СТАНЦИЯ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА НА ФРАКЦИИ

Полезная модель относится к нефтехимической промышленности, конкретно - к устройствам для разделения катализатора на фракции по размерам.
В химической промышленности часто применяют катализаторы в виде мелких твердых частиц. При этом для каждого технологического процесса требуются частицы определенного размера, т.е. необходимо разделение катализатора на фракции.
С вступлением в силу с 1 января 2016 года регламента Евро-5 для дизельных топлив ДТ Российские нефтеперерабатывающие заводы - НПЗ вынуждены ужесточать условия проведения процессов. Вследствие этого снижается межрегенерационный цикл работы каталитических систем. Увеличивается перепад давления по слою катализатора. Необходимо произвести выгрузку катализатора для того, чтобы избавиться от коксовой пыли.
С 2016 года многие НПЗ, не успевшие провести модернизацию реакторов и процессов вынуждены проводить перегрузку катализаторов на установках получения ДТ каждые полгода. При выгрузке необходимо отделить коксовую пыль от катализатора, разделить катализаторную систему на фракции, не допустить размола катализатора, минимизировать запыление площадки производства работ катализаторной пылью.
Также существует необходимость инспекции катализаторной установки реактора. Для этого работающую катализаторную систему выгружают, при этом возникает необходимость разделения ее по фракциям для последующей загрузки в том же порядке обратно в реактор после инспекции катализаторной установки.
При выгрузке реакторов установок риформинга необходимо максимально минимизировать потери катализаторов, а также произвести улавливание пыли.
Автор более 10 лет занимается оказанием услуг по сервису катализаторов нефтепереработки и с проблемой выгрузки, разделения на фракции и последующей загрузки катализаторных систем знаком очень близко.
На НПЗ для выполнения рассева на фракции используется множество приспособлений, как специализированных, так и адаптированных из других областей промышленности.
В частности, широко распространено использование сельскохозяйственных грохотов. Данное приспособление способно отделить лишь крупную фракцию от мелкой, причем с очень низкой производительностью. При использовании грохотов невозможно отделить основную массу катализатора от пыли, а также отделить различные типоразмеры керамических шаров друг от друга.
Довольно широко применяются специализированные сита для разделения выгруженной массы иностранного производства таких компаний как Sweko, Cuccolini и др. Однако, данное оборудование не приспособлено для профильного использования для нужд НПЗ. Эти сита, как правило, предназначены для лабораторных нужд или для нужд предприятий, имеющих направленность на производство сыпучих материалов.
Приобретая данное оборудование, НПЗ вынужден постоянно искать компромисс между качеством рассева и производительностью. Увеличение пропускной способности через сита обычно достигается за счет увеличения амплитуды вибропривода, что приводит к резкому снижению качества рассева, а также к помолу катализатора, увеличивая содержание крошки и пыли, что впоследствии приводит к росту давления по слою катализатора в реакторах.
С другой стороны иностранные производители способны обеспечить качественное разделение материалов на 3-4 целевые фракции, при этом жертвуя производительностью. Подаваемый в сито материал с небольшой скоростью движется по сеткам, обеспечивая качественное разделение за счет длительного времени воздействия вибрацией на разделяемую смесь. Однако, как правило, во время перегрузок реакторов на НПЗ, сроки устанавливаются очень сжатые и времени на качественный пересев катализаторной массы просто не остается.
У всех существующих моделей вибрационных сит предусмотрена стационарная установка, что естественно не приемлемо в современных условия проведения перегрузок катализаторов. На НПЗ производят модернизацию приобретенного оборудования для проведения рассева катализаторной массы - ставят на самодельные опоры, оборудуют колесными рамами и т.д. Данные способы на практике значительно усложняют процесс выгрузки, а также размещение рассевочного оборудования в месте расположения выгружных штуцеров реакторов.
Также серьезную проблему представляет пылеобразование при выгрузке катализаторов. В случае катализаторов гидроочистки данная пыль представляет собой взвесь мелкодисперсных частиц катализатора, содержащих тяжелые металлы (Со, Mo, Ni), способных воспламеняться в кислороде воздуха. В случае катализаторов каталитического риформинга пыль содержит редкоземельные металлы (Au, Pt, Re). Образовавшуюся пыль необходимо улавливать для предотвращения попадания в почву, сточные воды, на оборудование, а также на кожный покров и в легкие работников НПЗ.
Известно устройство для разделения порошка твердых частиц на фракции по патенту РФ на изобретение №2325238, МПК F07B 7/083, опубл. 27.05.2008 г.
