РЕАКТОР ИЗОМЕРИЗАЦИИ ДИСТИЛЛЯТА

Предлагаемый в качестве полезной модели реактор изомеризации дистиллята может быть использован в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Конкретно предлагаемый реактор может быть применен при производстве нефтепродуктов и их компонентов путем изомеризации и одновременной тонкой очистки от серы, с целью повышения их качества.
Каталитическая изомеризация н-парафинов в присутствии водорода с последующим образованием смеси разветвленных насыщенных углеводородов с повышенным октановым числом является одним из наиболее перспективных способов улучшения качества бензина.
Большую проблему при производстве нефтяного топлива создает присутствие в нем соединений серы, которые резко ухудшают его эксплуатационные качества, вызывают коррозию топливной аппаратуры автотракторной техники, снижают антиокислительную стабильность топлива. Снижение содержания соединений серы (десульфуризация) в топливе существенно улучшает его товарные и потребительские качества, снижает вредное воздействие на окружающую среду, повышает долговечность технологического оборудования переработки нефти. С целью определения современного уровня техники, применяемой для изомеризации и десульфуризации нефти и продуктов ее переработки, изучены соответствующие литературные источники:
1. Обзорная статья: Изомеризация - процесс получения экологически чистых бензинов. Р.И. Кузьмина, М.П. Фролов.
2. Статья: УДК 665.656.2. Перспективы развития процесса изомеризации. А.Н. Ареланов, А.И. Абдуллин.
3. Статья: УДК 665.6. Разработка композиционных поглотителей для процесса адсорбционной десульфуризации нефти и продуктов ее переработки. А.И. Леонтьева, К.В. Брянкин, А.В. Рухов, Н.Н. Балабаева.
4. Статья: Обессеривание нефтепродуктов. Справочник химика. Химия и химическая технология.
Также изучены реакторы, описанные в российских патентах №№: 2364582, 2540272, 2533810, 2539586, 2541315, 2641696, 2364582, 2312885.
К общим недостаткам этих реакторов относится высокая энергоемкость, сложность конструктивного оформления, безвозвратные потери дорогостоящих катализаторов, селективность методов по отношению к удаляемым соединениям серы и высокая стоимость.
Известна установка по патенту №2221618 для переработки нефти и нефтепродуктов, состоящая из нескольких последовательно соединенных ступеней, каждая из которых содержит нагреватель для нефтяного сырья, сепаратор для отделения паровой смеси от жидкого остатка и конденсатор для паровой смеси.
Каждая ступень дополнительно снабжена насосом, всасывающий патрубок которого соединен трубопроводом с нижней частью сепаратора для приема из него жидкого остатка, а нагнетательный патрубок соединен с дополнительным нагревателем этой же ступени. Нагреватель с помощью трубопровода сообщается с сепаратором для возврата в него нагреваемого продукта, образуя тем самым замкнутый циркуляционный контур. Часть продукта в виде жидкого остатка отбирается из циркуляционного контура после насоса и поступает по трубопроводу в следующую ступень для последующего разделения на фракции.
Недостатками этой установки являются сложность конструкции, высокая энергоемкость и низкая производительность.
Известен реактор по патенту 2312885 «Система для обессеривания с механизмом переноса сорбента».
Данный реактор состоит из приемника регенератора с псевдоожиженным слоем, шлюзового бункера, клапанов наполнения реактора и выпуска обработанной смеси, газовой линии, гидравлически связанной со шлюзовым бункером, включающей клапан для регулирования скорости потока смеси, датчика давления и электронного средства контроля, связанного с клапаном наполнения реактора, выпускным клапаном и датчиком давления.
Недостатками этого реактора являются сложность конструкции и изготовления, высокая стоимость и отсутствие изомеризации.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому реактору, который может быть принят за прототип, является реактор, описанный в патенте 2364582, в котором сырье вводится в зону изомеризации реактора, содержащую цеолитный катализатор изомеризации. Водород, подаваемый в реактор, смешивается с сырьем в количестве, обеспечивающем молярное соотношение между водородом и углеводородом в интервале 0,01-10,0 в эффлюенте из зоны изомеризации. В случае необходимости в реактор может подаваться дополнительный газ.
С целью повышения производительности, может применяться двух реакторная система, которая позволяет при работе одного реактора, одновременно во втором реакторе осуществлять замену катализатора.
Недостатками этого реактора является высокая металлоемкость, сложность конструкции и изготовления, повышенная стоимость.
