способ переработки нефтяных остатков замедленным коксованием и реактор коксования. Реактор переработки нефти


реактор для переработки коксующихся отходов нефтепереработки в жидкое топливо и кокс - патент РФ 2315079

Изобретение относится к устройствам для выделения углеводородных фракций жидкого топлива и кокса из прямогонных и кислых гудронов, застарелых мазутов, нефтешламов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности при утилизации отходов. Реактор для выделения углеводородных фракций жидкого топлива и кокса из некондиционных коксующихся продуктов и отходов нефтепереработки включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с плоским днищем 2, снабженным наружным нагревателем 3, имеющим центральное отверстие 21 с патрубком 22, приемник сырья 5, закрепленный на приводном валу 4, оросительную трубку 6 с отверстиями, жестко соединенную с приемником сырья 5, и нож 7, установленный на валу 4 впереди оросительной трубки по ходу вращения вала 4 параллельно днищу 2 и трубке 5. Отверстия оросительной трубки 6 выполнены в виде сквозных пазов 11 вдоль цилиндрической поверхности трубки 6, расположенных над плоским стоком 12. На оросительной трубке 6 установлен шток 13, способный к продольному перемещению. На штоке 13 закреплены скребки 16. В корпусе 1 размещены прямой 9 и обратный 10 толкатели штока 13. Приемник сырья 5 и оросительная трубка 6 снабжены экранами 24 и 25. Режущая кромка ножа 7 выполнена в виде неравнобоких угловых выступов. На нижней части вала 4 закреплена ступица 19 с радиальными наклонными лопатками 20, а патрубок 22 оснащен радиальными контрлопатками. Изобретение увеличивает продолжительность непрерывной работы реактора и его производительность. 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2315079

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для выделения углеводородных фракций жидкого топлива и кокса из прямогонных и кислых гудронов, застарелых мазутов, нефтешламов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности при утилизации отходов.

Известен реактор для выделения углеводородных фракций жидкого топлива из отходов нефтепереработки [заявка на выдачу патента РФ на изобретение №2002106775/12(006965) от 15.03.2002], содержащий вертикально установленный цилиндрический корпус, укрепленный на его нижнем торце диск с обращенной внутрь корпуса контактной рабочей поверхностью и отверстием в центре для сброса кокса в шлюзовую камеру, обогреватели диска, установленные в кожухе, укрепленном на наружной стороне диска, расположенный в корпусе приемник сырья, закрепленный на валу, связанным с приводом вращения, оросительную трубку для подачи перерабатываемого сырья с обращенными к контактной поверхности диска отверстиями, сообщающуюся с полостью приемника сырья, и нож, прилегающий к поверхности диска, нож и оросительная трубка неподвижно связаны с валом. Этот аппарат принят за прототип реактора по предлагаемому изобретению.

Недостаток известного реактора - частые остановки для чистки внутренних поверхностей приемника сырья, оросительной трубки и ее отверстий от отложений коксующихся смол, образующихся при перегреве сырья, увеличивающегося сопротивления движению ножа, вследствие скопления частиц кокса перед режущей кромкой ножа, прочистки центрального отверстия от зависающих в нем крупных частиц кокса, выходящих из реактора, что приводит к снижению производительности реактора.

Целью изобретения является повышение его производительности за счет внесения изменений в конструкцию реактора снижающих частоту профилактических остановок реактора (для чистки).

Это достигается благодаря тому, что в реакторе, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с плоским днищем, снабженным наружным нагревателем и имеющим центральное отверстие с патрубком, приемник сырья, закрепленный на приводном валу, оросительную трубку с отверстиями, жестко соединенную с приемником сырья, нож, установленный на валу впереди трубки по ходу вращения вала параллельно днищу и трубке, отверстия оросительной трубки выполнены в виде сквозных пазов, расположенных вдоль боковой образующей цилиндрической поверхности трубки, и снабжены плоским стоком, на оросительной трубке установлен с возможностью продольного скольжения шток, на котором закреплены скребки, свободные концы которых расположены в пазах оросительной трубки, а нижняя кромка контактирует с поверхностью стока, и вертикальная ось с роликом, в корпусе установлены прямой и обратный толкатели штока в виде плоских направляющих ролика, закрепленных в плоскости вращения ролика вокруг оси вала и сопрягающихся тангенциально в противоположных направлениях с концентричными валу окружностями, имеющими зазор не менее чем диаметр окружности ролика, при этом приемник сырья и оросительная трубка снабжены экранами в виде наружных оболочек, нож расположен тангенциально к центральному отверстию со смещением от центра против хода ножа и выполнен с зубцами на режущей кромке в виде неравнобоких угловых выступов, длинные стороны которых обращены к валу, на нижней части вала закреплена с заходом в патрубок центрального отверстия ступица с радиальными наклонными к валу лопатками, патрубок оснащен радиальными контрлопатками, закрепленными на внутренней его поверхности.

Выполнение отверстий оросительной трубки в виде сквозных пазов позволяет более равномерно распределять истекающее из трубки сырье по поверхности днища, дает возможность прочищать отверстия от коксующихся отложений без существенного перекрытия отверстий скребками, за счет продольного пазам движения скребков способствует выводу отложений из отверстий наружу трубки.

Расположение сквозных пазов вдоль боковой образующей цилиндрической поверхности оросительной трубки снижает тепловое излучение от днища на отверстия и предотвращает прогрев сырья в отверстиях до температуры коксообразования.

Снабжение сквозных пазов плоским стоком предотвращает растекание сырья по наружной поверхности, обращенной к теплоизлучающему днищу, сохраняет теплоотражательную способность наружной поверхности трубки и тем самым снижает возможность перегрева сырья в трубке.

Установка на оросительной трубке с возможностью продольного скольжения штока, на котором закреплены скребки, свободные концы которых расположены в пазах трубки, а нижняя кромка контактирует с поверхностью стока, позволяет при возвратно-поступательном движении штока прочищать пазы трубки и предотвращает образование коксующихся отложений на стоке.

Закрепление на штоке вертикальной оси с роликом дает возможность при вращении ролика вокруг оси вала организовать возвратно-поступательное движение штока вдоль трубки за счет качения ролика по поверхностям прямого и обратного толкателей, отклоняющих движение ролика от окружного вокруг оси вала в радиальных к оси вала и от оси вала направлениях.

Установка в корпусе прямого и обратного толкателей штока дает возможность организовать возвратно-поступательное движение штока со скребками и при этом выполнять чистку пазов оросительной трубки и поверхности стока.

Выполнение толкателей штока в виде плоских направляющих ролика, закрепленных в плоскости вращения ролика вокруг вала и сопрягающихся тангенциально в противоположных направлениях с концентричными валу окружностями, имеющими зазор не менее, чем диаметр ролика, позволяет реализовать перемещение ролика при его вращении вокруг оси вала с направляющей поверхности прямого толкателя на направляющую поверхность обратного толкателя.

Снабжение приемника сырья и оросительной трубки экранами в виде наружных оболочек снижает тепловое излучение от днища на поверхности приемника и трубки и предотвращает перегрев сырья и возникновение коксующихся отложений в приемнике и трубке.

Расположение ножа тангенциально к центральному отверстию со смещением от центра его против хода ножа обеспечивает перемещение сколотых с днища частиц кокса в центральное отверстие на выгрузку из реактора за счет направляющего к отверстию действия лобовой поверхности ножа на частицы, тем самым предотвращает избыточное накопление частиц кокса перед ножом и необходимость его остановки для их удаления.

Выполнение ножа с зубцами на режущей кромке позволяет при воздействии ножа на слой кокса, образующийся на днище при работе реактора, создавать концентраторы напряжений в слое кокса, что способствует его измельчению при отделении от поверхности днища и снижает возможность забивки центрального отверстия с переходным патрубком частицами кокса.

Выполнение зубцов в виде неравнобоких угловых выступов, длинные стороны которых обращены к валу, улучшает скольжение частиц кокса вдоль ножа к центральному отверстию днища, снижает возможность скопления частиц перед движущимся ножом и обеспечивает равномерность движения частиц кокса через центральное отверстие, что уменьшает возможность забивки его патрубка.

Закрепление на нижней части вала с заходом в патрубок центрального отверстия ступицы с радиальными наклонными к валу лопатками способствует за счет воздействия лопаток осевому перемещению частиц кокса по патрубку на выход из реактора и измельчению частиц кокса.

