CN108201865A - 在催化重整装置中允许临时储存一定量的催化剂和将其返回循环的设备 - Google Patents

在催化重整装置中允许临时储存一定量的催化剂和将其返回循环的设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了在催化重整装置中允许临时储存一定量的催化剂和将其返回循环的设备。本发明描述了一种设备，其在催化剂循环中断后，首先允许临时储存一定量的催化剂，然后使所述量的催化剂返回再生重整装置中的循环。

Description

在催化重整装置中允许临时储存一定量的催化剂和将其返回 循环的设备
技术领域
本发明涉及催化重整，更具体涉及允许实施所述方法的移动床反应器。
移动床催化反应器，即具有缓慢重力流并被进料横贯（traversed），是本领域技术人员公知的。然而，使用多个该类型的串联布置的反应器的工业规模的催化重整装置（其中在该系列的每个反应器入口处中间再加热进料）仍不尽如人意，特别是关于反应器内的热膨胀现象的结果。
实际上，催化重整方法需要大约500℃的操作温度。这样的高温使反应器的钢壁膨胀使得引入的催化珠粒的量可能变化。
再生反应器的特定特征恰好在于由多孔铝的小珠粒组成的催化床连续循环通过使用缓慢重力流的移动床状态的反应器。
装置的突然停止终止催化剂的循环并且其内部积累倾向于在反应器壁冷却时对反应器壁施加高应力。催化剂可引起反应器的损坏和因此不可忽视的财务成本。
由文献FR 3 017 806代表的最接近的现有技术描述了催化剂的临时储存区域，其在循环受控或不受控地停止时能够回收一定量的催化剂。为了使该临时储存区域正确运行，当反应器重启时，其必须能够清空至已返回循环的床。本发明的目的是描述在催化剂循环中的任何时长的停止后（无论这样的停止是否受控），将珠粒再放入（reinsertion）催化床中的技术解决方案。
背景技术
移动床类型流动反应器，特别是汽油的催化重整的领域的现有技术非常宽泛。
在本文仅考虑描述移动床反应器的典型配置的文献。专利US 3,864,240、US 4,040,794、FR 2 160 269和FR 2 946 660描述了不同类型的移动床反应器，其可特别用于汽油的催化重整方法。在该类型的方法中，催化剂在反应部分的不同反应器，最通常4个反应器之间循环，然后至再生器。然后将再生的催化剂返回反应部分。
根据如文献US 3,706,536中所述的其它变体，堆叠各种催化区域以形成单个反应器（被称为“堆叠反应器（stacked reactor）”），其包含各种反应部分，催化剂通过重力在所述反应部分之间循环。
文献FR 3 017 806描述了允许用相对于催化剂的进料的横向流动中断移动床类型反应器中的催化剂的循环的设备。
引用的文献中描述的设备由位于装有（enclosing）一定量的催化剂的篮的下部的挡板组成，这些挡板能够在催化剂循环中断后沿垂直轴移动以释放储存空间，然后使储存的催化剂返回循环。
本发明可被视为是对引用的文献中描述的设备的改进。为了促进临时储存区域（11）的清空，已通过引入折转板改进文献FR 3 017 806中描述的两个系统，所述折转板改善储存区域的清空。
附图说明
图1a、1b和1c描述其基本形式的本发明的设备。
沿挡板（7）的周长提供通常具有矩形形状的窗（14）以允许填充区域（11）。
这些窗（14）可优选是矩形并提供在挡板（7）的底部。
图1a对应于正常操作。一定量的催化剂散布到由篮（5）限定的垂直平面外。
图1b对应于催化剂循环停止的情况。当停止时，反应器冷却并且催化剂循环中断。然后反应器的冷却引起篮（5）和因此挡板（7）的窗（14）上升。这允许催化剂填充储存区域（11）中更大的空间。
图1c对应于返回正常操作，即随着催化剂在料腿（dip leg）（2）中循环，反应器再加热并且催化剂再次循环。由于在挡板（7）的底部存在折转板（15），储存区域（11）清空，恢复其初始状态。折转板（15）是围绕挡板的整个周长或一部分焊接或以本领域技术人员已知的任何方式连接至挡板（7）的倾斜的平面或曲壁。其还可以在其连接至的轴线周围移动。
