CN107427804A - 允许使用少量催化剂的径向床反应器 - Google Patents

允许使用少量催化剂的径向床反应器 Download PDF

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Abstract

本发明描述了允许使用少量催化剂的一种类型的径向床反应器。适用于再生式重整工艺反应器。

Description

允许使用少量催化剂的径向床反应器
发明领域
本发明涉及具有在重力下的催化剂运动和横向进料流的径向床反应器技术。更特别地，其适用于在催化剂连续再生下的汽油催化重整。利用径向床技术，本发明允许使用极少量的催化剂，这是现有技术不可能实现的特征。
本反应器可用于获得大于50h-1的HSVs（进料流速与催化剂质量的比率）。
现有技术的检查
在涉及径向床反应器的现有技术中，可以引用US 6 221 320，其综述了传统技术（图10和11）。
在现有技术中，径向床反应器中的催化床由两个筛管（screens），内筛管和外筛管划定。更确切地，这些是下列类型之一：
·界定气态流出物的中央收集器的内筛管；
·界定供应的气态进料的容积的外筛管。
工艺流体（或进料）经由划定在外壳和外筛管之间的外容积进入。其随后以基本水平并垂直于在重力下运动，即基本竖直地自上而下运动的催化剂的运动的方式经过催化剂床。
径向流动的工艺流体和在重力下运动的催化剂被具有与外筛管相同的基本垂直轴的通常圆柱形的内筛管分离。
由内筛管划定的圆筒充当用于从包含在外筛管和内筛管之间的反应区中排出气态流出物的中央收集器，并因此在形状上基本为环形。
径向床技术受到许多限制。特别地，经过催化床的气体的速度受限以期：
·避免在该床的入口处的空穴化；
·避免催化剂在离开时堵塞内筛管 - 这被称作钉扎（pinning）；
·降低压降（取决于速度和该床的厚度）。
为了响应在该催化床的整个高度上均匀分布的问题，可以在中央收集器中增加旨在生成压降的穿孔筛。
由于构造原因，必须在内筛管和外筛管之间留下足够的空间。所有这些限制的累加效应在于可包封在壳体中的催化剂的最小体积非常有限。在现有技术中一般而言，最大HSVs为大约20 h-1，而本发明的反应器可用于获得大于50 h-1的HSVs。
文献US 4 411 870描述了含有多个反应室的反应器，这些室各自包含催化剂环形区并且进料以在各个区域中产生均匀反应物（reagent）流的方式分配到各个反应区中。该文献没有提供关于所述反应区的几何特征的任何信息。
附图简述
图1a代表本发明的反应器的壳体(1)的分解图，但不含模块(M)，以便能够看见支承所述模块的底板(13)。
图1b是本发明的反应器的分解图，其中可以看见模块(M)及它们与壳体(1)的上部的连接，以及催化剂的入口支管(10)和排出支管(11)。
图2a代表从顶部看的反应器剖面；可以看见模块(M)、各模块的催化区(4)和界定所述催化区的外筛管(2)和内筛管(3)。
图2b代表从侧面看的反应器剖面，以显示进料入口(8)和流出物出口(12)以及用于在全部模块(M)上分配进料的容积(9)和获自各模块(M)的流出物的下方收集容积。
图2c代表从侧面看的模块(M)；因此可以清楚理解在反应器中原地的相应实体（entity）。
发明概述
本发明描述了旨在使用一吨左右的少量催化剂的径向床型反应器，其可有利地构成汽油催化重整单元（其在现有技术中包含串联布置的三个或四个反应器）中的这一系列中的第一反应器。
这一反应器在其由并联运行并包封在单一壳体中的相同模块的组装件构成的意义上可以被称作模块化的。
更确切地，本发明的反应器是具有径向进料流和催化剂重力流的反应器，其由包封在单一壳体(1)中的基本相同的模块(M)的组装件构成，具有位于上部的用于引入催化剂的装置(10)和位于下部(7)的用于排出所述催化剂的装置(11)，和经由上方中央管道工程(8)引入进料的装置和经由下方中央管道工程(12)排出流出物的装置，各模块为由基本竖直外壁(2)和基本竖直内壁(5)划定的圆筒形，组装这两个壁以划定容纳催化剂的环形区(4)，且各模块的外壁(2)和内壁(5)可透过气态进料和气态流出物并通常由约翰逊（Johnson）筛网或相当类型的筛网（screen）构成，所述模块以相对于壳体(1)的中心大致对称的方式竖直放置，并且来自各模块的流出物经由与壳体(1)的下部(7)连通的各模块的中央收集器(3)离开，内容积(9)和下方容积(7)被底板(13)隔开，该底板(13)形成这两个容积之间的密封，并且也用于支承模块(M)，各模块(M)的径向床的厚度为10至400毫米，优选50至250毫米。
在模块在壳体(1)内的可能的布置中，可以提到所述模块呈多个同心圆排列。一般而言，无论模块在外壳中的特定布置如何，它们都以相对于壳体(1)的中心几乎对称的方式分布。
优选地，在本发明的径向流反应器中，模块(M)呈圆形规则分布在壳体内。
优选地，本发明的反应器中的模块数为3至12，非常优选为5至10。
优选地，本发明的反应器中的高径比对于各模块(M)为3至30，非常优选为7至11。
有利地，这一反应器可用作使用串联的三个或四个径向床反应器的汽油型馏分的催化重整法中的最前部反应器（head reactor）。在这种情况下，进料和催化剂流可描述如下：
·进料经由位于反应器上部的入口管道工程(8)进入壳体(1)，然后占据内容积(9)，从此处渗入各模块(M)的内部——穿过所述模块的外筛管(2)；
·进料穿过容纳在各模块(M)的环形区(4)中的催化床并将来自该催化反应的流出物收集在各模块的中央收集器(3)中；
·将来自各模块的流出物收集在壳体(1)的下方容积(7)中，并经由出口管道工程(12)从反应器中排出；
