RU2527456C1 - Реактор барабанного типа для термической переработки мелкозернистого сланца - Google Patents
Реактор барабанного типа для термической переработки мелкозернистого сланца Download PDFInfo
- Publication number
- RU2527456C1 RU2527456C1 RU2013154540/05A RU2013154540A RU2527456C1 RU 2527456 C1 RU2527456 C1 RU 2527456C1 RU 2013154540/05 A RU2013154540/05 A RU 2013154540/05A RU 2013154540 A RU2013154540 A RU 2013154540A RU 2527456 C1 RU2527456 C1 RU 2527456C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- drum
- oil shale
- shale
- flow rate
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в химической и топливоперерабатывающей отраслях промышленности. Барабанный реактор для термической переработки сланца твердым теплоносителем представляет собой корпус (1) в виде полого горизонтального барабана с торцевыми стенками на концах, в которые соосно врезаны входной и выходной патрубки. Для смешения сланца с теплоносителем на внутренней футерованной поверхности (2) корпуса (1) барабанного реактора предусмотрены пазухи (3), обеспечивающие полное перемешивание смеси, в количестве, определяемом по формуле
N = π D/a,
где D - диаметр внутренней рабочей поверхности барабана, а - ширина пазухи. Причем геометрический объем одной пазухи (3) соответствует объемному секундному расходу смеси сланца с теплоносителем, а суммарный геометрический объем всех пазух (3) соответствует объемному расходу или превышает объемный расход смеси сланца с теплоносителем, поступающей в реактор за один его оборот. Изобретение позволяет обеспечить полный переход летучих органических веществ сланца в парогазовую смесь с увеличением выхода целевых продуктов переработки сланца до 10%. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам, применяемым в установках термического разложения сланца твердым теплоносителем.
Основным технологическим аппаратом в схеме переработки сланца твердым теплоносителем является барабанный реактор, представляющий собой вращающуюся горизонтальную реторту.
Известны конструкции вращающихся реакторов барабанного типа, предназначенных для пиролиза сланца путем смешения его с твердым теплоносителем (см. А.И. Блохин, М.И. Зарецкий, Г.П. Стельмах, Г.Б. Фрайман «Энерготехнологическая переработка топлив твердым теплоносителем» М., Теплый Стан, 2005 г., стр.206-2176).
Канадско-австралийская разработка «Тасиюк», предназначенная для пиролиза австралийских сланцев, имеет вращающий барабанный, горизонтальный реактор (фиг.1), состоящий из 4-х камер, с образующимся в нем твердым зольным теплоносителем (пат. США №5296102).
Недостатком такого реактора является сложная внутренняя конструкция.
Барабанные горизонтальные вращающие реакторы, использующие в качестве твердого теплоносителя керамические шарики - процесс Тоско-2, разработанные в США для переработки колорадских сланцев, реализованы на единственной демонстрационной установке производительностью 400 т/сутки с высокими выходными параметрами смолы и газа, однако имеют сравнительно высокую потребность в электроэнергии.
Наиболее близкими по сути и достигнутому результату являются реакторы установок с твердым теплоносителем, в которых смешивание сланца с теплоносителем достигается вращением полого цилиндрического горизонтального барабана с гладкой внутренней поверхностью (фиг.2). (Патент РФ №52852, опубл. 14.08.2009 г., кл. C10B 1/10).
Скорость вращения, геометрические размеры и время пребывания сланца в реакторе определены по методике, разработанной Г.А. Красновским («Исследование реакторов барабанного типа для термической переработки мелкозернистого сланца и методика их расчета», ЭНИН им. Г.М. Кржижановского, Москва, 1970 г.). В основе методики лежат исследования движения сыпучего материала во вращающихся печах и барабанах различного назначения. В качестве имитирующего материала использовался речной песок фракции 0,25-1 мм, а также металлургический кокс фракции 0,5-3 мм.
Исследования полукокса промышленных барабанных реакторов УТТ-3000 показали, что содержание органического углерода в полукоксе, выводимом из реактора, составляет 13,6% масс., а при анализе его по методу Фишера выход смолы составляет 2,4% масс., а выход полукоксового газа 11,2 нм3 на 1 тонну полукокса. Эти показатели определяют недостаток действующих промышленных реакторов установок для переработки сланца твердым теплоносителем, заключающийся в том, что они не обеспечивают полный переход летучих органических веществ сланца в парогазовую смесь и в конечном счете в целевые продукты переработки сланца. Потери целевой продукции составляют примерно 10% от расчетного выхода.
