УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИГОЛЬЧАТОГО КОКСА
INSTALLATION FOR OBTAINING NEEDLE COKE

Изобретение относится к области переработки углеводородного сырья, в частности к установке для получения замедленным коксованием нефтяного и угольного игольчатого кокса, используемого в производстве крупногабаритных графитированных электродов для электродуговых сталеплавильных печей.
Известна установка для получения нефтяного кокса замедленным коксованием (патент РФ № 2515323, опубл. 10.05.2014), включающая теплообменники для нагрева исходного сырья, испаритель для формирования вторичного сырья смешиванием исходного сырья с рециркулятом - тяжелым газойлем коксования, реакционно-нагревательную печь для нагрева вторичного сырья, камеру коксования вторичного сырья для получения кокса и дистиллятных продуктов, ректификационную колонну для разделения дистиллятных продуктов коксования и легкокипящих углеводородов, полученных в испарителе, на углеводородный газ, бензин, легкий и тяжелый газойли и кубовый газойль, абсорбер с массообменными устройствами, служащий для абсорбции нефтепродуктов из продуктов пропарки и охлаждения кокса и разделения продуктов пропарки и охлаждения на паровую и жидкую фазы. Верхняя часть испарителя для формирования вторичного сырья соединена с ректификационной колонной.
Основным недостатком данной установки является низкая производительность и сложность изготовления из-за наличия дополнительных узловых агрегатов, таких как абсорбер с массообменными устройствами, ректификационной колонны со стриппингами, которые используются для прочистки.
Известна система коксования и способ коксования (патент РФ № 2754538, опубл. 03.09.2021), которая содержит от 1 до m (всего m) нагревательных блоков и от 1 до n (всего n) коксовых колонн, где m представляет собой любое целое число от 2 до n-1, где n - любое целое число от 3 до 20. Причем каждый из m нагревательных блоков сообщается с n числом коксовых колонн соответственно, каждая из n коксовых колонн сообщается с по меньшей мере одной разделительной колонной соответственно. Способ включает в себя этапы коксования с использованием m нагревательных блоков и n коксовых колонн, где m представляет собой любое целое число от 2 до n-1, n представляет собой любое целое число от 3 до 20, каждый из m нагревательных блоков соответственно сообщается с n числом коксовых колонн путем транспортировки материала.
Основным недостатком конструкции является ее сложность из-за большого количества нагревательных блоков и коксовых колонн.
Известна установка коксования нефтяных остатков (патент РФ. №2625852, опубл. 19.07.2017), которая включает реакторы с линиями ввода вторичного сырья из трубчатой печи и вывода парогазовых продуктов коксования, ректификационную колонну, оснащенную линиями вывода дистиллятных продуктов коксования и вторичного сырья и связанную с регулятором давления, печь с конвективным и радиантным змеевиками, при этом конвективный змеевик, предназначенный для нагрева исходного сырья, сообщен с нижней частью ректификационной колонны, а радиантный, предназначенный для нагрева вторичного сырья, - с ее кубовой частью, отличающаяся тем, что линия вывода парогазовых продуктов коксования связана с ректификационной колонной и на ней установлены по меньшей мере два регулятора давления, снабженные запорной арматурой.
Основными недостатками являются большое количество конструктивных элементов, таких как, ректификационную колонна, оснащенная линиями вывода дистиллятных продуктов коксования и вторичного сырья и связанную с регулятором давления, печи с конвективным и радиантным змеевиками.
Известна трубчатая печь (патент РФ № 2402593, опубл. 27.10.2010), включающая корпус с камерами конвекции и радиации, в которых размещены конвективный и радиантный змеевики печи и горелки, установленные в поду печи, причем радиантный змеевик выполнен спиральным и установлен вертикально в корпусе печи, отличающаяся тем, что корпус печи выполнен коробчатым, а радиантный спиральный змеевик выполнен из спаренных труб, в выходной части радиантного спирального змеевика размещена сокинг-секция, объем которой составляет 20-25% от общего объема труб радиантного спирального змеевика, при этом трубы радиантного спирального змеевика размещены вдоль стен коробчатого корпуса, причем трубы змеевика, размещенные вдоль длинной стенки в коробчатом корпусе печи, горизонтальны, а трубы змеевика, размещенные вдоль короткой стенки коробчатого корпуса печи, имеют угол наклона, достаточный для перевода звена спирального змеевика на нижележащий уровень подсоединением более короткой трубы к горизонтальной длинной трубе.
