы трубок гребенки гарантируют регулярную и постоянную подачу частиц в трубки, независимо от положения внутри гребенки. Due to the turbulent flow inside the comb, the mixture of gas with solid particles passing along all the tubes of the comb is almost uniform. The ends of the tubes of the comb guarantee a regular and constant flow of particles into the tubes, regardless of the position inside the comb.

Вводящие участки концов включают передние компоненты, сталкивающиеся с потоком, и, которые служат для того, чтобы не происходили большие изменения в направлении потока у входов до труб, потому что эти изменения направления могут увеличить разделение газа и твердых частиц и могут привести к неоднородности в распределении частиц. Эти концевые участки также создают высокоэффективные генераторы турбулентности внутри гребенки. И наконец, средства улавливания избытка частиц в нижнем конце гребенки предохраняют последнюю трубку в гребенке от переполнения или засорения избытком частиц. The lead-in portions of the ends include frontal components that collide with the flow, and which prevent large changes in the direction of flow at the inlet to the pipes, because these changes in direction can increase the separation of gas and solid particles and can lead to heterogeneity in distribution particles. These end sections also create highly efficient turbulence generators inside the comb. Finally, means for trapping excess particles at the lower end of the comb protect the last tube in the comb from overflow or clogging with excess particles.

Эти средства могут создаваться, например, фильтром, пылеуловителем, циклоном или другими эквивалентными средствами, подходящими для удаления избыточного количества частиц, в частности, более тяжелых частиц. Эти средства можно расположить в нижнем конце участка гребенки, которая имеет, например, две последние трубки, это улавливает относительно тяжелые частицы, проходящие вдоль линии дна генератора гребенки, что предотвращает переполнение последней трубки избыточным количеством твердых частиц, ведущее к тому, что способность эрозии сильно отличается от средней величины. These means can be created, for example, by a filter, dust collector, cyclone or other equivalent means suitable for removing excess particles, in particular heavier particles. These means can be located at the lower end of the comb section, which has, for example, the last two tubes, this catches relatively heavy particles passing along the bottom line of the comb generator, which prevents the last tube from being overfilled with excess solids, leading to the fact that erosion is very different from average.

В состав установки входят средства удаления фракций газа и твердого вещества в гребенке из ее нижнего участка, средства регенерации удаленной фракции газа и твердых частиц в верхней части или на входе в гребенку. The installation includes means for removing gas and solid fractions in the comb from its lower section, means for regenerating the removed gas and solid fractions in the upper part or at the inlet to the comb.

Гребенка работает, как гребенка, не имеющая никакой "последней" трубки, куда подается остаточная смесь газа с твердыми частицами, т.е. неограниченной длины. The comb works like a comb, which does not have any “last” tube, where the residual mixture of gas with solid particles is fed, i.e. unlimited length.

Вход в каждую трубку имеет ограничитель, такой как сужение трубки или трубка Вентури, или трубка более маленького диаметра, который расположен в нижней части упомянутого конечного участка гребенки. Ограничитель служит для установления потока газа вдоль различных трубок более регулярным и однородным. The entrance to each tube has a stopper, such as a narrowing of the tube or a venturi, or a tube of a smaller diameter, which is located in the lower part of the mentioned final section of the comb. The restrictor serves to establish the gas flow along the various tubes more regular and uniform.

Это также оказывает влияние на коксоудаление с внутренних стенок трубки: если кокс осаждается быстрее в одной трубке, чем в другой, тогда он будет уменьшать поток в поперечном сечении, что увеличит скорость локального потока, установление такого ограничителя на входе в трубку приводит к поддержанию постоянной интенсивности потока вдоль трубки. Это увеличивает локальную скорость вследствие ограничения на входе, которое увеличивает интенсивность эрозии частицами, что приводит к тому, что на трубках увеличивается осаждение кокса. This also affects the coke removal from the inner walls of the tube: if coke is deposited faster in one tube than in the other, then it will decrease the cross-sectional flow, which will increase the local flow rate, setting such a restriction at the inlet of the tube will maintain a constant intensity flow along the tube. This increases the local velocity due to the inlet restriction, which increases the erosion rate of the particles, which leads to increased coke deposition on the tubes.

Наконец, в установку входят средства для измерения перепадов давления в трубках печи парового крекинга, средства измерения интенсивности потока подачи углеводородов для крекинга или разбавления паром, средства, корректирующие перепады давления в зависимости от измеренной интенсивности потока, и средства, регулирующие откорректированное падение давления путем регулирования скорости потока рециркуляции твердых частиц, проходящих через установку. Finally, the installation includes means for measuring pressure differences in the tubes of a steam cracking furnace, means for measuring the flow rate of hydrocarbon feed for cracking or steam dilution, means for adjusting the pressure drops depending on the measured flow rate, and means for adjusting the corrected pressure drop by adjusting the speed solids recirculation flow through the unit.

Эти средства поддерживают определенную толщину защитного слоя кокса на внутренниых стенках установки, а также избегают любого значительного утолщения защитного слоя. These tools maintain a certain thickness of the protective layer of coke on the inner walls of the installation, and also avoid any significant thickening of the protective layer.

Схематическое изображение установки парового крекинга представлено на фиг.1. A schematic representation of a steam cracking unit is shown in FIG.

В установку входят: печь 1 с однопоточными трубками 2, в которые подаются углеводороды с одного из концов трубок посредством гребенки 3 противоположными концами на выходе из печи, смонтированными с отдельными бойлер-охлаждающими сборниками 4, соединенными с выходом гребенки 5. Углеводороды, которые необходимо подвергнуть парообразованию, подаются в жидком виде через трубопровод 6 в зону конвекции 7 печи, где они нагреваются и испаряются. Трубопровод, подающий пар, соединен с трубопроводом 8 в зоне 7 печи 1. Трубопровод предварительного нагрева 9 подает смесь испаренных углеводородов и пар в гребенку 3, питающую трубки парового крекинга 2. The installation includes: a furnace 1 with single-flow tubes 2, into which hydrocarbons are supplied from one of the ends of the tubes through a comb 3 with opposite ends at the outlet of the furnace, mounted with separate boiler-cooling collectors 4 connected to the outlet of the comb 5. Hydrocarbons to be subjected vaporization, are fed in liquid form through a pipeline 6 into the convection zone 7 of the furnace, where they are heated and evaporated. A steam supply pipe is connected to a pipe 8 in zone 7 of the furnace 1. The pre-heating pipe 9 feeds a mixture of vaporized hydrocarbons and steam into a comb 3 supplying steam cracking tubes 2.