Предлагаемое изобретение направлено на устранение этого недостатка.
Для решения поставленной задачи следует исходить из того, что смесь сланца и теплоносителя, поступающая в реактор, не является сыпучим материалом, а относится к псевдожидкостям. Движение псевдожидкости по длине реактора, ее смешение, не соответствует зависимостям, положенным в основу расчетной методики Г.А. Красновского. Полная выгазовка сланца возможна при достижении расчетного времени пребывания сланца в реакторе, что можно обеспечить двумя конструктивными решениями:
- увеличением длины реактора, примерно, вдвое по сравнению с рассчитанной по методике Г.А. Красновского, что приведет к увеличению материальных затрат на изготовление реактора и строительные конструкции и неприемлемо для действующих реакторов;
- конструктивными изменениями внутренней поверхности реактора, что является предметом настоящего изобретения.
Внутренняя поверхность реактора футерована и выполняется с пазухами, параллельными горизонтальной оси реактора, для приема и смешения поступающей псевдоожиженной смеси сланца с теплоносителем, ее надежного перемешивания, достижения снижения расчетного времени пребывания сланца в реакторе, полной его выгазовки и, как следствие, увеличения целевых продуктов переработки мелкозернистого сланца.
Геометрические размеры пазух определяются по зависимости
а - ширина пазухи,
b - глубина пазухи,
c - длина пазухи.
V - геометрический объем пазухи.
Количество пазух определяется из условия равенства геометрического объема одной пазухи объемному секундному расходу смеси сланца с теплоносителем, т.е. v= v′, где v′ - объемный секундный расход смеси сланца с теплоносителем, м3/сек.
Пример расчета геометрических размеров пазух и их количества для горизонтального барабанного реактора, используемого на установках типа УТТ-3000:
Расчетная теплота сгорания используемого сланца составляет 2000 ккал/кг. При этом удельный расход сухого сланца на одну тонну исходного сланца составляет 885 кг/т, а расход теплоносителя 1667 кг/т. Расход смеси сланца с теплоносителем составляет 2552 кг/т или при расчетной производительности УТТ-3000 139 тонн сырого сланца в час 354,73 т/час, 5912,13 кг/мин, 98,53 кг/сек. Удельный вес смеси при рабочих условиях 1,0 т/м3, при этом ее объемный секундный расход составит v′=0,09853 м3/сек. Число оборотов реактора составляет n=0,9 об/мин, а полный оборот реактор совершает за t=66,7 сек.
За один полный оборот в реактор поступит смесь сланца с теплоносителем в объеме v″=v′×t=0,09853×66,7=6,57 м3.
Диаметр внутренней рабочей поверхности барабана, на которой выполняются пазухи, составляет D=4,4 м, глубина пазух b=0,1 м, а ширина а=0,2 м.
Количество пазух определяется как
N=π×D/a=3,14×4,4/0,2=69 шт.,
а длина пазух как
с=v″/N(a×b)=6,57/69×0,2×0,1=4,76 м.
Аналогично определяются геометрические размеры и суммарный объем пазух для барабанных реакторов установок типа УТТ другой производительности по сырому сланцу.
На фиг.3а, б представлена схема футеровки барабанного реактора: а) со штрабами в бетонной или шамотной кладке:
б) с перегородками на металлическом корпусе с отверстиями для связки футеровки.
Барабанный реактор для термической переработки сланца твердым теплоносителем представляет собой корпус в виде полого горизонтального барабана с торцевыми стенками на концах, в которые соосно врезаны входной и выходной патрубки. Для смешения сланца с теплоносителем на внутренней футерованной поверхности корпуса барабанного реактора предусмотрены пазухи, обеспечивающие полное перемешивание смеси, в количестве, определяемом по формуле
N = π D/a,
где D - диаметр внутренней рабочей поверхности барабана,
а - ширина пазухи,
причем геометрический объем одной пазухи соответствует объемному секундному расходу смеси сланца с теплоносителем, а суммарный геометрический объем всех пазух соответствует объемному расходу или превышает объемный расход смеси сланца с теплоносителем, поступающей в реактор за один его оборот.
