Установка переробки нафтопродуктів

Пропонований винахід відноситься до нафтохімічної, хімічної промисловості і до тепло електроенергетики, зокрема до установок перегонки і крекінгу нафти і відходів, поділу сумішей, одержання пари, водню, само, металів. Відомі установки перегонки і крекінгу нафти і відходів, що містять трубчасту піч з форсунками, ректифікаційну колону, реактори очищення від сірки і холодильники [К. Эсммер, Акумулятор знань по хімії, М., Світ, 1977, с.255]. Відомі установки перегонки і крекінгу нафти і відходів, що містять проміжного теплоносія. [Заявка на патент №2002064586 від 4 червня 2002р.]. Найбільш близьким технічним рішенням, обраним як прототип, є установка з вакуумною перегонкою нафти [Довідник, Захист атмосфери від промислових забруднень. М., Металургія, 1988, с.255]. У відомих установках відбувається повільне і нерівномірне конвекційне нагрівання нафти відкритим вогнем і великі втрати тепла. Тільки 25 % тепла безпосередньо використовується на нагрівання. Застосування для нагрівання радіаторів відкритого вогню приводить до великої небезпеки вибухів. При температурах нафти по обсязі трубчастого радіатора від 100 до 900°С і наявності сірки утвориться багато меркаптанів і випаровується багато низько летучих фракцій, що важко розділити. Утвориться багато отрутних смол - виходів. Швидко засмічуються тверді каталізатори. Тому вартість і маса очисних споруджень і ректифікаційних колон більше чим установки. Для підвищення ефективності роботи і к.п.д. установок сировину нагрівають у киплячому шарі, знижують чи підвищують тиск і температуру. Це приводить до підвищення вартості переробки, але дає малий ефект. В основу винаходу поставлена задача, підвищити ефективність і безпеку переробки нафти на бензин, солярку і мазут за рахунок його миттєвого нагрівання в розплаві суміші солей і металів і почергового випару фракцій без відкритого вогню при послідовному підвищенні температури в реакторах від 50 до 850°С. Відмовитися від складних ректифікаційних колон, реакторів очищення від сірки, вакуумних насосів, об'єднавши всі ці пристрої в одному корпусі. Використовувати шкідливі смолисті відходи для одержання тепла і водню для роботи установки. Технічний результат, що може бути отриманий при здійсненні винаходу, полягає в підвищенні ефективності переробки і крекінгу нафти, надійності, безпеки. У зниженні шкідливих викидів, массо габаритних характеристик і вартості У зниженні на порядок массо габаритних характеристик і ціни. При застосуванні розплавів суміші солей з металами й окислами солей на порядок збільшується швидкість нагрівання і передача тепла нафти в порівнянні з відомими установками, причому одночасно відбувається очищення воднем і добавками в розплав від шкідливих речовин. Відповідно збільшуються продуктивність установок і зменшуються массо габаритні характеристики і вартість. Поставлена задача зважується за рахунок того, що установка переробки нафтопродуктів складається з реакторів, з'єднаних послідовно через шар рідких легкоплавких, солей, металів і солей, що містять гальванічні пари і каталізатори. У корпусі кожного реактора, заповненому до 0,5 висоти розплавленим теплоносієм у розплаві встановлені, принаймні, одна труба і тарілка над нею, що утворять сопло. Сопло введення нафти розташовано в глибині розплаву солей і металів, сопло уведення водню зверху тарілки, а холодильники встановлені безпосередньо на верхній частині корпуса. Сутність винаходу пояснюється кресленням. На фіг.1 представлений у розрізі загальний вид пропонованого реактора установки. у корпусі реактора 1, заповненому до 0,5 висоти розплавленим теплоносієм 2 у розплаві встановлена, принаймні, одна вертикальна труба 3 і тарілка 4 над нею, що утворять сопло 5. Сопло введення нафти в розташовано в глибині розплаву солей і металів, сопло уведення водню зверху тарілки 7. Холодильники 8 установлені безпосередньо на верхній частині корпуса, а попередні нагрівачі 9 у нижній. Робота установки здійснюється таким способом. Вихідна сировина, у якості