·催化剂经由输入管道工程(10)进入各模块并在重力下流入各模块的环形区(4)，然后经出口管道工程(11)从模块中排出。
在使用本发明的反应器催化重整汽油型馏分的方法中，HSV（进料流速与催化剂重量的比率）大于50 h-1，优选大于100 h-1。
在使用本发明的反应器催化重整汽油型馏分的方法中，该进料可具有最多70重量%的链烷烃含量，并甚至可以是全链烷烃进料。
发明详述
本发明基本由制造小尺寸径向床的“模块”的组装件构成，其可用于获得比传统反应器中高得多的HSVs，将这些模块的组装件包封在单一壳体中。
下列描述基于图1a，其代表该反应器的分解图并且无模块，以便可适当看见外壳(1)，也基于图1b，其代表含有模块的呈分解图形式的反应器。
图2a和2b代表反应器的顶视图（图2a）和侧视图（图2b）。
进料经由位于上部的管道工程(8)进入壳体(1)。进料随后占据内容积(9)，从此处渗入各模块的内部——穿过所述模块的外筛管(2)。
进料穿过包含在各模块的环形区(4)中的催化床并将得自该催化反应的流出物收集在各模块的中央收集器(3)中。将来自各模块的流出物收集在壳体(1)的下方容积(7)中。
内容积(9)和下方容积(7)被底板(13)隔开，该底板(13)形成这两个容积之间的密封，并且也可用于支承模块(M)。
催化剂经由输入管道工程(10)进入各模块。其在重力下流入各模块的环形区(4)，然后经出口管道工程(11)从模块中排出。每模块存在至少一组输入管道工程(10)和一组出口管道工程(11)。
该模块为由基本竖直外壁(2)和基本竖直内壁(5)划定的圆筒形，组装这两个壁以界定容纳催化剂的环形区(4)。各模块的外壁(2)和内壁(5)可透过进料和气态流出物并通常由约翰逊（Johnson）筛网或其它相当的装置构成。这些模块安置在一个相同的壳体(1)中，其充当用于经上部(6)向该方法供应气体和用于排出流出物的容积。
来自各催化区的流出物随后收集在位于壳体(1)的底部的共用容积(7)中。所述模块可用于制造极薄催化剂床，这显著降低压降限制。
各模块的高径比通常为3至30，优选为7至11。
各模块的径向床的厚度为10至300毫米，通常小于100毫米（1毫米 = 10-3 m）。
HSV（进料流速与催化剂重量的比率）通常大于50 h-1，优选大于100 h-1。
如图2a中对含有6个相同模块的反应器举例可以看出，各模块的中心有利地沿一个圆安置。
模块数量通常为3至12，优选5至10。
各模块的中央收集器(3)与位于壳体(1)下部的相同容积(7)连通，其可用于经出口管道工程(12)排出流出物。
锚(6)位于壳体(1)的上部以支承安置在板(13)上的模块(M)。这种板(13)是不可透的以防止包含在上方容积(9)中的进料与收集在下方容积(7)中的流出物的任何混合。
所述板(13)用加固柱和梁支撑以支承模块（填有催化剂）的重量。
各模块(M)带有用于固定到板(13)上的板，这种固定可能使用技术人员已知的任何手段获得。
一旦组装好反应器，该反应器也可透过检查孔视觉检查该反应器，特别是检查外筛管和内筛管的至少一部分。并联布置多个模块也意味着如果一个故障，可将其停用，同时该系统可使用其余模块继续运行。
因此，所提出的系统可用于以高HSVs为目标以优化该方法的反应性能，同时提出一种现实、模块化、灵活并容易维护的机械设计。
实施例
下列实施例用于例示安置在以150 t/h进料的石脑油流速加工进料的再生式重整单元的最前部的根据本发明的反应器的尺寸。
·实施例1代表不是根据本发明的参比例；
·实施例2代表带有在与实施例1中相同的条件下运行的最前部反应器并具有相同催化剂总量的根据本发明的单元的性能；
·实施例3例示具有与实施例2相同的特征但加工更苛刻进料的单元的性能。
在实施例1中，在串联布置在四个反应器中的四个反应区中处理烃进料。反应器中的催化剂分布如下：相对于催化剂的总重量计，10重量%/20重量%/30重量%/40重量%。
催化剂总量为75吨。
表1提供烃进料的组成：
·初沸点100℃，终沸点170℃：
表1。
反应器中所用的催化剂包含氯化氧化铝型载体、铂和锡助催化剂。
由此在这四个反应器中相继处理加热至514℃的进料，流出物在引入下一反应区之前中间加热至514℃。
这四个反应区中的运行条件列在表2中。选择这些条件以在第四个反应器的出口处回收RON（研究法辛烷值）指数等于102的重整产物。
表2。
实施例2对应于实施例1，区别是在具有下列催化剂分布的串联布置的五个反应器中处理烃进料：相对于总催化剂重量计，2重量%/10重量%/20重量%/30重量%/38重量%。将根据本发明的小反应器置于最前部。这是反应器1。
催化剂总量为75吨以处理150 t/h的烃进料流速。
如实施例1的情况，进料和来自一个反应区的流出物在进入下一反应区之前加热至514℃。
所述反应器的反应区中的运行条件概括在下表3中：
表3。
第一反应器具有图1和2中所示的尺寸，具有表4中描述的几何特征。
表4。
通过使用本发明的小型最前部反应器，限制这种第一反应区中以及其它区域2、3、4和5中的温度下降。
考虑到催化剂活性取决于催化床中的平均温度，如表5中可以看出，通过限制温度下降，因此改进芳族化合物的收率。
表5。
催化床中的这种温度提高对催化剂活性具有显著影响。对于相同催化剂量，如下所示，芳烃产量的增益使得RON改进1.6个点。
实施例3可用于例示就进料的苛刻度（severity）而言，本发明提供的效果。进料变得更苛刻，因为其链烷烃含量变高。使用与现有技术相同的方法，必须提高催化剂量或反应器入口温度以保持重整产物中的RON。实施例3旨在处理如表6中所示的进料，该进料比实施例1的进料苛刻得多。
表6。
使用与表3和4中所述相同的运行条件，尽管进料中的链烷烃量增加15重量%，重整产物的RON保持在102。
表7。

