РЕАКТОР ДЛЯ КРЕКИНГА НЕКОНДИЦИОННЫХ ПРОДУКТОВ И ОТХОДОВ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ

Полезная модель относится к устройствам для получения углеводородных фракций жидкого топлива и вяжущего битумного материала из некондиционных продуктов и отходов нефтепереработки и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности при утилизации отходов.
Как правило, указанные отходы нефтеперерабатывающей промышленности имеют различное происхождение, однако незначительно различаются по компонентному составу и поэтому могут образовывать близкие по назначению продукты в процессе переработки. В основном перечисленные отходы хранятся в прудах-накопителях, или амбарах, являются источником экологического загрязнения окружающей среды. В связи с возрастающим интересом государства и общественности к сохранению и улучшению состояния окружающей среды, острее стоит проблема утилизации отходов нефтепереработки. Переработка отходов позволит улучшить условия окружающей среды, но и получить необходимые народному хозяйству углеводородсодержащие продукты.
Известен реактор для выделения углеводородных фракций жидкого топлива из отходов нефтепереработки [Патент РФ на изобретение №2232179 от 15.03.2002], содержащий вертикально установленный цилиндрический корпус, укрепленный на его нижнем торце диск с обращенной внутрь корпуса контактной рабочей поверхностью и отверстием в центре для сброса кокса в шлюзовую камеру, обогреватели диска, установленные в кожухе, укрепленном на наружной стороне диска. В корпусе расположен приемник сырья, закрепленный на валу, связанном с приводом вращения, оросительную трубку для подачи перерабатываемого сырья с обращенными к контактной поверхности диска отверстиями, сообщающуюся с полостью приемника сырья. Нож, прилегающий к поверхности диска. Нож и оросительная трубка неподвижно связаны с валом.
Недостаток известного реактора - частые остановки для чистки внутренних поверхностей приемника сырья, оросительной трубки и ее отверстий от отложений коксующихся смол, образующихся при перегреве сырья; увеличивающегося сопротивления движению ножа, вследствие скопления частиц кокса перед режущей кромкой ножа; необходимость прочистки центрального отверстия от зависающих в нем крупных частиц кокса, выходящих из реактора, что приводит к снижению производительности реактора.
Известен реактор, для переработки отходов нефтепереработки в жидкое топливо и кокс (Патент РФ №2315079 от 15.12.2005), взятый за прототип, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с плоским днищем, снабженным наружным нагревателем и имеющим центральное отверстие с патрубком, приемник сырья, закрепленный на приводном валу, оросительную трубку с отверстиями, жестко соединенную с приемником сырья, нож, установленный непосредственно на валу впереди трубки по ходу вращения вала параллельно днищу и трубке. Отверстия оросительной трубки выполнены в виде сквозных пазов, расположенных вдоль боковой образующей цилиндрической поверхности трубки, и снабжены плоским стоком, на оросительной трубке установлен с возможностью продольного скольжения шток, на котором закреплены скребки, свободные концы которых расположены в пазах оросительной трубки, а нижняя кромка контактирует с поверхностью стока. В корпусе установлены прямой и обратный толкатели штока в виде плоских направляющих, посаженного на вертикальную ось ролика, закрепленных в плоскости вращения ролика вокруг оси вала и сопрягающихся тангенциально в противоположных направлениях с концентричными валу окружностями, имеющими зазор не менее чем диаметр окружности ролика. Приемник сырья и оросительная трубка снабжены экранами в виде наружных оболочек. Нож расположен тангенциально к центральному отверстию со смещением от центра против хода ножа и выполнен с зубцами на режущей кромке в виде неравнобоких угловых выступов, длинные стороны которых обращены к валу.
Известный реактор не может быть использован для получения вяжущих битумных материалов.
Задача полезной модели состояла в разработке реактора, обеспечивающего получение углеводородных фракций жидкого топлива и вяжущих битумных материалов (требуемого качества) из некондиционных продуктов и отходов нефтепереработки.
Задача решается реактором для крекинга некондиционных продуктов и отходов нефтепереработки, содержащим вертикально установленный герметичный цилиндрический корпус, снабженный приемником сырья, смонтированном на консольном валу приводных ножей, обогреватели, системы подачи и отвода газов и вывода продуктов крекинга, который, согласно предложению, характеризуется тем, что он выполнен в виде каскада идентичных секций, размещенных друг над другом и соединенных между собой в единое целое, а нож каждой секции выполнен сборным из подвижно укрепленных на его основании переднего, заднего и вертикального лезвий, и посредством приводного рычага соединен с валом привода.
