Реактор для утилизации отработанных масел

Изобретение относится к аппаратам, предназначенным для утилизации отработанных масел или других аналогичных жидкостей в процессе их дальнейшей переработки, например при пиролизе отходов отработанных масел, и может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, пищевой и других отраслях производства. Реактор содержит корпус, мешалку с приводом, топку, змеевик, расположенный внутри корпуса. Верхнее днище снабжено патрубками для входа сырья, выхода парогазовой смеси и предохранительным клапаном. Реактор снабжен наружной рубашкой, выполненной в форме винтового канала для движения газового теплоносителя, например дымовых газов, с патрубками для входа и выхода, служащими также для подвода дымовых газов в нижний и отвода из верхнего коллектора, в которые неразъемно установлены линейные теплообменные вертикальные трубы, расположенные вокруг мешалки, выполненной в виде вертикального вала с жестко закрепленными на нем рамным и пропеллерным перемешивающими устройствами. Патрубки для входа и выхода дымовых газов расположены по касательным к коллекторам и связаны с ними посредством фланцевых соединений, размещенных внутри корпуса реактора, а топка вынесена за пределы корпуса реактора. Изобретение позволяет интенсифицировать и повысить равномерность нагревания жидкостей газовым теплоносителем, увеличить поверхность теплообмена с одновременным повышением безопасных условий эксплуатации и упростить конструкцию реактора. 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к аппаратам, предназначенным для утилизации отработанных масел или других аналогичных жидкостей в процессе их дальнейшей переработки, например при пиролизе отходов отработанных масел, и может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, пищевой и других отраслях производства.

Уровень техники

Утилизация отработанных масел имеет большое значение в общей проблеме обращения с отходами. Актуальность этой проблемы объясняется тем, что отработанные масла как углеводородные, так и растительные, которые уже вследствие многих циклов своей переработки не могут быть регенерированы и подлежат уничтожению. К сожалению, в России отсутствует продуманная система сбора и утилизации отработанных масел.

Как правило, более распространенными способами утилизации отработанных масел является их прямое сжигание в топках различного вида, использование растительных масел в качестве добавок в корм скоту, в удобрения почв [1…4], в виде связующих при брикетировании углеобразных твердых остатков [5], в виде жидкого топлива [6, 7, 8]. Большая часть отработанных масел не находит указанных путей утилизации и тайно сливается или в естественные водоемы, или, что чаще бывает, в специально подготовленные скважины. И то и другое наносит огромный ущерб природе и не решает самой проблемы.

Известен каталитический реактор и способ осуществления сильно экзотермических реакций [9], содержащий корпус, трубные решетки, устройства для ввода и вывода реагентов и хладагентов, каталитически активные теплообменные трубки, соединенные с трубными решетками, при этом на наружную поверхность трубок нанесен каталитически активный армированный порометаллический материал.

Недостатками данного реактора является то, что он, во-первых, по своему назначению является холодильником, а не нагревателем, что требуется от предлагаемого изобретения, во-вторых, дымовые газы как греющий агент будут химически воздействовать на каталитически активный материал в случае использования данного реактора в качестве греющего реактора.

Известен реактор [10], принятый за прототип, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и тепловой наружной изоляцией, змеевик в виде отдельных труб, оребренную снаружи камеру сжигания топлива (топку), мешалку турбинного типа с приводом, сливной кран и краны для подачи топлива и охлаждающей воды.

Недостатками прототипа являются:

возможность перегрева сырья в области топки, которая может привести к пригоранию сырья к стенке топки; оребрение наружной поверхности топки чревато его загрязнением и отложением сырья, чистка которых весьма затруднительна; существование опасности при работе реактора с горючими средами, которыми являются масла; очистка поверхности змеевика (внутренней и наружной) очень сложная; мешалка данного типа способствует интенсивному перемешиванию сырья только в нижней части объема реактора.