Выход гребенки 5 соединен с циклоном 10 или с несколькими циклонами, соединенными последовательно или параллельно, включающим верхний трубопровод для подачи газообразных продуктов и нижний трубопровод 11 для подачи твердых частиц. Нижний трубопровод 11 выходит во внутрь емкости 12, дно которой заполнено жидкостью 13, это может быть вода, но предпочтительно жидкость из легких углеводородов, не содержащих пиролизных тяжелых ароматических соединений. Основание емкости 12 соединено с насосом 13 для впрыскивания смеси жидкости и твердых частиц в разных точках установки, в частности, на входе в трубопровод 9 или на входе в гребенку 3. Точки впрыскивания могут быть также между выходом из печи 1 и входами непрямого бойлера-охлаждающего сборника 4. The outlet of the comb 5 is connected to a cyclone 10 or to several cyclones connected in series or in parallel, including an upper pipe for supplying gaseous products and a lower pipe 11 for supplying solid particles. The lower pipe 11 extends into the interior of the tank 12, the bottom of which is filled with a liquid 13, it can be water, but preferably a liquid of light hydrocarbons that do not contain pyrolysis heavy aromatic compounds. The base of the tank 12 is connected to a pump 13 for injecting a mixture of liquid and solid particles at different points of the installation, in particular, at the entrance to the pipe 9 or at the entrance to the comb 3. The injection points can also be between the outlet of the furnace 1 and the inputs of the indirect cooling boiler collection 4.

Предпочтительное осуществление впрыскивания - распыления вместе с паром или путем испарения мгновенным расширением, где суспензия должна повторно нагреться для впрыскивания средствами, которые не указаны. Возможно также добавление потока легких углеводородов. A preferred embodiment is injection — spraying together with steam or by evaporation by instant expansion, where the suspension must be reheated for injection by means that are not indicated. It is also possible to add a stream of light hydrocarbons.

Условия распыления и интенсивности потока жидкости определены таким образом, что распыляемая суспензия полностью испаряется как только она впрыскивается (мгновенное испарение предотвращающее слипание частиц). The spray conditions and fluid flow rates are determined so that the spray suspension is completely vaporized as soon as it is injected (instantaneous evaporation preventing particles from sticking together).

Порция смеси твердых частиц и жидкости возвращается на вершину емкости 2 так, чтобы жидкость образовывала непрерывную пленку, покрывающую всю внутреннюю стенку емкости 12, поэтому твердые частицы улавливаются, т.к. они покидают трубопровод 11. Жидкость непрерывно проходит из "источника" находящегося на стенке емкости 12 без образования капелек. A portion of the mixture of solid particles and liquid is returned to the top of the container 2 so that the liquid forms a continuous film covering the entire inner wall of the container 12, therefore, the solid particles are captured, because they leave the pipeline 11. The liquid continuously passes from the "source" located on the wall of the tank 12 without the formation of droplets.

Вихревое движение влияет на жидкость, увеличивая эффект очищения и унос частиц над мокрой стенкой емкости 12. Жидкость, устанавливается так, что в ней нет частиц, и она поступает из емкости 12 специальным насосом, здесь не указанным. The vortex movement affects the liquid, increasing the effect of cleaning and entrainment of particles over the wet wall of the tank 12. The liquid is set so that it contains no particles, and it comes from the tank 12 with a special pump not specified here.

Жидкие углеводороды, используемые в емкости 12, могут быть в качестве фракции сырья, поступающего для обработки крекингом, которая направляется к нижней части емкости через трубопровод 13. The liquid hydrocarbons used in the tank 12 may be as a fraction of the feed for cracking, which is sent to the bottom of the tank through a pipe 13.

Рециркулирующий пиролитический газолин можно добавить к этой фракции углеводородного сырья или может подаваться непосредственно в жидкость 14. Recycling pyrolytic gasoline can be added to this fraction of the hydrocarbon feed or can be fed directly to the liquid 14.

Средства обеспечивают создание твердых частиц в форме суспензии твердых веществ в жидких углеводородах или в воде. The means provide the creation of solid particles in the form of a suspension of solids in liquid hydrocarbons or in water.

Эксплуатация установки происходит следующим образом. Углеводородное сырье, испаряют в участке 7 печи 1, затем подвергают паровому крекингу в трубке 2 печи с очень коротким временем превращения. Газообразные продукты парового крекинга затем подвергаются непрерывному охлаждению в бойлерах 4, после чего они проходят через циклон 10, где твердые частицы удаляются, затем они направляются для прямого охлаждения путем впрыскивания пиролизного масла. The operation of the installation is as follows. The hydrocarbon feed is vaporized in section 7 of furnace 1, then steam cracked in tube 2 of the furnace with a very short conversion time. The gaseous products of steam cracking are then continuously cooled in boilers 4, after which they pass through cyclone 10, where the solid particles are removed, then they are sent for direct cooling by injection of pyrolysis oil.

Относительно большое количество кокса образуется на внутренних стенках трубопровода 9, гребенки 3 и, кроме того, на трубах 2 печи и на трубах бойлеров 4. A relatively large amount of coke is formed on the inner walls of the pipeline 9, comb 3 and, in addition, on the pipes 2 of the furnace and on the pipes of the boilers 4.

Твердые частицы транспортируются потоком испаренных углеводородов, что удаляет слой кокса легкой и регулярной эрозией при его образовании на стенках установки. Solid particles are transported by a stream of evaporated hydrocarbons, which removes the coke layer by light and regular erosion during its formation on the walls of the installation.