Целью настоящей полезной модели является устранение вышеперечисленных недостатков, повышение эффективности работы реактора и улучшение качества нефтепродуктов.
Задача, решаемая для достижения указанной цели, и технический результат заключаются в разработке устройства, объединяющего в единую конструкцию корпус, штуцера, нагреватели, термоизоляцию и термопары.
Для достижения декларированного результата в реакторе также применяется метод, в основе которого лежит процесс адсорбции, при котором в качестве сорбента используется твердая многокомпонентная контактная масса.
Техническое решение поставленной задачи и результат от ее решения достигаются созданием реактора, включающего функционально и конструктивно связанные между собой элементы: корпус, в нижнюю часть которого вмонтирован штуцер ввода дистиллята, содержащий обратный клапан, штуцер вывода из реактора рисайкла и штуцер вывода готового продукта. В корпусе при входе в реактор наклонно установлена перфорированная тарелка для равномерного распределения обрабатываемого продукта, внутри корпуса расположен адсорбент. На выходе из реактора установлен капле отбойник и штуцер, предназначенный для вывода изомеризированного и очищенного продукта из реактора. Реактор снабжен четырьмя внешними нагревательными элементами, четырьмя теплоизолирующими кожухами и двумя термопарами, установленными внутри сорбента, в верхней и нижней его частях.
Техническое решение предлагаемой полезной модели поясняется чертежом устройства, изображенного на Фиг. 1.
Устройство включает в себя конструктивно связанные между собой элементы: корпус 1, штуцер 2 ввода исходного продукта, штуцер 3 вывода рисайкла, тарелку 4 распределительную, адсорбент 5, штуцер 6 вывода обработанного продукта, четыре внешних нагревательных элемента 7, каплеотбойник 8 и две термопары 9, установленные внутри адсорбента 5, Нагреватели закрыты теплоизолирующими кожухами 10. Распределительная тарелка 4 и каплеотбойник 8 изготовлены из перфорированной просечной стали. В качестве адсорбента применяется природный сорбент NAX.
Реактор работает следующим образом.
Исходный продукт - дистиллят в смеси с источником водорода (водой) поступает внутрь корпуса 1 через входной штуцер 2 и распределительную тарелку 4, проходит через адсорбент 5, нагревается с помощью нагревательных элементов 7 и доводится до парожидкого состояния. На адсорбенте 5 происходит превращение нормальных парафинов в парафины изостроения и десульфуризация дистиллята.
На поверхности адсорбента 5 происходит массообмен дистиллята, при этом конденсированная часть стекает в нижнюю зону корпуса 1 реактора, смывая сернистые смолистые соединения, которые через штуцер 3 удаляются из реактора, очищаются методом фильтрации от сернистых и смолистых соединений, после чего возвращаются в корпус реактора для дальнейшей обработки.
При прохождении концентрированного дистиллята из верхней зоны реактора в нижнюю, он нагревается, и легкая его часть испаряется. Разница температур в верхней и нижней зонах реактора зависит от качества поступающего дистиллята и составляет 50-100°С. Очищенный продукт удаляется из реактора через каплеотбойник 8 и штуцер 6, а рисайкл - через штуцер 3.
Таким образом, в реакторе одновременно происходит изомеризация и десульфуризация, что обеспечивает высокую производительность реактора при простоте конструкции, низкой металлоемкости, умеренном энергопотреблении, не высокой стоимости. Эффективная изомеризация и очистка дистиллята от соединений серы с помощью оригинальной конструкции реактора обеспечивает высокое качество конечного нефтепродукта, параметры которого изложены в следующей таблице.
В реакторе еще может проходить и крекинг, что подтверждает повышение количества олефинов и снижение температуры конца кипения.
Реализация технического решения полезной модели обеспечивается технологичностью монтажа в единую конструкцию всех составляющих реактор элементов при его производстве и успешной эксплуатацией.
Преимущества предлагаемого реактора перед существующими заключается в эффективности изомеризации дистиллята, повышении качества получаемых нефтепродуктов за счет совмещения изомеризации с дефульфуризацией, простоте конструкции и изготовления
Изготовление и испытание опытно-промышленного образца «Реактора изомеризации дистиллята» в условиях эксплуатации подтвердили вышеуказанные результаты, которые свидетельствуют о том, что предлагаемое устройство может быть признано полезной моделью, т.к. соответствует требованиям патентоспособности: новизна, полезность и промышленная применимость.