Раскрытие изобретения

Изобретение направлено на повышение интенсивности и равномерности нагревания жидкостей газовым теплоносителем, например дымовыми газами, за счет увеличения поверхности теплообмена без роста габаритных размеров аппарата, в упрощении условий эксплуатации реактора, в частности с точки зрения техники безопасности,

Технический результат заключается в интенсификации и повышении равномерности нагревания жидкостей газовым теплоносителем, например дымовыми газами, путем изменения вида мешалки и увеличения поверхности теплообмена с одновременным повышением безопасных условий эксплуатации и упрощением конструкции реактора.

Технический результат достигается тем, что реактор, содержащий корпус, крышку, змеевик, размещенный внутри корпуса, мешалку с приводом, в новом решении верхнее днище снабжено патрубками для входа сырья, выхода парогазовой смеси и установки предохранительного клапана, а сам реактор - наружной рубашкой, выполненной в форме винтового канала для движения газового теплоносителя, например дымовых газов, с патрубками для их входа и выхода, служащими также для подвода дымовых газов в нижний и отвода из верхнего коллектора, в которые неразъемно установлены линейные теплообменные вертикальные трубы, расположенные вокруг мешалки, выполненной в виде вертикального вала с жестко закрепленными на нем рамным и пропеллерным перемешивающими устройствами, при этом патрубки для входа и выхода дымовых газов расположены по касательным к коллекторам и связаны с ними посредством фланцевых соединений, размещенных внутри корпуса реактора, а топка вынесена за пределы корпуса реактора.

Отличие предлагаемого изобретения состоит в том, что в нем отсутствуют как топка для образования дымовых газов, так и сборник для них, т.к. дымовые газы образуются в другом аппарате, а в собственно реактор они поступают уже в качестве газового теплоносителя, а также змеевик нагревательный выполнен в более простом конструктивном исполнении - в виде двух коллекторов, связанных между собой прямыми вертикальными трубами, чистить такой змеевик гораздо проще, чем винтообразный витой, а также мешалка выполнена в виде рамного и пропеллерного перемешивающих устройств.

Предлагаемый в настоящем изобретении реактор должен осуществить новый для масел процесс химико-термического разложения - пиролиз, который заключается в нагревании масел без доступа воздуха до температуры 450…550°C. В условиях такого термического воздействия отработанные масла разлагаются с образованием в реакторе парогазовой смеси, при конденсации которой образуются жидкая фракция - жидкое топливо (до 38…48% от сырья в зависимости от температуры пиролиза) и неконденсируемая фракция - газовое топливо (до 62…52%).

Для пиролиза пригодны отработанные масла любого состава, в том числе с различными твердыми и жидкими (например, вода) примесями.

Особый интерес представляет использование дымовых газов для обогрева реактора, которые образуются при сжигании в топке своего же вторичного газового топлива. В целях повышения безопасности работы топка для сжигания этого топлива вынесена за пределы реактора (на фиг.1 топка не показана). В этом одно из отличий предлагаемого реактора от прототипа и других реакторов.

Процесс термического разложения масел будет тем интенсивнее, чем больше будет поверхность теплообмена и чем интенсивнее будет перемешивание реакционной массы в реакторе. С этой целью в предлагаемом реакторе установлена наружная рубашка, выполненная в виде винтового канала и обеспечивающая нагрев корпуса реактора в интенсивном режиме, т.к. дымовые газы движутся в реакторе по круговому винтовому каналу, в котором их скорость повышается и вследствие этого увеличивается коэффициент теплоотдачи от дымовых газов стенке реактора, а от последнего - маслу, а турбинная мешалка заменена на рамную в объеме реактора и пропеллерную - в нижней части днища. В этом состоят второе и третье отличия предлагаемого реактора от прототипа.

Внутренние теплообменные устройства должны выполняться в безопасном варианте (масло является горючей средой) и удобными для обслуживания, включая проведение ремонтных работ. В этом заключается следующее отличие предлагаемой конструкции реактора от прототипа, в котором данный вопрос вообще не затронут.

