РЕАКТОР УСТАНОВКИ ЗАМЕДЛЕННОГО КОКСОВАНИЯ
REACTOR OF INSTALLATION FOR RETARDED COKING

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к оборудованию установки замедленного коксования.
Известен реактор установки замедленного коксования, содержащий цилиндрический корпус с верхним и нижним днищами и штуцерами и опору, которая приварена к нижнему днищу реактора сплошным горизонтальным швом. (М.В. Кретинин. Механотехнологические аспекты производства нефтяного кокса, Уфа, изд. ГУП ИНХП РБ, 2009, стр.67, 89-99).
Недостатком известного реактора является то, что вследствие периодического характера работы и большого градиента температур (450-500°С) температурные линейные деформации корпуса реактора и опорной обечайки сопровождаются образованием трещин в сварном шве с возможной потерей устойчивости и аварийной ситуацией на установке.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является реактор установки замедленного коксования, включающий цилиндрический корпус с верхним и нижним днищами и опору, установленную на фундаменте, выполненную в виде кольцевой пластины, расположенной внутри корпуса, при этом ширина пластины составляет 10-30% от диаметра реактора, причем на кольцевой опоре размещены укрепляющие элементы в виде трапециевидных косынок, связывающих опору с корпусом, при этом снаружи корпуса реактора установлены опорные элементы из полого квадратного профиля с отверстиями под болты конструкции фундамента, а между кольцевой опорой и конструкцией фундамента размещена теплоизолирующая прокладка (пат. РФ №2367680, МПК С10В 55/00, оп. 20.09.2009 г.).
Недостатком известного реактора также являются температурные линейные деформации корпуса реактора и опорной обечайки, которые сопровождаются образованием трещин в сварном шве с возможной потерей устойчивости и аварийной ситуацией на установке.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы реактора замедленного коксования.
Технический результат заключается в дополнительном упрочнении корпуса реактора без увеличения толщины стенки корпуса.
Указанный технический результат достигается тем, что в реакторе установки замедленного коксования, включающем корпус с верхним и нижним днищами, кольцевую опору с шириной пластины 10-30% от диаметра реактора, установленную на фундаменте, опорные и укрепляющие элементы, согласно изобретению на боковых стенках корпуса реактора размещены полые кольцевые ребра жесткости, выполненные заодно со стенками корпуса и снабженные изнутри закрепляющими элементами в виде пластин, имеющих форму, идентичную поперечному сечению полого кольцевого ребра жесткости, и прикрепленных по краям ребер перпендикулярно к его поверхности, при этом закрепляющие элементы установлены равномерно по внутреннему периметру ребра жесткости.
На боковой стенке корпуса реактора могут быть размещены, по меньшей мере, два полых кольцевых ребра жесткости.
Целесообразно полые кольцевые ребра жесткости выполнить полукруглой, или треугольной, или прямоугольной, или трапециевидной формы.
Закрепляющие элементы целесообразно приварить по краям полых кольцевых ребер жесткости.
Наличие полых кольцевых ребер жесткости, выполненных заодно с боковыми стенками реактора и снабженных закрепляющимим элементами, размещенных в едином температурном поле аппарата, обеспечивает равномерный прогрев (охлаждение) элементов конструкции реактора, обеспечивает малую величину температурного градиента, температурного линейного расширения и дополнительных температурных напряжений в материале соединений и, следовательно, повышенную надежность предлагаемой конструкции реактора.
Кроме того, использование кольцевых ребер жесткости позволяет повысить прочность цилиндрического корпуса реактора без увеличения толщины его стенки и, следовательно, массы аппарата.
