РЕАКТОР ДЛЯ ТОПЛИВНОГО КОКСА Российский патент 2011 года по МПК C10B55/00 B01J19/24 

Изобретение относится к оборудованию установок замедленного коксования и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен реактор установки замедленного коксования, содержащий цилиндрический корпус с верхним сферическим и нижним коническим днищами, штуцерами и опору, которая приварена к нижнему днищу реактора сплошным горизонтальным швом (Бендеров Д.И. и др. Процесс замедленного коксования в необогреваемых камерах, «Химия», 1978, с.58).

Недостатком известного реактора является то, что вследствие циклического характера работы, когда градиент температур между элементами конструкции составляет 470-500°С, температурные деформации вызывают растрескивание сварных швов крепления реактора к опоре, между листами обечаек корпуса и конического днища реактора. Кроме того, при коническом днище даже при гидравлической резке коксового пирога наблюдаются заторы, завалы и прекращение выгрузки кокса из реактора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является реактор, включающий цилиндрический корпус с верхним сферическим и нижним коническим днищами и опору, установленную на фундаменте, выполненную в виде горизонтальной кольцевой пластины шириной 10-30% от диаметра реактора. 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, а между кольцевой опорой и конструкцией фундамента размещена теплоизолирующая прокладка (пат. РФ №2367680, опубл. 20.09.09 г., БИ №26).

Недостатком известного реактора является то, что при получении топливного дробьевидного кокса без применения гидрорезки возможно образование свода и прекращение выгрузки дробьевидного кокса из реактора, что затрудняет эксплуатацию реактора.

Технический результат заключается в улучшении условий эксплуатации путем увеличения площади отверстий в нижнем сферическом днище реактора для разгрузки (ссыпки) дробьевидного кокса.

Для достижения указанного технического результата в реакторе для топливного кокса, включающем цилиндрический корпус с верхним и нижним днищами и опору, выполненную в виде горизонтальной кольцевой пластины шириной 10-30% от диаметра реактора и размещенную внутри корпуса реактора, на кольцевой опоре размещены укрепляющие элементы в виде трапециевидных косынок, связывающих опору с корпусом, снаружи корпуса реактора установлены опорные элементы из полого квадратного профиля с отверстиями под болты конструкции фундамента, а между кольцевой опорой и конструкцией фундамента размещена теплоизолирующая прокладка, согласно изобретению нижнее днище имеет сферическую форму и снабжено, по меньшей мере, двумя цилиндрическими горловинами с люками и штуцерами.

Целесообразно нижнее днище снабдить тремя или четырьмя горловинами.

Выполнение нижнего днища сферической формы позволит увеличить площадь отверстий для разгрузки (ссыпки) дробьевидного кокса и тем самым предотвратить образование свода, прекращение выгрузки порошка и зерен кокса из реактора и улучшить условия эксплуатации реактора.

На фиг.1 изображен предлагаемый реактор для топливного кокса, общий вид с сечением, на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1 с двумя горловинами; на фиг.3 - аналогичный разрез по А-А фиг.1 модификации реактора с тремя горловинами; на фиг.4 - аналогичный разрез по А-А фиг.1 модификации реактора с четырьмя горловинами; на фиг.5 - разрез по Б-Б фиг.4.

Реактор содержит пустотелый цилиндрический корпус 1 с верхним 2 и нижним сферическим 3 днищами, в которых находятся нижние горловины 4, верхняя горловина 5, люки 6, 7, штуцера 8, 9. Корпус 1 соединен с опорой 10, выполненной заодно с корпусом реактора и его нижним сферическим днищем 3. Опора 10 выполнена в виде горизонтальной кольцевой пластины - кольцевой опоры, расположенной внутри корпуса 1 реактора. Кольцевая опора 10 установлена на конструкции фундамента 11. Между кольцевой опорой 10 и конструкцией фундамента 11 установлена теплоизолирующая прокладка 12. Нижнее сферическое днище 3 реактора в верхней своей части приварено по периметру к кольцевой опоре 10. Трапециевидные косынки 13 (укрепляющие элементы) приварены к кольцевой опоре 10 и корпусу 1 реактора. Снаружи к корпусу 1 реактора приварены опорные элементы 14 - «лапы» с отверстиями под болты 15 конструкции фундамента 11. Внутри корпуса 1 реактора расположена коксовая масса 16 в виде дроби, зерен или порошка.