Патрубки для входа дымовых газов в змеевик и в канал наружной рубашки объединены в один патрубок посредством тройника. Такое же решение использовано и в патрубке для отвода дымовых газов из реактора. Для удобства выполнения монтажных работ входной и выходной патрубки имеют фланцевые соединения с коллекторами внутри реактора, при разъеме которых становится возможным извлечь из реактора змеевик для ремонта и обслуживания при снятой крышке.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить интенсивность теплообмена и перемешивания реакционной массы без увеличения габаритов реактора, упростить конструкцию и улучшить безопасность эксплуатации реактора.

Осуществление изобретения

На фиг.1 представлен в виде конструктивной схемы продольный разрез реактора; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.

Реактор представляет собой вертикальный аппарат, содержащий корпус 1 с разъемными верхним 2 и нижним 3 днищами. Верхнее днище оснащено патрубками Б, В, Г, предназначенными соответственно для входа сырья - подогретого масла, для вывода из реактора парогазовой смеси и установки предохранительного клапана. Корпус имеет наружную рубашку 4 с опорами, в которой образован винтовой канал 5. Внутри корпуса расположен змеевик 6, состоящий из вертикального ряда труб, неразъемно соединенных с нижним 7 и верхним 8 коллекторами, которые посредствам фланцевых соединений 9 связаны с входным 10 и выходным 11 патрубками. Последние выполнены в виде тройников «а» и «б», позволяющих направить дымовые газы в винтовой канал 5 рубашки 4 и в змеевик 6, а также вывести их из реактора 1. Змеевик 6 расположен вокруг мешалки, снабженной приводом 12 и содержащей вертикальный вал 13, рамное 14 и пропеллерное перемешивающие 15 устройства. Реактор имеет тепловую изоляцию на рубашке 4 и на нижнем днище 3 (на фиг.1 не показано). Реактор снабжен затвором 16, который открывается и закрывается во время опорожнения реактора.

Реактор работает следующим образом.

В начале процесса масло поступает в патрубок Б, заполняет внутреннюю полость корпуса 1, после чего открывается вентиль для дымовых газов (на фиг.1 не показано), которые направляются из патрубка 10 в нижний коллектор 7 и из него в змеевик 6, далее в верхний коллектор 8, из которого выходят через патрубок 11 в газоход для поступления в подогреватель масла (на фиг.1 не показано). Попадая в патрубок 10, дымовые газы через тройник «а» поступают также в винтовой канал 5 рубашки 4, движутся по нему, выходят по тройнику «б» в патрубок 11 и далее в газоход для поступления в подогреватель масла.

Масло, заполнившее весь объем реактора, подвергается постоянному перемешиванию с помощью мешалки, которая включается одновременно с поступлением дымовых газов в патрубок 10. Масло нагревается до температуры пиролиза (около 500…550°C) от горячих стенок труб в змеевике 6, от коллекторов 7 и 8 и от стенки корпуса 1.

Реактор работает в непрерывном режиме. Это означает, что масло непрерывно поступает в патрубок Б, подвергается химико-термическому разложению, и парогазовая смесь, образовавшаяся в результате пиролиза масла, выходит из аппарата через патрубок В. Время пребывания масла в реакторе, т.е. его производительность, зависит от температуры, до которой требуется нагреть масло, и от теплофизических свойств масла.

В процессе пиролиза измеряется с помощью термопар и вторичных приборов температура отходящей парогазовой смеси и дымовых газов. Термопары установлены на трубопроводах, присоединенных соответственно к патрубкам В и 11 (на фиг.1 и 2 не показано).