які використовуються, нафта, чи газолін відходи нафти з бункера безупинно чи самопливом через насос (не показані), завантажуються через сопло із сіткою 6 герметичного корпуса реактора 1 у розплав при температурі 100-150°С, і її краплі барботирують через розплав 2. При цьому фракції бензину миттєво і цілком перетворюються в пари, і випаровуються. Одночасно випаровуються і пари бензинових фракцій, що утворяться при крекінгу нафти. Пари входять у трубу, попадають у сопло і микають з нього, утягуючи водень, що очищає бензин від сірки. Пара досягти охолоджуваної стики корпуса, конденсується, утворити вакуум, а бензин стікає через патрубок у нижній чи реактор у баки (не показані). Важкі фракції спливають на поверхню розплаву і через патрубок надходять у сопло другого реактора чи бак (не показані). У другому реакторі при 250°С виділяються пари солярки. У третьому реакторі при 850°С відбувається розкладання в розплаві смол на вуглець і водень. Вуглець окисляється без вогню з виділенням тепла, що підтримує роботу установки, а гарячий водень надходить на вхід установки, барботірует через мазут, солярку, бензин і газолін (нафта), очищає їх від арки і меркаптанів і збільшує до 2 разів вихід бензину і солярки. Розігрів установки роблять нагрівачами, чи спалюванням палива, що вводиться із сіллю. Надалі установка працює автономно. Нагрівання реакторів виробляється теплопровідністю металу, солей і теплом водню. Нагрівання нафти виробляється в розплаві без прямого контакту з високотемпературними нагрівачами. Температурний режим підтримується за рахунок внутрішнього окислювання повітрям, у розплаві солей нижнього реактора, частини газу і коксу, що виділяються при піролизу. При повному окислюванні вуглецю в розплаві 95% хімічної енергії палива використовується на нагрівання розплаву, нафти і відходів. Усе це тепло відбирається теплопровідністю на нагрівання сусідніх камер, а передача тепла теплопровідністю солі в сотні разів вище, ніж конвекційним нагріванням повітрям. Тобто ефективність випару фракцій в установці підвищується в десятки разів. Відповідно зменшуються массо габаритні характеристики і вартість установок. У нижньому реакторі (не показаний) унизу сопла в розплаві, відбувається піролиз відходів нафти, тобто відбувається руйнування структури і розкладання на вуглець і водень, за рахунок впливу на кожну молекулу по всьому обсязі речовини температури 850°С, і підвищення температури в центрі розплаву за рахунок прискорення реакцій окислювання вуглецю електрохімічними каталізаторами. За рахунок рівномірного нагрівання крапля нафти і відходів по їхньому обсязі в розплаві при температурі 850-3000°С, практично не утворяться шкідливі речовини - діоксини. Для додаткового очищення до складу легкоплавкої речовини введені обпилювання активних речовин і каталізаторів, наприклад, заліза й окислів, що утворять хлориди і сульфіди металів. Уводяться також боксит, крейда і вапняк. Піролизний газ барботірует через розплав, очищається, проходячи через гранули бокситу, крейди і карбонату кальцію і надходить в ізольоване розплавом сопло 5. Після окислювання нафтопродуктів у піддоні 3 реактори залишаються кокс, порошки неорганічного матеріалу, шлак, скло, метали, що періодично зливаються в герметичні бункери і форми. Солі й окисли прискорюють розкладання нафти за рахунок упровадження Na, Са в межбазисные грати, зменшують енергію зв'язку і служать каталізатором горіння вуглецю. Наприклад, СаСО3 прискорює швидкість їхнього горіння в 7 разів, NaCl у 3 рази. Пари води також служать каталізатором горіння. Без пар води оксид вуглецю не горить. За таких умов у зоні окислювання розвиваються високі температури і тиски. Швидкістю окислювання легко керувати. Наприклад, уведення 1% чи йоду його солей зменшує швидкість окислювання в 100 разів. Виділення Н, тепла і прискорення реакцій виробляється також електрохімічними реакціями. При введенні в розплав часток металу виходить маса гальванічних елементів - електродами є метали і кокс, а електролітом розплавлені солі. Ці елементи