Затем большинство твердых частиц отделяется от продуктов парового крекинга в циклоне 10, оттуда они направляются в емкости 12, где смешиваются с жидкостью 14 для получения суспензии жидкости и твердых частиц. Насос 15 служит для проведения повторного цикла этих частиц через установку путем повторного сжатия суспензии до давления, подходящего для впрыскивания. Then most of the solid particles are separated from the steam cracking products in the cyclone 10, from there they are sent to the tank 12, where they are mixed with the liquid 14 to obtain a suspension of liquid and solid particles. The pump 15 serves to re-cycle these particles through the unit by re-compressing the suspension to a pressure suitable for injection.

Твердые частицы не отделяются от потока газа в циклоне 10, они улавливаются последовательно путем впрыскивания в поток газа для осуществления прямого охлаждения. The solid particles are not separated from the gas stream in the cyclone 10, they are captured sequentially by injection into the gas stream for direct cooling.

По существу, используемые твердые частицы имеют средний размер менее 150 мкм, при концентрации твердых частиц в потоке газа менее 10% по массе относительно газа. Предпочтительный размер частиц лежит в диапазоне от 5 до 85 мкм или еще лучше от 15 до 60 мкм при соотношении твердых частиц к газу 0,1:8%, например, 0,1:3%. Essentially, the used solid particles have an average size of less than 150 microns, with a concentration of solid particles in the gas stream of less than 10% by weight relative to the gas. The preferred particle size is in the range from 5 to 85 microns or even better from 15 to 60 microns with a ratio of solid particles to gas of 0.1: 8%, for example, 0.1: 3%.

"Средний размер" частиц - если 50% массы частиц имеет диаметр меньше, чем указанный размер. "Average particle size" - if 50% of the particle mass has a diameter smaller than the specified size.

Можно использовать сферические частицы, например, кремний-алюминиевые частицы, как используемые каталитические частицы для каталитического крекинга (силико-алюминаты, получаемые распылением). Spherical particles can be used, for example, silicon-aluminum particles, as used catalytic particles for catalytic cracking (spray-aluminates).

Эти частицы каталитического крекинга (силико-алюминаты, цеолиты) имеют сферическую форму и обеспечивают высокую эффективность удаления кокса, так как они безвредны для металла, из которого состоит испытательный реактор. These catalytic cracking particles (silico-aluminates, zeolites) are spherical in shape and provide high coke removal efficiency, since they are harmless to the metal of which the test reactor consists.

Можно использовать частицы двух типов, первый типа - металлические коксокаталитические частицы, частицы железа, стали или никеля, или сплавов, содержащих никель, эти частицы относительно мягкие в условиях парового крекинга, частицы другого типа - более твердые и более эрозийные (например каталитические частицы крекинга или частицы из сплавов тяжелых тугоплавких металлов). Particles of two types can be used, the first type is metal coke-catalytic particles, particles of iron, steel or nickel, or alloys containing nickel, these particles are relatively soft under conditions of steam cracking, particles of another type are harder and more erosive (for example, catalytic cracking particles or particles from alloys of heavy refractory metals).

Эти частицы также можно предварительно нагреть до впрыскивания в установку, чтобы можно было избежать конденсации там, где они внедряются в печь парового крекинга. Температура предварительного нагревания выше, чем местная температура точки росы в месте впрыскивания. These particles can also be preheated before being injected into the unit so that condensation can be avoided where they are introduced into the steam cracking furnace. The preheating temperature is higher than the local dew point temperature at the injection site.

Коксоудаление в установке может осуществляться частицами как непрерывно, так и с интервалами. Coke removal in the installation can be carried out by particles both continuously and at intervals.

Относительная толщина первого слоя кокса например от 0,5 мм до 4 мм, предпочтительнее в диапазоне 1-3 мм слой отвердевает довольно быстро. Такой очень твердый слой защищает металлические стенки установки. Кокс, который последовательно осаждается на этом защитном слое удаляется по мере того, как он образуется, эрозией твердыми частицами, транспортируемыми потоком сырья из углеводорода. The relative thickness of the first layer of coke, for example, from 0.5 mm to 4 mm, preferably in the range of 1-3 mm, the layer cures quite quickly. Such a very hard layer protects the metal walls of the installation. Coke, which is subsequently deposited on this protective layer, is removed as it is formed by erosion by solid particles transported by a stream of raw materials from a hydrocarbon.

Кроме того, можно наблюдать, что векторный газ, приносящий твердые частицы в установку, богат содержанием пара, который играет важную роль в создании слоя оксида (особенно оксида хрома) на внутренней поверхности трубок печи. Предполагается, что эта очень твердая пленка оксида также защищает металлические трубы от эрозии твердыми частицами. In addition, it can be observed that the vector gas bringing solid particles to the plant is rich in vapor content, which plays an important role in creating an oxide layer (especially chromium oxide) on the inner surface of the furnace tubes. It is believed that this very hard oxide film also protects metal pipes from particulate erosion.

Таким образом, процесс использует три различных физических явления:
- кокс незначительно эрозирует при высокой степени однородности и без образования фрагментов при использовании эрозийного газа, который подается с небольшим количеством очень мелких частиц, распространенных по всей массе газа, текущего с большой скоростью и, которые вместе не реагируют;
- трубы защищены покрытием слоя отвердевшего кокса, создающим экран контролирующейся толщины, и который менее чувствителен к эрозии газом, чем вновь образованный кокс,
- очень мелкие частицы незначительно атакуют металл труб в условиях местного окисления.Thus, the process uses three different physical phenomena:
- coke erodes slightly with a high degree of homogeneity and without the formation of fragments when using erosive gas, which is supplied with a small amount of very small particles distributed throughout the mass of gas flowing at high speed and which do not react together;
- the pipes are protected by a coating of a layer of hardened coke, creating a screen of controlled thickness, and which is less sensitive to gas erosion than newly formed coke,
- very small particles slightly attack the metal of the pipes under local oxidation conditions.