Использование предлагаемого изобретения получило реальное осуществление на первом этапе своего создания: подготовлен комплект технической документации на установку в целом и отдельные устройства, входящие в ее состав, который выполнен по программе гранта Администрации г.Воронежа согласно договору №47 от 22 декабря 2011 г. на тему: «Разработка мобильной установки для утилизации отработанных углеводородных и растительных масел». Все отчетные материалы представлены заказчику в полном объеме и в установленный срок.

Список использованных источников

1. RU 2421014, кл. A23K 1/00, A23K 1/16, Кормовая добавка для животных. Бюл. №16. 10.06.2009 г.

2. RU 2161415, кл. A23K 1/00, C02F 3/02, C12N 1/20, Биотехнологический способ комплексной переработки отходов производства пальмового масла. 10.01.2001 г.

3. RU 2163586, кл. C05F 11/08, A01K 67/033, A23K 1/12, Способ переработки растительного сырья и продуктов жизнедеятельности животных на основе биотического оборота. 27.02.2001 г.

4. RU 2039796, кл. C11B 5/00, Способ очистки отработанного растительного масла. 20.07.1995 г.

5. RU 2369633, кл. C10L 5/44, B27N 3/28, Способ получения брикетов. Бюл. №28. 10.10.2009 г.

6. RU 2346027, кл. C10L 1/08, Способ получения дизельного топлива из растительных масел и установка для его осуществления. Бюл. №4. 10.02.2009 г.

7. RU 98118775, кл. C10L 1/32, Эмульгированное топливо, присадочный состав для топлива, способ получения эмульгированного топлива, устройство для его осуществления. 10.02.2011 г.

8. RU 94042798, кл. C10L 1/18, C10L 1/32, B01J 19/18, B01J 19/00, B01F 5/00, Жидкое топливо, способ и устройство для его изготовления. 27.05.2011 г.

9. RU 2139135, кл. B01J 8/02, 19/24, 35/04, Каталитический реактор и способ осуществления сильно экзотермических реакций. 10.10.1999 г.

10. RU 2101079, кл. B01J 19/00, F28D 21/00, F23C 3/00, Реактор. 10.01.1998 г.

Реактор, содержащий корпус, мешалку с приводом, топку, змеевик, расположенный внутри корпуса, отличающийся тем, что верхнее днище снабжено патрубками для входа сырья, выхода парогазовой смеси и установки предохранительного клапана, а сам реактор снабжен наружной рубашкой, выполненной в форме винтового канала для движения газового теплоносителя, например дымовых газов, с патрубками для входа и выхода, служащими также для подвода дымовых газов в нижний и отвода из верхнего коллектора, в которые неразъемно установлены линейные теплообменные вертикальные трубы, расположенные вокруг мешалки, выполненной в виде вертикального вала с жестко закрепленными на нем рамным и пропеллерным перемешивающими устройствами, при этом патрубки для входа и выхода дымовых газов расположены по касательным к коллекторам и связаны с ними посредством фланцевых соединений, размещенных внутри корпуса реактора, а топка вынесена за пределы корпуса реактора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу обезвреживания отходов, содержащих углеводороды, включающему сжатие отходов и окислителя до давления Р>РкрН2О с последующей подачей в реактор.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для нагрева поверхностей различных объектов до требуемой температуры методом лучистого теплообмена.

Изобретение относится к жидкотопливным горелочным устройствам, использующим для горения перегретый водяной пар, и обеспечивает при его использовании возможность снижения образования отложений кокса на поверхности дна камеры горения при сжигании жидкого топливного сырья, сильно загрязненного твердыми частицами и водой.

Изобретение относится к системам утилизации и может быть использовано при утилизации гидрошламов, нефтешламов и осадков сточных вод. .

Изобретение относится к технологии сжигания жидких горючих веществ. .

Изобретение относится к технике сжигания топлива и может быть использовано на тепловых электростанциях и котельных. .

Изобретение относится к судостроению, в частности к горелочным устройствам инсинераторов для утилизации нефтеотходов. .

Изобретение относится к способу сжигания горючих материалов в любом агрегатном состоянии, которые сжигают вместе с воздухом при возможной добавке воды. .