Оснащение патрубка центрального отверстия радиальными контрлопатками, закрепленными на его внутренней поверхности, усиливает измельчающее воздействие лопаток ступицы, вращающейся с валом, и тем самым способствует проходимости кокса через патрубок.

На фиг.1 представлен общий вид реактора, на фиг.2 - вид реактора в плане по сечению А на фиг.1, на фиг.3 - вид реактора по сечению Б на фиг.2.

Реактор для получения жидкого топлива из некондиционных коксующихся продуктов и отходов нефтепереработки включает корпус 1 с днищем 2, наружный нагреватель 3, приводной вал 4 (привод не показан), установленные на валу 4 приемник сырья 5 с оросительной трубкой 6, нож 7. Внутри корпуса 1 на кронштейнах 8 закреплены прямой 9 и обратный 10 толкатели. Оросительная трубка 6 выполнена со сквозными пазами 11, снабженными стоком 12. На трубке 6 установлен с возможностью продольного скольжения шток 13 с осью 14, на которой свободно насажен ролик 15. На штоке 13 закреплены скребки 16. Свободные концы 17 скребков 16 расположены в пазах 11, нижние кромки 18 скребков 16 контактируют с поверхностью стока 12. На нижней части вала 4 закреплена ступица 19 с радиальными наклонными лопатками 20. Днище 2 имеет центральное отверстие 21 с патрубком 22, в которых закреплены радиально валу 4 контрлопатки 23. Поверхности приемника сырья 5 и оросительной трубки 6 со стороны днища 2 имеют экраны 24 и 25. Корпус 1 снабжен патрубком 26 для ввода сырья в приемник 5, патрубком 27 - для отвода паров из корпуса 1 и люком 28. Нож 7 выполнен с зубцами 29 на режущей кромке.

Реактор работает следующим образом. В продуваемый азотом через патрубок 22 корпус 1 при прогретом с помощью нагревателя 3 днище 2 и вращающемся валу 4 через патрубок 26 вводится сырье, которым могут быть прямогонные и кислые гудроны, застарелые мазуты, нефтешламы. Сырье из приемника 5 по оросительной трубке 6 через сквозные пазы 11 по стоку 12 стекает на днище 2, на котором распределяется вслед кругового движения ножа 7 тонким слоем. Благодаря небольшой толщине слой сырья на днище 2 быстро прогревается, вследствие чего летучие углеводородные фракции его испаряются и отводятся из корпуса 1 через патрубок 27 на конденсацию, которая осуществляется вне корпуса 1. Часть сырья образует на днище 2 слой кокса, срезаемый ножом 7. При движении ножа 7 в слое кокса создается местное напряжение, кокс срезается, растрескивается и измельчается. В момент скола частиц кокса с днища 2, продольный линейный размер которых определяется длиной длинных сторон зубцов 29, сила, действующая на частицу, благодаря уклону длинных сторон зубцов 29 к валу 4 и тангенциально расположенного ножа 7, имеет составляющую, направленную к отверстию 21, поэтому получаемые частицами кокса при сколе с днища 2 импульсы способствуют транспортировке частиц кокса к центральному отверстию 21. Далее сколотые частицы кокса вовлекаются в окружное движение ножом 7, при упоре их в лобовую поверхность ножа 7 силы, действующие на частицы, направлены под углом к фронту ножа 7, из-за чего частицы скользят вдоль ножа 7 в отверстие 21. В случае зависания частиц кокса в отверстии 21 и переходном патрубке 22 эти частицы подвергаются осевому воздействию наклонных радиальных лопаток 20 вниз по патрубку 22 и, попадая в "ножницы", образованные лопатками 20 и контрлопатками 23, крошатся на более мелкие частицы, которые свободно проходят через патрубок 22 в приемник кокса. Экраны 24 и 25 отражают тепловое излучение от днища 2 на приемник сырья 5 и оросительную трубку 6, предотвращая преждевременный прогрев сырья, текущего по ним на распределение через пазы 11 по днищу 2, и образование в приемнике 5 и трубке 6 коксующихся отложений. Ролик 15 при вращении вместе с оросительной трубкой 6 вокруг оси вала 4 во время каждого оборота вала 4 входит в зону размещения в корпусе 1 прямого 9 и обратного 10 толкателей и, взаимодействуя с ними, приводит через ось 14 к возвратно-поступательному движению вдоль трубки 6 шток 13. Закрепленные на штоке 13 скребки 16 в процессе возвратно-поступательного движения штока 13 счищают коксующиеся отложения в пазах 11 и на поверхности стока 12, которые с истекающим из трубки 6 сырьем направляются на днище 2, не попадая на поверхность экрана 25 трубки 6.

Таким образом, предлагаемый реактор по сравнению с прототипом за счет оснащения средствами прочистки и теплорадиационной защиты сырьевых трактов средствами измельчения кокса позволяет увеличить продолжительность непрерывной работы до остановки реактора на профилактические работы и тем самым повысить его производительность.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Реактор для получения жидкого топлива и кокса из некондиционных коксующихся продуктов и отходов нефтепереработки, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с плоским днищем, снабженным наружным нагревателем и имеющим центральное отверстие с патрубком, приемник сырья, закрепленный на приводном валу, оросительную трубку с отверстиями, жестко соединенную с приемником сырья, нож, установленный на валу впереди трубки по ходу вращения вала параллельно днищу и трубке, отличающийся тем, что отверстия оросительной трубки выполнены в виде сквозных пазов, расположенных вдоль боковой образующей цилиндрической поверхности трубки, и снабжены плоским стоком, на оросительной трубке установлен с возможностью продольного смещения шток, на котором закреплены скребки, свободные концы которых расположены в пазах оросительной трубки, а нижняя кромка контактирует с поверхностью стока, и вертикальная ось с роликом, в корпусе установлены прямой и обратный толкатели штока в виде плоских направляющих ролика, закрепленных в плоскости вращения ролика вокруг оси вала и сопрягающихся тангенциально в противоположных направлениях с концентричными валу окружностями, имеющими зазор не менее чем диаметр ролика, при этом приемник сырья и оросительная трубка снабжены экранами в виде наружных оболочек, нож расположен тангенциально к центральному отверстию со смещением от центра его против хода ножа и выполнен с зубцами на режущей кромке в виде неравнобоких угловых выступов, длинные стороны которых обращены к валу, на нижней части вала закреплена с заходом в патрубок центрального отверстия ступица с радиальными наклонными к валу лопатками, патрубок оснащен радиальными контрлопатками, закрепленными на внутренней его поверхности.

www.freepatent.ru

Кожухотрубный каталитический реактор для переработки нефтепродуктов

Полезная модель относится к конструкции реактора трубчатого типа и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Известен кожухотрубный каталитический реактор, содержащий корпус с верхней и нижней крышками и патрубками для входа и выхода реакционной массы и теплоносителя, трубные решетки с пучком труб, внутри которых размещен катализатор, содержит дополнительно слои катализатора, размещенные в двух зонах, одна из которых расположена в верхней крышке, где размещен катализатор, обеспечивающий дополнительное превращение реакционной массы в продукты реакции, другая - в нижней крышке, где помещен отработанный катализатор с равномерно расположенными в нем металлическими трубами, обеспечивающими выравнивание концентрации реакционной массы и температуры на входе в трубчатый пучок (RU №2180266, опубл. 10.03.02).

Недостатком данного реактора является использование готового катализатора для ведения процесса катализа, что требует дополнительных затрат на его приобретение или производство, это повышает стоимость процесса переработки. Для проведения процесса требуется принудительная циркуляция реагентов, непосредственное введение готового катализатора в процесс переработки может вызвать его закоксовывание, а это требует его очистки. В результате этих недостатков усложняется технологический процесс переработки и повышается его стоимость.

Наиболее близким к предлагаемому кожухотрубному каталитическому реактору для переработки нефтепродуктов является конструкция трубчатого теплообменного реактора, содержащая корпус с верхней и нижней крышками и патрубками для входа и выхода реагентов и теплоносителя, отбойники, размещенные в верхней и нижней крышках, и образованный внутри корпуса контур естественной циркуляции с центральной трубой нисходящей циркуляции, с патрубками для ввода реагентов и пучком труб восходящей циркуляции, установленных в трубных решетках (Н.П.Долинин «Установка для нагрева химической аппаратуры высокотемпературными органическими теплоносителями», Машгиз, М., 1963, с.232).

В известном реакторе при проведении процесса без катализатора будет низкий выход готового продукта, а введение готового катализатора усложняет технологический процесс и повышает его стоимость.