Газообразные продукты проходят через циклон при промежуточной температуре, которая в общем менее 600^оС, таким образом, циклон можно изготовить из низколегированной стали. Эффективность циклона в отделении твердых частиц лучше, чем при высокой температуре вследствие более низкой вязкости газов. Наконец отделение твердых частиц осуществляется при температуре, при которой скорость реакций крекинга невысокая. Поэтому нет необходимости в увеличении повторных химических реакций сверх крекинга, которые могли бы иметь место, если бы твердые частицы мгновенно отделялись бы на выходе из печи (1).The gaseous products pass through the cyclone at an intermediate temperature that is generally below 600 ^C. Thus, a cyclone can be made from low alloy steel. The efficiency of the cyclone in the separation of solid particles is better than at high temperatures due to the lower viscosity of the gases. Finally, the separation of solid particles is carried out at a temperature at which the rate of cracking reactions is low. Therefore, there is no need to increase the repeated chemical reactions in excess of cracking, which could take place if solid particles instantly separated at the outlet of the furnace (1).

На фиг.2 представлена схема варианта конструкции для рециркуляции твердых частиц. Figure 2 presents a diagram of a design option for recycling solid particles.

В этом варианте дно циклона 10 соединяется с верхним входом 16 емкости 17 через изолирующий клапан, включая средства, такие как вибрационное сито для отделения и задерживающее решето для отбора крупных твердых частиц, вместе с отверстием для их удаления (люк). In this embodiment, the bottom of the cyclone 10 is connected to the upper inlet 16 of the container 17 through an isolation valve, including means such as a vibrating screen for separating and a holding screen for collecting large solid particles, together with an opening for their removal (hatch).

Нижняя часть емкости 17, в которой собираются очень мелкие частицы, соединена с вращающим элементом с электроприводом 18 таким, как винт, вращающийся стопор или с аналогичными, а через изолирующий клапан 19 соединяется с другой емкостью 20, выход дна которой снабжен вращающимся элементом с электроприводом 21 и изолирующий клапан 22, которые идентичны элементу 18 и клапану 19, описанным выше. Выходное отверстие емкости 20 соединяется с трубопроводом 23 для регенерации твердых частиц через клапан. Источник 24 газа подающегося под давлением питает трубопровод 23 при средней скорости или при относительно низкой скорости (например поток перегретого пара проходит со скоростью 29 м/с). The lower part of the container 17, in which very small particles are collected, is connected to a rotating element with an electric drive 18 such as a screw, a rotating stopper or the like, and through an insulating valve 19 it is connected to another tank 20, the bottom outlet of which is equipped with a rotating element with an electric drive 21 and isolation valve 22, which are identical to element 18 and valve 19 described above. The outlet of the vessel 20 is connected to the pipe 23 for the regeneration of solid particles through the valve. A pressure gas source 24 feeds the conduit 23 at medium speed or at a relatively low speed (for example, superheated steam flows at a speed of 29 m / s).

Клапан с тремя отверстиями 25 служит для соединения емкости 20 как с источником газа подающегося под давлением 24, так и с выходом трубопровода 11 из циклона. Трубопроводы, соединяясь через клапан с тремя отверстиями 25 с источником газа под давлением 24 и с трубопроводом 11, обеспечены соответственными ограничительными клапанами 26. A valve with three holes 25 is used to connect the tank 20 as a source of gas supplied under pressure 24, and with the output of the pipe 11 from the cyclone. Pipelines, connecting through a valve with three holes 25 with a gas source under pressure 24 and with a pipe 11, are provided with corresponding restriction valves 26.

Изолированная емкость 27, заполненная новыми твердыми частицами определенного среднего размера зерна, через вращающийся элемент с электроприводом 28 и изолирующий клапан 29 служит для впрыскивания твердых частиц в трубопровод 23 для отгона в верхнюю часть легких фракций. Верхняя часть емкости 27 соединена с выходом из упомянутой емкости через трубопровод 30, служащий для уравновешивания давлений. An insulated container 27, filled with new solid particles of a certain average grain size, through an electric rotating element 28 and an isolation valve 29 serves to inject solid particles into the distillation pipe 23 into the upper part of the light fractions. The upper part of the tank 27 is connected to the outlet of the tank through the pipe 30, which serves to balance the pressures.

Вращающийся элемент 31 служит для регулирования интенсивности потока, отгоняющего легкие фракции частиц в верхнюю часть. The rotating element 31 is used to control the intensity of the flow, driving away light fractions of particles in the upper part.

Дно первой емкости 17 (или емкости 20) может быть снабжено выводящим трубопроводом 32 для удаления некоторого количества отработанных твердых частиц, в то время как трубопровод 33 подает контролируемый на входе заграждающий газ, выходящий во внутрь емкости 18 в ее верхней части. В заграждающем газе не содержатся тяжелые ароматические соединения, но может быть пар. Он определяет емкость 17 и сито 19, на которых откладывается кокс, посредством предохранения крекинга - газа. The bottom of the first tank 17 (or tank 20) may be provided with a discharge pipe 32 to remove a certain amount of spent solid particles, while the pipe 33 delivers inlet-controlled gas that exits into the inside of the tank 18 in its upper part. Barrier gas does not contain heavy aromatic compounds, but may be vapor. It determines the capacity 17 and the sieve 19, on which coke is deposited, by preventing cracking - gas.

Эти средства регенерации эксплуатируются следующим образом. These means of regeneration are operated as follows.

В случае, когда верхний клапан 19 первой емкости 17 открыт, вращающийся элемент из этой емкости отключен, и нижний изолирующий клапан 19 закрыт. Твердые частицы, отделяющиеся в циклоне 10 от газообразных продуктов, собираются и складируются в емкости 17 после их фильтрации через сито 19, которое удаляет более крупные частицы. Заграждающий газ, подаваемый по трубопроводу 33, предотвращает любое проникновение тяжелых ароматических соединений в емкость при отсутствии интерферирования с гравитационным падением частиц вниз трубопровода. In the case when the upper valve 19 of the first container 17 is open, the rotating element from this container is disconnected, and the lower isolation valve 19 is closed. The solid particles separated in the cyclone 10 from the gaseous products are collected and stored in the tank 17 after they are filtered through a sieve 19, which removes the larger particles. The trapping gas supplied through the pipeline 33, prevents any penetration of heavy aromatic compounds into the tank in the absence of interference with the gravitational fall of particles down the pipeline.

