РЕАКТОР БЫСТРОГО КОКСОВАНИЯ

Полезная модель относится к области нефтепереработки, в частности, к оборудованию для получения нефтяного кокса на установках быстрого коксования.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является реактор быстрого коксования, который выполнен в виде размещенных в одном корпусе в вертикальной плоскости и соединенных между собой входной, реакционной и сепарационной камер, каждая из которых выполнена в виде перевернутой усеченной пирамиды с основаниями в виде прямоугольников, причем каждая из них выполнена со смещением меньшего основания по отношению к большему относительно оси симметрии корпуса. Входная камера снабжена газораспределительной решеткой, в которой горизонтально размещены ряды последовательно выполненных отверстий, причем каждый последующий ряд отверстий выполнен по отношению к предыдущему ряду со смещением, равным половине расстояния между соседними отверстиями, кроме того входная камера снабжена рассекателями газового потока. Реакционная камера снаружи снабжена тэнами для поддержания температурного режима коксообразования, причем в нижней части реакционной камеры выполнена горизонтальная прорезь для подачи вторичного сырья. В верхней части сепарационной камеры установлен патрубок для выхода кокса и она снабжена также кожухом с рамкой для подсоединения воздуховода, отводящего коксовые газы. (RU 103105 U1, 27.03.2011).
Недостаток заключается в том, что подача сырья в реакционную камеру через горизонтальную прорезь не обеспечивает достаточно равномерного распределения сырья по ширине камеры, что приводит к повышению концентрации сырья в отдельных зонах двухфазного потока и в результате - к значительному увеличению времени обработки - коксованию сырья, что, в конечном итоге, сказывается на себестоимости готового продукта. Кроме того, не используется в полной мере эффект понижения давления в высокоскоростной струе газа.
В основе настоящей полезной модели стоит задача по созданию такой конструкции реактора коксования, которая позволит повысить производительность установки, снизить себестоимость готового продукта и уменьшить эксплуатационные затраты.
Технический результат заключается в снижении времени обработки сырья за счет использования в полной мере гидродинамического эффекта - снижения давления в высокоскоростной струе газа - и, благодаря создаваемому напору, обеспечивается необходимая дальность полета струи жидкости или битуминозного песка, и при этом достигается равномерное распределение сырья по ширине камеры.
Технический результат достигается тем, что известный реактор быстрого коксования выполнен в виде размещенных в одном корпусе в вертикальной плоскости и соединенных между собой входной, реакционной и сепарационной камер, каждая из камер выполнена в виде перевернутой усеченной пирамиды с основаниями в виде прямоугольников, причем каждая из них выполнена со смещением меньшего основания по отношению к большему относительно оси симметрии корпуса, при этом входная камера снабжена газораспределительной решеткой, в которой горизонтально размещены ряды последовательно выполненных отверстий, и каждый последующий ряд отверстий выполнен по отношению к предыдущему ряду со смещением, равным половине расстояния между соседними отверстиями, кроме того входная камера снабжена рассекателями газового потока, а реакционная камера снаружи снабжена тэнами для поддержания температурного режима коксообразования, при этом в верхней части сепарационной камеры установлен патрубок для выхода кокса и она снабжена также кожухом с рамкой для подсоединения воздуховода, отводящего коксовые газы, согласно полезной модели, в нижней части реакционной камеры снаружи оборудован узлом ввода сырья, выполненного в виде щелевых или шнековых насадок в зависимости от вида перерабатываемого сырья, при этом насадки размещены горизонтально в один ряд по ширине реакционной камеры, равно удалены друг от друга и установлены перпендикулярно к передней стенке реакционной камеры.
Отличием предложенного технического решения является оборудование нижней части реакционной камеры реактора узлом ввода сырья, выполненного в виде щелевых или шнековых насадок в зависимости от вида перерабатываемого сырья. При переработке жидкого углеводородного сырья типа смолистых асфальтеновых веществ (CAB) прменяются щелевые насадки, а для переработки битуминозных песков используются шнековые насадки.