Задачей предлагаемой полезной модели является упрощение и снижение стоимости технологического процесса и повышение выхода готового продукта.

Для достижения данного технического результата в кожухотрубном каталитическом реакторе для переработки нефтепродуктов, содержащем корпус с верхней и нижней крышками и патрубками входа и выхода реагентов и теплоносителя, отбойники, размещенные в верхней и нижней крышках, и образованный внутри корпуса контур естественной циркуляции реагентов с центральной трубой нисходящей циркуляции с патрубками для ввода реагентов и пучком труб восходящей циркуляции, установленных в трубных решетках, в верхней и нижней крышках корпуса размещен носитель для катализатора, а в качестве носителя использованы высокодисперсные термостойкие материалы.

Размещение носителя для катализатора в верхней и нижней крышках корпуса в процессе переработки нефтепродуктов обеспечивает адсорбцию металлоорганических соединений из смолисто-асфальтовых веществ на носителе, потому что в качестве носителя использованы термостойкие адсорбенты.

В качестве сырья процесса можно использовать нефть, нефтяные дистилляты, газовые конденсаты или углеводороды вторичного происхождения, например, продукты гидрокрекинга тяжелых нефтяных фракций.

Осажденные на носителе металлоорганические соединения из смолисто-асфальтовых веществ выполняют роль катализатора в процессе переработки нефтепродуктов, что позволяет упростить технологический процесс и снизить его стоимость.

Размещение носителя для катализатора в верхней крышке позволяет повысить время пребывания реагентов в реакторе и повысить степень их превращения в готовый продукт.

На чертеже представлен общий вид кожухотрубного каталитического реактора.

Он содержит корпус 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 теплоносителя, с патрубками входа 6 и 14, 15 выхода реагентов, верхнюю 4 и нижнюю 5 крышки, в которых размещены отбойники 12.

В центре корпуса 1 размещена труба 11 нисходящей циркуляции с патрубками 13 для ввода реагентов.

Трубные решетки 8 закреплены во фланцевые соединения 7 между корпусом 1 и крышками 4 и 5. В трубных решетках 8 установлен пучок труб 9 восходящей циркуляции реагентов. В верхней 4 и нижней 5 крышках размещен носитель для катализатора 10. В качестве носителя использованы термостойкие до 400°С адсорбенты, например, активированный уголь, кварц, окись алюминия, цеолит и др. Использование адсорбента выше 400°С нецелесообразно, т.к. происходит деструкция перерабатываемого сырья.

Кожухотрубный каталитический реактор для переработки нефтепродуктов работает следующим образом.

Теплоноситель подают через патрубок 2 в межтрубное пространство корпуса 1, отработанный теплоноситель выходит через патрубок 3. Нефтепродукты поступают при атмосферном давлении через патрубок 6 в верхнюю крышку 4 корпуса 1 и по патрубкам 13 вводятся в центральную трубу 11 нисходящей циркуляции, где они нагреваются и, опускаясь в нижнюю крышку 5, проходят через носитель для катализатора 10, на котором осаждается основная часть металлоорганических соединений, образующихся в процессе переработки из смолисто-асфальтовых веществ, которые выполняют роль катализатора. Образующаяся при нагревании нефтепродуктов в трубах 9 парожидкостная смесь имеет плотность значительно ниже плотности смеси в центральной трубе 11, т.к. в центральной трубе 11 на единицу объема нефтепродуктов приходится меньшая теплообменная поверхность, чем в трубах 9, вследствие этого в реакторе создается интенсивная естественная циркуляция нефтепродуктов, в трубах 9 снизу вверх, а в центральной трубе 11 сверху вниз. Парожидкостная смесь из пучка труб 9 восходящей циркуляции и центральной трубы 11 нисходящей циркуляции поступает в верхнюю крышку 4, проходит через носитель для катализатора 10, при этом происходит осаждение оставшихся в ней металлоорганических соединений из смолисто-асфальтовых веществ, которые выполняют роль катализатора, и дополнительное превращение нефтепродуктов в готовый продукт. Парожидкостная смесь в верхней крышке 4, проходя через отбойники 12, отделяется от капель жидкости, которые направляются в центральную трубу 11 нисходящей циркуляции, а пар выводится через патрубок 14 на конденсирование.

Образующийся в результате термокаталитической обработки на носителе для катализатора 10 в верхней крышке 4 тяжелый продукт через патрубки ввода увлекается в центральную трубу 11 нисходящей циркуляции и вместе с тяжелым продуктом, образующимся в нижней крышке 5, собирается в нижней части крышки 5 и удаляется из реактора через патрубок 15.

Таким образом, предлагаемый кожухотрубный каталитический реактор для переработки нефтепродуктов обеспечивает образование катализатора непосредственно в процессе переработки нефтепродуктов за счет использования носителя для катализатора из термостойкого адсорбента, размещенного в верхней и нижней крышках корпуса, на котором адсорбируются металлоорганические соединения из смолисто-асфальтовых веществ, выполняющие роль катализатора, что обеспечивает упрощение и снижение стоимости технологического процесса переработки и повышение выхода готового продукта.

bankpatentov.ru

способ переработки нефтяных остатков замедленным коксованием и реактор коксования - патент РФ 2437916

Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Реактор коксования включает цилиндрический корпус 1 с верхним 2 и нижним 3 днищами и опору 12, установленную на фундаменте 13, выполненную в виде горизонтальной кольцевой пластины, размещенной внутри корпуса 1. На кольцевой опоре 12 размещены укрепляющие элементы в виде вертикальных трапециевидных косынок 15, связывающих опору 12 с корпусом 1. Реактор коксования включает также патрубки для тангенциального ввода 8 одной части сырья и патрубки для радиального ввода 9 другой части сырья. Патрубки для тангенциального ввода 8 сырья в нижнюю часть реактора установлены либо в обечайке 19 с вертикальными стенками, либо в верхней части нижней горловины 5 высотой 1,5-2,0 метра. Патрубки для радиального ввода сырья 9 размещены радиально в нижней части конического днища 3 под прямым углом к его поверхности и выше уровня патрубков для тангенциального ввода сырья 8. Патрубок вывода жидкой фазы 10 с низа реактора размещен в нижней боковой части горловины 5 реактора. Изобретение позволяет снизить количество слипшейся между собой дроби, препятствующей эффективной выгрузке кокса. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2437916

Группа и изобретений относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использована в процессе замедленного коксования нефтяных остатков.

Известен способ замедленного коксования нефтяных остатков (С.А.Ахметов. Технология глубокой переработки нефти и газа. Изд. «Гелем», Уфа, 2002 г., стр.385-389) путем подогрева сырья в теплообменниках, конвекционном змеевике печи, контакта с парогазовыми продуктами коксования в ректификационной колонне с образованием вторичного сырья (смеси исходного сырья с тяжелым газойлем коксования), последующего нагрева в радиантном змеевике печи и подачи в реактор на коксование. Реактор представляет собой вертикальный полый цилиндр с горловинами внизу и наверху аппарата, а также патрубками для ввода сырья и вывода парогазовых продуктов коксования.

Недостатком известного способа и устройства является то, что технология, применяемая в известном способе, обуславливает значительную (48 часов) длительность цикла работы реакторов, включающего стадию заполнения камер коксом в течение 24 часов (собственно коксование) и стадию подготовки реактора в течение 24 часов, включающую пропарку кокса, охлаждение его водяным паром и водой, удаление воды из реактора, выгрузку кокса гидрорезаком, прогрев реактора водяным паром, опрессовку и прогрев реактора парами коксования. Затем цикл коксования начинается заново.

Наиболее близким к предлагаемому способу по существенным признакам является способ переработки нефтяных остатков замедленным коксованием (пат. РФ № 2372375, опубл. 10.11.2009, БИ № 31), включающий подачу сырья на коксование в реакторе с образованием дробьевидного кокса при температуре 505-530°С в течение 6-8 часов под давлением не более 0,2 МПа, выгрузку дробьевидного кокса из реактора в подреакторный бункер при температуре 390-420°С под давлением водяного пара или инертного газа не менее 0,1 МПа с последующим его охлаждением в бункере водой.

Недостатком известного способа является то, что часть дробьевидного кокса имеет коксовые перемычки, образовавшиеся в процессе коксования жидкой фазы, поступившей из печи в реактор вместе с потоком термообработанного сырья и мешающие выгрузке кокса из реактора и его последующей транспортировке.