На этой стадии дно емкости 20, которая предварительно заполнена твердыми частицами из верхней части емкости 17, быстро опустошается, так как эти твердые частицы вторично впрыскивают в трубопровод 23. Для осуществления этого процесса надо изолирующий клапан 22, находящийся внизу этой емкости, открыть. Элемент 21 начнет вращаться, а внутренний объем емкости 20 соединится с источником газа под давлением посредством клапана 25 при открытом нижнем ограничительном клапане 34. Газ, подающийся из источника 24 под давлением, которое не меньше или даже слегка выше, чем давление в точке, где твердые частицы впрыскиваются в установку, где давление выше, чем давление на входе трубопровода 11 из циклона 10. At this stage, the bottom of the tank 20, which is pre-filled with solid particles from the upper part of the tank 17, is quickly emptied, since these solid particles are injected a second time into the pipe 23. To carry out this process, the isolation valve 22 located at the bottom of this tank must be opened. The element 21 will begin to rotate, and the internal volume of the vessel 20 will be connected to the source of gas under pressure through the valve 25 with the lower restriction valve 34 open. The gas supplied from the source 24 under pressure is not less or even slightly higher than the pressure at the point where particles are injected into the installation, where the pressure is higher than the pressure at the inlet of the pipe 11 from the cyclone 10.

Таким образом, давление внутри емкости 20 выше, чем давление внутри емкости в верхней ее части 17, и оно находится в равновесии с давлением в регенерационном трубопроводе 23. Источник 24 подает поток газа в этот трубопровод с относительно невысокой скоростью в пределах 5 см/с - 25 м/с, например перегретый пар проходит со скоростью 10 м/с-20 м/с, тем самым транспортируя твердые частицы в разбавленной газообразной суспензии до одной из точек впрыскивания в установку. Если емкость 20 пустая или почти пустая, вращающийся элемент 21 включен, клапан 22 закрыт, емкость 20 соединяется с выходным отверстием трубопровода 11 циклона через клапан с тремя отверстиями 25. Тогда давление в емкости 20 равно давлению в верхней части емкости 17, этого достаточно для открытия изолирующего клапана 19 и включения вращающегося элемента 18, что приводит к тому, что твердые частицы, находящиеся в емкости 17, транспортируются в емкость 20. Thus, the pressure inside the vessel 20 is higher than the pressure inside the vessel in its upper part 17, and it is in equilibrium with the pressure in the regeneration pipeline 23. The source 24 supplies a gas stream to this pipeline with a relatively low speed within 5 cm / s - 25 m / s, for example superheated steam passes at a speed of 10 m / s-20 m / s, thereby transporting solid particles in a diluted gaseous suspension to one of the injection points into the installation. If the vessel 20 is empty or almost empty, the rotating element 21 is turned on, the valve 22 is closed, the vessel 20 is connected to the outlet of the cyclone pipe 11 through a valve with three holes 25. Then the pressure in the vessel 20 is equal to the pressure in the upper part of the vessel 17, this is sufficient to open isolating valve 19 and the inclusion of a rotating element 18, which leads to the fact that solid particles in the tank 17 are transported to the tank 20.

Затем включается вращающийся элемент 18, клапан 19 снова закрыт, емкость 20 соединена с источником газа под давлением, клапан снова открывается, а элемент 21 снова включается для впрыскивания твердых частиц в трубопровод 23. Then, the rotating element 18 is turned on, the valve 19 is again closed, the container 20 is connected to a gas source under pressure, the valve is opened again, and the element 21 is turned on again to inject solid particles into the pipe 23.

Если необходимо, выводящий трубопровод 32 служит для удаления потока твердых частиц из емкости 17, где поток создается из смеси абразивных частиц из верхней части емкости, которые подвержены истиранию при протекании через установку вместе с частицами кокса, которые отслоились от внутренних стенок установки. If necessary, the discharge pipe 32 serves to remove the flow of solid particles from the tank 17, where the stream is created from a mixture of abrasive particles from the upper part of the tank, which are subject to abrasion when flowing through the unit together with coke particles that have delaminated from the inner walls of the unit.

В варианте конструкции указанной на фиг.3 две емкости 17 и 20 соединены параллельно между выходом из циклона 10 и регенерационным трубопроводом 23, их работа чередуется. Одна емкость служит для складирования твердых частиц, доставляемых из циклона, в то время как другая впрыскивает частицы в трубопропод 23. Клапан-заслонка 35, находящийся на выходе из циклона 10, снабжает одну или другую емкость частицами. In the embodiment indicated in FIG. 3, two containers 17 and 20 are connected in parallel between the outlet of the cyclone 10 and the regeneration pipe 23, their work alternating. One container serves to store solid particles delivered from the cyclone, while the other injects particles into the pipe 23. The shutter valve 35, located at the outlet of the cyclone 10, supplies one or the other container with particles.

В остальном работа конструкции аналогична средствам рециркуляции, указанным на фиг.2. Твердые частицы могут вторично циркулировать через установку на входе в трубопровод, на входе в непрямые бойлеры - охладители и на входе в трубопровод, где очищается сырье для переработки в трубопроводе испарением, находящийся в позиции печи (например при полном испарении сырья с предварительным перемешиванием с паром). The rest of the construction is similar to the recirculation means shown in figure 2. Solids can be recycled through the installation at the inlet to the pipeline, at the entrance to indirect boilers - coolers, and at the inlet to the pipeline, where the raw materials for processing in the pipeline are cleaned by evaporation located in the furnace position (for example, when the raw materials are completely evaporated with preliminary mixing with steam) .