Каждая секция включает корпус, образованный наружной и внутренней обечайкой, донную рабочую плиту, снабженную нагревателями, и свод в виде плоского диска, имеющие соосно расположенные по центру отверстия, в которых расположен вал привода, несущий приводные рычаги ножей и упомянутый нож.
Приводной рычаг ножа выполнен полым в виде разливочного патрубка продуктов.
На разливочных патрубках последующих после верхней секции установлены воронки для приема продуктов крекинга с вышерасположенных секций.
Переднее лезвие ножа согнуто по конической поверхности, укреплено на основании посредством кронштейна и плотно поджато нижней кромкой к рабочей плите.
Заднее лезвие ножа согнуто по дуге окружности и укреплено на основании посредством кронштейнов с установочными отверстиями. Зазор между кромкой заднего лезвия и плитой выполнен регулируемым.
Вертикальное лезвие ножа выполнено в виде пластинки, закрепленной на основании и его рабочая кромка плотно поджата к внутренней обечайке корпуса.
В каждой секции установлены два диаметрально расположенных идентичных ножа.
Приемник сырья расположен на валу на уровне верхней секции.
Приемник вяжущего битумного материала выполнен в виде конической крышки и расположен в нижней секции реактора. Приемник снабжен сливным патрубком системы вывода продуктов крекинга.
Техническим результатом предлагаемой конструкции реактора является то, что он обеспечивает одновременное выделение вяжущего битумного материала и жидкого топлива из подготовленного некондиционного сырья.
Выполнение реактора в виде каскада секций обеспечивает более глубокий крекинг сырья, повышение производительности и качества получаемого конечного продукта.
Предлагаемая конструкция и установка ножей, подобранные экспериментальным путем, обеспечивают ему возможность выполнять три функции: принимать сырье, разливать его регулируемым тонким слоем по поверхности разогретой рабочей плиты и перемещать продукты крекинга к центральному отверстию в плите.
Пример выполнения реактора показан на чертежах, где: на фиг.1 представлен продольный разрез реактора; на фиг.2 - разрез Б-Б (на фиг.4); на фиг.3 - разрез В-В (на фиг.4); на фиг.4 - разрез А-А (на фиг.1).
Реактор для крекинга некондиционных продуктов и отходов нефтепереработки, например, для получения фракций жидкого топлива и вяжущего битумного материала из кислого гудрона, представляет собой вертикально установленный цилиндрический составной корпус 1, выполненный в виде каскада, состоящего, например, из 4-х идентичных по устройству и назначению секций, расположенных друг над другом, соединенных между собой в единое целое.
Корпус каждой секции представляет комбинацию наружной обечайки 2, к нижнему торцу которой приварена рабочая плита 3, снабженная нагревателями 4, и внутренней обечайки 5. Сверху наружная обечайка имеет свод 6, выполненный из плоского диска. Рабочая плита и свод имеют соосно расположенные отверстия в центре. К наружной обечайке каждой секции приварен впускной штуцер 7 системы подачи рабочего газа -газообразного азота, и выпускной штуцер 8 системы вывода продуктов крекинга - для отвода азота и паров углеводородов, образующихся в процессе крекинга кислого гудрона в реакторе.
Секции соединены между собой сваркой. Корпус верхней секции сварен со сводом нижерасположенной секции, таким же путем соединены между собой все секции реактора.
В верхней секции реактора размещен цилиндрической формы приемник 9 сырья (кислого гудрона). Последний, укреплен на консольном валу 10. Консольный вал установлен вертикально на двух подшипниках в ступице, расположенной в крышке реактора. Он проходит по центру отверстий всех секций сверху вниз, до уровня рабочей плиты 3 нижней секции. На валу, на уровне верхней секции на приемнике 9 сырья размещены два фланца для крепления рычагов 11 привода ножей 12 верхней секции. На уровне последующих секций, на валу установлены кронштейны 13 с двумя фланцами для крепления рычагов 14 ножей этих секций. Рычаг 11 привода ножа 12 верхней секции представляет собой полую трубу с фланцем, и закреплен на приемнике 9 сырья, обеспечивает вращение ножа и подачу кислого гудрона на рабочую плиту верхней секции. Каждый рычаг 11 привода ножей 12 нижних секций представляет полую трубу, заглушенную со стороны фланца. Вблизи фланца расположена воронка 15 для приема продуктов крекинга кислого гудрона с рабочей плиты выше расположенной секции и подачи на рабочую плиту последующей секции.
