Способ получения этилена и ацетилена

Способ получения этилена и ацетилена

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) ДОПОЛНИтЕЛЬНоЕ К аВт. СВИд-Ву (22) Заявлено 181174 (21) 2075712/23-4 с прнсоединением заявки Ю— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 251278.Бюллетень № 47 (45) Дата опубликования описания 251278

Союз Советски к

Социал исти чумки и

Реапубпик

«»$02549(53) М. Кл.

С 07 С 3/48

С 10 Q 9/46

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 662.75 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. С. Полак, A. A. Овсянников, В. Т. Попов, О. С. Нурсултанов, Ю. И. Шмыков.и Г. Ф. Чурин (71) ЗаяайтЕЛЬ Институт нефтехимического синтеза им. А. B. Топчиева (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛЕНА И АЦЕТИЛЕНА

Изобретение относится к способу получения этилена и ацетилена путем плазмохимического пиролиза углеводородов.

Известен способ получения этилена и ацетилена путем пиролиэа углеводородного сырья в плазменной струе водорода при 1200-2200 С и времени контакта 1,4 10 сек.

По такому способу нельзя получить этилен со значительным выходом (выход 10 об.Ъ).

Известен также способ получения этилена и ацетилена путем пиролиза углеводородного сырья в плазменной струе водорода при температуре 1300l400C и времени контакта 70-200 мксек.

С целью повышения выхода этилена процесс ведут в турбулизованной плазменной струе с числом Рейнольдса

5 ° 10 — 3 10 при градиентах температуры в зоне реакции не выше 200 град/мм.

Предварительная турбулизация струи плазмы влияет на выход этилена двояко.

Во-первых, применение турбулизации приводит к тому, что столь характерное для плазменных струй высокотемпературное ядро (с температурой плазмы 1000012000 К) практически полностью исчезает. Радиальные градиенты температуры в нетурбулизованной плазменной струе достигают 3000-5000 град/мм, а после турбулизации не превышают 100

200 град/мм в приосевых областях потока и незначительно увеличиваются к его периферии (особенно в условиях, когда стенки реактора принудительно охлаждаются снаружи). Вводимое в турбулизованный поток плазмы углеводородное сырье уже не контактирует с высокотемпературным газом ядра струи, поэтому глубина превращения сырья значительно уменьшается. Таким образом, этилен, образующийся в процессе перемешивания сырья с плазмой, удается в значительной степени сохранить.

Во-вторых, предварительная турбулизация плазменной струи позволяет сократить на 30-50% время перемешивания сырья с плазмой вследствие повышения интенсивности турбулентности в зоне смешения струи плазмы со струями сырья.

Сокращение времени перемешивания приводит к уменьшению времени нахождения сырья и образовавшегося из него этилена в условиях повышенных температур (по сравнению с расчетной температурой проведения реакции). В результате значительно уменьшается степень разложения образовавшегося этилена и, следо50254

Формула изобретения

Составитель Н. Богданова

Редактор Л. Письман Техред С,Беца Корректор С. Шекмар

Заказ 7309/49 Тираж 517 Подписное

UHHHtiH Государственного комитета Совета Министров СССР пс делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская чаб., д. 4/5

Филиал ППП Патент ", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вательно, повышается селективность процесса пиролиза и отношении этилена.

Для того, чтобы сохранить и далее режим пиролиза с возможно минимальными градиентами температуры в зоне реакции, температуру внутренних поверхностей стенок реактора поддерживают близкой к температуре проведения процесса путем обеспечения соответствующей теплоизоляции наружных поверхностей стенок реактора. Применение принудительной турбулиэации струи водородной плазмы реактора с горячими стен, -..10 ками позволяет проводить процесс пиролиза в условиях, близких к изотермическим, увеличить выход этилена (до

47 вес.% в расчете на сырье), а также снизить температуру проведения про- 5 цесса на 15% по сравнечию с известным способом.

Способ осуществляют следующим образом.

Водород подают в электродуговой плазмотрон и после нагревания в нем до среднемассовой температуры 30003200 К направляют в турбулизатор, где водородную нлэзменную струю турбулизуют путем ввода высоконапорной струи водорода. Из турбулизатора поток водорода поступает в реактор, куда вводят пиролизуемое сырье. Закалку продуктов пиролиза осуществляют впрыскиванием .сырья или воды. В зависимости от среднемассовой температуры водо- 30 родной плазменной струи состав пиролиза изменяется в следующих пределах, об.%:

Этилен 12-15

Ацетилен 5-6 35

Метан 10-13

Водород 64-66

Выход этилена и ацетилена в расчете на сырье составляет в сумме 5867 вес.Ъ,причем выход этилена — 40- 40

47 вес.Ъ На получение 1 т. смеси этилена и ацетилена расходуется 1,3-1,7 т сырья и 3500-4000 кВт/ч электроэнергии.

Пример 1. В электродуговой плазмотрон под ют водород с расходом

1,12 нмР/ч и после нагревания направляют в реактор, куда вводят водород 45 с расходом 0,084 нм /ч для турбулизации плазменной струи (число Рейнольдса

9 4

9 10 ), а также пропан с расходом

0,35 нм /ч. Мощность плазменной струи

2,25 кВт. Продукты реакции охлаждают в трубчатом теплообменнике. Температура реакции 1350 К, температура стенок реактора 1100Р К.

Состав газов пиролиза, об.В:

Водород 64,9

Метан 12,8

Зтилен 12 4

Ацетилен 5,5

Пропилен 1,6

Пропан и выше 1.,5

Расход газообразных продуктов реакции 2,65 нм/ч. Степень превращения исходного сырья 85%. Выход этилена

40,8%, этилена и ацетилена в сумме

58,4%. На получение 1 т смеси этилена и ацетилена расходуется 4100 кВт/ч электроэнергии и 1 7 т сырья.

Пример 2. Процесс ведут по методике примера 1, но в качестве сырья используют бензин с расходом

1,4 кг/ч (число Рейнольдса 5 ° 10 ).

Состав газообразных продуктов пиролиза, об.%:

Водород 66,0

Метан 10,2

Этилеч 15 0

Ацетилен 6,2

Пропилеи 1,8

Высшие углеводороды 1,0

Расход газообразных продуктов реакции 2,7 нм /ч. Степень превращения

3 бензина 92%. Выход этилена 47%,.этилена и ацетилена в сумме 67%. На получение 1 т смеси этилена и ацетилена расходуется 3500 кВт/ч электроэнергии и 1,3 т сырья.

Способ получения этилена и ацетилена путем пиролиза углеводородного сырья в плазменной струе водорода при

1300-1400рС и времени контакта 70200 мксек, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода этилена, процесс ведут в турбулизованной плазменной струе с числом Рей" нольдса 5.10 — 3 ° 10 при градиентах температуры в зоне реакции не выше

200 град/мм.