Наиболее близким по существенным признакам к предлагаемому устройству является реактор, включающий цилиндрический корпус с верхним и нижним днищами, опору, установленную на фундаменте, выполненную в виде горизонтальной кольцевой пластины, размещенной внутри корпуса, на кольцевой опоре размещены укрепляющие элементы в виде вертикальных трапециевидных косынок, связывающих опору с корпусом, снаружи корпуса реактора установлены опорные элементы из полого квадратного профиля с отверстиями под болты конструкции фундамента и между кольцевой опорой и конструкцией фундамента размещена теплоизолирующая прокладка (пат. РФ № 2367680, опубл. 20.09.2009, БИ № 26).

Недостатком известного устройства является то, что оно не предусмотрено для получения топливного кокса в режиме предлагаемого способа.

Технический результат, на достижение которого направлены изобретения, заключается в снижении количества слипшейся между собой дроби, препятствующей эффективной выгрузке кокса.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе переработки нефтяных остатков замедленным коксованием, включающем подачу сырья из печи в нижнюю часть реактора, собственно коксование в реакторе с образованием дробьевидного кокса при температуре 505-530°С в течение 6-8 часов под давлением не более 0,2 МПа и выгрузку дробьевидного кокса из реактора в подреакторный бункер при температуре 390-420°С под давлением водяного пара или инертного газа не менее 0,1 МПа с последующим его охлаждением в бункере водой, согласно изобретению на стадии коксования из сырья выделяют жидкую фазу путем тангенциального ввода части сырья из печи в нижнюю часть реактора с последующим выводом вышеупомянутой жидкой фазы в количестве 2-4% на сырье из реактора, при этом другую часть сырья вводят радиально в нижнюю часть конического днища, а жидкую фазу с низа реактора направляют в смеси с охлаждающей струей - разбавителем в исходное сырье.

Целесообразно одну часть сырья из печи вводить в нижнюю часть реактора тангенциально двумя потоками.

Целесообразно другую часть сырья из печи вводить радиально в коническую часть днища под прямым углом к его поверхности также двумя потоками.

Также указанный технический результат достигается тем, что в реакторе замедленного коксования, включающем цилиндрический корпус с верхним сферическим и нижним коническим днищами, опору, установленную на фундаменте, выполненную в виде горизонтальной кольцевой пластины, размещенной внутри корпуса, согласно изобретению нижняя часть реактора оснащена патрубками для тангенциального и радиального ввода разделенного на части сырья из печи, при этом патрубки для тангенциального ввода одной части сырья из печи в нижнюю часть реактора установлены либо в обечайке с вертикальными стенками, размещенной в нижней части конического днища, либо в верхней части нижней горловины высотой 1,5-2,0 метра, а патрубки для радиального ввода другой части сырья из печи в реактор размещены радиально в нижней части конического днища под прямым углом к его поверхности и выше уровня патрубков для тангенциального ввода, патрубок вывода жидкой фазы с низа реактора размещен в нижней боковой части горловины реактора.

Сырьевой поток на выходе из змеевика печи при температуре 505-530°С и пониженном давлении представляет собой парожидкостную высокодисперсную массу, движущуюся со скоростью 35-50 м/сек. Однако на входе в реактор происходит конденсация паров с образованием капель, их укрупнение вследствие снижения температуры потока на 10-15°С при прохождении трансферного трубопровода. В самом реакторе температура продолжает снижаться, а выделяющиеся капли, состоящие из асфальтенов, карбенов, карбоидов, начинают карбонизироваться и затвердевать в виде дроби под действием межмолекулярных сил когезии, адгезии, поверхностного натяжения и аэродинамического газопарового потока, обтекающего твердые дисперсные частицы. По мере повышения высоты коксового пирога, понижения температуры и снижения скорости карбонизации количество сконденсировавшейся жидкой фазы возрастает, она абсорбируется на поверхности дроби, заполняя узкие места в местах контакта коксовых частиц между собой. Излишнее количество жидкой фазы может вызвать нежелательную конгломерацию дроби между собой и затруднить выгрузку кокосовой массы из реактора, проводимую без применения типовой гидрорезки.

В предлагаемом способе при тангенциальном вводе в реактор одной части сырьевого потока из печи при скорости 35-50 м/сек из него выделяют жидкую фазу, которая стекает в нижнюю часть горловины, а оттуда под собственным давлением ее выводят в количестве 2-4% (на сырье) из реактора и после разбавления охлаждающей струей возвращают в исходное сырье (в сырьевую емкость). Другую часть сырьевого потока, содержащую остаточную часть жидкой фазы, направляют радиально в нижнюю часть конического днища под прямым углом к его поверхности и выше уровня первого тангенциального потока, освобождая горловину от опасности образования в ней конгломератов дробьевидного кокса.

Вышеуказанный ввод тангенциального и радиального потоков из печи в реактор, и вывод (отбор) жидкой фазы из нижней части реактора в зависимости от качества исходного сырья и технологического режима позволяют получить заданное агрегативное состояние коксового пирога, что уменьшает количество слипшейся между собой дроби и облегчает его выгрузку из реактора.

Тангенциальное размещение патрубков для ввода сырья в реактор из печи в обечайке с вертикальными стенками, размещаемую в нижней части конического днища, либо в верхней части нижней горловины высотой 1,5-2,0 м обеспечивает создание разделяющей центробежной силы для выделения капель жидкой фазы из высокодисперсного скоростного (35-50 м/сек) потока, их стекание по вертикальной стенки сверху в низ и сбор в нижней части горловины реактора.

Радиальное размещение патрубков для ввода сырья в реактор из печи в нижней конической части конуса под прямым углом к поверхности конуса и выше уровня тангенциальных входных патрубков сохраняет гидродинамическую структуру потока и направляет его к центральной осевой части реактора.

Размещение патрубка для вывода жидкой фазы из реактора в нижней боковой части горловины реактора освобождает нижнюю его часть для монтажа стационарно устанавливаемого дистанционно управляемого механического шибера, предназначенного для герметизации реактора на стадии коксования и вывода из него дробьевидного кокса в подреакторный бункер на стадии подготовки реактора.

Конструкция предлагаемого реактора показана на фиг.1 - общий вид с сечением с тангенциальным вводом одной части сырья (первого потока) в обечайку с вертикальными стенками, размещаемую в нижней части конуса и радиальным вводом другой части (второго потока) в нижнюю часть конического днища выше уровня первого входного потока, и выводом жидкой фазы с нижней боковой части горловины реактора, фиг.2 - вид А (снизу) фиг.1, фиг.3 - общий вид с сечением с тангенциальным вводом первого потока в верхнюю часть нижней горловины реактора высотой 1,5 м и радиальным вводом второго потока в нижнюю часть конического днища выше уровня первого входного потока и выводом жидкой фазы с нижней боковой части горловины реактора, фиг.4 - вид Б (снизу) фиг.3.

Реактор (фиг.1-4) содержит пустотелый цилиндрический корпус 1 с верхним 2 сферическим и нижним 3 коническим днищами, в которых находятся горловины 4, 5, люки 6, 7, патрубки: 8 - тангенциального ввода первого потока сырья, 9 - радиального ввода второго потока сырья, 10 - вывода жидкой фазы, 11 - выхода дистиллята коксования. Корпус соединен с опорой 12, выполненной заодно с корпусом реактора и его нижним днищем в виде горизонтальной кольцевой пластины - кольцевой опоры, расположенной внутри корпуса 1 реактора. Кольцевая опора 12 установлена на конструкции фундамента 13. Между кольцевой опорой 12 и конструкцией фундамента 13 установлена теплоизолирующая прокладка 14. Нижнее коническое днище 3 реактора в верхней своей части приварено по периметру к кольцевой опоре 12. Трапециевидные косынки 15 (укрепляющие элементы) приварены к кольцевой опоре 12 и к корпусу 1 реактора. Снаружи к корпусу 1 реактора приварены опорные элементы 16 - «лапы» с отверстиями под болты 17 конструкции фундамента 13. В корпусе 1 формируется коксовый пирог 18. В нижней части конического днища 3 размещена обечайка 19. Теплоизоляция и наружная защитная оболочка реактора не показаны на чертеже.

