РЕАКТОР ТЕРМОКРЕКИНГА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЕШЛАМОВ

Предлагаемая полезная модель относится к нефтехимической промышленности, а именно к переработке тяжелых нефтяных отходов (нефтешламов), и может быть использована для получения жидких (смолы, дизельное топливо) и твердых (полукокс) продуктов. Полукокс может применяться в качестве углеродистого восстановителя в производстве ферросплавов и в цветной металлургии, технологического сырья для производства активных углей, добавки к шихтам для коксования каменных углей и других промышленных нужд, а также для энергетических целей, в частности, для производства бытового топлива. Смолы могут применяться в качестве энергетического топлива, как связующее в дорожном строительстве и производстве брикетированного топлива, а дизельное топливо (после фракционирования и гидроочистки) в качестве компонентов моторных и автомобильных топлив.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к разработанной полезной модели является «УСТАНОВКА СОВМЕСТНОЙ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ ШЛАМОВ ИЛИ КИСЛЫХ ГУДРОНОВ И ТВЕРДОГО ПРИРОДНОГО ТОПЛИВА» (Патент ПМ №127380 от 27.04.2013), которая принята за ПРОТОТИП.
Техническое решение по прототипу включает в себя высокотемпературный реактор термокрекинга, который представляет собой цилиндрический аппарат с горизонтальным роторным перемешивающим устройством (двувальный, лопаточный) и рубашкой, связанной газоходами с топкой и сушилкой взвешенного слоя.
В высокотемпературном реакторе получают за счет термического крекинга целевой жидкий продукт (нефтеугольную смолу) и твердый полукокс. Карбонатная составляющая горючих сланцев или углей нейтрализует кислые компоненты утилизируемых нефтесодержащих отходов (кислых гудронов или нефтешламов), переводя их в сульфаты кальция, что приводит к частичному обессериванию, как нефтеугольной смолы, так и полукокса. Органические компоненты сырьевой смеси на стадии термокрекинга превращаются в полукокс, жидкие компоненты (пригодные к реализации у потребителей)
и газ. Газ термокрекинга используется для обогрева реактора термокрекинга и сушилки взвешенного слоя.
Недостатком технического решения по прототипу является необходимость использования твердого теплоносителя (угля, сланца), что не всегда возможно в условиях переработки нефтешлама, необходимость аппарата для сушки исходного сырья и низкая скорость теплоподвода через стенку, обусловливающая низкую производительность в реакторе термокрекинга.
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка реактора термокрекинга для переработки нефтешламов, обеспечивающего последующее получение из нефтесодержащих жидких продуктов (смол) и твердых компонентов топлива, образующихся только при переработке нефтешлама (нефтяного кокса, далее кокса) жидкого топлива высокого качества, не содержащего угольные смолы.
Техническим результатом от реализации полезной модели является повышение производительности реактора термокрегинга.
Разработанная полезная модель позволяет в 2-3 раза увеличить теплоподвод к реакционной массе в реакторе термокрекинга при том же объеме аппарата.
Задача решается, а технический результат достигается за счет того, что в реакторе термокрекинга с горизонтальными роторным перемешивающими устройствами и снабженном рубашкой, обогреваемой топочными газами в центральной части корпуса реактора установлен коллектор для подачи воздуха к реакционной массе в процессе термокрекинга. Реактор термокрекинга снабжен отодящим трубопроводом паро-газовой смеси, обеспечивающим возможность направления упомянутой смеси в межтрубное пространство одного из утилизаторов теплообменников и отводящим трубопроводом газов, имеющих температуру ниже температуры термокрекинга с возможностью направления газов в межтрубное пространство второго утилизатора теплообменника.
Коллектор подачи воздуха представляет собой кольцо с равномерно расположенными отверстиями по диаметру кольца для продольного перемешивания воздуха и продуктов термокрекинга. Процесс термокрекинга интенсифицируется за счет подвода теплоты сгорания кокса в самом реакторе в результате подачи воздуха через коллектор, расположенный на корпусе реактора.
На фиг 1 представлена установка переработки нефтешламов, включающая разработанный реактор термокрекинга, где 1 - реактор-смеситель, 2 - реактор термокрекинга с горизонтальными роторными перемешивающими устройствами с лопатками - 3, 4 - устройства для транспортирования и дозирования перерабатываемых продуктов между реакторами 1 и 2, коллектор для подачи воздуха - 8, топка 5,
утилизаторы теплообменники 6 и 7, состоящие из двух ступеней (кожухотрубные теплообменники), емкость нефтешламов - 15, сборники жидких продуктов - 10, насос -11, холодильник твердого остатка - 12, моторы редукторы - 13, конденсатор-аппарат воздушного охлаждения АВО - 14, емкость отстойник - 9, секторный затвор - 16.
На фиг 2 представлена схематичная конструкция коллектора 8 с равномерно расположенными отверстиями 17 по диаметру кольца.
Установка работает следующим образом:
Нефтешлам содержащий углеводороды в смеси с водой и минеральными частицами (песком), предварительно подогретый и профильтрованный через крупную сетку загружается в емкость 15, откуда насосом 11 из емкости 15 перекачивается в реактор смеситель 1, где смешивается с отработанной горячей смесью кокса и песка, подаваемой шнеком 4 из реактора термокрекинга 2, при этом за счет теплоемкости горячей смеси, вода испаряется, а смесь нефтешламов, кокса и песка гранулируется. Полученные гранулы через секторный затвор 16 пересыпаются в реактор термокрекинга 2, где происходит их нагрев и термическое разложение за счет подводимой теплоты из рубашки обогреваемой топочными газами.
Предусмотрена подача воздуха непосредственно в объем реактора термокрекинга через коллектор 8 с отверстиями для подачи воздуха в центральной части корпуса реактора термокрекинга 2. В зоне подачи воздуха происходит интенсивное сгорание кокса и горючих газов и интенсивное выделение теплоты. В зоне реактора термокрекинга между местом ввода гранул и коллектором подачи воздуха происходит подогрев гранул за счет интенсивного перемешивания гранул коксом и продуктами сгорания. В зоне реактора термокрекинга 2 между коллектором ввода воздуха и выходом парогазовых продуктов сгорания происходит термокрекинг и дожигание воздуха, вводимого через коллектор.
Реактор термокрекинга снабжен отводящим трубопроводом паро-газовой смеси фракций углеводородов, имеющих температуру ниже температуры термокрекинга, которые поступают вначале в межтрубное пространство утилизатора 6, и там конденсируется основная часть продуктов, а затем в аппарат воздушного охлаждения АВО - конденсатор 14, где происходит остаточная конденсация воды и паров углеводородов, которые поступают в сборники жидких продуктов 10 через емкость 9 в виде жидкого топлива.
Реактор термокрекинга снабжен отводящим трубопроводом газов, имеющих температуру ниже температуры термокрекинга с возможностью направления газов в межтрубное пространство второго утилизатора теплообменника 7.
Часть смеси кокса и песка, образующейся в результате термокрекинга, поступает в холодильник твердого остатка 12 и выгружается из установки для последующего использования в виде твердого топлива.
Производительность разработанного реактора термокрекинга повышается за счет использования теплоты сгорания кокса в самом реакторе в результате подачи воздуха через коллектор, расположенный в центральной части корпуса реактора и выполненный в виде кольца с равномерно расположенными отверстиями по диаметру кольца для подачи воздуха в реактор термокрекинга.
Качество полученного жидкого топлива значительно выше по сравнению с полученным жидким топливом на установке, взятой за прототип, т.к. в топливе не содержатся угольные смолы.