用于裂化工艺流体中的碳氢化合物的涡轮机化学反应器及方法技术

化学反应器(10)和方法通过以下方式裂化工艺流体中的碳氢化合物：利用轴向推进叶轮(40)使工艺流体加速至大于1马赫的速度；通过在具有扩张的扩散器通道(72)的静态扩散器(70)中使工艺流体减速而在工艺流体中产生冲击波(90)。冲击波的下游的工艺流体的温度升高在单级内单次通过单方向的流动路径(F)中裂化夹带的碳氢化合物，无需将工艺流体再循环以另外通过同一级。在一些实施方式中，涡轮机化学反应器(110)具有与静态扩散器(70)的扩张通道配对的多个连续级的一个或更多个轴向推进叶轮(40A、40B)。连续级通过连续升高流动的工艺流体的温度裂化附加的碳氢化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于裂化工艺流体中的碳氢化合物的涡轮机化学反应器及方法
本专利技术涉及用于裂化工艺流体中的碳氢化合物的化学反应器及方法。更具体地，本专利技术涉及用于裂化碳氢化合物的涡轮机化学反应器及方法。
技术介绍
石油炼油厂和石油化工厂分馏或“裂化”分子量(MW)较重的碳氢化合物。在裂化之后，在石油化学工业中使用分子量较轻的碳氢化合物作为用于其他化合物的产物的原料。在已知的商业上实践的热解裂化工艺中，在低氧环境下在炉型化学反应器中施加热和压力将MW较重的碳氢化合物分馏成各种MW较轻的烯烃、比如乙烯，而不会引起燃烧。通常，MW较重的碳氢化合物被夹带在经加热的蒸汽中。含有蒸汽的或含有碳氢化合物的工艺流体流动通过化学反应器的热交换器。工艺流体在热交换器中的所被传递的温度和停留时间被控制，以将夹带的碳氢化合物裂解至所期望输出的MW较低的碳氢化合物。使用通过热解来进行乙烯生产的示例，包括碳氢化合物和蒸汽的工艺流体在炉型化学反应器中在小于400毫秒(MS)内从1220℉被加热至1545℉。加热完成及随后被骤冷(至停止进一步的化学反应)时的速率对生产所期望本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于裂化工艺流体中的碳氢化合物的化学反应器(10)，所述化学反应器(10)包括：/n壳体(20)，所述壳体(20)具有壳体入口(22)、壳体出口(24)以及环形壳体通道(26)，所述环形壳体通道(26)限定从所述壳体入口至所述壳体出口的单方向的轴向流动路径，以用于在所述轴向流动路径中容纳工艺流体和裂化所述工艺流体中的碳氢化合物；/n旋转轴(30)，所述旋转轴(30)位于所述壳体中并由所述环形壳体通道包围并且用于联接至轴旋转动力源(32)，所述旋转轴限定轴中心轴线(34)，所述轴中心轴线(34)在所述壳体中处于固定取向并且与所述旋转轴的旋转轴线相一致；/n轴向推进叶轮(40)，所述轴向推...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于裂化工艺流体中的碳氢化合物的化学反应器(10)，所述化学反应器(10)包括：
壳体(20)，所述壳体(20)具有壳体入口(22)、壳体出口(24)以及环形壳体通道(26)，所述环形壳体通道(26)限定从所述壳体入口至所述壳体出口的单方向的轴向流动路径，以用于在所述轴向流动路径中容纳工艺流体和裂化所述工艺流体中的碳氢化合物；
旋转轴(30)，所述旋转轴(30)位于所述壳体中并由所述环形壳体通道包围并且用于联接至轴旋转动力源(32)，所述旋转轴限定轴中心轴线(34)，所述轴中心轴线(34)在所述壳体中处于固定取向并且与所述旋转轴的旋转轴线相一致；
轴向推进叶轮(40)，所述轴向推进叶轮(40)在所述环形壳体通道内绕所述旋转轴安装，并且与在所述壳体入口与所述壳体出口之间流动的工艺流体流体连通，所述叶轮包括具有沿所述旋转轴的所述轴中心轴线轴向地延伸的轴向长度的叶轮轮毂、从所述叶轮轮毂向外突出的一排的多个叶轮叶片(50)，所述叶轮叶片中的每个叶轮叶片分别具有面对所述壳体入口的前缘(52)、面对所述壳体出口的后缘(54)、在所述叶轮轮毂的远端的与所述环形壳体通道成相对的间隔的关系的叶片梢部(56)、以及在所述叶轮叶片的所述叶片梢部与所述前缘和所述后缘之间的相对的凹形叶片侧壁(58)和凸形叶片侧壁(60)；所述叶轮叶片构造成当所述旋转轴旋转时使所述工艺流体的速度相对于所述轴中心轴线切向地从所述叶片的所述前缘处的第一切向方向(62)转变至所述叶片的所述后缘处的相反的切向方向(64)，并且将能量赋予所述工艺流体中以将所述工艺流体从所述叶轮叶片的相应的后缘以大于1马赫的速度排放；以及，
静态环形扩散器(70)，所述静态环形扩散器(70)位于所述环形壳体通道中并且定向在所述轴向推进叶轮与所述壳体出口之间，所述静态环形扩散器具有跨越所述环形壳体通道的一排的多个径向定向的周向间隔的扩散器通道(72)；所述扩散器通道中的每个通道具有面对所述轴向推进叶轮的第一轴向端部(74)、以及面对所述壳体出口的第二轴向端部(76)，每个扩散器通道的局部横截面从所述每个扩散器通道的第一轴向端部增大至所述每个扩散器通道的第二轴向端部；所述扩散器通道构造成使所述扩散器通道中的从所述叶轮叶片排放的工艺流体减速至小于1马赫的速度，从而在将所述工艺流体从所述壳体出口排放之前在所述工艺流体中产生冲击波(90)并且升高所述冲击波的下游的所述工艺流体的温度。