Изобретение относится к утилизации водомаслоокалиносодержащих отходов металлургического и машиностроительного производств путем термической обработки. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в процессе добычи жидких углеводородов, в частности для вынужденного бездымного сжигания жидких углеводородов, в том числе нефти, накапливаемой в период пробной эксплуатации и исследования нефтяных скважин непосредственно на промысле, а также на морских нефтяных платформах. Горизонтальная факельная установка для сжигания жидких углеводородов содержит трубопроводы подвода нефти и сжатого воздуха, поворотное устройство, которое выполнено в виде шарнира поворотного трубного и установлено с возможностью позиционирования оголовка факельной установки при изменении направления ветра, расположенные горизонтально и установленные параллельно друг другу, оснащенные оголовком факельные стволы подачи нефти и сжатого воздуха, дежурную горелку, закрепленную к факельным стволам, раму-основание, на которой смонтированы все элементы установки. Каждый из стволов подачи нефти и сжатого воздуха соединен с поворотным устройством, которое установлено с возможностью позиционирования оголовка по дуге 270°, при этом соотношение диаметра факельных стволов к их длине составляет не менее 1:25, кроме того, установка содержит защитный экран, установленный на факельных стволах установки. Изобретение позволяет достичь полного сжигания сырой нефти. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для сжигания сырой нефти с целью ее утилизации. Горелочное устройство для сжигания сырой нефти содержит раму, смесительную головку, закрепленную на раме и включающую в себя блок подачи сжатого воздуха, блок подачи сырой нефти, представляющие собой два кольцевых коллектора, установленные соосно и соединенные между собой двумя глухими патрубками, форсунки, расположенные по концентрическим окружностям и связывающие между собой блок подачи сжатого воздуха и блок подачи сырой нефти, состоящие из наконечника в виде полого цилиндра, соединенного с блоком подачи сырой нефти, причем в его выходной части расположена вставка с профилированным осевым каналом, при этом в ее выходной части выполнены каналы, расположенные под углом к оси форсунки, втулку с цилиндрической внутренней поверхностью, охватывающую с зазором наконечник и соединенную с блоком подачи сжатого воздуха, при этом на торце втулки закреплено сопло, дежурную горелку, расположенную на оси смесительной головки и закрепленную на раме, трубопровод сжатого воздуха и трубопровод сырой нефти, соединенные со смесительной головкой. Форсунки смесительной головки могут быть расположены под углом к ее оси. Технический результат - снижение уровня загрязнения окружающей среды за счет повышения полноты сжигания сырой нефти. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к способам переработки и утилизации отходов бурения в период испытания или освоения скважины. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности ликвидации жидкой фазы отходов бурения отработанных буровых растворов, а также повышение экологической защиты окружающей среды. Представлен способ утилизации жидкой фазы отходов бурения, при котором первоначально накапливают жидкую фазу отходов бурения. После накопления жидкой фазы отходов бурения насосом подают жидкую фазу отходов бурения в установку термической ликвидации сточных вод и осуществляют их распыление, одновременно к установке термической ликвидации сточных вод подводят под давлением газ посредством системы подвода непосредственно от источника углеводородов, распыляют его и поджигают. При этом поддерживают температуру подаваемой жидкой фазы отходов бурения не ниже 0°С, а также поддерживают разницу атмосферного давления и давления, подаваемого в трубное пространство установки термической ликвидации сточных вод газа, не ниже 1 атм, причем соблюдают число Рейнольдса, по меньшей мере 1, для течения углеводородов через трубное пространство установки термической ликвидации сточных вод. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам получения тепла за счет сжигания жидких отходов углеводородного состава. Технический результат - повышение эффективности горения. Камера сгорания теплогенератора содержит корпус в виде стального цилиндра, верх которого накрыт металлической сеткой и сопряжен коническим переходом с трубой для отвода уходящих газов, а низ закрыт днищем. Внутрь корпуса встроен первый воздушный инжектор в виде трубки из стали, внутри которой размещен второй воздушный инжектор, выполненный в виде трубки меньшего диаметра и большей длины. Воздушные инжекторы заглушены сверху, выполнены со щелевидными перфорациями, обращенными к топливным инжекторам, и через вентиль соединены с компрессорным устройством с возможностью регулирования расхода воздуха. Вокруг первого воздушного инжектора по окружности равномерно расположены топливные инжекторы, представляющие собой заглушенные сверху трубки из стали. В верхней части топливных инжекторов со стороны, обращенной ко второму воздушному инжектору, выполнены щелевидные перфорации для распыления топлива. Высота топливных инжекторов больше высоты второго воздушного инжектора. Топливные инжекторы через регулировочные вентили подключены к топливоподающей линии с возможностью регулирования расхода жидкого или газообразного топлива. В промежутке между первым воздушным инжектором и одним из топливных инжекторов установлен запальный элемент. Внутри корпус заполнен засыпкой в виде пористого неметаллического материала с жаростойкостью до 1500°С. 3 ил.