Работа реактора приведена в тексте описания предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим образом. Сырье предварительно нагревают в теплообменниках, конвекционной секции печи и смешивают с рециркулятом, жидкой фазой, выводимой с низа реактора в заданном соотношении в отдельной емкости, затем вторичное сырье нагревают в радиационной секции печи до температуры 505-530°С, при этом в змеевик печи дополнительно вводят турбулизатор - водный конденсат. Термообработанное сырье из печи подают со скоростью 35-50 м/сек параллельными потоками в нижнюю часть конического днища 3 реактора тангенциально через патрубки 8 в обечайку 19 с вертикальными стенками (фиг.1), либо в верхнюю часть нижней горловины 5 (фиг.3) и радиально через патрубки 9 в коническую часть 3 реактора 1 выше уровня тангенциальных патрубков 8. Выделившуюся из сырьевого потока жидкую фазу выводят с нижней части горловины 10 реактора 1 в количестве 2-4% на сырье и направляют после смешения с охлаждающей струей - разбавителем (газойлем), в исходное сырье. Регулируя расход тангенциального и радиального потоков из печи в реактор 1 и вывод (отбор) жидкой фазы из патрубка 10 горловины 5, получают коксовый пирог 18 в виде дроби с пониженным в 3,3-3,6 раза количеством слипшихся между собой коксовых дробин. Агрегатный состав коксового пирога в виде дроби (зерен, порошка) обусловлен испарением связующего компонента - газойля из реакционной массы вследствие высокой температуры (505-530°С), низкого давления (не более 0,2 МПа) в реакторе, а также выводом (отбором) избыточного количества (2-4% на сырье) жидкой фазы из реактора на стадии коксования.

Дистиллятные продукты коксования 11 сверху реактора поступают в ректификационную колонну на разделение на компоненты: газ, бензин, легкий и тяжелый газойли и водный конденсат.

Коксовый пирог 18 в реакторе 1 пропаривают в течение 2,5 часов перегретым (360-380°С) водяным паром в ректификационную колонну. В подреакторный бункер (не показан) вводят водяной пар или азот для выравнивания давления с реактором и снятия нагрузки с шибера, и при открытии дистанционно управляемого нижнего шибера и последующего сброса давления в подреакторном бункере с 0,2 МПа до 0,1 МПа дробьевидный кокс с температурой 390-420°С выгружают (ссыпают) из реактора в бункер.

После закрытия нижнего шибера реактора и опрессовки перегретым водяным паром (360-380°С) в реактор, имеющий температуру не менее 360°С, подают нагретое сырье из печи для проведения следующего цикла коксования. Весь цикл работы реакторов повторяется. Кокс в подреакторном бункере охлаждают водой, продукты охлаждения направляют в узел улавливания нефтепродуктов, затем кокс удаляют, транспортируют и складируют.

Ниже приведены конкретные примеры реализации предлагаемого способа в лабораторных условиях. В качестве сырья использовали гудрон плотностью 1020 кг/м 3, коксуемостью 17%, рециркулятом является тяжелый газойль плотностью 900 кг/м3, коксуемостью 0,3%, который использовали для формирования вторичного сырья с коэффициентом рециркуляции (Кр), равным 1,2. В состав лабораторной установки входят сырьевая и пусковая емкости, насос загрузки печи, водяной насос, печь для нагрева сырья, реактор коксования, подректорный бункер с внутренней теплоизоляцией, установленный герметично по отношению к реактору, конденсатор-холодильник дистиллята коксования, сепаратор-приемник дистиллята, газовые часы, электрооборудование и измерительные приборы. Начало и конец стадии коксования определяли по динамике поступления продуктов коксования (дистиллята, газа, водяного конденсата) в сепаратор - приемник, газовые часы. Опыты были проведены при давлении в реакторе 0,2 МПа, подаче турбулизатора - воды в количестве 2,5% на загрузку печи, соотношение расходов тангенциального (1-й поток) и радиального (2-й поток) потоков составлял 1:1, давление в подреакторном бункере во время выгрузки составило 0,1 МПа. Расходы всех сырьевых потоков, входящих в реактор из печи, равны между собой.

В конце опыта составили материальный баланс, отобрали пробы продуктов коксования на анализы. Анализы сырья и продуктов коксования проводили по известным методикам, принятым в нефтепереработке. Результаты исследований приведены в таблице.

В таблице показан технологический режим работы реактора и получаемые продукты по предлагаемому способу (пример 1) и прототипу (пример 2).

Из таблицы видно, что у предлагаемого способа (пример 1) и прототипа (пример 2) выдерживается практически идентичный режим на стадии коксования и выгрузки кокса из реактора, при этом показатели выхода кокса из реактора, содержание летучих веществ в коксе, агрегатное состояние коксового пирога практически совпадают. Однако при выводе жидкой фазы в количестве 2-4% (на сырье) с низа реактора на стадии коксования у предлагаемого способа количество слипшейся между собой дроби снижается по сравнению с прототипом от 10-25% (на кокс) до 3-7% (на кокс) или в 3,3-3,6 раза.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет переработать нефтяные остатки замедленным коксованием с получением дистиллятов и дробьевидного кокса и путем вывода жидкой фазы из сырья в количестве 2-4% снизить в 3,3-3,6 раз количество слипшейся между собой дроби и тем самым улучшить выгрузку и транспортировку полученного кокса.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ переработки нефтяных остатков замедленным коксованием, включающий подачу сырья из печи в нижнюю часть реактора, собственно коксование в реакторе с образованием дробьевидного кокса при температуре 505-530°С в течение 6-8 ч под давлением не более 0,2 МПа и выгрузку дробьевидного кокса из реактора в подреакторный бункер при температуре 390-420°С под давлением водяного пара или инертного газа не менее 0,1 МПа с последующим его охлаждением в бункере водой, отличающийся тем, что на стадии коксования из сырья выделяют жидкую фазу путем тангенциального ввода части сырья из печи в нижнюю часть реактора с последующим выводом вышеупомянутой жидкой фазы в количестве 2-4% на сырье из реактора, при этом другую часть сырья вводят радиально в нижнюю часть конического днища под прямым углом к его поверхности, а жидкую фазу с низа реактора направляют в смеси с охлаждающей струей - разбавителем в исходное сырье.

2. Способ переработки нефтяных остатков по п.1, отличающийся тем, что часть сырья из печи вводят в нижнюю часть реактора тангенциально двумя потоками.

3. Способ переработки нефтяных остатков по п.1, отличающийся тем, что другую часть сырья из печи вводят радиально в коническую часть днища двумя потоками.

4. Реактор коксования, включающий цилиндрический корпус с верхним и нижним днищами и опору, установленную на фундаменте, выполненную в виде горизонтальной кольцевой пластины, размещенной внутри корпуса, на кольцевой опоре размещены укрепляющие элементы в виде вертикальных трапецевидных косынок, связывающих опору с корпусом, отличающийся тем, что нижняя часть реактора оснащена патрубками для тангенциального и радиального ввода разделенного на части сырья из печи, при этом патрубки для тангенциального ввода одной части сырья из печи в нижнюю часть реактора установлены либо в обечайке с вертикальными стенками, размещенной в нижней части конического днища, либо в верхней части нижней горловины высотой 1,5-2,0 м, а патрубки для радиального ввода другой части сырья из печи в реактор размещены радиально в нижней части конического днища под прямым углом к его поверхности и выше уровня патрубков для тангенциального ввода сырья, патрубок вывода жидкой фазы с низа реактора размещен в нижней боковой части горловины реактора.

www.freepatent.ru

ГорМаш. Технология работы установки глубокой переработки нефти для мини НПЗ

Этот раздел предназначен как для технологов, так и для тех, кому интересно узнать как работает установка. Мы постарались изложить технологию максимально простым языком, надеемся, что профессионалы простят нас за этот стиль изложения.

 

В чем заключается основная идея технологии

Обычно процесс получения товарных нефтепродуктов выглядит так: исходное сырье представляет из себя раствор (иногда говорят "смесь") большого числа нефтепродуктов. Они имеют различные свойства и в частности имеют разную температуру кипения. В основе переработки нефти лежит процесс разделения ее на составляющие по температурам кипения. Такой способ переработки называют перегонкой или фракционированием (от слова "фракции") нефти.

У таких технологий есть принципиальное ограничение: для того, чтобы извлечь какой-либо продукт, он должен в нужном количестве содержаться в исходном сырье.

Нефть, как основной источник светлых нефтепродуктов, содержит только прямогонный низкооктановый бензин. Дизельная фракция, содержащаяся в нефти, может обладать как свойствами зимнего дизельного топлива, так и высокозастывающего дизельного топлива, имеющего низкую стоимость.

Также нефть содержит большое количество тёмных продуктов, имеющих невысокую стоимость. Эти обстоятельства сказываются на рентабельности переработки, иногда делая её экономически нецелесообразной для установок мини-НПЗ.

