ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Температурный режим и тепловая нагрузка печи. Рециркуляция продуктов сгорания. Снижение температуры в топочной камере Ректификационные колонны из "Общая химическая технология топлива" Работами русских химиков — Гус т а в с о н а (1881 г.), Зелинского и американца М а к-А ф ф и было установлено, что при нагреве нефти и ее дестиллатов с 5—10% хлористого алюминия (А1С1з) до температуры 260—280° С происходит расщепление исходного сырья с образованием газообразных и легких углеводородов бензинового типа. На основе работ Мак-Аффи в США в 1915 г. удалось осуществить процесс крекинга с хлористым алюминием в крупном промышленном масштабе. Образующийся в результате этого процесса крекинг-бензин состоит из низших парафинов, нафтенов и ароматических углеводородов непредельных углеводородов этот бензин не содержит. Химизм крекинга с хлористым алюминием и роль хлористого алюминия при этом еще сравнительно мало изучены однако известно, что процессы, протекающие при этом, не ограничиваются только реакциями расщепления, так как наряду с ними отмечено наличие процессов изомеризации, циклизации и уплотнения. [c.636] К числу преимуществ крекинга с хлористым алюминием можно отнести простоту применяемой аппаратуры, низкую температуру процесса, большой количественный выход бензина и простоту очистки полученного бензина. Несмотря на эти преимущества, крекинг с хлористым алюминием не получил широкого промышленного развития. Это объясняется рядом отрицательных сторон, присущих этому процессу они заключаются, в первую очередь, в низких антидетонационных свойствах получаемого бензина, октановое число которого не превышает 60, и в периодичности процесса, так как техническое осуществление непрерывного процесса до сих пор не удалось наладить. В числе других причин следует отметить дороговизну хлористого алюминия, большое коксообразование и, наконец, наблюдающиеся процессы возгонки хлористого алюминия при крекинге, приводящие к быстрому засорению аппаратуры. Можно указать также сравнительную медленность проведения процесса и необходимость непрерывного механического перемешивания. [c.636] Несколько особо среди процессов крекинга стоят процессы окислительного крекинга, проводимые с целью получения моторных топлив из. нефти и ее дестиллатов. К таким процессам можно отнести крекинг системы Дубровая, протекающ1Ий при высокой температуре, в присутствии кислорода воздуха. Процесс проводится в паровой фазе, в специальном генераторе и сводится к следующему исходное сырье (газойль) проходит через ряд теплообменников, где нагревается за счет утилизации тепла получаемых продуктов и поступает в трубчатую печь, где нагрев доводится до температурь 450° С. Выходящие из печи пары сырья подаются в реакционную камеру (генератор с огнеупорной насадкой внутри), где смешиваются с воздухом. За счет реакций окисления, которые идут с выделением тепла, происходят процессы расщепления, дегидрогенизации и ароматизации исходного сырья. [c.636] Крекинг-процесс Дубровая имеет целью получение специальных высокооктановых бензинов, а также газов, богатых непредельными соединениями. Выход бензина с концом кипения 170° С, как показал опыт работы одной заводской установки, составляет 34% от исходного сырья, лигроина — 14,4%, крекинг-остатка—15—20%, полимеров после очистки хлористым цинком 15—20%, газа 15—20% потери при сгорании (окислении) — 8%. [c.636] Кислород воздуха при крекинге расходуется, главным образом, на образование кислородсодержащих соединений — альдегидов, фенолов и кислот. Часть кислорода расходуется на образование продуктов сгорания углерода и водорода (СО. и НоО). [c.637] образующийся при крекинге, содержит 15—20% непредельных углеводородов, 8—15% предельных углеводородов, от 2 до 87о воды, 45—60% азота, 2—8% окиси углерода и 0,5—5% СО . [c.637] Особым видом крекинга, осуществленного в 1938 г. в промышленном масштабе в США, является процесс, предложенный Хаудри. Процесс проводится в присутствии специального катализатора, которым заполняется реакционная камера, при температуре порядка 360—380° С. Сырьем служит газойль. Выход бензина по отношению к исходному сырью составляет 50—60%. Качество получаемого бензина исключительно высокое он обладает высоким октановым числом и с успехом может применяться в качестве авиационного горючего. При проведении процесса наблюдается довольно значительное коксообразование. КоКс отлагается на катализаторе. В целях его удаления практикуется продувка камеры кислородом воздуха нри температуре 500—550 С. Во время продувки кокс сгорает и в итоге катализатор регенерируется. [c.637] В силу этого процесс крекинга Хаудри является периодическим для непрерывной работы устанавливается несколько реакционных камер, часть которых включается е работу в тот период, пока в остальных продувкой воздухом выжигается кокс. [c.637] Основны.