Основными недостатками установки являются наличие большого количества конструктивных элементов, таких как корпус с камерами конвекции и радиации, в которых размещены конвективный и радиантный змеевики печи и горелки, установленные в поду печи.
Известна установка для получения нефтяного игольчатого кокса замедленным коксованием, (патент РФ № 2720191, опубл. 27.04.2020), включающая устройства для нагрева исходного сырья, колонну формирования вторичного сырья смешиванием исходного сырья с рециркулятом, реакционно-нагревательную печь для нагрева вторичного сырья, камеру коксования вторичного сырья для образования кокса и дистиллятных продуктов, ректификационную колонну для фракционирования дистиллятных продуктов коксования на углеводородный газ, бензин, легкий и тяжелый газойли коксования и кубовый газойль, абсорбер с массообменными устройствами, служащий для абсорбции высококипящих нефтепродуктов из продуктов пропарки и охлаждения кокса, отличающаяся тем, что колонна формирования вторичного сырья снабжена массообменными устройствами и средством для подачи водяного пара, расположенным в нижней ее части, при этом верхняя часть колонны соединена с нижней частью абсорбера.
Основным недостатком данной установки является большое количество конструктивных элементов, таких как устройство для нагрева исходного сырья, колонну формирования вторичного сырья смешиванием исходного сырья с рециркулятом, реакционно-нагревательная печь для нагрева вторичного сырья, камера коксования, ректификационная колонна, абсорбер с массообменными устройствами, массообменные устройства и средство для подачи водяного пара.
Известен шнековый экструдер (патент № 118845, опубл. 10.08.2012) принятый за прототип, содержащий корпус, формующую насадку на торце корпуса, установленный внутри корпуса шнек с уменьшающимся шагом винтовой нарезки в направлении формующей насадки, и электропривод для вращения шнека. Дополнительно содержит блок управления, корпус и шнек выполнены ступенчатыми с размерами внешнего диаметра и шагом винтовой нарезки шнека постоянными в пределах каждой ступени и уменьшающимися в направлении формующей насадки, на формующей насадке и смежной с ней ступени корпуса установлены теплообменники с патрубками для подачи и отвода воды, на патрубках для подачи воды установлены электрорегулируемые вентили, а внутри патрубков для отвода воды - термоэлектрические датчики, электропривод, электрорегулируемые вентили и термоэлектрические датчики соединены с блоком управления.
Недостатками является сложность изготовления из-за выполнения шнеков с постепенным уменьшением диаметра.
Техническим результатом является повышение надежности и увеличение производительности.
Технический результат достигается тем, что установка состоит из верхнего основания, среднего основания, нижнего основания, которые соединены между собой с возможностью съема, к верхнему основанию крепится нагревательная камера с возможностью съема, в верхней стенке нагревательной камеры выполнены отверстия, в первое жестко закреплен переходник, к которому крепится с возможностью съема бункер, а в другое с возможностью съема установлен кран-клапан, в нижней стенке нагревательной камеры выполнено отверстие, в которое установлен переходник который соединен с возможностью съема транспортирующее устройство, которое с одного конца соединено с электродвигателем транспортирующего устройства, а другой стороны с патрубком, конец которого изогнут и закреплен сверху в корпус шнека, который установлен в упорно-радиальных подшипниках, которые жестко закреплены в среднем основании, а корпус шнека через одноременную передачу соединен с электродвигателем корпуса шнека, внизу к корпусу шнека закреплена с возможностью съема формующая насадка, в которой выполнены формующие каналы круглого сечения, в корпусе шнека установлен шнек, который жестко закреплен в упорно-радиальных подшипниках, которые жестко закреплены в верхнем основании, шнек через двухременную передачу соединен с электродвигателем шнека, в боковых стенках нижних оснований, которые находятся напротив друг друга выполнены не менее двух рядов воздуховыпускных каналов, внутри нижних оснований закреплены центробежные вентиляторы, сопла которых соединены с воздухораспределительной системой, которая установлена напротив воздуховыпускных каналов.