В зоне классификации создают поле центробежных сил с помощью вращающегося ротора и подают газовый поток и исходный порошок. Из зоны классификации выводят по отдельности крупную и мелкую фракции. Подачу газового потока осуществляют таким образом, чтобы в зоне классификации аэродинамическая сила, создаваемая газовым потоком, и центробежная сила, создаваемая вращающимся ротором, были равны. Определяют температуру газового потока и ротору придают вращение с определенной частотой оборотов.
Недостатки: наличие вращающихся частей и отсутствие сбора пылевидной фракции.
Известно устройство для разделения порошка твердых частиц на фракции по патенту РФ на изобретение №2300428, МПК F02B 7/00, опубл. 10.06.2007 г., прототип.
Классификатор для разделения мелкодисперсного порошка в газовой среде включает вибропривод, обечайку с отверстиями, ситовое полотно. Обечайка снабжена сплошной металлической панелью, жестко закрепленной на нижней ее кромке, и выполненной с круговыми ребрами разной высоты, образующими каналы, и центрально расположенной емкостью питателя с прорезью для подачи порошка. Ситовое полотно установлено над питателем и выполнено с бортиком и отводным желобом, на обечайке против каналов и отводного желоба выполнены отверстия для отвода частиц порошка.
Недостатки: низкая производительность процесса, неполная автоматизация сбора пылевидной фракции, недостаточно мер по снижению вибраций и шума.
Задачи создания полезной модели: повышение производительности процесса и автоматизация сбора пылевидной фракции.
Решение указанных задач достигнуто в станции для разделения катализатора на фракции, содержащей основание, на котором установлено вибросито с несколькими ситами, связанными через вибратор с приводом, патрубок загрузки для засыпки исходного сырья и патрубки разгрузки фракций катализатора, входы которых размещены в полостях между виброситами, а выходы выполнены снаружи станции, тем, что станция содержит пылесос, а верхняя полость под патрубком загрузки гибким шлангом соединена с входом в пылесос.
Сита могут быть натянуты на каркасы. Сита могут быть выполнены в виде каркаса, который выполнен сварным и кольцевым и на котором закреплена и натянута сетка. Сита могут быть выполнены с возможностью натяжения. Основание может содержать каркас, лист и приваренные снизу к каркасу ножки. Вибросито может быть прикреплено к листу основания через демпфирующие прокладки. Пылесос может быть прикреплен к листу основания через демпфирующие прокладки. Станция может содержать пульт управления, установленный на верхней стенке корпуса. Пульт управления может содержать кнопки включения и выключения привода и электродвигателя пылесоса и индикатор включения. Пульт управления может быть выполнен с возможностью раздельного включения привода и электродвигателя пылесоса. Пульт управления может быть выполнен с возможностью одновременного включения привода и электродвигателя пылесоса. Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1…12, где:
- на фиг. 1 приведена схема станции,
- на фиг. 2 приведен вид сверху,
- на фиг. 3 приведен вид пульта,
- на фиг. 4 приведена конструкция вибросита,
- на фиг. 5 приведено сито на каркасе,
- на фиг. 6 приведены грузики верхнего и нижнего дебаланса,
- на фиг. 7 приведен внешний вид вибросита,
- на фиг. 8 приведено крепление пылесоса,
- на фиг. 9 приведено крепление вибросита,
- на фиг. 10 приведена электрическая схема устройства без пылесоса,
- на фиг. 11 приведена электрическая схема устройства с пылесосом,
- на фиг. 12 приведен внешний вид установки и крепления пульта.
Станция для разделения порошкового катализатора на фракции (фиг. 1…12) содержит основание 1, выполненное на сварной раме 2 в виде листа 3 и приваренных снизу четырех ножек 4.
Кроме того, станция содержит закрепленное на листе 1 вибросито 5.
Вибросито 5 представляет собой систему, осуществляющую автоматическое разделение катализатора (исходного сырья) и крепится к листу 3.
Вибросито 5 содержит несколько сит 6 (не менее двух), установленных на каркасе 7 (фиг. 1 и 5). Сита 6 соединены с вибровозбудителем 8, который валом 9, содержащим муфту 10, соединен с приводом 11.
Более подробно конструкция вибросита 5 приведена на фиг. 4, а внешний вид - на фиг. 7.
На основании 12 при помощи виброизоляторов 13 закреплен корпус 14 с обечейками 15, соединенными хомутами 16 (фиг. 4). В обечайках 15 установлены сита 6, над которыми выполнен патрубок загрузки 17 для засыпки исходного сырья 18 (фиг. 1 и 4). Над верхним ситом 6 образуется верхняя полость 19, между ситами 6 - полости 20, а под нижним ситом 6 - нижняя полость 21 для пыли. В полости 19 и 20 выходят патрубки разгрузки 22 с герметизаторами 23.
