ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Реакторы окислительного пиролиза метана из "Производства ацетилена " При промышленном получении ацетилена методом неполного окисления метана приходится осуществлять три взаимосвязанных процесса получение гомогенной метано-кислородной смеси, неполное горение этой смеси с образованием ацетилена и закалку реакционных газов. [c.187] Одним из важнейших условий нормальной работы реактора является достаточное смешение исходных компонентов до получения гомогенной смеси. При горении предварительно перемешанных смесей пламя более однородно по температуре, что благоприятно сказывается на процессе получения ацетилена. Однако в этих условиях часто возможен проскок пламени. [c.188] Во избежание проскока можно подавать в зону горения метано-кислородную смесь, в которой концентрация метана близка к верхнему пределу взрываемости или даже превышает его. В этом случае необходима существенная стабилизация пламени, например путем подачи кислорода и создания повышенной местной концентрации окислителя. При таких условиях можно осуществлять интенсивное горение с факелом малой дальнобойности, т. е. вести процесс в условиях, оптимальных для образования ацетилена. [c.188] При сжигании раздельно подаваемых углеводородов и кислорода возникает диффузионный факел, при котором можно избежать проскока пламени. В этом случае главное — организовать стабилизацию горения так, чтобы провести процесс за время, допустимое для получения ацетилена. Такие конструкции уже запатентованы. [c.188] Предлагалось также проводить горение в прерывистом потоке окислителя за счет тепла полного сгорания части метана с кислородом (остальное количество метана в отсутствие кислорода крекируется с большим выходом ацетилена), т. е. была сделана попытка изменить тепловой баланс неполного горения. Однако наибольшее распространение в промышленном масштабе получили реакторы, работающие на предварительно подготовленных смесях природного газа и кислорода. [c.188] Процессы горения, в том числе неполного, трудно моделировать, поэтому данные о длине факела, способе стабилизации пламени, возможности избежать проскока и отрыва пламени и др., полученные на установках малой производительности, при увеличении масштаба принимают совершенно иной характер. Следовательно, при разработке новых конструкций ацетиленовых реакторов и при увеличении производительности уже известных и отработанных аппаратов в первую очередь необходима их опытная проверка. [c.188] Значительное разнообразие процессов горения, а также путей его интенсификации обусловило создание большого числа конструкций реакторов, подробно описанных в литературе. Все они имеют примерно одинаковые показатели и различаются в основном условиями эксплуатации (предотвращением проскока и отрыва пламени и т. п.), а также решением ряда вспомогательных операций, например способом удаления образующейся сажи. [c.188] Такое деление во многом условно, так как в некоторых конструкциях сочетаются оба принципа. [c.189] На рис. У-25 изображен одноканальный реактор конструкции Б. С. Гриненко . Природный газ при избыточном давлении 2 ат в смесителе 1 смешивается с кислородом. [c.189] Для стабилизации горения, происходящего при таких больших скоростях, применяется дежурное пламя, создаваемое оригинальным способом — часть метана с кислородом сжигают в отдельной боковой горелке 6, образующиеся при этом высокотемпературные дымовые газы стабилизируют основной факел. Горение метано-кислородной смеси происходит в реакционном канале, где создается необходимая для процесса температура (1500° С). Скорость движения газов в канале 150 м1сек. На выходе из реакционной зоны они проходят закалку водой и направляются на переработку. [c.189] Исследованиями В. У. Шевчука, И. М. Романюка и др. установлено, что с увеличением диаметра газовой струи прн постоянной скорости потока длина факела возрастает в степени 0,5—0,6. При увеличении диаметра туннеля диаметр и площадь кольцевого зазора увеличи ваются в соответствии с уравнениями. [c.191] При испытаниях конструкции в полупромышленном и промышленном масштабах были достигнуты хорошие результаты. [c.191] В изображенном на рис. У-28 реакторе со шнековыми завихрителями, вставленными в отдельные отверстия, путем создания закрученных потоков можно создать короткий факел Ч Испытания такого реактора показали его работоспособность, но из-за сложностей при изготовлении завихрителей (сварные, охлаждаемые изнутри водой) эту конструкцию нельзя считать удачной. [c.191] Общей особенностью всех рассмотренных одноканальных реакторов является относительно большая длина реакционной зоны по сравнению, например, с многоканальными реакторами, Поэтому реакционную зону приходится футеровать огнеупорными керамическими материалами, способными выдержать большие скорости газов и высокую температуру. [c.191] Рассмотрим многоканальные ацетиленовые реакторы с так называемыми многосопловыми горелками, выполненными в виде горелочных плит, иногда охлаждаемых изнутри водой, с большим числом отверстий относительно малого диаметра. Элементы горелоч-ной плиты можно набирать в требуемом количестве в зависимости не от условий неполного гореш я метано-кислородной смеси, а от возможности ее равномерного распределения по значительному числу малых отверстий. [c.191] На рис. У-29 изображены многоканальные реакторы, в которых метано-кислородная смесь получается в отдельных смесителях различной конструкции. Приготовленная смесь распределяется по отверстиям горелочной плиты, на выходе из них поджигается и поступает в реакционную зону. Зажигание смеси при работаюш,ей горелке происходит за счет подсоса горячих продуктов горения к корням факелов (аутостабилизация горения). [c.192] Основной недостаток этих аппаратов заключается в том, что в случае проскока пламени за горелочную плиту в предреакционном пространстве начинается горение. Проскок пламени в многоканальных реакторах возможен чаще, чем в одноканальных, из-за меньших скоростей потока метано-кислородной смеси. Для прекращения горения реактор оснащается специальными автоматическими приборами — блокировками, которые прерывают подачу кислорода или подают азот, разбавляющий метано-кислородную смесь. [c.193] Наряду с этими конструкциями разработан ацетиленовый реактор, в котором многоэжекционный смеситель совмещен с горелочной плитой, имеющей большое число реакционных каналов. Это позволяет улучшить распределение газа по отдельным отверстиям и уменьшает случаи проскока пламени в предреакционную зону. Возможные проскоки локализуются в отдельных каналах и не распространяются по всей плите. С помощью термопары, помещенной в горелочную плиту, можно отмечать повышение температуры в случае проскока пламени. [c.193] В процессе работы на стенках реакционной зоны отлагается сажа, которую периодически приходится удалять. Для этой цели применяются разнообразные механические приспособления. Сажеочистные устройства, расположенные в зоне высоких температур, необходимо охлаждать водой, что усложняет их конструкцию и создает трудности при эксплуатации. В некоторых реакторах для предотвращения отложения сажи подается вода, стекающая тонкой пленкой по наружным стенкам реакционной зоны и частично испаряющаяся. Механические устройства в этом случае не нужны, поскольку они заменены движущимся водяным экраном. [c.193] Различные ацетиленовые реакторы с многосопловыми горелками широко распространены в промышленности. [c.193] Вернуться к основной статье