РЕАКТОР ДЛЯ ОБЕССЕРИВАНИЯ МАЗУТА

Полезная модель относится к очистке продуктов переработки нефти - мазутов, судовых топлив от сернистых соединений и может быть использована в нефтеперерабатывающей промышленности.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является устройство для подготовки высокосернистых мазутов к сжиганию, содержащее электродуговой реактор, включающий в себя основание, крышку, штуцер подачи мазута, штуцер вывода обессеренного мазута, переливной штуцер, штуцер вывода газа. На крышке закреплены неподвижные электроды, подключенные к источнику тока, между которыми установлены неподвижные промежуточные электроды, неподключенные к источнику тока, а на основании установлена изолирующая решетка с размещенными на ней подвижными электродами. Подвижные электроды выполнены в виде графитовых шариков, а неподвижные электроды расположены вертикально, на расстоянии от изолирующей решетки, с возможностью свободновзвешенного перемещения графитовых шариков во всем объеме мазута. Источник тока выполнен в виде преобразователя электрического тока, имеющего выводы с положительным и отрицательным потенциалом, причем неподвижные электроды разделены на две группы, одна из которых подключена к выводу с положительным потенциалом, а другая - к выводу с отрицательным потенциалом. При этом штуцер подачи мазута соединен с напорным баком линией подачи мазута и байпасной линией, имеющей насос, а штуцер вывода газа соединен с последовательно соединенными узлами охлаждения, первичной и вторичной очистки газа. Кроме того штуцер вывода обессеренного мазута, переливной штуцер, штуцер вывода газа соединены со сливным баком (пат. RU №107152, кл. C10G 15/00, 2011 г.).
Недостатком устройства, выбранного в качестве прототипа, является повышенный износ неподвижных электродов в результате диффузии электронов металла, из которого они изготовлены и разрушение графитовых подвижных электродов из-за их хрупкости, что существенно снижает надежность работы реактора. Также недостатком является низкая эффективность обессеривания мазута из-за работы реактора в узком диапазоне физико-химических свойств сырья: химический состав, плотность и вязкость, а также из-за выполнения подвижных электродов в виде графитовых шариков, разрушение которых приводит к увеличению зольности обессеренного мазута по сравнению с исходным мазутом.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности работы реактора при обессеривании мазута.
Указанный технический результат достигается тем, что в реакторе для обессеривания мазута, включающем вертикальный корпус, крышку, трубопровод с патрубком подачи мазута, патрубки вывода обессеренного мазута и газа, на крышке закреплены неподвижные электроды, подключенные к преобразователю электрического тока, между которыми установлены неподвижные промежуточные электроды, не подключенные к преобразователю электрического тока,, при этом неподвижные электроды расположены над слоем подвижных электродов, на расстоянии достаточном для свободновзвешенного перемещения подвижных электродов, причем неподвижные электроды, соединенные с преобразователем электрического тока, разделены на две группы, одна из которых подключена к выводу преобразователя с положительным потенциалом, а другая - к выводу преобразователя с отрицательным потенциалом, кроме того подвижные электроды размещены на нижней изолирующей перфорированной решетке, размеры отверстий которой достаточны для прохождения мазута, но меньше размера подвижных электродов, к тому же, патрубок вывода газа соединен с последовательно соединенными холодильником, адсорбером и счетчиком газа, а патрубок вывода обессеренного мазута соединен со сливной емкостью, в отличие от прототипа, неподвижные электроды выполнены из разнородных сталей, а подвижные электроды в виде керамических шариков, с нанесенным на их поверхность проводника с активным катализатором, при этом преобразователь электрического тока оснащен регулируемыми трансформаторами тока и напряжения, а трубопровод подачи мазута - шестеренным насосом с частотно-регулируемым приводом (ЧРП), кроме того, реактор оборудован верхней перфорированной решеткой и сигнализатором верхнего предельного уровня.
На фиг. 1 изображен общий вид реактора для обессеривания мазута.
На фиг. 2 изображена электрическая схема подключения неподвижных электродов к преобразователю электрического тока.
На фиг. 3 изображена крышка реактора с неподвижными электродами, согласно линии А, показанной на фиг. 1.
На фиг. 4 изображена изолирующая перфорированная решетка, согласно разрезу Б-Б, показанной на фиг. 1.