该系统的简化形式可以是没有窗的挡板（7），其中催化剂可以在冷却期间通过折转板下方的多孔部件填充储存区域（11）的更大部分。
图2a、2b和2c描述根据本发明的设备的变体，其中挡板（7）以固定套筒（12）的形式移动。
在这些图中，基本垂直的套筒（12）通过连接方式（焊接、螺栓或其它）或简单地通过靠在反应器（1）的底板上保持在支撑件（4）上。
在篮（5）的下端和套筒（12）的上端之间的水平处做出开口（16）。
此外在套筒（12）的顶部在部分或整个周长上提供具有例如矩形形状的窗（16）。
将折转板（15）焊接或以本领域技术人员已知的任何方式连接至套筒（12）的下部。其可以在套筒（12）的整个周长或仅其一部分上具有倾斜平面或曲壁的形式。
在图2b所示的循环停止期间，套筒（12）上升并且窗（14）与窗（16）对齐，由此使一定量的催化剂进入储存区域（11）。
图2c对应于循环重新开始和储存区域（11）的清空。
当反应器重启时，折转板（15）允许催化剂流到储存区域（11）外。在该重启期间，反应器恢复其操作温度并且催化剂再次循环。篮（5）逐渐下降，关闭至窗（16）的入口，并且储存区域（11）逐渐完全清空，折转板（15）的存在促进该操作。
图3是根据本发明的设备的示意图，其中显示挡板（7），其末端相对于垂直方向倾斜，该挡板末端为折转板（15），所述折转板的倾斜度与挡板（7）的端部的倾斜度基本相同。
发明内容
本发明基本包括改进移动床反应器的下部，其通过向容纳催化剂的移动篮（5）增加可垂直移动的挡板设备，所述挡板位于篮（5）的垂直壁的延长线并在其下部配备有与垂直方向形成一定角度的折转板（15）以：
1）向临时储存区域（11）转移一定量的催化剂，所述临时储存区域（11）位于反应器外周，在邻接壁的下部区域，
2）当篮（5）上升时，将转移至所述储存区域的部分催化剂再注入床。
该临时储存区域（11）的位置必须使得催化剂循环的重新开始接近反应器的循环支管（2）发生。
更具体地，本发明可以描述为容纳环形移动床催化剂的催化反应器，其外边缘由形成圆柱形篮（5）的垂直壁限制，其内边缘由也垂直的中心收集器（3）限制，催化剂通过重力缓慢流入篮（5）和中心收集器（3）之间的空间，并通过位于所述反应器的基本半球形底部的循环支管（2）向下循环。
篮（5）沿基本垂直轴移动数厘米至10 cm的距离，该篮（5）配备有挡板（7），所述挡板（7）本身基本垂直，位于篮（5）的下部，在所述篮（5）的垂直壁的延长线上。
在反应器操作期间，其可能经历催化剂循环中断，导致反应空间温度降低并且催化剂挤压使壁和各种内件经历可能非常高的机械应力。
本发明包括为反应器配备允许一定量的催化剂移动至临时储存区域（11）以使机械应力水平降低并随后清空储存区域以将临时储存的催化剂返回循环的构件。
因此本发明可以限定为容纳环形移动床催化剂的催化反应器，其外边缘由形成圆柱形篮（5）的壁限制，其内边缘由中心收集器（3）限制，催化剂通过重力缓慢流入篮（5）和中心收集器（3）之间的空间，并通过位于所述反应器的基本半球形底部的循环支管（2）向下循环，所述篮可沿基本垂直轴移动数厘米至10 cm的距离，该篮（5）配备有挡板（7），所述挡板（7）本身基本垂直，位于篮（5）的下部，在所述篮（5）的壁的延长线上。
根据本发明的反应器可具有有意或无意的催化剂循环的停止阶段。
当催化剂循环中断时，通过向上移动篮（5）和连接的挡板（7）组装件释放位于邻接壁的反应器下部并接近料腿（2）的催化剂储存空间或区域（11）。
催化剂的储存区域（11）位于邻接壁的反应器下部并接近料腿（2）。当向上移动篮（5）和连接的挡板（7）组装件时释放该储存区域，挡板（7）本身配备有刚性或自由连接的折转板（15），所述折转板（15）与垂直方向形成30°至60°，优选45°至55°的角度α。
沿连接轴的移动性也可以设想为允许与垂直方向的0°至60°的角度。
在本发明的一个优选变体中，折转板（15）刚性连接至挡板（7）并且挡板（7）具有端部，所述端部本身相对于垂直方向倾斜。优选地，挡板（7）的端部的倾斜角和连接至其的折转板（15）的倾斜角相同。该变体在图3中表示。