На фиг. 5 приведена конструкция сита 6. Сито 6 выполнено в виде каркаса 7, который выполнен сварным и кольцевым. На нем закреплена и натянута сетка 24. На сетке 24 непосредственно происходит разделение материала на фракции под действием вибрации. Сетка 24 крепится на каркасе 7 фланцем 25 винтами 26 с гайками 27 и винтами 28 с гайками 29. Натяжение сетки 24 на каркасе 7 регулируется натяжным устройством 30, выполненным в виде кольца. Каркас 7 сита 6 закрепляется между фланцами обечаек 15 корпуса 14,что обеспечивает его быстросъемность и облегчает замену сеток 24. Уплотнение стыка обечаек обеспечивает резиновое кольцо 31.
Вибровозбудитель 8 содержит верхний дебаланс 32 и нижний дебаланс 33, разведенные на угол ϕ (Фиг. 6).
Для увеличения ресурса работы станции необходимо стремиться обеспечить заданные условия разделения при минимальных режимах вибрации, т.е. с минимально необходимой амплитудой.
Опыт эксплуатации сит показывает, что для просеивания большинства материалов может быть применен режим вибрации со следующими параметрами по наружному диаметру верхней обечайки:
амплитуда вертикальная, м
0,003
амплитуда горизонтальная, м
0,002…0,003,
угол разворота между верхним и нижним дебалансами ϕ
60°.
Крепление вибросита 5 к листу 3 выполнено при помощи болтов 34 через демпфирующие прокладки 35 (фиг. 9).
Конкретно в составе разработанной станции применено сито вибрационное СВ-1, 2, технические характеристики этого вибросита приведены в табл. 1.
Кроме вибросита 5 станция (фиг. 1) содержит пылесос 36, установленный на листе 3. Вход пылесоса 36 соединен гибким шлангом 37 с верхней полостью 19 для отсоса пыли.
Пылесос 36 (фиг. 1) содержит фильтрующий элемент 38 (мешок), электродвигатель 39, соединенный валом 40 с вентилятором 41.
Пылесос 36 закреплен на листе 3 при помощи болтов 42 через демпфирующие прокладки 43 (фиг. 8).
Станция оборудована блоком управления 44, который содержит пусковую кнопку привода 45, кнопку выключения привода 46, кнопку включения пылесоса 47, кнопку выключения пылесоса 48 и индикатор 49 (фиг. 1 и 10 и 11). Блок управления 44 установлен на кронштейне 50. Блок управления 44 электрическими проводами 51 соединен с приводом 11 и электродвигателем 39 пылесоса 36 (фиг. 10 и 11).
На фиг. 10 приведена электрическая схема станции. В цепи питания привода 11 и электродвигателя 39 пылесоса 36 выполнены размыкающие контакты 52…56, механически связанные с кнопками 45 и 46 (фиг. 10), и кнопка включения пылесоса 47 и индикатор 49 (фиг. 11). Возможно отдельное включение привода 11 и электродвигателя 36 (не сблокированное). Привод 11 и электродвигатель 39 выполнены в пожаробезопасном исполнении.
Внешний вид установки и крепления пульта управления показан на фиг. 12.
РАБОТА СТАНЦИИ
При работе (фиг. 1) загружают исходное сырье 18 в патрубок загрузки 17. Включают кнопку включения привода 45 (фиг. 1, 10 и 11) и по электрическим проводам 51 подают напряжение на привод 11 и электродвигатель 39 пылесоса 36. При этом включение привода 11 и электродвигателя 39 может быть выполнено как отдельно, так и одновременно.
Вибровозбудитель 8 (фиг. 1) передает вибрации на сита 6, на которых происходит разделение катализатора на фракции.
Фракции катализатора по патрубкам разгрузки 22 выводятся наружу в сборные емкости (сборные емкости на фиг. 1…12 не показаны).
Пыль из нижней полости 21 отсасывается пылесосом 36 по гибкому шлангу 37 и оседает на фильтрующем элементе 38 (мешке). Воздух сбрасывают в атмосферу (фиг. 1).
Периодически разбирают пылесос 36 и очищают фильтрующий элемент 38 или его заменяют. Пыль катализатора, имеющего высокую стоимость, может повторно использоваться в производстве. В помещение, где работает станция, пыль, обладающая токсическими свойствами не проникает.
Демпфирующие прокладки 35 и 43 снижают уровень шума в рабочем помещении.
Применение полезной модели позволило:
- полностью автоматизировать сбор пылевидной фракции катализатора,
- повысить производительность труда,
- уменьшить выброс пыли в атмосферу,
- обеспечить технику безопасности при работе со станцией,
- обеспечить разделение катализатора на фракции по размеру частиц,
- упростить управление станцией.