Изобретение относится к области энергетики. Устройство для сжигания многофазного углеводородного флюида содержит многофазный расходомер, имеющий впускное отверстие многофазного расходомера, находящийся в соединении с источником многофазного углеводородного флюида, а также выпускное отверстие многофазного расходомера, при этом многофазный расходомер сконфигурирован для определения содержания воды в многофазном углеводородном флюиде; горелку, имеющую топливное отверстие, находящееся в соединении с выпускным отверстием многофазного расходомера для получения первичного потока топлива многофазного углеводородного флюида, и воспламенитель, сконфигурированный для зажигания пламени в горелке для сжигания многофазного углеводородного флюида; источник вспомогательного топлива, имеющий соединение с топливным отверстием горелки; клапан вспомогательного топлива, размещенный между источником вспомогательного топлива и топливным отверстием горелки, при этом клапан вспомогательного топлива имеет первое положение, сконфигурированное для блокирования потока вспомогательного топлива в топливное отверстие горелки, и второе положение, сконфигурированное для допуска потока вспомогательного топлива к топливному отверстию горелки; контроллер, функционально соединенный с многофазным расходомером и клапаном вспомогательного топлива, при этом контроллер программируется для управления потоками первичного и вспомогательного топлива на основании содержания воды в многофазном углеводородном флюиде. Изобретение позволяет снизить выброс вредных веществ в атмосферу. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к аппаратам, предназначенным для утилизации отработанных масел или других аналогичных жидкостей в процессе их дальнейшей переработки, например при пиролизе отходов отработанных масел, и может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, пищевой и других отраслях производства. Реактор содержит корпус, мешалку с приводом, топку, змеевик, расположенный внутри корпуса. Верхнее днище снабжено патрубками для входа сырья, выхода парогазовой смеси и предохранительным клапаном. Реактор снабжен наружной рубашкой, выполненной в форме винтового канала для движения газового теплоносителя, например дымовых газов, с патрубками для входа и выхода, служащими также для подвода дымовых газов в нижний и отвода из верхнего коллектора, в которые неразъемно установлены линейные теплообменные вертикальные трубы, расположенные вокруг мешалки, выполненной в виде вертикального вала с жестко закрепленными на нем рамным и пропеллерным перемешивающими устройствами. Патрубки для входа и выхода дымовых газов расположены по касательным к коллекторам и связаны с ними посредством фланцевых соединений, размещенных внутри корпуса реактора, а топка вынесена за пределы корпуса реактора. Изобретение позволяет интенсифицировать и повысить равномерность нагревания жидкостей газовым теплоносителем, увеличить поверхность теплообмена с одновременным повышением безопасных условий эксплуатации и упростить конструкцию реактора. 2 ил.

Наверх