 

Какое решение проблемы предлагает установка УДК

Разработчики установки УДК создали необычную для мини-НПЗ технологию, которая заключается в следующем: перед тем как разделить сырье на составляющие, его обрабатывают в каталитическом реакторе.

Каталитический реактор сложная конструкция, состоящая из нескольких камер. В камерах находятся катализаторы, каждый из которых производит свою операцию: превращает тёмные продукты в светлые, увеличивает октановое число содержащегося бензина, понижает температуру замерзания продуктов и пр.

Таким образом, каталитический реактор превращает природную смесь продуктов в смесь, содержащую большое количество дорогих товарных нефтепродуктов.

Температура и скорость прохождения камер с катализатором позволяет регулировать содержание тех или иных продуктов, в зависимости от целей и задач. Процесс, связанный с каталитическими реакциями называют "процессом вторичной переработки", хотя в данной технологии он применяется до перегонки, которая обычно называется "процессом первичной переработки".

Сырье, выходящее из каталитического реактора сильно отличается от первоначального. Оно содержит много светлых фракций высокого товарного качества и меньше темных продуктов.

После того, как исходное сырье было обогащено светлыми качественными продуктами, остаётся только тщательно разделить её на составляющие. Поскольку из каталитического реактора сырье выходит при высокой температуре, остается только по мере остывания последовательно отделить продукты. Сначала темные, затем светлые. 

 

Описание технологии для специалистов

В основе технологии переработки углеводородов лежит процесс каталитической конверсии углеводородов. В каталитическом процессе используется цеолитосодержащий высококремноземестый катализатор, тип Y, насыпная плотность 650кг/м3 размер пор 5А. Катализатор легирован различными металлами в различных комбинациях. В результате легирования и дальнейшего смешения катализатор становится многофункциональным и способен обеспечивать процессы депарафинизации, изомеризации, облагораживания углеводородов и частичного крекинга тяжелых углеводородов (в основном н-парафинов).

Сырье подаѐтся в установку, где на входном теплообменнике разогревается до 100-110С. При этом испаряются растворенные газы (С3-С4) и пентан-гексановая фракция (С5-С6). Оставшаяся часть подаѐтся в нагреватель, где разогревается до 380-400С.

После нагревателя происходит испарение нефти на вихревом плѐночном испарителе оригинальной конструкции. Неиспарившаяся часть (мазут) поступает в емкость для мазута, а пары - в каталитический реактор, где на многофункциональном катализаторе происходит разложение н-парафинов, образование изо-парафинов, частичное дегидрирование лёгких фракций и одновременно крекинг тяжѐлых фракций с последующим их облагораживанием.

Водород, получающийся при дегидрировании, тут же вступает в реакцию с обломками тяжѐлых молекул, значительно уменьшая количество непредельных углеводородов, образующихся при крекинге. Так несколько химических реакций, происходящих в одном реакторе, помогают друг другу.

В результате получившийся катализат содержит высокооктановые компоненты бензина и практически не содержит н-парафинов, что сильно снижает температуру застывания дизельной фракции.

Катализат, проходя через колонны плѐночного типа оригинальной конструкции, последовательно делится на фракции: масло (360 к.к.), дизельная фракция (180-360), бензиновая фракция (30-180) Оригинальная конструкция колонн позволяет проводить чёткую ректификацию.

Газовый блок разделяет выделившиеся и образовавшиеся в процессе переработки газы на легкую бензиновую фракцию, СУГ и сухой газ. Бензиновая фракция добавляется к бензину, газ подверженный сжижению, сжижается и помещается в емкость для газа и сухой газ выводится из процесса и используется для работы энергетического блока (печки) и производства электроэнергии.

 

Более детально технологический процесс можно рассмотреть на схеме, которая приводится ниже. 

www.oil-solutions.ru

Реакторы Нефтепереработке - Нефтехимическая промышленность

Февраль 5, 2015 – 15:17

Проект изготовления и поставки реакторов гидрокрекинга на «РН-Туапсинский НПЗ» (ОАО «НК «Роснефть»)

В 2012 году в рамках контракта, заключенного ОАО «Ижорские заводы» с ООО «РН-Туапсинский НПЗ» (входит в структуру НК «Роснефть») в 2010 году, Группа ОМЗ закончила изготовление и поставила шесть тяжеловесных емкостных аппаратов, предназначенных для глубокой переработки нефти и получения высококачественного топлива стандарта Евро-5. Общая масса оборудования составила более 5 тыс. тонн, при этом два сосуда обладают уникальными весогабаритными характеристиками: высота – более 40 метров, диаметр – более 5 метров, вес – около 1400 тонн. Такие нефтехимические реакторы были произведены в Российской Федерации впервые.

Изготовление сосудов осуществлялось в соответствии с требованиями Кода ASME и российских нормативных документов для оборудования нефтехимического производства. Лицензиаром проекта выступила компания Chevron Lummus Global (США) – одна из крупнейших мировых компаний по разработке новейших технологий глубокой переработки углеводородов.

Отгрузка реакторов гидрокрекинга в адрес Туапсинского НПЗ стала уникальной транспортной операцией, так как впервые в истории Ижорских заводов продукция отгружалась заказчику партиями сразу их трех нефтехимических сосудов общим весом более 2600 тонн. Все сосуды были отгружены заказчику водным путем с грузового причала Ижорских заводов на реке Неве в поселке Усть-Славянка».

Заказчик

«Роснефть» – лидер российской нефтяной отрасли и одна из крупнейших публичных нефтегазовых компаний мира. Основными видами деятельности «Роснефти» являются разведка и добыча нефти и газа, производство нефтепродуктов и продукции нефтехимии, а также сбыт произведенной продукции. Компания включена в перечень стратегических предприятий России.

География деятельности «Роснефти» в секторе разведки и добычи охватывает все основные нефтегазоносные провинции России: Западную Сибирь, Южную и Центральную Россию, Тимано-Печору, Восточную Сибирь, Дальний Восток, шельф Арктических морей. Компания также реализует проекты в Казахстане, Алжире, Венесуэле и ОАЭ.

Основное конкурентное преимущество «Роснефти» – размер и качество ее ресурсной базы. Компания располагает 22, 8 млрд барр. н. э. доказанных запасов, что является одним из лучших показателей среди публичных нефтегазовых компаний мира.

Источник: www.omz.ru

neftehimmash-tto.ru

Способ переработки нефтяных остатков замедленным коксованием и реактор коксования

Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Реактор коксования включает цилиндрический корпус 1 с верхним 2 и нижним 3 днищами и опору 12, установленную на фундаменте 13, выполненную в виде горизонтальной кольцевой пластины, размещенной внутри корпуса 1. На кольцевой опоре 12 размещены укрепляющие элементы в виде вертикальных трапециевидных косынок 15, связывающих опору 12 с корпусом 1. Реактор коксования включает также патрубки для тангенциального ввода 8 одной части сырья и патрубки для радиального ввода 9 другой части сырья. Патрубки для тангенциального ввода 8 сырья в нижнюю часть реактора установлены либо в обечайке 19 с вертикальными стенками, либо в верхней части нижней горловины 5 высотой 1,5-2,0 метра. Патрубки для радиального ввода сырья 9 размещены радиально в нижней части конического днища 3 под прямым углом к его поверхности и выше уровня патрубков для тангенциального ввода сырья 8. Патрубок вывода жидкой фазы 10 с низа реактора размещен в нижней боковой части горловины 5 реактора. Изобретение позволяет снизить количество слипшейся между собой дроби, препятствующей эффективной выгрузке кокса. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

 

Группа и изобретений относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использована в процессе замедленного коксования нефтяных остатков.

Известен способ замедленного коксования нефтяных остатков (С.А.Ахметов. Технология глубокой переработки нефти и газа. Изд. «Гелем», Уфа, 2002 г., стр.385-389) путем подогрева сырья в теплообменниках, конвекционном змеевике печи, контакта с парогазовыми продуктами коксования в ректификационной колонне с образованием вторичного сырья (смеси исходного сырья с тяжелым газойлем коксования), последующего нагрева в радиантном змеевике печи и подачи в реактор на коксование. Реактор представляет собой вертикальный полый цилиндр с горловинами внизу и наверху аппарата, а также патрубками для ввода сырья и вывода парогазовых продуктов коксования.

