Газожидкостной реактор

Газожидкостной реактор

Реферат

Изобретение относится к области химической и нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к газожидкостным реакторам процессов окисления углеводородного сырья кислородом воздуха.

Известен газожидкостной реактор для окисления углеводородного сырья кислородом воздуха (SU 1806002 A3, 30.03.1993), содержащий вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого установлена разделительная перегородка, закрепленные в ней сливные стаканы с размещенными над ними колпачками и патрубком для ввода сырья и воздуха, а в средней части корпуса установлен кавитационно-вихревой аппарат (КВА), выполненный в виде смесительной и пенной камер, соединенных между собой посредством сужающего сопла, при этом патрубок ввода сырья расположен по оси смесительной камеры и выполнен в виде сопла с кавитационным кольцом, а патрубок для подвода воздуха установлен тангенциально.

Недостатком известного устройства является низкое качество готового продукта, так как его отбирают с низа реактора с температурой размягчения, определяемой методом кольца и шара (КиШ) 35°С, что не соответствует требованиям ГОСТа, предъявляемым к дорожным битумам.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является газожидкостной реактор (RU 2160627 С1, В 01 J 10/00, 20.12.2000, Бюл. №35), содержащий вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого установлена разделительная перегородка, закрепленные в ней сливные стаканы с размещенными над ними колпачками, кавитационно-вихревой аппарат (КВА), выполненный в виде смесительной и пенной камер, соединенных между собой посредством сужающегося сопла, и технологические патрубки: патрубок для ввода сырья в КВА, расположенный по оси смесительной камеры и выполненный в виде сопла с кавитационным кольцом, установленный тангенциально патрубок для подвода воздуха, расположенный снизу реактора патрубок для вывода недоокисленного продукта в воздушно-сырьевую линию КВА, патрубок для вывода готового окисленного продукта, расположенный сбоку реактора на расстоянии 3,5-4,5 м от днища над КВА.

Известное техническое решение направлено на решение задачи повышения эффективности работы реактора.

Однако в известном техническом решении подачу сырья в КВА осуществляют в полном объеме, в результате чего происходит смешение тяжелых углеводородов на поверхности битума, что снижает массообмен и снижает эффективность работы, а также ухудшает качество получаемого битума внутри реактора, так как происходит смешение продукта окисления со стекающим с распределительной перегородки неокисленным продуктом.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы реактора за счет создания более эффективного массообмена при более полном использовании кислорода воздуха и повышение качества получаемого битума.

Указанная задача решается тем, что газожидкостной аппарат, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого установлена разделительная перегородка с закрепленным на ней устройством для конденсации тяжелых углеводородов из отходящих газов окисления, кавитационно-вихревой аппарат (КВА), выполненный в виде смесительной и пенной камер, соединенных между собой посредством сужающего сопла, технологические патрубки: патрубок для ввода сырья в КВА в виде сопла с кавитационным кольцом, расположенный по оси смесительной камеры, установленный тангенциально патрубок для подвода воздуха, патрубок для вывода продуктов реакции, патрубок для вывода готового окисленного продукта, расположенный сбоку реактора, согласно изобретению дополнительно содержит патрубок для подачи 5-10% исходного сырья в зону над разделительной перегородкой с закрепленной на ней глухой тарелкой для конденсации тяжелых углеводородов из отходящих газов окисления, патрубок для подачи тяжелых углеводородов в смеси с 90-95% исходного сырья, подаваемого КВА, причем патрубок для вывода продуктов реакции (окисленных газов) расположен сверху реактора, а патрубок для вывода готового окисленного продукта расположен на расстоянии 2/3 от днища над КВА, а снизу реактора расположен патрубок для полной разгрузки реактора.