є електрохімічними каталізаторами синтезу речовин. У них відбувається електроліз речовин з утворенням і з'єднанням атомарного кисню, водню, Na, СІ метало термія, електричні розряди зі швидкостями близькими до світлових, могутня кавітація. При этом величезна електрична енергія подвійних електричних шарів на поверхні часток металів заряджає паливо. При окислюванні в розплаві солей одночасно вибувається пряме відновлення речовин з руд і окислів. Активована сажа енергійно відновляє металі з їхніх окислів. Відновлення Cu, Ni починається з 300°С, a Fe з 400°С. Магнітними полями магнітів установлених поза реакторами прискорюють відновлення магнітних матеріалів, витягають і осаджують їх на чи корпус форми. Відновлення сірки із сульфідів і окислю відбувається в присутності бокситу. Пари сірки барботирують через розплав і осаджують на холодних стінках холодильника. Кисень витягають магнітними полями в ємності (не показані) чи використовують для внутрішнього окислювання. При повному окислюванні вуглецю і водню установка експлуатується в замкнутому режимі роботи. Для виключення викидів оксиду і диоксида вуглецю його пропускають через рідкий розплав з електрохімічним каталізатором і одержують рідке паливо. При цьому водень з води з'єднується з оксидом і діоксидом вуглецю і виділяється кисень. Відбираючи кисень, одержують нафта, бензин і солярку. При частковому доборі одержують метанол. Швидкістю синтезу палива з 32 і Н керують введенням у розплав часток металу, причому в гальванічних елементах електродами є метали і кокс, а електролітом розплавлені солі з температурою 100-350°С, наприклад сплав хлоридів цинку і заліза, а кисень відбирають магнітними полями. Такі ж процеси можуть йти під землею, коли виходить нафта. Аналіз отриманого таким методом метанолу підтвердив, що він не відрізняється від промислового. Установки можуть установлюватися безпосередньо на борті транспорту, а їхні двигуни при цьому працюють від будь-якого виду палива і при цьому додатково можуть виробляти бензин і метанол. Установка ПК 1, розміром з цебро дозволяє одержати з відходів нафти, водень і синтез газ у кількості достатнім для роботи легкового автомобіля. При застосуванні ПК для забезпечення паливом двигунів автомобілів, тракторів, літаків вони стають пожаро безпечними, тому що у щосекунди з нафти виділяються грами водню і вуглецю, що при вибуху не можуть заподіяти шкоди транспортному засобу. Реактор не чуттєвий до хімічного і тепло фізичному складу сировини. Очищення не потрібно. Працює і на отрута хімікатах і на сланцях і на токсичному паливі. Одночасно при роботі може відновлювати метали, миттєво плавити алюміній, плавити, гартувати і нагрівати для вигину стекло, запікати кераміку, виробляти до 50 % по масі коксу чи активованого вуглецю, вапно і цемент, одержувати пара з температурою 1000°С, одержувати недосяжні для хімічних палив температури і тиску. Кокс служить екологічно чистим і пожаро безпечним паливом замість бензину і солярки. Енергії одна тонна відходів нафти виділяє 10000кВт із кпд 90%, а для запуску установки потрібно 10кВт, після чого вона працює автономно, тому строк окупності установки ПК близько 6 місяців. Фізико-хімічні процеси, що відбуваються в реакторі пропонованої установки дозволяють перетворити шкідливі речовини, наприклад, сірководень і хлор в екологічно безпечні з'єднання і чисту сірку і довести викиди в атмосферу до необхідних. Приклад: Токсичні речовини СІ, F, S реагують у розплаві солей з металами і лугами з утворенням корисних речовин і тепла, наприклад: 2Са(ОН)2+СІ 2=СаСl2+Са(ClO)2+2Н2О Склад газоподібних продуктів і коксу відповідає екологічним вимогам. 1. Технічний аналіз технічного вуглецю отриманого при газифікації відходів нафти, (%); Волога аналітична 0,6 Зольність 6,7 Зміст загальної сірки 0,83 Вихід летучих речовин 2,7. Елементний склад (на суху масу) %: Вуглець 80,7 Водень 0,62 Кисень+азот 0,05 теплота згоряння Вища 7760ккал/кг (32,47МДж/кг) Нижча 7150ккал/кг Результати аналізу складу газу: Водень 40% метан 42% азот 2%.