Установка, указанная на фиг.3, также снабжена средствами для измерения фактического перепада давления в трубках печи, для того чтобы обнаружить увеличение падения давления, вследствие образования слоя кокса на внутренней стенке каждой трубки. Средства для измерения падения напора в трубках печи соединены через корректирующий цикл со средствами, служащими для измерения интенсивности потока углеводородного сырья с логической схемой управления, служащей для регулирования фактического перепада давления в трубках печи до величины в пределах 100-300% от названного падения давления в очищающей трубке в аналогичных условиях эксплуатации печи (одинаковое углеводородное сырье и одинаковая интенсивность потока пара). Фактический перепад давления в трубках печи (как величина зависящая от интенсивности потока) удерживается в пределах 120-200%, например, падение давления в очищающих трубах лежит в пределах 130-180%. Для осуществления этого контрольный цикл может работать следующим образом:
- количество твердых частиц для дозаправки поставляется из емкости 27;
- очистка емкости 17 через трубопровод 32;
- рециркуляция частоты прохождения цикла и интенсивности потока твердых частиц из емкости 17 и 20.The apparatus shown in FIG. 3 is also provided with means for measuring the actual pressure drop in the tubes of the furnace in order to detect an increase in pressure drop due to the formation of a coke layer on the inner wall of each tube. The means for measuring the pressure drop in the furnace tubes are connected through a corrective cycle to the means used to measure the flow rate of hydrocarbon raw materials with a control logic used to control the actual pressure drop in the furnace tubes to a value within 100-300% of the pressure drop in the cleaning a tube in the same operating conditions of the furnace (the same hydrocarbon feed and the same intensity of the vapor stream). The actual pressure drop in the furnace tubes (as a value depending on the flow intensity) is kept within 120-200%, for example, the pressure drop in the cleaning pipes lies in the range 130-180%. To implement this, the control cycle can work as follows:
- the amount of solid particles for refueling is supplied from the tank 27;
- cleaning the tank 17 through the pipe 32;
- recirculation of the cycle frequency and the intensity of the flow of solid particles from the tank 17 and 20.

Такое регулирование фактического падения давления в трубах печи соответствует регулированию толщины слоя кокса на внутренних стенках трубок, эта толщина лежит в пределах от 0,3-6 мм, например предпочтительный диапазон от 0,5-4 мм, но еще лучше 1-3 мм, он защищает трубы от эрозии твердыми частицами. Such a regulation of the actual pressure drop in the furnace tubes corresponds to the regulation of the thickness of the coke layer on the inner walls of the tubes, this thickness ranges from 0.3-6 mm, for example, the preferred range is from 0.5-4 mm, but even better 1-3 mm, it protects pipes from erosion by solid particles.

Различные средства по изобретению, описание которых дано в сноске к фиг. 2 и 3, применимы для установок по паровому крекингу углеводородов вообще, независимо от типов труб, используемых в печи, а также независимо от способа отделения и регенерации твердых частиц. The various means of the invention described in the footnote to FIG. 2 and 3, are applicable to installations for steam cracking of hydrocarbons in general, regardless of the types of pipes used in the furnace, and also regardless of the method of separation and regeneration of solid particles.

На фиг.4 представлен другой вариант конструкции на рециркуляции частиц. Figure 4 presents another design option for recycling particles.

В этой конструкции нижнее выходное отверстие 11 циклона 10 сообщается с осевым входным отверстием 36 эжектора-компрессора 37, имеющего периферический вход 38, через который податся поток приводного газа под высоким давлением. Кольцеобразное пространство между осевой скоростью (числом оборотов) 36 и наружной стенкой эжектора-компрессора 37 создает ускоряющее сопло для приводного газа, подающегося через периферическое отверстие 38 под высоким давлением. Выход из эжектора-компрессора соединен с трубопроводом, через который впрыскивается в установку суспензия газа и твердых частиц. In this design, the lower outlet 11 of the cyclone 10 is in communication with the axial inlet 36 of the ejector-compressor 37 having a peripheral inlet 38 through which a high-pressure feed gas stream is supplied. The annular space between the axial speed (number of revolutions) 36 and the outer wall of the ejector-compressor 37 creates an accelerating nozzle for the driving gas supplied through the peripheral hole 38 under high pressure. The outlet from the ejector-compressor is connected to a pipeline through which a suspension of gas and solid particles is injected into the installation.

Трубопровод 39 также служит для впрыскивания дополнительного потока газа g + g' в нижнюю зону циклона 10 с целью образования суспензии газа с твердыми частицами на входе из циклона 28. Pipeline 39 also serves to inject an additional gas stream g + g 'into the lower zone of cyclone 10 to form a suspension of gas with solid particles at the inlet of cyclone 28.

В этих условиях эжектор-компрессор 37 выталкивает поток дополнительного газа g из циклона 10, что необходимо для формирования суспензии. Избыток дополнительного газа g', впрыскиваемого в циклон удаляется из циклона через его верхнюю часть наряду с входящим в циклон газовым потоком a. Таким образом регенерированные в циклоне частицы собираются потоком дополнительного газа g, которые отличаются по своему составу от крекинг-газа. Суспензия подвергается вторичному сжатию в эжекторе-компрессоре, после чего и эта суспензия вторично циркулируется в установку. Under these conditions, the ejector-compressor 37 pushes the flow of additional gas g from the cyclone 10, which is necessary for the formation of the suspension. The excess of additional gas g 'injected into the cyclone is removed from the cyclone through its upper part along with the gas stream a entering the cyclone. Thus, the particles regenerated in the cyclone are collected by the flow of additional gas g, which differ in composition from the cracked gas. The suspension is subjected to secondary compression in the ejector-compressor, after which this suspension is also recycled to the installation.

Рекомпрессионной суспензии газа с твердыми частицами, выполненной в эжекторе-компрессоре 37, достаточно для компенсации потери напора между точками впрыскивания в установку и входной точкой, ведущей в эжектор-компрессор 37. A decompression gas suspension with solid particles made in the ejector-compressor 37 is sufficient to compensate for the pressure loss between the injection points into the installation and the inlet point leading to the ejector-compressor 37.

Дополнительным газом, питающим эжектор-компрессор, может быть пар или тяжелый газ, имеющий такой химический состав, чтобы скорость звука в этом газе была значительно ниже скорости звука в потоке пара. Это можно использовать для ограничения скорости потока, проходящего через эжектор-компрессор, чья скорость имеет отношение к скорости звука, таким образом можно ограничивать эрозию в эжекторе-компрессоре. Тем не менее этот газ собирается, в нем нет тяжелых ароматических соединений, т.к. они могут усилить образования кокса в печи при рециркулировании. The additional gas supplying the ejector-compressor can be steam or a heavy gas having such a chemical composition that the speed of sound in this gas is much lower than the speed of sound in the steam stream. This can be used to limit the speed of the stream passing through the ejector-compressor, whose speed is related to the speed of sound, thus erosion in the ejector-compressor can be limited. Nevertheless, this gas is collected; there are no heavy aromatic compounds in it, because they can enhance coke formation in the furnace during recycling.