Использование вышеуказанных насадок и их размещение позволяет максимально использовать гидродинамический эффект, заключающийся в снижении давления в высокоскоростной струе газа, что обеспечивает, за счет создаваемого напора (до 3-х метров), необходимую дальность полета перерабатываемого сырья. В результате, достигается равномерное распределение сырья по ширине реакционной камеры.
Размещение насадок на одинаковом расстоянии друг от друга также способствует равномерному распределению сырья по ширине камеры.
Экспериментально доказано, что целесообразно использование насадок с диаметром равным 130 мм, а размещение насадок относительно друг друга - с расстоянием между ними в 190 мм.
Экспериментально также доказано, что установка насадок по высоте реакционной камеры реактора соответствует примерно положению максимального вакуума в камере, находящегося выше места перехода входной камеры в реакционную на 10-15% от высоты реакционной камеры.
Полезная модель поясняется чертежом, где
на фиг.1 схематично представлено заявляемое устройство;
на фиг.2 - вид А, узел ввода сырья;
на фиг.3 - установка щелевой насадки;
на фиг.4 - установка шнековой насадки;
Реактор быстрого коксования выполнен в виде размещенных в корпусе 1 в вертикальной плоскости и соединенных между собой входной, реакционной и сепарационной камер 2, 3, 4, каждая из которых выполнена в виде перевернутой усеченной пирамиды с основаниями в виде прямоугольников, причем каждая из них выполнена со смещением меньшего основания по отношению к большему относительно оси симметрии корпуса 1, при этом входная камера 2 снабжена газораспределительной решеткой 5, в которой горизонтально размещены ряды 6 последовательно выполненных отверстий 7, причем каждый последующий ряд отверстий выполнен по отношению к предыдущему ряду со смещением, равным половине расстояния между соседними отверстиями, кроме того входная камера 2 снабжена рассекателями 8 газового потока, а реакционная камера 3 снаружи снабжена тэнами 9 для поддержания температурного режима коксообразования, причем нижняя часть реакционной камеры 3 снаружи оборудована узлом ввода сырья 10, выполненного в виде щелевых или шнековых насадок в зависимости от вида перерабатываемого сырья, при этом насадки размещены горизонтально в один ряд по ширине реакционной камеры 3, равно удалены друг от друга и установлены перпендикулярно к передней стенке реакционной камеры 3, а в верхней части сепарационной камеры 4 установлен патрубок 11 для выхода кокса, при этом сепарационная камера 4 снабжена также кожухом 12 с рамкой 13 для подсоединения воздуховода, отводящего коксовые газы.
Рассмотрим работу реактора на конкретном примере, при условии, что в качестве перерабатываемого сырья используются жидкие смолистые асфальтеновые вещества (CAB).
Во входную камеру 2 реактора подается коксовый газ (перегретый пар), в количестве, обеспечивающем активный фонтанирующий слой. Коксовый газ через газораспределительную решетку 5 посредством рассекателей газового потока 8 направляется в реакционную камеру 3, куда одновременно с подачей газа поступает предварительно нагретое сырье в виде CAB через узел ввода 10, состоящий из пяти щелевых насадок. Сырье засасывается вглубь реакционной камеры за счет гидродинамического эффекта. В реакционной камере 3 происходит диспергирование (сырье дробится на капли) и перемещение потока сырья газовой струей, и процесс коксования ведется в гидродинамическом режиме с созданием фонтанирующего слоя при атмосферном давлении. Температурный режим поддерживается в камере 3 с помощью тэнов 9, размещенных снаружи камеры 3. Образующиеся частицы кокса поступают в сепарационную камеру 4, где они отделяются от коксовых газов и отводятся через патрубок 11. Образовавшиеся коксовые газы с неотделившимися частицами кокса поступают в аппарат со встречными закрученными потоками (АВЗП), откуда частично в скруббер для утилизации в газойли, и частично - в реакционную камеру реактора для поддержания непрерывного процесса коксообразования.
В случае использования сырья в виде суспензий, например, битуминозных песков, работа реактора осуществляется аналогичным образом, но с установкой узла ввода 10 с пятью шнековыми насадками.
В настоящее время изготовлен опытный образец реактора, который прошел испытания и подтвердил надежность в эксплуатации и эффективность при производстве кокса.