然后，一旦再建立起循环就通过重力使催化剂返回循环，通过折转板（15）逐渐清空储存区域（11）本身的催化剂。
在根据本发明的移动床催化反应器的通常技术中，催化剂被装入环形篮（5）中，所述环形篮（5）的壁由允许进料从篮（5）的外部进入内部，然后反应流出物从篮（5）的内部进入中心收集器（3）的丝网组成。因此，进料以大约数米/小时相对于通过重力缓慢流动的催化剂以横向流动循环。
在本发明的一个变体中，挡板（7）推入（slide in）固定垂直套筒（12）中，其位于篮（5）的垂直壁的延长线并配备有窗（14），所述窗（14）在正常循环期间被套筒（12）阻塞，当在催化剂循环中断后篮（5）上升时，释放所述窗（14）。
可被估算为装料（stock）的0.2%至5%的百分比的一定量的催化剂通过所述窗（14）至位于反应器下部在套筒（12）和反应器的半球形底部的壁之间并距离所述壁大于30 cm的储存区域。在反应器（1）的底部与支撑件（4）之间的高度不足的情况下，可以改变反应器的该部分以将其延长高达1米的高度。
通常，窗（14）具有允许催化剂稳定进入储存区域（11）的矩形形状。其也可以具有三角形形状，三角形的顶端指向上以允许催化剂逐渐进入储存区域（11）。本发明与窗（14）的形状无关，可以由本领域技术人员根据所涉及反应器的具体特征调整其形状。
本发明还涉及使用根据任一种上述特征的反应器的任何精炼或石油化学方法。特别地，根据本发明的反应器可用于汽油的催化重整方法或渣油的加氢处理方法。
发明详述
该段落更详细地关于催化剂循环停止的情况，将一定量的该催化剂转移至临时储存区域并将该量的催化剂返回循环。
在正常操作中，即在约500℃下和在低压下，再生重整反应器的钢壁膨胀。连同催化剂的连续循环，该膨胀导致将比称为静止量（at rest quantity）更大量的催化剂引入反应器。在催化剂循环停止的情况下，反应器停止，壁冷却并收缩，导致由停止的催化剂对反应器壁施加强挤压力。
在反应器壁水平处产生的力使得反应器的上部分升高，其可导致某些内件的破坏，约翰逊网和安装螺栓的变形以及催化剂粒子的破裂，导致产生细粒子，使进料进一步损失。
本发明描述了移动床催化反应器，其首先允许在临时储存区域中储存一部分催化剂，然后将储存的催化剂返回循环。
本发明基于移动篮（5）的存在和折转板（15）的存在，当催化剂循环停止时，所述移动篮（5）能够向上升高数厘米至10 cm的距离，所述折转板（15）连接至壁（12）并与垂直方向形成一定角度以便一旦催化剂循环重新开始时促进清空储存区域。
为了促进所述催化剂循环重新开始，折转板（15）位于套筒（12）或挡板（7）的下端并接近反应器的循环支管（2）。“接近”是指相对于料腿（2）的垂直轴朝反应器（1）的垂直壁偏离小于10 cm并且所述折转板与反应器壁的最接近的点之间的距离“d”大于或等于10 cm以避免清空期间催化剂的任何附着的位置。
折转板（15）的长度必须足以将下降催化剂转移入篮（5），但不会太长而阻塞窗。
例如，10个粒子直径至半开口之间的长度可以足够以不显著降低清空窗。折转板的角度必须足够大以转移催化剂，但不会太大而停止转移。
相对于垂直方向30°至60°的角度必须允许清空储存区域。折转板（15）可以位于套筒（12）或挡板（7）的壁的延长部分或与壁的一侧或另一侧偏离以促进其固定。
折转板的厚度必须在温度变化时足以承受其承载的催化剂的重量并且不变形。等于或大于篮的壁的厚度的厚度是足够的但不超过篮（5）的壁的厚度的两倍。
最后，位于清空窗上边界的折转板必须接近反应器的循环支管（2）的垂直方向。
当外部篮（5）与循环支管（2）距离远时，循环支管（2）接近中心收集器（3），优选改变储存区域（11）的形状以适当安置出口窗。为此，可以根据反应器（1）的底部形状改变挡板（7）或套管（12）的下部的形状以延长挡板（7）（或在解决方案2中为套筒（12））。该部分（17）可以固定至挡板（7）并与其一起移动或相对于挡板（7）或套筒（12）的垂直部分移动。在该情况下，下部（17）必须固定至反应器的底部。这样的延长的实例在解决方案1的图3中给出。
