Доминирование американских технологий в процессах термического крекинга, как я уже писал в статье "Почему в термическом крекинге доминируют американцы", обусловлено динамичным развитием этого направления нефтепереработки в начале двадцатого века.
Первым, среди череды американских технологий термического крекинга, стал крекинг в парообразной фазе - процесс Гринстрита, который проводился при атмосферном давлении и температуре 650 °С.
Патент 1110923 "Process of treating heavy hydrocarbon oils" (Способ переработки тяжелых углеводородных нефтей) предложенный 13.03.1911 года и опубликованный 15.09.19014 года:
Устройство, проиллюстрированное на прилагаемом чертеже, содержит:
- закрытый резервуар 1 для сырой нефти;
- котел или парогенератор 2;
- печь 3;
- нагревательный змеевик или систему трубопроводов 4, предназначенную для нагрева указанной печью;
- ряд конденсационных резервуаров 5, 6, 7
- нефтесборник соединен с воздушным насосом или другим подходящим источником давления для поддержания давления в нефти и имеет выпускную трубу 8, которая сообщается с нагревательным змеевиком через распылитель 9 и трубу 10:
- котел или генератор аналогично имеет трубу 11, которая сообщается через указанный распылитель с указанной трубой 10, которая, в свою очередь, сообщается с нагревательным змеевиком;
- нагревательный змеевик имеет выпускную трубу 12, которая ведет в нижнюю часть первого конденсационного резервуара 5, а первый конденсационный резервуар имеет выпускную трубу 13, ведущую от его верхней части к нижней части второго конденсационного резервуара;
- каждый последующий резервуар снабжен отверстием впускной трубы вблизи его верхней части. верхняя частьж
- от выпускной трубы 12 нагревательного змеевика проходит труба или перепускной канал 14, который ведет в топочную камеру печи или в другое место, по желанию, и там снабжен подходящей испытательной горелкой 15ж
- каждый из резервуаров для конденсации имеет выпускную или отводную трубу 16 на дне или вблизи него, через которую углеводородная фракция может быть откачана для испытания или использования по мере необходимости;
- несколько труб управляются подходящими клапанами, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24. 25, 26, предусмотренными для этого.
В соответствии с методом Гринстрита:
1. Печь сначала обжигалась до тех пор, пока нагревательный змеевик или трубопроводная система в ней не нагревались до температуры, превышающей тысячу градусов по Фаренгейту.
2. Температура поддерживалась на протяжении всей операции. Считалось, что наилучшие результаты достигаются при нагревании вишнево-красного цвета.
3. Во время первоначального нагрева связь с нагревательным змеевиком отключалась.
4. Когда печь становилась достаточно горячей, клапаны, управляющие сообщением нагревательного змеевика с парогенератором и с испытательной форсункой или горелкой, открывались таким образом, что только пар проходил через нагревательный змеевик и выходил через испытательную горелку.
5. Затем клапан, управляющий выпускным патрубком из резервуара для сырой нефти, постепенно открывался, чтобы позволить нефти в увеличивающемся количестве проходить через распылитель в нагревательный змеевик и выходить через испытательную форсунку или горелку.
6. Первоначально из испытательной форсунки или горелки выходил чистый пар, а затем вместе с ним выделяется все большее количество углеводородных паров.
7. Пока смесь содержала лишь незначительный процент углеводородов, она не воспламенялась, но при большем процентном содержании паров углеводородов смесь становится горючей и вспыхивала от тепла печи.
8. При избытке паров углеводородов пламя испытательной форсунки или горелки становилось дымным, в то время как голубоватое пламя указывало на то, что пар и пары нефти смешаны в надлежащей пропорции.
9. Когда смесь выходила из испытательной форсунки с таким голубоватым пламенем, клапан в трубе, ведущей к резервуару для конденсации, открывался, а клапан в перепускном канале, ведущем к испытательной форсунке или горелке, мог быть:
- закрыт;
- открыт непрерывно или с интервалами, чтобы пропускать небольшое количество жидкости.
10. Продукт сжигался в качестве индикатора работы процесса.
111. Когда испытанный таким образом неконденсированный продукт оказывался удовлетворительным, он направлялся из нагревательного змеевика в первый конденсационный резервуар, где конденсировались более тяжёлые углеводородные фракции.