На чертеже представлен общий вид газожидкостного реактора. Газожидкостной реактор содержит корпус 1, разделительную перегородку 2 с глухой тарелкой 3, кавитационно-вихревой аппарат 4, патрубок тангенциального подвода воздуха в кавитационно-вихревой аппарат 5, парубок 6 подачи 5-10% сырья в зону над разделительной перегородкой 2 с закрепленной на ней глухой тарелкой 3, патрубок 7 для подачи смеси тяжелых углеводородов с 90-95% исходного сырья к кавитационно-вихревому аппарату через сопло 8, кавитатор 9, установленный в сопле аппарата, конфузор 10 и корпус 11 кавитационно-вихревого аппарата, патрубок 12 для вывода готового окисленного продукта, патрубок 13 для вывода отходящих газов окисления и патрубок 14 для полной выгрузки реактора.

Газожидкостной реактор работает следующим образом. Подача сырья происходит в две зоны по патрубку 6 в количестве 5-10% от подаваемого сырья в зону над разделительной перегородкой 2 с закрепленной на ней глухой тарелкой 3 для конденсации тяжелых углеводородов из отходящих газов окисления и по патрубку 7 в зону подачи смеси тяжелых углеводородов с 90-95% исходного сырья к кавитационно-вихревому аппарату 4, где, проходя через сопло 8, приобретает скорость 12-15 м/с. Кавитатор 9, установленный в сопле, делит поток на две части: первая часть 20-30% от общего объема приобретает осесимметричное движение, остальной объем 70-80% впрыскивается в закрученный объем газа, который подводится к патрубку 5. В результате взаимодействия двух потоков происходит диспергирование сырья в потоке воздуха, который имеет скорость 25-50 м/с, и вывода газожидкостной смеси (объемное соотношение сырья и воздуха 1:80-120) через сопло 8 кавитационно-вихревого аппарата в пенную зону. В пенной части кавитационно-вихревого аппарата скорость движения потока уменьшается за счет увеличения диаметра. Происходит коалесценция части пузырьков, в результате чего их размер увеличивается до 5-8 мм. Пузырьки этого диаметра за счет выталкивания движутся вверх, но поток из сопла аппарата направляет их вниз. В результате уравновешивания этих двух сил происходит образование пенного режима в зоне реакции, где при 250-290 °С происходит окисление нефтяных остатков. Готовый окисленный продукт из зоны реакции выводится сбоку реактора на расстоянии 2/3 высоты реактора от днища над кавитационно-вихревым аппаратом, отходящие газы окисления выводятся сверху реактора.

При проведении промышленных испытаний предложенного реактора использовали гудрон с установки АВТ со следующими свойствами:

Плотность, кг/см3	987
Температура размягчения по КиШ, °С	15,25
Вязкость условия Т=100°С	35

При отборе продукта на расстоянии 2/3 высоты реактора от днища над кавитационно-вихревым аппаратом получают готовый битум с температурой размягчения по КиШ 47°С, а по ГОСТу температура размягчения по КиШ 37°С.

Полученный дорожный битум соответствует требованиям ГОСТа при непосредственном отборе из колонны и может быть использован в строительстве.

1. Газожидкостной реактор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого установлена разделительная перегородка с закрепленным на ней устройством для конденсации тяжелых углеводородов из отходящих газов окисления, кавитационно-вихревой аппарат, выполненный в виде смесительной и пенной камер, соединенных между собой посредством сужающего сопла, технологические патрубки: патрубок для ввода сырья в кавитационно-вихревой аппарат в виде сопла с кавитационным кольцом, расположенным по оси смесительной камеры, установленный тангенциально патрубок для подвода воздуха, патрубок для вывода продуктов реакции, патрубок для вывода готового окисленного продукта, расположенный сбоку реактора, отличающийся тем, что он дополнительно содержит патрубок для подачи 5-10% исходного сырья в зону над разделительной перегородкой с закрепленной на ней глухой тарелкой для конденсации тяжелых углеводородов из отходящих газов окисления, патрубок для подачи тяжелых углеводородов в смеси с 90-95% исходного сырья в кавитационно-вихревой аппарат.

2. Газожидкостной реактор по п.1, отличающийся тем, что патрубок для вывода готового окисленного продукта расположен на расстоянии 2/3 высоты реактора от днища над кавитационно-вихревым аппаратом.

3. Газожидкостной реактор по п.1, отличающийся тем, что снизу реактора расположен патрубок для полной разгрузки реактора.