Недостатком известного способа и устройства является то, что технология, применяемая в известном способе, обуславливает значительную (48 часов) длительность цикла работы реакторов, включающего стадию заполнения камер коксом в течение 24 часов (собственно коксование) и стадию подготовки реактора в течение 24 часов, включающую пропарку кокса, охлаждение его водяным паром и водой, удаление воды из реактора, выгрузку кокса гидрорезаком, прогрев реактора водяным паром, опрессовку и прогрев реактора парами коксования. Затем цикл коксования начинается заново.

Наиболее близким к предлагаемому способу по существенным признакам является способ переработки нефтяных остатков замедленным коксованием (пат. РФ №2372375, опубл. 10.11.2009, БИ №31), включающий подачу сырья на коксование в реакторе с образованием дробьевидного кокса при температуре 505-530°С в течение 6-8 часов под давлением не более 0,2 МПа, выгрузку дробьевидного кокса из реактора в подреакторный бункер при температуре 390-420°С под давлением водяного пара или инертного газа не менее 0,1 МПа с последующим его охлаждением в бункере водой.

Недостатком известного способа является то, что часть дробьевидного кокса имеет коксовые перемычки, образовавшиеся в процессе коксования жидкой фазы, поступившей из печи в реактор вместе с потоком термообработанного сырья и мешающие выгрузке кокса из реактора и его последующей транспортировке.

Наиболее близким по существенным признакам к предлагаемому устройству является реактор, включающий цилиндрический корпус с верхним и нижним днищами, опору, установленную на фундаменте, выполненную в виде горизонтальной кольцевой пластины, размещенной внутри корпуса, на кольцевой опоре размещены укрепляющие элементы в виде вертикальных трапециевидных косынок, связывающих опору с корпусом, снаружи корпуса реактора установлены опорные элементы из полого квадратного профиля с отверстиями под болты конструкции фундамента и между кольцевой опорой и конструкцией фундамента размещена теплоизолирующая прокладка (пат. РФ №2367680, опубл. 20.09.2009, БИ №26).

Недостатком известного устройства является то, что оно не предусмотрено для получения топливного кокса в режиме предлагаемого способа.

Технический результат, на достижение которого направлены изобретения, заключается в снижении количества слипшейся между собой дроби, препятствующей эффективной выгрузке кокса.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе переработки нефтяных остатков замедленным коксованием, включающем подачу сырья из печи в нижнюю часть реактора, собственно коксование в реакторе с образованием дробьевидного кокса при температуре 505-530°С в течение 6-8 часов под давлением не более 0,2 МПа и выгрузку дробьевидного кокса из реактора в подреакторный бункер при температуре 390-420°С под давлением водяного пара или инертного газа не менее 0,1 МПа с последующим его охлаждением в бункере водой, согласно изобретению на стадии коксования из сырья выделяют жидкую фазу путем тангенциального ввода части сырья из печи в нижнюю часть реактора с последующим выводом вышеупомянутой жидкой фазы в количестве 2-4% на сырье из реактора, при этом другую часть сырья вводят радиально в нижнюю часть конического днища, а жидкую фазу с низа реактора направляют в смеси с охлаждающей струей - разбавителем в исходное сырье.

Целесообразно одну часть сырья из печи вводить в нижнюю часть реактора тангенциально двумя потоками.

Целесообразно другую часть сырья из печи вводить радиально в коническую часть днища под прямым углом к его поверхности также двумя потоками.

Также указанный технический результат достигается тем, что в реакторе замедленного коксования, включающем цилиндрический корпус с верхним сферическим и нижним коническим днищами, опору, установленную на фундаменте, выполненную в виде горизонтальной кольцевой пластины, размещенной внутри корпуса, согласно изобретению нижняя часть реактора оснащена патрубками для тангенциального и радиального ввода разделенного на части сырья из печи, при этом патрубки для тангенциального ввода одной части сырья из печи в нижнюю часть реактора установлены либо в обечайке с вертикальными стенками, размещенной в нижней части конического днища, либо в верхней части нижней горловины высотой 1,5-2,0 метра, а патрубки для радиального ввода другой части сырья из печи в реактор размещены радиально в нижней части конического днища под прямым углом к его поверхности и выше уровня патрубков для тангенциального ввода, патрубок вывода жидкой фазы с низа реактора размещен в нижней боковой части горловины реактора.

Сырьевой поток на выходе из змеевика печи при температуре 505-530°С и пониженном давлении представляет собой парожидкостную высокодисперсную массу, движущуюся со скоростью 35-50 м/сек. Однако на входе в реактор происходит конденсация паров с образованием капель, их укрупнение вследствие снижения температуры потока на 10-15°С при прохождении трансферного трубопровода. В самом реакторе температура продолжает снижаться, а выделяющиеся капли, состоящие из асфальтенов, карбенов, карбоидов, начинают карбонизироваться и затвердевать в виде дроби под действием межмолекулярных сил когезии, адгезии, поверхностного натяжения и аэродинамического газопарового потока, обтекающего твердые дисперсные частицы. По мере повышения высоты коксового пирога, понижения температуры и снижения скорости карбонизации количество сконденсировавшейся жидкой фазы возрастает, она абсорбируется на поверхности дроби, заполняя узкие места в местах контакта коксовых частиц между собой. Излишнее количество жидкой фазы может вызвать нежелательную конгломерацию дроби между собой и затруднить выгрузку кокосовой массы из реактора, проводимую без применения типовой гидрорезки.

В предлагаемом способе при тангенциальном вводе в реактор одной части сырьевого потока из печи при скорости 35-50 м/сек из него выделяют жидкую фазу, которая стекает в нижнюю часть горловины, а оттуда под собственным давлением ее выводят в количестве 2-4% (на сырье) из реактора и после разбавления охлаждающей струей возвращают в исходное сырье (в сырьевую емкость). Другую часть сырьевого потока, содержащую остаточную часть жидкой фазы, направляют радиально в нижнюю часть конического днища под прямым углом к его поверхности и выше уровня первого тангенциального потока, освобождая горловину от опасности образования в ней конгломератов дробьевидного кокса.

Вышеуказанный ввод тангенциального и радиального потоков из печи в реактор, и вывод (отбор) жидкой фазы из нижней части реактора в зависимости от качества исходного сырья и технологического режима позволяют получить заданное агрегативное состояние коксового пирога, что уменьшает количество слипшейся между собой дроби и облегчает его выгрузку из реактора.

Тангенциальное размещение патрубков для ввода сырья в реактор из печи в обечайке с вертикальными стенками, размещаемую в нижней части конического днища, либо в верхней части нижней горловины высотой 1,5-2,0 м обеспечивает создание разделяющей центробежной силы для выделения капель жидкой фазы из высокодисперсного скоростного (35-50 м/сек) потока, их стекание по вертикальной стенки сверху в низ и сбор в нижней части горловины реактора.

Радиальное размещение патрубков для ввода сырья в реактор из печи в нижней конической части конуса под прямым углом к поверхности конуса и выше уровня тангенциальных входных патрубков сохраняет гидродинамическую структуру потока и направляет его к центральной осевой части реактора.

Размещение патрубка для вывода жидкой фазы из реактора в нижней боковой части горловины реактора освобождает нижнюю его часть для монтажа стационарно устанавливаемого дистанционно управляемого механического шибера, предназначенного для герметизации реактора на стадии коксования и вывода из него дробьевидного кокса в подреакторный бункер на стадии подготовки реактора.

Конструкция предлагаемого реактора показана на фиг.1 - общий вид с сечением с тангенциальным вводом одной части сырья (первого потока) в обечайку с вертикальными стенками, размещаемую в нижней части конуса и радиальным вводом другой части (второго потока) в нижнюю часть конического днища выше уровня первого входного потока, и выводом жидкой фазы с нижней боковой части горловины реактора, фиг.2 - вид А (снизу) фиг.1, фиг.3 - общий вид с сечением с тангенциальным вводом первого потока в верхнюю часть нижней горловины реактора высотой 1,5 м и радиальным вводом второго потока в нижнюю часть конического днища выше уровня первого входного потока и выводом жидкой фазы с нижней боковой части горловины реактора, фиг.4 - вид Б (снизу) фиг.3.