12. Более легкие углеводороды либо первоначально конденсировались в этом резервуаре, либо последовательно переходили в другие конденсационные резервуары.
13. В процессе эксплуатации первый резервуар для конденсации сильно нагревался, в результате чего любые легкие углеводороды, которые могли там сконденсироваться: первоначально, повторно перегонялись и передавались в один из последующих резервуаров.
14. Благодаря подобному расположению ряда последовательных конденсационных резервуаров углеводороды в каждом из них были последовательно легче, чем в предшествующем.
15. Подобное разделение могло быть осуществлено путем конденсации конечного продукта в одном резервуаре и последующей фракционной перегонкой такого продукта.
Патент 1110924 "Process of treating heavy hydrocarbon oils" (Способ переработки тяжелых углеводородных нефтей) предложенный 13.05.1912 года и опубликованный 15.09.1914 году:
Основной целью изобретения являлось превращение тяжелых углеводородных фракций, особенно сырой нефти, в более легкие углеводороды с помощью быстрого и непрерывного процесса.
Предлагаемая установка имела следующее устройство:
1. Имелась печь 1, в которой располагалась длинный непрерывный змеевик из железной трубы 2.
2. Змеевиковая труба имела одинаковый диаметр и не имела резких углов, а ее внутренняя часть была свободна от препятствий и резких изменений поверхности.
3. Верхний конец змеевика соединялся трубчатым распылителем 4, трубой 5 и патрубками 6 с резервуарами 8 и 9 для подачи нефти.
4. Каждый из патрубков 6 и 7 имел запорные клапаны 10 и 11, посредством чего один или оба резервуара могли быть соединены с нагревательным змеевиком 2, по желанию.
5. Питательные баки 8 и 9 аналогичным образом соединялись примерно на середине их высоты клапанными патрубками 12 и 13 с трубой 14, которая сообщалась с нагнетательной стороной насоса 15.
6. Входная сторона насоса 15 сообщалась через клапанную трубу 1 с резервуаром 17 для подачи нефти.
7. Паропровод 18, ведущий от котла или источника пара, имел патрубки 19 и 20, ведущие к соответствующим резервуарам 8 и 9 для подачи нефти, каждая из указанных труб содержала регулирующий клапан 21, 22.
8. Указанные резервуары 8 и 9 для подачи пара также снабжены подходящими манометрами 23 и 24.
9. Другой патрубок 25 выходил из паровой трубы 18 и открывался в распылитель 4, откуда он сообщался через трубу 3 с нагревательным змеевиком 2 и этот патрубок 25 аналогичным образом снабжался манометром 25а.
10. Другой патрубок 26 вел от паровой трубы к подходящей нефтяной горелке 27, которая обеспечивала необходимый режим нагрева печи.
11. Эта нефтяная горелка снабжалась нефтью по трубе 28, которая сообщалась с нефтяным баком 29, который, в свою очередь, сообщался через клапанную трубу 30 с трубой 31, соединявшейся с выпускной трубой 14 насоса 15 в точке между насосом и клапаном 32.
12. Выходной конец нагревательного змеевика 2 сообщался через трубу 33 с резервуаром-конденсатором 34 примерно на середине его высоты.
13. Резервуар-конденсатор 34 сообщался со вторым резервуаром-конденсатором 35 через трубу 36, проходившую от верхней части резервуаром-конденсатором 34 и открывавшуюся в указанный резервуар 35 примерно на середине его высоты.
14. Аналогично - резервуар 35 сообщался с третьим резервуаром 37, а третий резервуар 37 - с четвертым резервуаром 38, а четвертый резервуар - с пятым резервуаром 39, причем каждый резервуар, в свою очередь, соединен со следующим трубопроводом 36, расположенным так, как описано выше.
15. Крайний резервуар 39 имел трубу 40, проходящую от его верхней части и сообщающуюся с конденсационным змеевиком 41, а указанный змеевик, в свою очередь, сообщался с верхней частью резервуара 43 посредством соединительной трубы 45.
Данные о промышленном применении способа крекинга Гринстрита отсутствуют.
Если статья была вам интересной и полезной, ставьте лайк, а если хотите ежедневно получать новые статьи и узнавать больше о нефтепереработке, то подписывайтесь на канал.