Большая порция дополнительного газа может быть получена фракциями продуктов, полученных пиролизом, рециркулированных после гидрообработки. A large portion of the additional gas can be obtained by fractions of products obtained by pyrolysis recycled after hydroprocessing.

В этом варианте конструкция эжектора-компрессора может быть общепринятой (с центральной осевой подпиткой природного газа) и быть сделана из материалов, выдерживающих испарение (внутреннее покрытие керамикой или карбидом). Тяжелые частицы можно успешно отфильтровывать на входе в эжектор-компрессор. In this embodiment, the design of the ejector-compressor can be generally accepted (with a central axial feed of natural gas) and can be made of materials that can withstand evaporation (internal coating with ceramic or carbide). Heavy particles can be successfully filtered at the entrance to the ejector compressor.

На фиг. 5 представлено схематическое изображение средств для распределения твердых частиц между трубками печи парового крекинга. Эти трубки имеют небольшой диаметр и прямолинейное расположение, их концы соединены с гребенкой, ее входным и выходным отверстиями (выходное отверстие не обозначено), которые могут располагаться за пределами предварительного охлаждающего теплообменника. In FIG. 5 is a schematic illustration of means for distributing solid particles between tubes of a steam cracking furnace. These tubes have a small diameter and rectilinear arrangement, their ends are connected to the comb, its inlet and outlet openings (the outlet is not indicated), which can be located outside the pre-cooling heat exchanger.

Гребенка 3 подпитывается испаренным сырьем, содержащим углеводороды, и паром при температуре около 550^оС, например, небольшое количество частиц небольшого размера впрыскивается в нее, частицы складируются в емкости в виде суспензии в жидкости, такой как вода или легкие до средних углеводороды. Насос выталкивает смесь жидкости и твердых частиц из емкости, впрыскивает ее из гребенки 3 в поток пара и испаренного сырья, содержащего углеводороды, в трубопровод в верхнюю его часть.Comb 3 fed vaporized feedstock containing hydrocarbons, and steam at a temperature of about 550 ^{° C,} for example, a small amount of small particle size is injected into it, the particles stored in the container as a suspension in a liquid such as water or light to medium hydrocarbons. The pump pushes the mixture of liquid and solid particles from the tank, injects it from the comb 3 into the stream of steam and vaporized raw materials containing hydrocarbons into the pipeline in its upper part.

Трубки печи образуют один или более параллельных рядов, которые открываются в гребенку 3 при равных интервалах, секции гребенки быстро сужаются от верхнего конца по направлению к его нижнему концу относительно направления потока сырья, чтобы поддерживать минимальную скорость потока смеси в гребенке, что предотвращает осаждение частиц. The tubes of the furnace form one or more parallel rows that open in comb 3 at equal intervals, sections of the comb quickly taper from the upper end towards its lower end relative to the direction of flow of the feed to maintain a minimum flow rate of the mixture in the comb, which prevents particles from settling.

Конец каждой трубки, открывающейся в гребенку, снабжен подпитывающим концевым участком, идущим во внутрь гребенки и имеющим входной участок или отверстие, идущее по направлению к верхнему концу гребенки, и имеющим перпендикулярное расположение компонента относительно направлению потока сырья в гребенке. Мгновенно протекая вниз от подпитывающего концевого участка, каждая трубка снабжена ограничителем в виде суспензии или трубки Вентури для создания однородного постоянного газового потока, проходящего через трубы 2. Преимущественно используются ультразвуковая трубка Вентури. The end of each tube opening into the comb is provided with a feed end portion extending into the inside of the comb and having an inlet portion or hole extending toward the upper end of the comb and having a component perpendicular to the direction of flow of the raw materials in the comb. Instantly flowing downward from the feed end portion, each tube is provided with a restrictor in the form of a suspension or a venturi to create a uniform constant gas flow through the tubes 2. The ultrasonic venturi is preferably used.

В нижней части гребенки 3 находится пылеуловитель для сбора тяжелых частиц, проходящих вдоль нижней части генератора гребенки. At the bottom of the comb 3 is a dust collector for collecting heavy particles passing along the bottom of the comb generator.

Нижний конец гребенки соединен посредством трубопровода соответствующего размера с эжектором-компрессором, состоящим из осевого трубопровода для подпитки потока приводного газа, такого как пар. Клапан служит для контроля интенсивности потока этого газа. The lower end of the comb is connected by means of a pipe of an appropriate size to an ejector-compressor, consisting of an axial pipe to feed a stream of drive gas, such as steam. The valve is used to control the flow rate of this gas.

Выход из эжектора-компрессора соединен посредством трубопровода с верхним концом гребенки или с трубопроводом для подачи углеводородного сырья. The outlet from the ejector-compressor is connected via a pipeline to the upper end of the comb or to a pipeline for supplying hydrocarbon raw materials.

Клапан, контролирующий интенсивность приводного газа, сам контролируется системой, снабженной средствами, определяющими температуру внешней поверхности первой и последней труб печи, для сервоконтроля скорости этого газа до разности этого между этими температурами. The valve that controls the intensity of the drive gas is itself controlled by a system equipped with means that determine the temperature of the outer surface of the first and last pipes of the furnace, for servo-monitoring the speed of this gas to the difference between these temperatures.

Прибор работает следующим образом. The device operates as follows.

Поток пара и испаренные углеводороды, несущие мелкие твердые частицы, протекает с высоким уровнем турбулентности вдоль гребенки. Средняя скорость потока в гребенке лежит в диапазоне 20-120 м/с, например 30-80 м/с, что значительно ниже скорости потока в трубах, которая равна 130-300 м/с, а в частности 160-270 м/с. Такой скорости потока в гребенке достаточно для предотвращения отделения твердых частиц от газа внутри гребенки и таким образом, для предотвращения любого осаждения твердых частиц, образующихся внутри гребенки, кроме относительно тяжелых частиц, проходящих вдоль линии дна генератора. The flow of steam and vaporized hydrocarbons, carrying small solid particles, flows with a high level of turbulence along the comb. The average flow velocity in the comb lies in the range of 20-120 m / s, for example 30-80 m / s, which is significantly lower than the flow velocity in the pipes, which is 130-300 m / s, and in particular 160-270 m / s. Such a flow rate in the comb is sufficient to prevent the separation of solid particles from gas inside the comb and thus to prevent any precipitation of solid particles formed inside the comb, except for relatively heavy particles passing along the bottom line of the generator.