Барабанный реактор вращается со скоростью 0,9-3 об/мин. При этом достигается надежное перемешивание сланца с теплоносителем. Через входной патрубок в корпус подаются сланец и твердый теплоноситель - горячая зола переработанного сланца. Движение сланца и теплоносителя в осевом направлении обеспечивается за счет разницы уровней материала на входном и выходном патрубках барабана. Перемешивание сланца с теплоносителем происходит при вращении барабана за счет образования наклонной поверхности твердой фазы и скатывания твердых частиц по наклонной поверхности сверху вниз. При контакте сланца с теплоносителем происходит нагрев сланца до температуры, при которой его органическая составляющая переходит в парогазовую фазу и через выходной патрубок отводится в конденсационную аппаратуру. Геометрические размеры барабана обеспечивают время пребывания частиц сланца в реакторе, необходимое для его полной выгазовки. Внутренняя поверхность барабана выполнена с горизонтальными пазухами (штрабами) (3) в бетонной или шамотной футеровке (2). Пазухи в стенках реактора формируются металлическими перегородками (4), расположенными вдоль образующей линии цилиндра реактора, прикрепленными к металлическому корпусу реактора, имеющими отверстия для связывания элементов футеровки с разных сторон перегородки между собой, при этом перегородки имеют высоту, превышающую толщину футеровки на величину, равную или больше высоты пазухи, определяемой в соответствии с формулой (1).
Металлические перегородки предназначены для захвата псевдоожиженной смеси сланца с теплоносителем.
Claims (4)
1. Барабанный реактор для термической переработки сланца твердым теплоносителем, представляющий собой корпус в виде полого горизонтального барабана с торцевыми стенками на концах, в которые соосно врезаны входной и выходной патрубки, отличающийся тем, что для смешения сланца с теплоносителем на внутренней футерованной поверхности корпуса барабанного реактора предусмотрены пазухи, обеспечивающие полное перемешивание смеси, в количестве, определяемом по формуле:
N=πD/a,
где D - диаметр внутренней рабочей поверхности барабана,
a - ширина пазухи,
причем геометрический объем одной пазухи соответствует объемному секундному расходу смеси сланца с теплоносителем, а суммарный геометрический объем всех пазух соответствует объемному расходу или превышает объемный расход смеси сланца с теплоносителем, поступающей в реактор за один его оборот.
N=πD/a,
где D - диаметр внутренней рабочей поверхности барабана,
a - ширина пазухи,
причем геометрический объем одной пазухи соответствует объемному секундному расходу смеси сланца с теплоносителем, а суммарный геометрический объем всех пазух соответствует объемному расходу или превышает объемный расход смеси сланца с теплоносителем, поступающей в реактор за один его оборот.
2. Барабанный реактор по п.1, отличающееся тем, что пазухи в стенках реактора выполняются в виде штраб в футеровке реактора.
3. Барабанный реактор по п.1, отличающееся тем, что пазухи в количестве 69 штук в стенках реактора имеют глубину 0,1 м, ширину 0,2 м, длину 4,76 м.
4. Барабанный реактор по п.1, отличающийся тем, что пазухи в стенках реактора формируются металлическими перегородками, расположенными вдоль образующей линии цилиндра реактора, прикрепленными к металлическому корпусу реактора, имеющими отверстия для связывания элементов футеровки с разных сторон перегородки между собой, при этом перегородки имеют высоту, превышающую толщину футеровки на величину, равную или больше высоты пазухи.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013154540/05A RU2527456C1 (ru) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | Реактор барабанного типа для термической переработки мелкозернистого сланца |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013154540/05A RU2527456C1 (ru) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | Реактор барабанного типа для термической переработки мелкозернистого сланца |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2527456C1 true RU2527456C1 (ru) | 2014-08-27 |
Family
ID=51456537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013154540/05A RU2527456C1 (ru) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | Реактор барабанного типа для термической переработки мелкозернистого сланца |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2527456C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5296102A (en) * | 1983-01-28 | 1994-03-22 | Southern Pacific Petroleum Nl And Central Pacific Minerals Nl | Dual chamber apparatus for recovery of oil from solid hydrocarbonaceus material |
