RU2841364C1 - Лабораторный реактор для моделирования процессов коксообразования на его стенках - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к лабораторному реактору для моделирования процессов коксообразования на его стенках в процессе термокаталитического крекинга и отработки методов снижения коксуемости. Техническим результатом является возможность изучения процессов новообразования на внутренней поверхности реактора посредством измерения толщины и структуры кокса, отложившегося на стенках реактора по всей его длине. Реактор содержит термостатированный корпус в виде трубки с элементами герметизации на его концах, причем корпус реактора выполнен разъемным по всей длине его внутреннего объема и состоит из соосно установленных друг на друга с минимальным зазором трех соединенных между собой плоских дисков. На поверхностях верхнего и нижнего дисков, обращенных к центральному диску, выполнены связанные между собой через отверстие в центральном диске углубления в виде «спиралей Архимеда», являющиеся внутренним объемом реактора. В теле верхнего и нижнего диска выполнены карманы для контрольных термопар, проходящие вдоль всех витков спиральных углублений в непосредственной близости к ним. 1 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области нефтепереработки, а именно к процессу новообразования на стенках реактора при термокаталитическом крекинге.

Известны реакторы (Химические реакторы в примерах и задачах. Ленинградское отделение издательства «Химия» 1968 г. Смирнов Н.Н. и Волжинский А.И.) для термокаталитического крекинга в псевдоожиженном слое, а также в неподвижном слое катализатора, представляющие собой вертикальную термостатированную трубу с расположенными в ней зонами расположения катализатора, в которых осуществляется крекинг, в процессе которого на катализаторе и стенках реактора наблюдается коксообразование, снижающее эффективную площадь поверхности катализатора и скорость теплообмена между стенками реактора и сырьем, что приводит к снижению активности катализатора и нарушению тепловых режимов процесса. Оценить фактическую степень закоксованности промышленного реактора можно только при капитальном ремонте, а оценить динамику процесса отложения кокса вообще невозможно.

Известны также лабораторные реакторы, представляющие собой уменьшенные в десятки раз копии промышленных реакторов, в которых протекают аналогичные процессы, но для изучения динамики осаждения кокса необходим доступ к внутренним поверхностям реакторов, которые имеют внутренний диаметр от 10 до 40 мм и длину от 500 до 1000 мм, что требует разрушения реакторов.

Раскрытие изобретения

Целью изобретения является обеспечение возможности изучения процессов новообразования на внутренней поверхности реактора путем измерения толщины и структуры кокса, отложившегося на стенках реактора по всей его длине, в процессе термокаталитического крекинга и отработки методов снижения коксуемости.

Указанная цель достигается тем, что в реакторе, содержащем термостатированный корпус в виде трубки с элементами герметизации на его концах, корпус реактора выполнен разъемным по всей длине его внутреннего объема и состоит из соосно установленных друг на друга с минимальным зазором трех соединенных между собой плоских дисков, при этом на поверхностях верхнего и нижнего дисков, обращенных к центральному диску, выполнены, связанные между собой через отверстие в центральном диске углубления в виде «спиралей Архимеда», являющиеся внутренним объемом реактора, выход и вход которого расположены на верхнем и нижнем диске соответственно.

В верхнем и нижнем дисках выполнены каналы для контрольных термопар, проходящие в непосредственной близости к виткам спиральных углублений, которые сдвинуты в дисках относительно друг друга на величину шага «спиралей Архимеда».

Описание чертежей

На фиг. 1 изображен предлагаемый реактор.

Осуществление изобретения

Реактор выполнен в виде легкоразборного пакета соосно скрепленных между собой трех плоских дисков. На поверхностях верхнего диска 1 и нижнего диска 2, обращенных к центральному диску 3, выполнены, в виде «спиралей Архимеда», углубления 4, являющиеся внутренним объемом реактора. В центре среднего диска 3 выполнено отверстие 5, соединяющее начало и конец объемов формируемых углублениями 4 с одной и другой стороны плоского среднего диска, не имеющего углублений, которые совместно формируют внутренний объем реактора, длина которого составляет несколько метров, а сечение зависит от ширины и глубины углубления 4. К наружной поверхности дисков 1 и 2 приварены штуцеры, 6 и 7, соединенные с началом и концом канала, формируемого спиральными углублениями 4, являющиеся входом и выходом реактора. В теле верхнего и нижнего диска выполнены карманы 8 для контрольных термопар, проходящие вдоль всех витков спиральных углублений 4 в непосредственной близости к ним.

Устройство работает следующим образом.

Реактор нагревается до рабочей (350÷600°С) температуры, и на его вход 7 дозирующим насосом подается подогретое сырье (битум, мазут, вакуумный газойль), которое движется по каналу, образованному углублением 4 в нижнем диске 2 и поверхностью центрального диска 3, а затем через отверстие 5 в среднем диске 3 поступает в канал, образуемый поверхностью среднего диска 3 и углублением 4 в верхнем диске 1, что позволяет увеличить длину реактора в два раза без увеличения габаритов реактора и обеспечить более равномерное распределение теплового поля по длине реактора. Время движения сырья по углублениям 4 в дисках 1 и 2, длина которых составляет более пяти метров, может составлять от нескольких часов до десятков часов. Канал, образуемый углублениями 4, может быть частично или полностью заполнен катализатором. В процессе движения по нагретому каналу сырье трансформируется в легкие фракции, а часть его в виде кокса осаждается на его стенках. Подвижными термопарами 9, расположенными в карманах 8, осуществляется контроль за температурой по всей длине реактора с шагом, равным длине витка спирального углубления 4, что позволяет судить о характере процессов в реакторе и их корреляции с коксообразованием. Разъемность реактора по всей его длине и наличие среднего съемного диска 3, на обеих сторонах которого равноценно с остальной внутренней поверхностью реактора происходит отложение кокса на всех стадиях процесса от входа сырья в реактор до выхода из него продуктов крекинга, позволяет измерять толщину и структуру слоя кокса, отложившегося на поверхностях углублений 4 и на обеих плоскостях диска 3 по всей длине реактора, что позволяет делать выводы и принимать решения об условиях эксперимента и состава сырья с целью снижения коксообразования, т.е. достигается поставленная цель.

В связи с тем, что теплопроводность сырья меньше, чем теплопроводность металла, витки спиральных углублений 4 сдвинуты относительно друг друга на величину шага спирали, что обеспечивает более равномерный нагрев по внутреннему сечению реактора.

Claims (1)

1. Лабораторный реактор для моделирования процессов коксообразования на его стенках, содержащий термостатированный корпус в виде трубки с элементами герметизации на его концах, отличающийся тем, что корпус реактора выполнен разъемным по всей длине его внутреннего объема и состоит из соосно установленных друг на друга с минимальным зазором трех соединенных между собой плоских дисков, при этом на поверхностях верхнего и нижнего дисков, обращенных к центральному диску, выполнены связанные между собой через отверстие в центральном диске углубления в виде «спиралей Архимеда», являющиеся внутренним объемом реактора, к наружной поверхности верхнего и нижнего дисков приварены штуцеры, соединенные с началом и концом канала, формируемого спиральными углублениями, являющиеся входом и выходом реактора, причем в теле верхнего и нижнего диска выполнены карманы для контрольных термопар, проходящие вдоль всех витков спиральных углублений в непосредственной близости к ним.