Установка для получения игольчатого кокса из нефтепродуктов представлена следующей фигурой:
фиг. 1 - общий вид устройства;
фиг. 2 - вид оснований устройства;
фиг. 3 - формующая насадка;
1 - бункер;
2 - нагревательная камера;
3 - кран-клапан;
4 - электродвигатель транспортирующего устройства;
5 - транспортирующее устройство;
6 - корпус шнека;
7 - шнек;
8 – упорно-радиальный подшипник;
9 - электродвигатель корпуса шнека;
10 - формующая насадка;
11 - формующие каналы;
12 - патрубок;
13 - друхременная передача;
14 - электродвигатель шнека;
15 - среднее основание;
16 - нижнее основание;
17 - верхнее основание;
18 - центробежный вентилятор;
19 - одноременная передача;
20 - воздухораспределительная система;
21 - воздуховыпускные каналы.
Установка для производства игольчатого кокса из нефтепродуктов состоит из верхнего основания 17 (фиг. 1, 2), среднего основания 15, нижнего основания 16, которые соединены между собой с возможностью съема. К верхнему основанию 17 крепится нагревательная камера 2 с возможностью съема. В верхней стенке нагревательной камеры 2 (фиг. 1) выполнены отверстия, в первое жестко закреплен переходник, к которому крепится с возможностью съема бункер 1, а в другое с возможностью съема установлен кран-клапан 3. В нижней стенке нагревательной камеры 2 выполнено отверстие, в которое установлен переходник с которым соединено с возможностью съема транспортирующее устройство 5. Транспортирующее устройство 5 соединено с одного конца с электродвигателем транспортирующего устройства 4, а другой стороны с патрубком 12, конец которого изогнут и закреплен сверху в корпус шнека 6. Корпус шнека 6 установлен в упорно-радиальных подшипниках 8, которые жестко закреплены в среднем основании 15. Корпус шнека 6 через одноременную передачу 19 соединен с электродвигателем корпуса шнека 9. Внизу к корпусу шнека 6 закреплена с возможностью съема формующая насадка 10. В формующей насадке 10 (фиг. 3) выполнены в форме круглого сечения формующие каналы 11, диаметром от 2,5 до 3 мм расположенные по кругу в пять рядов и одно отверстие в центре. В корпус шнека 6 установлен шнек 7, который жестко закреплен в упорно-радиальных подшипниках 8. Упорно-радиальные подшипники 8 жестко закреплены в верхнем основании 17. Шнек 7 через двухременную передачу 13 соединен с электродвигателем шнека 14. В боковых стенках нижних оснований 16, которые находятся напротив друг друга выполнены не менее двух рядов воздуховыпускных каналов 21 в форме круглого сечения. Внутри нижних оснований 16 закреплены центробежные вентиляторы 18, сопла которых соединены с воздухораспределительной системой 20, которая установлена напротив воздуховыпускных каналов 2.
Установка работает следующим образом. Исходные нефтепродукты загружаются в бункер 1, откуда самотеком транспортируются в нагревательную камеру 2, где производится их нагрев до температуры коксования. Из нагревательной камеры 2 производится сброс образовывающегося газа через кран-клапан 3. Из нагревательной камеры 2 материал транспортирующим устройством 5, которое приводится в движение электродвигателем 4, перемещается в шнек 7, который транспортирует материал к формующей насадке 10 и выдавливается через формующие каналы 11. Корпус шнека 6 вращается в упорно-радиальных подшипниках 8, вместе с формующей насадкой 10 и шнеком 7. Корпус шнека 6 вращается электродвигателем корпуса шнека 9, который передает вращение через одноременную передачу 19. За счет вращения корпуса шнека 6 и формующей насадки 10, материал, выдавливаясь из формующих каналов 11, откланяется к внутренним стенкам нижнего основания 16, вследствие чего дополнительно вытягивается. Шнек 7 вращаться относительно верхнего основания 17 в упорно-радиальных подшипниках 8. Шнек 7 приводится в движение электродвигателем шнека 14 и передающей вращение двухременной передачей 13. Расположенные на нижнем основании 16 центробежные вентиляторы 18 нагнетают воздух в установку через воздухораспределительную систему 20 по воздуховыпускным каналам 21, при этом происходит охлаждения продукта. Данные вентиляторы нагнетают воздух в воздуховыпускные каналы, которые распределяют поток воздуха. Воздуховыпускные каналы 21 расположены по касательной во внутренней стенке нижнего основания 16 в зоне разгрузки продукта, что позволяет создать в зоне разгрузки вихревой поток, который не только охлаждает продукт, но и обеспечивает переплетение нитей игольчатого кокса между собой с образованием в результате более крупного готового продукта.
Оригинальная конструкция установки повышают ее надежность и производительность и позволяет получать высококачественный игольчатой кокс, используемый в производстве крупногабаритных графитированных электродов для электродуговых плавильных печей.