具体实施方式
以下实施例给出了在工业重整反应器的情况下的储存区域和折转板的尺寸，所述工业重整反应器14 m高，外直径为2.7米。循环支管（2）直径为7 cm并且中心收集器直径为1.2 m。
在循环中断带来催化剂的突然冷却后，待排出至临时储存区域的催化剂的量估算为600 kg或装料的大于2%。对PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）反应器的一部分进行实验测试以确定反应器实际尺寸。
对PMMA反应器的一部分进行实验研究，所述PMMA反应器的厚度对应于由使用由申请人研发的GRAINS软件的DEM（离散元法）模拟补充的实际反应器尺寸。
这些测试产生7 cm的折转板（15）长度和200 mm的窗（14）高度。
折转板（15）相对于垂直方向的倾斜角是53°。
以该方式确定尺寸的折转板允许：
1）将一定量的催化剂引入临时储存区域；
2）以等于工业操作期间的篮（5）中的催化剂循环速度清空储存区域的催化剂，0.1 mm/s；
3）以与中心收集器（3）和篮（5）之间的环中的催化剂流动相同的数量级的速度根据箭头（9）使储存区域（11）中容纳的催化剂流动，允许以常规方式再放入催化床。因此清空时间取决于填充区（11）的高度；其通常保持小于1小时。

Claims (11)

1.容纳环形移动床催化剂的催化反应器，其外边缘由形成圆柱形篮（5）的壁限制，其内边缘由中心收集器（3）限制，催化剂通过重力缓慢流入篮（5）和中心收集器（3）之间的空间，并通过位于所述反应器的基本半球形底部的循环支管（2）向下循环，所述篮可沿基本垂直轴移动数厘米至10 cm的距离，所述篮（5）配备有挡板（7），所述挡板（7）本身基本垂直，位于篮（5）的下部，在所述篮（5）的壁的延长线上，在所述反应器中，当催化剂循环中断时，通过向上移动篮（5）和连接的挡板（7）组装件释放位于邻接壁的反应器下部并接近料腿（2）的催化剂储存空间（11），所述挡板（7）本身配备有刚性或自由连接的折转板（15），并且其与垂直方向形成30°至60°，优选45°至55°的角度α。
2.根据权利要求1的催化反应器，其中所述折转板（15）刚性连接至所述挡板（7）。
3.根据权利要求1的催化反应器，其中一旦再建立起循环，所述催化剂通过重力返回循环，所述储存区域（11）通过折转板（15）逐渐清空其催化剂。
4.根据权利要求1至3任一项的移动床催化反应器，其中所述催化剂装入环形篮（5）中，所述环形篮（5）的壁由允许进料从篮（5）的外部进入内部，然后反应流出物从篮（5）的内部进入中心收集器（3）的丝网组成。
5.根据权利要求1至4任一项的移动床催化反应器，其中所述挡板（7）推入固定垂直套筒（12），所述套筒（12）位于篮（5）的垂直壁的延长线并配备有窗（14），所述窗（14）在正常循环期间被套筒（12）阻塞，当在催化剂循环中断后篮（5）上升时，释放所述窗（14），由此允许所述催化剂经过所述窗（14）至位于反应器下部在套筒（12）和反应器的半球形底部的壁之间并距离所述壁大于10 cm的距离d的储存区域（11）。
6.根据权利要求1至5任一项的移动床催化反应器，其中所述挡板（7）或垂直套筒（12）可以通过壁（15）延伸，使出口移动接近料腿（2）的垂直方向，通过所述出口催化剂根据箭头（9）离开所述区域（11）。
7.根据权利要求1至6任一项的移动床催化反应器，其中所述窗（14）具有矩形形状，允许催化剂稳定进入所述储存区域（11）。
8.根据权利要求1至6任一项的移动床催化反应器，其中所述窗（14）具有三角形形状，所述三角形的顶端指向上，允许催化剂逐渐进入所述储存区域（11）。
9.使用根据权利要求1至8任一项的反应器的石油化学精炼方法。
10.使用根据权利要求1至8任一项的反应器用于催化重整汽油的方法。
11.使用根据权利要求1至8任一项的反应器用于加氢处理渣油的方法。
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