Все приводные рычаги И и 14 являются полыми патрубками, подающими сырье (верхний рычаг) и продукты крекинга во всех остальных секциях.
На всех рычагах у свободного конца приварен кронштейн 16 с отверстием для регулируемого крепления ножей.
В каждой секции установлено диаметрально противоположно два идентичных ножа
Каждый нож 12 состоит из основания 17, регулируемо установленного на кронштейне 16, переднего лезвия 18, заднего лезвия 19 и вертикального лезвия 20. Основание ножа 17 выполнено в виде плиты, вес которой обеспечивает достаточное прижатие переднего лезвия 18 к рабочей плите. Заднее лезвие 19, согнутое по дуге окружности, крепится кронштейнами 21 с установочными отверстиями к основанию 17 ножа. Зазор (шлюз) между нижней кромкой заднего лезвия 19 и рабочей плитой регулируется, что позволяет формировать требуемую толщину слоя разливаемого кислого гудрона по всей поверхности рабочей плиты. Переднее лезвие 18 согнуто по конической поверхности, крепится к основанию 17, и плотно поджата нижней кромкой под весом основания к рабочей плите. Последнее обеспечивает сбор и слив кислого гудрона и продуктов крекинга с разогретой плиты в воронку нижерасположенной секции.
Вертикальное лезвие 20 представляет собой пластинку, закрепленную на основании ножа. Рабочая кромка вертикального лезвия 20 плотно прижата к внутренней обечайке 5. Это лезвие обеспечивает направленный слив кислого гудрона и продуктов крекинга с плиты данной секции в воронку рычага нижней секции.
На рабочей плите нижней секции установлена коническая крышка 22 - приемник вяжущего битумного материала, снабженная сливным патрубком 23 системы вывода продуктов крекинга.
Реактор работает следующим образом:
Рабочие плиты 3 нагреваются с помощью нагревателей 4 - ТЭНов. В разогретый до нужной температуры и одновременно продуваемый газообразным азотом реактор, через патрубок 24 на крышке 25 верхней секции подается предварительно нагретое сырье (кислый гудрон) в приемник 9, укрепленный на консольном валу 10. Из приемника сырье поступает в разливочные патрубки (приводные рычаги) 11, 14 и далее в пространство между передним и задним лезвиями ножей 12. Форма заднего лезвия и регулируемый зазор между нижней кромкой этого лезвия и разогретой рабочей плитой обеспечивают образование на разогретой поверхности плиты равномерно распределенного слоя кислого гудрона необходимой толщины. При этом слой сырья интенсивно разогревается, в результате в этом слое происходят процессы сопровождающиеся выделением летучих углеводородных фракций и образованием вязкой битумной массы. Углеводороды в виде пара выводятся из реактора в дифференциальный конденсатор (не показ.) для разделения. На контактной рабочей поверхности остается битумная масса. Последняя передним лезвием ножа перемещается от периметра рабочей плиты к центральному отверстию. Вертикальное лезвие ножа обеспечивает сбор кислого гудрона и продуктов его превращения с внутренней обечайки и направляет собираемые передним лезвием продукты в воронку нижерасположенной секции.
Ножи за счет предлагаемой конструкции и регулируемой установки обеспечивают непрерывное удаление с контактной поверхности битумной массы и перемещение ее к центральному отверстию рабочей плиты. Сырье (кислый гудрон), подаваемое в реактор на переработку, и его продукты превращения, ложатся всегда на очищенную от битумной массы разогретую поверхность, при стабильном температурном режиме.
Таким образом, подаваемый в реактор кислый гудрон проходит термическую обработку на рабочих плитах всех секций последовательно. После термической обработки (крекинга) на рабочей плите нижней секции вяжущая битумная масса поступает в коническую крышку 22 - приемник битумного материала и через сливной патрубок 23, выводится из реактора.
Предложенный реактор позволяет осуществлять крекинг, например, кислых гудронов в непрерывном режиме, получать одновременно жидкую углеводородную фракцию и вяжущий битумный материал пригодный для использования в народном хозяйстве.