RU2066338C1 (ru) * | 1992-05-13 | 1996-09-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью "МЭН" | Способ термического разложения твердых углеродсодержащих материалов с использованием твердого теплоносителя, установка для осуществления способа, реактор для разложения твердых углеродсодержащих материалов и нагреватель-газификатор твердого теплоносителя |
RU52852U1 (ru) * | 2005-12-05 | 2006-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Санкт-Петербургский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт "АТОМЭНЕРГОПРОЕКТ" | Установка для термической переработки сланца с твердым теплоносителем (варианты) |
RU2339673C1 (ru) * | 2007-09-03 | 2008-11-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Тту" | Способ термической переработки горючих сланцев с получением жидких и газообразных топлив, а также цементного клинкера и установка для его осуществления |
RU2011116144A (ru) * | 2011-04-25 | 2012-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТТУ-Лтд" (RU) | Реактор барабанного типа для термической переработки мелкозернистого сланца |
-
2013
- 2013-12-10 RU RU2013154540/05A patent/RU2527456C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5296102A (en) * | 1983-01-28 | 1994-03-22 | Southern Pacific Petroleum Nl And Central Pacific Minerals Nl | Dual chamber apparatus for recovery of oil from solid hydrocarbonaceus material |
RU2066338C1 (ru) * | 1992-05-13 | 1996-09-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью "МЭН" | Способ термического разложения твердых углеродсодержащих материалов с использованием твердого теплоносителя, установка для осуществления способа, реактор для разложения твердых углеродсодержащих материалов и нагреватель-газификатор твердого теплоносителя |
RU52852U1 (ru) * | 2005-12-05 | 2006-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Санкт-Петербургский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт "АТОМЭНЕРГОПРОЕКТ" | Установка для термической переработки сланца с твердым теплоносителем (варианты) |
RU2339673C1 (ru) * | 2007-09-03 | 2008-11-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Тту" | Способ термической переработки горючих сланцев с получением жидких и газообразных топлив, а также цементного клинкера и установка для его осуществления |
RU2011116144A (ru) * | 2011-04-25 | 2012-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТТУ-Лтд" (RU) | Реактор барабанного типа для термической переработки мелкозернистого сланца |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БЛОХИН А.И. и др., Энерготехнологическая переработка топлив твердым теплоносителем, Москва, Светлый Стан, 2005, с.206-217, рис.7.2 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104946279B (zh) | 回转式分段加热生物质连续热解设备 | |
CN103952165B (zh) | 一种基于多层回转窑的小颗粒物料干馏方法 | |
CN102382664B (zh) | 一种低阶煤的分步净化提质加工设备 | |
CN102942943B (zh) | 油页岩气固热载体干馏及半焦燃烧发电一体化工艺 | |
Kinoshita et al. | Demonstration of upgraded brown coal (UBC) process by 600 tonnes/day plant | |
CN105238425A (zh) | 一种气固混合热载体快速粉煤热解工艺及装置 | |
CN104829080A (zh) | 一种复合型污泥高温热解装置 | |
CN103642515B (zh) | 一种小颗粒油母页岩低温干馏提油工艺 | |
CN106675589A (zh) | 一种污泥还原气化制生物炭的废气及余热回收工艺 | |
Pichler et al. | Influence of particle residence time distribution on the biomass pyrolysis in a rotary kiln | |
Desogus et al. | Experimental study on the axial mass transport of minced biomass (rape straw) into a pyrolysis rotating reactor working in the slipping regime | |
RU2527456C1 (ru) | Реактор барабанного типа для термической переработки мелкозернистого сланца | |
BR102012009128B1 (pt) | Retorta vertical de superfície e processo de obtenção de óleo e gás a partir de xisto pirobetuminoso e/ou materiais contendo compostos orgânicos de carbono | |
EP3031880A1 (en) | Dry distillation reactor and method for raw material of hydrocarbon with solid heat carrier | |
CN204421572U (zh) | 一种回转烘干机 | |
CN110806077A (zh) | 一种利用高温烟气余热的含油污泥干化装置 | |
RU2342421C2 (ru) | Реактор для термического разложения твердых горючих ископаемых | |
CN208346107U (zh) | 一种气化还原高温油气除尘冷却降焦及精炼分离装置 | |
CN205635488U (zh) | 一种油页岩热解系统 | |
CN202643631U (zh) | 螺旋刮板热解器 | |
CN105157377A (zh) | 粉煤灰烘干机 | |
CN204939398U (zh) | 提取页岩或褐煤中油气的设备 | |
CN104560096A (zh) | 一种油砂连续分离工艺 | |
CN104329654B (zh) | 一种内热式直立炭化炉中热管熄焦余热回收装置 | |
CN204268441U (zh) | 一种内热式直立炭化炉中热管熄焦余热回收装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151211 |