Удалением значительной фракции твердых частиц и потока газа из нижнего конца гребенки гребенка превращается, так сказать, в гребенку с неограниченной длиной, т.е. нижний конец ее не имеет никакого значительного влияния на распределение потока газа и частиц между различными трубами независимо от того близко или далеко он находится от нижнего конца гребенки. By removing a significant fraction of solid particles and a gas stream from the lower end of the comb, the comb turns, so to speak, into a comb with unlimited length, i.e. its lower end has no significant effect on the distribution of gas and particle flow between different pipes, regardless of whether it is close or far from the lower end of the comb.

Подпитыванием потока приводного газа (например пара) в эжектор возможно экстрагировать необходимую фракцию из потока газа или твердых частиц в гребенке и подвергнуть вторичному сжатию эту фракцию для рециркуляции путем впрыскивания во внутрь трубопровода или в верхнюю часть гребенки. Система служит для контроля интенсивности потока приводного газа посредством работы клапана, следовательно, влияя на твердые частицы, подающиеся к первой трубке относительно последней трубки, что регулирует неравномерное распределение из-за разности температур на внешней поверхности этих труб. By feeding a feed gas stream (for example steam) into the ejector, it is possible to extract the necessary fraction from the gas or solid particles in the comb and re-compress this fraction for recycling by injecting it into the pipeline or to the top of the comb. The system serves to control the intensity of the flow of the drive gas through the operation of the valve, therefore, affecting the solid particles supplied to the first tube relative to the last tube, which regulates the uneven distribution due to the temperature difference on the outer surface of these pipes.

Твердые частицы, проходящие с потоком вдоль труб, эрозируют слой кокса, образующийся на внутренних стенках этих труб. Изменения температур на наружной поверхности труб служат для оценки уровня коксообразования при засорении труб, следовательно, для определения эффективности эрозии слоя кокса твердыми частицами. Увеличение интенсивности уносимого потока увеличивает среднюю скорость потока в гребенке, это увеличение выше в нижней части гребенки, чем в ее верхнем конце. Скорость уносимого потока в конце гребенки можно модулировать как функцию информации, получаемой при относительном засорении различных труб. Проще ее можно настроить до подходящей величины. Solid particles passing along the pipes with a stream erode the coke layer formed on the inner walls of these pipes. Temperature changes on the outer surface of the pipes are used to assess the level of coke formation during clogging of pipes, therefore, to determine the efficiency of erosion of the coke layer by solid particles. An increase in the flow rate increases the average flow rate in the comb; this increase is higher in the lower part of the comb than in its upper end. The velocity of the entrained flow at the end of the comb can be modulated as a function of information obtained by the relative clogging of various pipes. Easier to adjust to a suitable value.

Ограничители на верхних концах труб могут влиять на однородность потоком газов внутри труб и на их относительное постоянство. Это увеличивает возможность автоматического регулирования очистки этих труб твердыми частицами. Если коксообразование в трубке аномально, т.е. имеется частичное ее засорение, тогда благодаря поддержанию интенсивности газового потока ограничителем, скорость этого потока после коксообразования будет увеличиваться, что увеличит эффективность эрозии. Limiters at the upper ends of the pipes can affect the uniformity of the gas flow inside the pipes and their relative constancy. This increases the ability to automatically control the cleaning of these pipes with solid particles. If coke formation in the tube is abnormal, i.e. there is a partial clogging, then due to the maintenance of the gas flow rate by the restrictor, the rate of this flow after coke formation will increase, which will increase the erosion efficiency.

С целью урегулирования и распределения потока газа и частиц надлежащим образом между различными трубками в верхней части расположен конец с холостой подачей материала из первых труб, этот конец холостой подачи идентичен концу обычной подачи материалов в трубах. Это означает, что аэродинамика первых труб и упомянутых труб аналогична. In order to regulate and distribute the flow of gas and particles appropriately between the different tubes in the upper part there is an end with an idle feed of material from the first pipes, this end of the idle feed is identical to the end of a conventional feed of materials in the pipes. This means that the aerodynamics of the first pipes and the pipes mentioned are similar.

Таким образом, изобретение касается значительного улучшения в промышленности, занимающейся паровым крекингом. Thus, the invention relates to a significant improvement in the steam cracking industry.

Claims

1. The method of steam cracking of hydrocarbon feedstock with the removal of coke from the internal walls of the installation, including a tube furnace and heat exchangers for direct and indirect cooling of the obtained products, characterized in that the process is conducted on a running installation with a mixture of vector gas formed by mixing the evaporated raw material with dilution water vapor with solid particles taken in an amount of 0.01 - 10.0 wt.% and an average diameter of 5 - 150 microns with a speed of their passage through the furnace 70 - 480 m / s, followed by separation of solid particles from radiated product.

2. The method according to claim 1, characterized in that the solid particles are recycled through a steam cracking unit by injecting them into one or more zones of the furnace or at the inlet of an indirect cooling heat exchanger, or into diluting water vapor.

3. Installation for steam cracking of hydrocarbon feedstock containing a tube furnace, direct cooling heat exchangers connected to the outlet from the indirect cooling heat exchangers of the obtained products, characterized in that it contains means for injecting 0.01 to 10.0 wt.% Solid particles with diluent water vapor with an average diameter of 5 - 150 microns into a mixture of evaporated raw materials with diluting water vapor, cyclones for separating solid particles from the resulting product, located at the outlet of the indirect cooling heat exchanger and in It stream of direct cooling heat exchanger.

4. Installation according to claim 3, characterized in that it contains means for recycling solid particles passing through the installation, and an ejector-compressor connected to a cyclone for separating solid particles.