2.根据权利要求1所述的化学反应器，相应的所述周向间隔的扩散器通道限定在所述环形壳体通道(26)的罩壁(28)与螺旋形扩散器机叶(78)之间，所述扩散器机叶具有由轮毂壁(84)分离的相对的径向向外导向的机叶侧壁(80、82)；相应的所述扩散器通道的局部横截面通过相对的相邻的机叶之间的机叶喉部宽度和从所述轮毂壁至所述环形壳体通道的所述罩壁的机叶喉部高度限定，相应的扩散器通道喉部宽度和/或扩散器通道喉部高度中的任一者或两者从所述扩散器通道的所述第一轴向端部(74)增大至所述第二轴向端部(76)。


3.根据权利要求1所述的化学反应器，还包括位于所述环形壳体通道(26)中的周向间隔的转向机叶(92)，所述转向机叶(92)定向在所述静态环形扩散器(70)与所述壳体的所述出口(24)之间，相应的所述转向机叶具有面对所述静态环形扩散器的前缘(94)和面对所述壳体出口的后缘(96)，相对的成对的转向机叶在所述成对的转向机叶之间限定转向机叶喉部(98)，每个转向机叶喉部的局部横截面从所述每个转向机叶喉部的相应的一对相对的转向机叶前缘减小至所述每个转向机叶喉部的相应的一对相对的转向机叶后缘。


4.根据权利要求1所述的化学反应器，还包括在所述叶轮的轴向下游的工艺流体骤冷区域(104)，用于将冷却剂流体(106)引入所述工艺流体中，以稳定所述工艺流体的温度；或用于将防结垢流体引入所述工艺流体中，以抑制在所述扩散器通道内结垢。


5.根据权利要求1所述的化学反应器，所述化学反应器中的至少两个化学反应器(210)连续地联接，其中，通过一个反应器的所述静态扩散器(270B)排放的工艺流体与另一反应器的所述轴向推进叶轮(240B)流体连通，其中，相应的所述反应器位于分离的相应的壳体中或位于共享的共用的壳体(220)中。


6.根据权利要求1所述的化学反应器(110)，还包括：
共同绕所述旋转轴(30)安装的一对轴向间隔的第一轴向推进叶轮(40A)和第二轴向推进叶轮(40B)，其中，所述第一叶轮的后缘(54)面对所述第二叶轮的前缘(52)；
在所述环形壳体通道(26)中插置在所述第一轴向推进叶轮与所述第二轴向推进叶轮之间的一排固定的转斗机叶(114)，用于将从所述第一叶轮的后缘排放的工艺流体流平行于所述第二叶轮的前缘而对准。


7.根据权利要求6所述的化学反应器，所述化学反应器中的至少两个化学反应器(110A、110B)连续地联接，其中，通过一个反应器(110A)的所述静态扩散器(70A)排放的工艺流体与另一反应器(110B)的所述第一轴向推进叶轮(40A)流体连通，其中，相应的所述反应器位于分离的相应的壳体中或位于共享的共用壳体中。


8.根据权利要求1所述的化学反应器，所述轴向推进叶轮(120)包括整体式的叶轮轮毂(122)和叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：西尔瓦诺·R·萨雷托，保罗·莫里森·布朗，柯克·瑞安·吕普克斯，戴维·安德鲁·泰勒，
申请(专利权)人：迪傲公司，
类型：发明
国别省市：美国;US