Реактор для обессеривания мазута содержит вертикальный корпус 1 с крышкой 2, в которой размещены подвижные электроды 3, неподвижные электроды 4-6, верхняя и нижняя изолирующие перфорированные решетки 7, 8, сигнализатор верхнего предельного уровня 9, трубопровод 10 с патрубком подачи мазута 11, а также патрубки вывода обессеренного мазута 12 и газа 13. Подвижные электроды 3 выполнены в виде керамических шариков, с нанесенным на их поверхность проводника с активным катализатором. Неподвижные электроды 4-6 выполнены из разнородных сталей и установлены таким образом, что верхние концы закреплены в крышке 2, а нижние концы находятся над слоем подвижных электродов 3, на расстоянии достаточном для свободновзвешенного перемещения подвижных электродов 3 при прохождении мазута. Причем, неподвижные электроды 5, 6 электрически соединены с преобразователем 14 электрического тока, таким образом, что электроды 5 подключены к выводу преобразователя с положительным потенциалом, а электроды 6 к выводу преобразователя с отрицательным потенциалом. При этом преобразователь 14 электрического тока оснащен регулируемыми трансформаторами тока и напряжения. Размеры отверстий перфорированных решеток 7, 8 достаточны для прохождения мазута, но меньше размера подвижных электродов 3. Трубопровод подачи мазута 10 оснащен шестеренным насосом 15 с ЧРП. Кроме того, патрубок вывода газа 13 соединен с последовательно соединенными холодильником 16, адсорбером 17 и счетчиком газа 18, а патрубок вывода обессеренного мазута 12 - со сливной емкостью 19.
Реактор работает следующим образом.
Предварительно подогретый до 85-90°C мазут по трубопроводу подачи мазута 10 через патрубок 11 поступает в реактор. С помощью ЧРП шестеренного насоса 15 и сигнализатора верхнего предельного уровня 9, регулируется расход и уровень (время) обработки мазута в реакторе. В реакторе обессеривание мазута происходит в электрической дуге, вызванной колебательными движениями подвижных электродов 3 между неподвижными электродами 4-6. В электродуговом микроразряде под воздействием высоких температур, достигающих в искре 1500°C, происходит избирательное разрушение сернистых соединений и серы, с последующим переходом из жидкого в парогазовое состояние, для вывода из реактора. В реакторе, подвергают десульфированию сернистые топлива в межэлектродном промежутке в электродуговом разряде подвижных электродов 3. В результате стабилизации потока за счет настройки расхода мазута и уровня тока и напряжения, микроразряды стабилизируются и увеличиваются в объеме, поскольку одновременно возникает множество центров параллельных и перекрестных микродуг в промежутках между соседними электродами. Более того, плотность электрических разрядов в объеме мазута увеличивается за счет образования множества электродуг не только около нижних концов неподвижных электродов 5, 6, но и при их контакте по всей рабочей длине с взвешенными в жидкой фазе подвижными электродами 3. Значительная часть подвижных электродов 3 постоянно находится во взвешенном состоянии под действием восходящего потока мазута, поступающего в реактор снизу через изолирующую перфорированную решетку 8. Верхняя перфорированная решетка 7 препятствует уносу подвижных электродов 3 в патрубки вывода обессеренного мазута 12 и газа 13, а нижняя перфорированная решетка 8 исключает попадание подвижных электродов 3 в патрубок подачи мазута 11 при остановке реактора.
Промежуточные контактирующие неподвижные электроды 4 обеспечивают равномерное распределение электрических дуг по контурам в искровых промежутках неподвижных электродов 5, 6. К тому же наличие неподвижных промежуточных неподключенных электродов 4, между противостоящими основными неподвижными электродами 5, 6 повышает кратность контактирования с подвижными электродами 3, что позволяет повысить надежность дискретной разрядки в системе.
При прохождении мазута через реактор происходит его разделение на две части - жидкую и газообразную. Жидкая часть представляет собой обессеренный мазут, который направляется через патрубок вывода обессеренного мазута 12 в сливную емкость 19. Газообразная часть - реакционная часть соединений серы, из-за низкой плотности накапливается в верхней части корпуса 1 под крышкой 2, а затем через патрубок 13 выводится из реактора и направляется в холодильник 16 для охлаждения газа, затем проходит очистку в адсорбере 17 и после определения объема газа в счетчике 18, поступает на утилизацию.
Регулируемыми трансформаторами преобразователя 14 осуществляется подбор оптимального уровня тока и напряжения, для получения обессеренного мазута с прогнозируемыми качественными показателями. Величина значения тока и напряжения зависят от физико-химических свойств мазута, а также контролируется качеством обессеренного мазута на выходе лабораторными методами.
Предлагаемый реактор характеризуется повышенной эффективностью работы.