На прилагаемых фигурах изображен предлагаемый реактор установки замедленного коксования: на фиг.1 - общий вид с сечениями; на фиг.2 - вид сверху фиг.1 и разрез узла I по А-А; на фиг.3 - сечение Б-Б фиг.2, полукруглое ребро жесткости с закрепляющим элементом в виде пластины полукруглой формы; на фиг.4 - вид В фиг.3; на фиг.5 - сечение Б-Б фиг.2, треугольное ребро жесткости с закрепляющим элементом в виде пластины треугольной формы; на фиг.6 вид В фиг.5; на фиг.7 - сечение Б-Б фиг.2, прямоугольное ребро жесткости с закрепляющим элементом в виде пластины прямоугольной формы; на фиг.8 вид В фиг.7; на фиг. 9 - сечение Б-Б фиг.2, трапециевидное ребро жесткости с закрепляющим элементом в виде пластины трапециевидной формы; на фиг.10 вид В фиг.9.
Реактор содержит пустотелый цилиндрический корпус 1 с днищем сферической формы 2 вверху и с днищем конической формы 3 внизу. Корпус реактора имеет полые кольцевые ребра жесткости 4 с закрепляющими элементами-пластинами 5. В днищах 3, 2 реактора находятся горловины 6, 7 со штуцерами 8, 9 и люки 10, 11 соответственно. Корпус 1 соединен с кольцевой горизонтальной опорой 12, расположенной внутри корпуса 1. Кольцевая опора 12 установлена на конструкции фундамента 13. Нижнее коническое днище 3 реактора в верхней своей части приварено по периметру к кольцевой опоре 12 и корпусу 1 реактора. Снаружи к корпусу 1 реактора приварены опорные элементы 15 - «лапы» с отверстиями под болты 16. Между кольцевой опорой 12 и конструкцией фундамента 16 установлена теплоизолирующая прокладка 17, 18 - коксовый пирог.
Теплоизоляция и наружная защитная оболочка реактора не показаны на чертеже.
Реактор работает следующим образом. Исходный нефтяной остаток подают через реакционно-нагревательную печь (не показана) через штуцер 8 горловины 6 нижнего конического днища 3 в реактор 1, где за счет аккумулированного тепла происходит процесс коксования. Парообразные продукты коксования покидают реактор 1 через штуцер 9 горловины 7 верхнего днища 2 реактора, а коксовый пирог 18 остается в реакторе. После заполнения реактора коксом его пропаривают, охлаждают водой и при открытом верхнем 11 и нижнем 10 люках выгружают на прикамерную площадку с применением оборудования гидрорезки (не показано), работающего под давлением воды более 18 МПа. Дальнобойность струи гидрорезака составляет более 300 радиусов корпуса реактора, поэтому при проведении операции гидрорезки кокса никаких проблем не возникает.
Полые кольцевые ребра жесткости различной формы совместно с закрепляющими элементами (пластинами) в совокупности создают равнопрочную кольцевую балку, являющуюся дополнительной опорой для боковых стенок реактора, при этом с увеличением числа кольцевых ребер жесткости уменьшается длина пролета между ними и, следовательно, изгибающий момент, для компенсации которого достаточны будут более облегченные элементы конструкции реактора, в частности, меньшая толщина стенки реактора. Кроме того, наличие кольцевых ребер жесткости позволяет создать дополнительную растягивающую силу, направленную вдоль стенок реактора, способствующую стабилизации цилиндрической формы реактора, снижению амплитуды радиальных колебаний стенок реактора и уменьшению их толщины. Полая форма кольцевых ребер жесткости, выполненных заодно с боковыми стенками реактора позволяет содержимому реактора (реакционной массе, водяному пару, воде) воздействовать одновременно на все элементы конструкции реактора.
Размещение в температурном поле реактора боковых стенок корпуса реактора и кольцевых ребер жесткости с закрепляющими элементами обеспечивают равномерный прогрев (охлаждение) элементов конструкции реактора, малую величину температурного градиента, температурного линейного расширения и дополнительных температурных напряжений в материале соединений и, следовательно, повышенную надежность предлагаемой конструкции реактора.
Таким образом, предлагаемая конструкция обеспечивает стабильную и надежную работу реактора установки замедленного коксования и снижает риск создания аварийных ситуаций на установке.