м агрегатом установки являются реакционные камеры, к ко-торы.м предъявляются особые требования об обеспечении гибкой регулировки температурного режима. В. момент регенерации катализатора, во избежание чрезмерного повышения температуры, что губительно действует на катализатор, практикуется внутреннее охлаждение реакционного пространства расплавленными солями, циркулирующими по трубам. Давление, применяемое при крекинге, Расходуется на преодоление сопротивлений слоя катализатора и последующей аппаратуры и не превышает 1—1,5 иг, что является значительным преимуществом по сравнению с другими видами крекинга. Коксообразование при крекинге достигает 2—3,5 проведение регенерации при температурах порядка 500—550 С требует значительного расхода воздуха для выжигания кокса во избежание повышения температуры. Обычно расход воздуха на существующих американских установках составляет 5—6-кратное количество его по сравнению с теоретическим. Это обстоятельство заставляет снабжать установки каталитического крекинга мощны.ми компрессорны.ми установками для подачи воздуха. Мощность последних на некоторых заводах доходит до 2000—2500 воздуха в минуту. [c.637] Конструкции печей, применяемых в современных крекинг-установках, чрезвычайно разнообразны. [c.638] Наиболее распространена конструкция печи фирмы Фостер-Уилер, являющаяся прототипом ряда конструкций трубчатых печей. [c.638] Печь Фостера состоит из топочной камеры, радиантной секции и конвекционной секции (рис. 403). [c.638] Конвекционная секция. Конвекционная секция печи помещается в про- странстве,, отделяемом топочным порогом, и служит для использования теплоты отходящих продуктов сгорания. Нагрев сырья в этой секции происходит за счет тепла, передаваемого от продуктов сгорания нагревательным трубам путем конвекции, — отсюда и название самой секции. Конвекционная секция содержит 10— 15 рядов труб по вертикали и от 4 до 8 труб в каждо.м горизонтальном ряду. Трубы располагаются в шахматном порядке. [c.639] Ретурбенды. Все трубы печи, включая конвекционную и радиантную секции, последовательно соединяются в один сплошной, непрерывный змеевик при помощи специальных соединительных элементов — поворотных двойников, называемых р е т у р б е н д а м и. Поми.мо соединения труб печи ретурбенды обеспечивают очистку отложений кокса на стенках труб через конические отверстия в верхней части корпуса ретурбендов, закрытые во время работы печи конически. 1и пробками. Через эти же отверстия производится замена прогоревших труб. Корпус ретурбенда, кованный или из стального литья (рис. 406), соединяется с труба.ми путем их развальцовки в отверстиях нижней части кор-, пуса. Конические пробки отверстий ретурбендов уплотняются двумя способами во избежание течи либо установкой на специальной графитовой пасте, либо за счет внутреннего давления (самоуплотняющиеся). В последней из указанных конструкций предварительное уплотнение осуществляется специальным болтом с гайкой при вводе печи в работу возникающее внутреннее давление плотно прижимает пробку, а болт с гайкой при этом ослабляется. [c.639] Нагревательные трубы печи. Нагревательные трубы печи — цельнотянутые, холодной прокатки, обычно из углеродистой или низколегированной хромомолибдено Вой стали (4—6% Сг, 0,5%Мо). [c.640] Диаметры труб колеблются от 3 до 5 дюймов (76,2—127 ш) с толщиной стенок не меньше 12 мм. Длина труб в зависимости от размера печи составляет от 4 до 9 м, в современных печах высокой производительности доходит до 12—15 м. [c.640] Расстояния между двумя соседними трубами в радиантной конвекционной секции обычно равны двум внешним диаметрам трубы, т. е. 2d, где d — наружный диаметр трубы. [c.640] Современные трубчатые печи имеют сильно развитую радиантную поверхность. Этим сильно повышают эффективность теплоотдачи печи. [c.640] Съем тепла в % от всего количества полезно расходуемого тепла составляет для радиантной секции до 70, для конвекционной 30. [c.640] Относительные величины и соотношение радиантной и конвекционной поверхностей далеко не соответствуют количествам передаваемого тепла, колеблясь в ряде печей в довольно широких пределах (поверхность радиантной секции составляет 30—50—70% общей поверхности нагрева печи). Теплоотдача радиантной поверхности примерно в 4 раза эффективнее теплоотдачи в конвекционной секции. Таким образом, увеличивая радиантную поверхность, можно в значительной степени сократить габариты печи за счет уменьшения конвекционной секции. Вполне понятно стремление к увеличению поверхности радиантных труб в современных печах, если учесть, что при сильно развитой поверхности радиации можно достигнуть снижения температуры продуктов горения, не прибегая к другим вспомогательным средствам, как, например, увеличению коэфициента избытка воздуха или же применению рециркуляции продуктов сгорания. [c.640] Вернуться к основной статье