Реактор (фиг.1-4) содержит пустотелый цилиндрический корпус 1 с верхним 2 сферическим и нижним 3 коническим днищами, в которых находятся горловины 4, 5, люки 6, 7, патрубки: 8 - тангенциального ввода первого потока сырья, 9 - радиального ввода второго потока сырья, 10 - вывода жидкой фазы, 11 - выхода дистиллята коксования. Корпус соединен с опорой 12, выполненной заодно с корпусом реактора и его нижним днищем в виде горизонтальной кольцевой пластины - кольцевой опоры, расположенной внутри корпуса 1 реактора. Кольцевая опора 12 установлена на конструкции фундамента 13. Между кольцевой опорой 12 и конструкцией фундамента 13 установлена теплоизолирующая прокладка 14. Нижнее коническое днище 3 реактора в верхней своей части приварено по периметру к кольцевой опоре 12. Трапециевидные косынки 15 (укрепляющие элементы) приварены к кольцевой опоре 12 и к корпусу 1 реактора. Снаружи к корпусу 1 реактора приварены опорные элементы 16 - «лапы» с отверстиями под болты 17 конструкции фундамента 13. В корпусе 1 формируется коксовый пирог 18. В нижней части конического днища 3 размещена обечайка 19. Теплоизоляция и наружная защитная оболочка реактора не показаны на чертеже.

Работа реактора приведена в тексте описания предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим образом. Сырье предварительно нагревают в теплообменниках, конвекционной секции печи и смешивают с рециркулятом, жидкой фазой, выводимой с низа реактора в заданном соотношении в отдельной емкости, затем вторичное сырье нагревают в радиационной секции печи до температуры 505-530°С, при этом в змеевик печи дополнительно вводят турбулизатор - водный конденсат. Термообработанное сырье из печи подают со скоростью 35-50 м/сек параллельными потоками в нижнюю часть конического днища 3 реактора тангенциально через патрубки 8 в обечайку 19 с вертикальными стенками (фиг.1), либо в верхнюю часть нижней горловины 5 (фиг.3) и радиально через патрубки 9 в коническую часть 3 реактора 1 выше уровня тангенциальных патрубков 8. Выделившуюся из сырьевого потока жидкую фазу выводят с нижней части горловины 10 реактора 1 в количестве 2-4% на сырье и направляют после смешения с охлаждающей струей - разбавителем (газойлем), в исходное сырье. Регулируя расход тангенциального и радиального потоков из печи в реактор 1 и вывод (отбор) жидкой фазы из патрубка 10 горловины 5, получают коксовый пирог 18 в виде дроби с пониженным в 3,3-3,6 раза количеством слипшихся между собой коксовых дробин. Агрегатный состав коксового пирога в виде дроби (зерен, порошка) обусловлен испарением связующего компонента - газойля из реакционной массы вследствие высокой температуры (505-530°С), низкого давления (не более 0,2 МПа) в реакторе, а также выводом (отбором) избыточного количества (2-4% на сырье) жидкой фазы из реактора на стадии коксования.

Дистиллятные продукты коксования 11 сверху реактора поступают в ректификационную колонну на разделение на компоненты: газ, бензин, легкий и тяжелый газойли и водный конденсат.

Коксовый пирог 18 в реакторе 1 пропаривают в течение 2,5 часов перегретым (360-380°С) водяным паром в ректификационную колонну. В подреакторный бункер (не показан) вводят водяной пар или азот для выравнивания давления с реактором и снятия нагрузки с шибера, и при открытии дистанционно управляемого нижнего шибера и последующего сброса давления в подреакторном бункере с 0,2 МПа до 0,1 МПа дробьевидный кокс с температурой 390-420°С выгружают (ссыпают) из реактора в бункер.

После закрытия нижнего шибера реактора и опрессовки перегретым водяным паром (360-380°С) в реактор, имеющий температуру не менее 360°С, подают нагретое сырье из печи для проведения следующего цикла коксования. Весь цикл работы реакторов повторяется. Кокс в подреакторном бункере охлаждают водой, продукты охлаждения направляют в узел улавливания нефтепродуктов, затем кокс удаляют, транспортируют и складируют.

Ниже приведены конкретные примеры реализации предлагаемого способа в лабораторных условиях. В качестве сырья использовали гудрон плотностью 1020 кг/м3, коксуемостью 17%, рециркулятом является тяжелый газойль плотностью 900 кг/м3, коксуемостью 0,3%, который использовали для формирования вторичного сырья с коэффициентом рециркуляции (Кр), равным 1,2. В состав лабораторной установки входят сырьевая и пусковая емкости, насос загрузки печи, водяной насос, печь для нагрева сырья, реактор коксования, подректорный бункер с внутренней теплоизоляцией, установленный герметично по отношению к реактору, конденсатор-холодильник дистиллята коксования, сепаратор-приемник дистиллята, газовые часы, электрооборудование и измерительные приборы. Начало и конец стадии коксования определяли по динамике поступления продуктов коксования (дистиллята, газа, водяного конденсата) в сепаратор - приемник, газовые часы. Опыты были проведены при давлении в реакторе 0,2 МПа, подаче турбулизатора - воды в количестве 2,5% на загрузку печи, соотношение расходов тангенциального (1-й поток) и радиального (2-й поток) потоков составлял 1:1, давление в подреакторном бункере во время выгрузки составило 0,1 МПа. Расходы всех сырьевых потоков, входящих в реактор из печи, равны между собой.

В конце опыта составили материальный баланс, отобрали пробы продуктов коксования на анализы. Анализы сырья и продуктов коксования проводили по известным методикам, принятым в нефтепереработке. Результаты исследований приведены в таблице.

В таблице показан технологический режим работы реактора и получаемые продукты по предлагаемому способу (пример 1) и прототипу (пример 2).

Из таблицы видно, что у предлагаемого способа (пример 1) и прототипа (пример 2) выдерживается практически идентичный режим на стадии коксования и выгрузки кокса из реактора, при этом показатели выхода кокса из реактора, содержание летучих веществ в коксе, агрегатное состояние коксового пирога практически совпадают. Однако при выводе жидкой фазы в количестве 2-4% (на сырье) с низа реактора на стадии коксования у предлагаемого способа количество слипшейся между собой дроби снижается по сравнению с прототипом от 10-25% (на кокс) до 3-7% (на кокс) или в 3,3-3,6 раза.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет переработать нефтяные остатки замедленным коксованием с получением дистиллятов и дробьевидного кокса и путем вывода жидкой фазы из сырья в количестве 2-4% снизить в 3,3-3,6 раз количество слипшейся между собой дроби и тем самым улучшить выгрузку и транспортировку полученного кокса.

1. Способ переработки нефтяных остатков замедленным коксованием, включающий подачу сырья из печи в нижнюю часть реактора, собственно коксование в реакторе с образованием дробьевидного кокса при температуре 505-530°С в течение 6-8 ч под давлением не более 0,2 МПа и выгрузку дробьевидного кокса из реактора в подреакторный бункер при температуре 390-420°С под давлением водяного пара или инертного газа не менее 0,1 МПа с последующим его охлаждением в бункере водой, отличающийся тем, что на стадии коксования из сырья выделяют жидкую фазу путем тангенциального ввода части сырья из печи в нижнюю часть реактора с последующим выводом вышеупомянутой жидкой фазы в количестве 2-4% на сырье из реактора, при этом другую часть сырья вводят радиально в нижнюю часть конического днища под прямым углом к его поверхности, а жидкую фазу с низа реактора направляют в смеси с охлаждающей струей - разбавителем в исходное сырье.

2. Способ переработки нефтяных остатков по п.1, отличающийся тем, что часть сырья из печи вводят в нижнюю часть реактора тангенциально двумя потоками.

3. Способ переработки нефтяных остатков по п.1, отличающийся тем, что другую часть сырья из печи вводят радиально в коническую часть днища двумя потоками.

4. Реактор коксования, включающий цилиндрический корпус с верхним и нижним днищами и опору, установленную на фундаменте, выполненную в виде горизонтальной кольцевой пластины, размещенной внутри корпуса, на кольцевой опоре размещены укрепляющие элементы в виде вертикальных трапецевидных косынок, связывающих опору с корпусом, отличающийся тем, что нижняя часть реактора оснащена патрубками для тангенциального и радиального ввода разделенного на части сырья из печи, при этом патрубки для тангенциального ввода одной части сырья из печи в нижнюю часть реактора установлены либо в обечайке с вертикальными стенками, размещенной в нижней части конического днища, либо в верхней части нижней горловины высотой 1,5-2,0 м, а патрубки для радиального ввода другой части сырья из печи в реактор размещены радиально в нижней части конического днища под прямым углом к его поверхности и выше уровня патрубков для тангенциального ввода сырья, патрубок вывода жидкой фазы с низа реактора размещен в нижней боковой части горловины реактора.

www.findpatent.ru