РЕАКТОР ДЛЯ ЖИДКОФАЗНОГО ТЕРМИЧЕСКОГО КРЕКИНГА
REACTOR FOR LIQUID-PHASE OF THERMAL CRACKING

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к реакционным аппаратам, используемым в процессах термического крекинга и висбрекинга нефтяного сырья.
Известен реактор для жидкофазного термического крекинга нефтяного сырья, содержащий внешний сосуд высокого давления и укрепленный внутри него с помощью сферического подшипника с возможностью вращения вокруг вертикальной оси внутренний сосуд, снабженный лопатками. Вращение внутреннего сосуда осуществляют либо при помощи гидропривода, либо тангенциальными струями жидкости, направленными на лопатки (патент Великобритании №2094336, C10G 9/02,1981 г.).
Недостатком данного метода является громоздкость и сложность конструкции. Использование вращающегося внутреннего сосуда на сферическом подшипнике в зоне процесса термического крекинга ведет к их закоксовыванию.
Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому результату является реактор для жидкофазного термического крекинга, содержащий корпус с неподвижно установленной в нем внутренней трубой, в нижней части которой расположен маточник, выполненный в виде усеченного конуса, входящего верхним основанием во внутреннюю трубу, в нижнем основании которого соосно внутренней трубе расположен патрубок для подачи водяного пара (патент РФ №2277115, C10G 9/14, oп. 27.05.2006. Бюл.№15).
Недостатком известного реактора является опасность закоксовывания межтрубного пространства между внутренней трубой и корпусом реактора из-за относительно низкой турбулентности сырьевого потока в нем, способствующей образованию застойных зон.
Изобретение направлено на снижение закоксовывания реактора путем организации эффективного вращательного движения сырьевого потока между внутренней трубой и корпусом реактора.
Это достигается тем, что реактор для жидкофазного термического крекинга, содержащий корпус с верхней и нижней крышками и патрубками подвода сырья и отвода продуктов термического крекинга, причем в нижней крышке размещен маточник, выполненный в виде усеченного конуса, входящего верхним основанием во внутреннюю трубу, расположенную неподвижно соосно корпусу, согласно изобретению дополнительно содержит выносную реакционную зону, верхняя часть которой сообщена с внутренней трубой, а нижняя часть - с нижней частью корпуса реактора с возможностью тангенциального ввода реакционной массы в кольцевое пространство между внутренней трубой и корпусом.
Целесообразно внутреннюю трубу установить в корпусе с возможностью ее извлечения из реактора.
Верхняя часть выносной реакционной зоны может быть сообщена с внутренней трубой посредством съемного трубопровода.
Выносная реакционная зона, связанная верхней своей частью с внутренней трубой, а нижней - с кольцевым пространством между корпусом и внутренней трубой нижней части реактора позволяет организовать эффективное центробежное перемещение потока реакционной массы в межтрубном пространстве и, как следствие, снизить закоксовываемость стенок реактора в период эксплуатации установки крекинга.
Выполнение внутренней трубы с возможностью извлечения из реактора и наличие съемного трубопровода между выносной зоной и внутренней трубой дает возможность в случае закоксовывания реактора произвести его очистку с помощью высоконапорных струй воды из брандспойта.
Анализ предлагаемого технического решения на новизну показал наличие нового элемента в конструкции реактора - выносной реакционной зоны, связанной с внутренней трубой реактора, т.е. предлагаемое устройство соответствует условию патентоспособности «новизна».
Поиск по отличительным признакам выявил реактор жидкофазного каталитического гидрирования растительных масел и жиров, представляющий собой замкнутый выносной контур, состоящий из восходящей и нисходящей линий, содержащих трубы, колонки, сепаратор, при этом в восходящую линию встроена спираль (патент РФ №2142333, оп. 1999.12.10). Технический результат известного устройства - повышение однородности распределения концентрации катализатора и реакционной массы по высоте и объему реакционой зоны.
В предлагаемом устройстве также имеется выносной контур с восходящей и нисходящей линиями, однако благодаря новой связи между этими линиями (нисходящий поток сообщается в нижней части реактора с кольцевым пространством между внутренней трубой и корпусом) достигается новый технический результат- организация турбулентного вращения сырьевых потоков, которое создает эффективное центробежное перемещение пристеночных слоев, тем самым предотвращая закоксовываемость реактора во время его работы.
Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».
На чертеже изображена предлагаемая конструкция реактора в разрезе.
Реактор для жидкофазного термического крекинга нефтяного сырья содержит корпус 1 с встроенной в него внутренней трубой 2. Корпус 1 снабжен нижней крышкой 3 с патрубком 4 подвода исходного сырья термического крекинга с закрепленным на нем маточником 5, выполненным в виде усеченного конуса, входящего верхним основанием во внутреннюю трубу 2, патрубком 6 для отвода продуктов термического крекинга, и верхней крышкой 7 с патрубком 8. Реактор дополнительно снабжен выносной реакционной зоной 9, сообщенной своей верхней частью с внутренней трубой 2 посредством съемного трубопровода 10, а нижней частью - с кольцевым пространством между внутренней трубой 2 и корпусом 1 посредством тангенциального ввода 11.
Реактор работает следующим образом. Сырье после нагрева в трубчатой печи подают через патрубок 4 в маточник 5, выполненный в виде усеченного конуса, где жидкая масса формируется в поток и поступает во внутреннюю трубу 2. Сформированный в маточнике 7 сырьевой поток сначала восходящим потоком поднимается вверх по внутренней трубе 2, затем через трубопровод 10 и выносную реакционную зону 9 нисходящим потоком поступает через тангенциальный ввод 11 в низ реактора. Реакционная масса, поступающая через тангенциальный ввод 11 в кольцевое пространство между внутренней трубой 2 и корпусом 1, формируется во вращающийся восходящий спиралевидный поток. Под действием центробежной силы организованный восходящий спиралевидный поток реакционной массы через патрубок 6 выводится из реактора.
В случае закоксовывания реактора продуктами термического крекинга снимают трубопровод 10, верхнюю крышку 7, нижнюю крышку 3 и с помощью брандспойта высоконапорными водяными струями сверху вниз производят очистку внутренней трубы 2 и кольцевого пространства между внутренней трубой 2 и корпусом 1. В случае сильного закоксовывания реактора внутреннюю трубу 2 вытаскивают наружу и проводят ее очистку.
Таким образом, реактор, выполненный с выносной реакционной зоной, сообщенной с внутренней трубой, позволяет ликвидировать застойные зоны, снизить закоксовываемость стенок реактора и увеличить коэффициент использования его объема. Съемные элементы конструкции предлагаемого реактора дают возможность проводить очистку в случае его закоксовывания продуктами термического крекинга.