Теплоизоляция и наружная защитная оболочка реактора не показаны на чертеже.

Реактор работает следующим образом.

Исходный нефтяной остаток подают через реакционно-нагревательную печь (не показана на чертеже), через штуцер 9 горловин 4 нижнего сферического днища 3 в реактор 1, где за счет аккумулированного тепла происходит процесс коксования при температуре 505-530°С. Парообразные продукты коксования покидают реактор 1 через штуцер 8 горловины 5 верхнего днища 2 реактора 1, а коксовая масса 16 остается в реакторе. После заполнения реактора коксовой массой 16 ее пропаривают и при закрытом верхнем 6 и открытых нижних 7 люках выгружают в подреакторный бункер при температуре 390-420°С под давлением водяного пара или инертного газа не менее 0,1 МПа.

У предлагаемого реактора площадь сечения горловин в нижнем сферическом днище реактора в 2-4 раза больше, чем у прототипа, и они расположены по всей проекции днища равномерно, поэтому свода из дроби, зерен или порошка кокса не образуется и выгрузка кокса происходит без проблем. Возможность изменения направления вектора перепада давления между реактором и подреакторным бункером является резервным приемом для обеспечения бесперебойной разгрузки топливного кокса из реактора.

Для сосудов, работающих под избыточным давлением, сферическая форма днища является наиболее оптимальной, так как обеспечивает равномерное распределение силовой нагрузки, минимальную толщину стенки и уменьшает затраты по компенсации ослабления прочности от сквозных отверстий в днище реактора.

Повышенная суммарная площадь поперечного сечения горловин позволяет уменьшить их диаметр и, тем самым, облегчить конструкцию дистанционно-управляемого шибера, установленного на нем, и снизить эксплуатационные и капитальные затраты.

При получении топливного кокса при температуре 505-530°С и выгрузке дробьевидной (или порошковой) массы из реактора при температуре 390-420°С в подреакторный бункер без применения гидравлического способа, градиент температур по сравнению с протопипом снижается от 475-500°С до 110-140°С, что обеспечивает более мягкий режим прогрева (охлаждения) элементов конструкции реактора, малую величину температурного линейного расширения и дополнительных температурных напряжений в материале соединений, следовательно, повышенную надежность предлагаемой конструкции реактора.

Таким образом, предлагаемое изобретение для получения топливного кокса позволяет увеличить площадь сечения горловин в нижнем сферическом днище реактора, устранить опасность образования свода и прекращение выгрузки дробьевидного кокса из реактора.

Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Реактор для топливного кокса включает цилиндрический корпус 1 с верхним 2 и нижним 3 днищами и опору 10, выполненную в виде горизонтальной кольцевой пластины шириной 10-30% от диаметра реактора и размещенную внутри корпуса 1 реактора. Укрепляющие элементы в виде вертикальных трапециевидных косынок 13 размещены на кольцевой опоре 10 и связывают ее с корпусом 1. Снаружи корпуса 1 реактора установлены опорные элементы 14 из полого квадратного профиля с отверстиями под болты 15 конструкции фундамента 11. Между кольцевой опорой 10 и конструкцией фундамента 11 размещена теплоизолирующая прокладка 12. Нижнее днище 3 имеет сферическую форму и снабжено, по меньшей мере, двумя цилиндрическими горловинами 4 с люками и штуцерами. Изобретение позволяет улучшить условия эксплуатации путем увеличения площади отверстий в нижнем сферическом днище реактора, снизить эксплуатационные и капитальные затраты. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Реактор для топливного кокса, включающий цилиндрический корпус с верхним и нижним днищами и опору, выполненную в виде горизонтальной кольцевой пластины шириной 10-30% от диаметра реактора и размещенную внутри корпуса реактора, укрепляющие элементы в виде вертикальных трапециевидных косынок, размещенные на кольцевой опоре и связывающие ее с корпусом, снаружи корпуса реактора установлены опорные элементы из полого квадратного профиля с отверстиями под болты конструкции фундамента, а между кольцевой опорой и конструкцией фундамента размещена теплоизолирующая прокладка, отличающийся тем, что нижнее днище имеет сферическую форму и снабжено, по меньшей мере, двумя цилиндрическими горловинами с люками и штуцерами.

2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что нижнее днище снабжено тремя или четырьмя горловинами.