Claims (5)

1.具有径向进料流和催化剂重力流的反应器，其由包封在单一壳体(1)中的基本相同的模块(M)的组装件构成并且模块(M)以规则方式呈圆形分布在所述壳体中，各模块(M)具有7至11的高径比，且各模块(M)具有位于上部的用于引入催化剂的装置(10)和位于壳体(1)的下部(7)的用于排出所述催化剂的装置(11)，和经由上方中央管道工程(8)引入进料的装置和经由下方中央管道工程(12)排出流出物的装置，各模块为由基本竖直外壁(2)和基本竖直内壁(5)划定的圆筒形，组装这两个壁(2)和(5)以界定容纳催化剂的环形区(4)，且各模块的外壁(2)和内壁(5)可透过气态进料和气态流出物并由约翰逊筛网或相当类型的筛网构成，所述模块以相对于壳体(1)的中心大致对称的方式竖直放置，并且来自各模块的流出物经由与壳体(1)的下部(7)连通的各模块的中央收集器(3)离开，壳体(1)的内容积(9)和壳体(1)的下方容积(7)被底板(13)隔开，其形成这两个容积之间的密封，并且也用于支承模块(M)，各模块(M)的径向床的厚度为10至400毫米，优选50至250毫米，且模块数为5至10。
2.一种汽油型馏分的催化重整法，其使用安置在构成重整单元的串联反应器的最前部的根据权利要求1的反应器，其中
·进料经由位于反应器上部的入口管道工程(8)进入壳体(1)，然后占据内容积(9)，从此处渗入各模块(M)的内部——穿过所述模块的外筛管(2)；
·进料穿过容纳在各模块(M)的环形区(4)中的催化床并将得自所述催化反应的流出物收集在各模块的中央收集器(3)中；然后
·将来自各模块的流出物收集在壳体(1)的下方容积(7)中，并经由出口管道工程(12)从反应器中排出；
·催化剂经由输入管道工程(10)进入各模块并在重力下流入各模块的环形区(4)，然后经出口管道工程(11)从模块中排出。
3.根据权利要求2的汽油型馏分的催化重整法，其中HSV（进料流速与催化剂重量的比率）大于50 h-1，优选大于100 h-1。
4.根据权利要求2的汽油型馏分的催化重整法，其中所述进料具有可以为最多70重量%的链烷烃含量。
5.根据权利要求2的汽油型馏分的催化重整法，其中所述进料是全链烷烃的。
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