ES2229116T3 - Aparato de craqueo catalitico fluido. - Google Patents
Aparato de craqueo catalitico fluido.Info
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Abstract
Un reactor de craqueo catalítico fluido que comprende un tubo ascendente de reactor alargado y un recipiente de reactor, donde el recipiente de reactor comprende una zona de arrastre fluidizada de fase densa y un orificio de descarga del catalizador en su extremo inferior, un orificio de salida del vapor craqueado en su extremo superior y un separador de ciclón conectado a través del fluido al orificio de salida del tubo ascendente del reactor, estando provisto dicho separador de ciclón de un vástago sumergido que termina en un extremo inferior abierto por debajo del nivel superior del lecho de la zona de arrastre fluidizada de fase densa, comprendiendo además la zona de arrastre fluidizado de fase densa una placa horizontal colocada bajo el extremo inferior abierto del vástago sumergido, donde la placa es una placa circular que tiene un reborde levantado y el extremo inferior abierto del vástago sumergido está limitado y donde el diámetro (d3) de la placa circular, incluyendo el reborde levantado, está entre 1, 2 y 0, 9 veces el diámetro del vástago sumergido.
Description
Aparato de craqueo catalítico fluido.
La invención se refiere a un reactor de craqueo
catalítico fluido (FCC) que comprende un tubo ascendente de reactor
alargado y un recipiente de reactor. El recipiente del reactor
comprende una zona fluidizada de arrastre de fase densa y un
orificio de descarga del catalizador en su extremo inferior y un
orificio de salida del vapor craqueado en su extremo superior y un
separador de ciclón conectado a través del fluido al orificio de
salida del tubo ascendente del reactor. El separador de ciclón lleva
un vástago sumergido cuyo extremo inferior abierto termina por
debajo del nivel de lecho superior de la zona de arrastre fluidizada
de fase densa.
En la Patente
US-A-5039397 se describe un aparato
como el mencionado antes. Según esta publicación los vástagos
sumergidos de los separadores de ciclón llamados de fondo cerrado
están sumergidos en el lecho de catalizador para proporcionar un
cierre que evite el flujo de vapor craqueado a través del vástago
sumergido.
Un problema que se encuentra frecuentemente es
que aparecen sobrecargas de presión en el tubo ascendente del
reactor debido, por ejemplo, a un mal funcionamiento del equipo, una
evaporación súbita del agua presente en el material de alimentación
hidrocarburo y/o diversos desajustes de la presión en la unidad. En
el caso de una sobrecarga de presión, la presión impuesta al sistema
por el lecho de catalizador alrededor del extremo sumergido del
vástago como se describe en la patente
US-A-5039397 no será suficiente para
evitar que el vapor craqueado fluya a través del vástago sumergido.
Este fenómeno se conoce también como "transporte inferior" de
los gases que fluyen a través del ciclón. Esto es una desventaja ya
que el vapor craqueado contiene cantidades de precursores de coque
relativamente mayores que por ejemplo los hidrocarburos retenidos
normalmente por el catalizador que es descargado a través del
vástago sumergido. Estos precursores de coque dan lugar a una
formación indeseable de coque en el volumen abierto por encima del
lecho fluidizado denso de la zona de arrastre. Estas formaciones de
coque pueden dar lugar a que un reactor de FCC necesite cerrarse por
debajo antes del final de una operación del proceso. La separación
del coque es además muy laboriosa y consume mucho tiempo.
El problema anterior se resuelve por colocación
de una placa horizontal justo debajo del extremo abierto inferior
del vástago sumergido. La placa asegura que en el caso de una
sobrecarga de presión no haya un aumento drástico en el flujo
descendente del vapor craqueado vía vástago sumergido. Se cree que
esto se logra por la retro-presión resultante del
catalizador que está siendo sometido a presión, por la sobrecarga de
presión, a través de la abertura limitada entre la placa y la
abertura de descarga del catalizador del vástago sumergido.
Típicamente la placa tiene un diámetro de más de 1,5 veces el
diámetro de vástago sumergido. Ejemplos de estos dispositivos de
técnicas anteriores son los descritos en las Patentes
US-A-2958653 y
US-A-5139748.
Una desventaja de la vasija del reactor según la
técnica anterior es que las placas ocupan un gran espacio horizontal
en el recipiente del reactor. Esto lleva a que el recipiente
necesita un mayor diámetro o que puedan utilizarse menos vástagos
sumergidos y por tanto menos ciclones en un recipiente de reactor.
Estas limitaciones geométricas se encuentran por ejemplo cuando hay
más de un vástago sumergido de ciclón primario y más de un vástago
de ciclón secundario sumergido en el lecho de arrastre fluidizado de
fase densa.
La presente invención trata de proporcionar un
aparato para llevar a cabo el proceso de craqueo catalítico fluido
(FCC), aparato que reduce al mínimo el riesgo de que los vapores
craqueados fluyan a través del vástago sumergido de los ciclones de
fondo cerrado en el caso de sobrecargas de presión.
Otro objeto de la invención es proporcionar un
diseño compacto para el extremo inferior abierto del puntal
sumergido del ciclón.
Los anteriores objetos se alcanzan con el
siguiente reactor de craqueo catalítico fluido. El reactor de
craqueo catalítico fluido que consta de un tubo ascendente del
reactor alargado y un recipiente de reactor, donde el recipiente de
reactor comprende una zona de arrastre fluidizado de fase densa y un
orificio de descarga del catalizador en su extremo inferior, un
orificio de salida del vapor craqueado en su extremo superior y un
separador de ciclón conectado por fluido al orificio de salida del
tubo ascendente del reactor, separador de ciclón que lleva un
vástago sumergido cuyo extremo inferior abierto termina por debajo
del nivel de lecho superior de la zona de arrastre fluidizada de
fase densa, comprendiendo además la zona de arrastre flluidizada de
fase densa una placa horizontal colocada bajo del extremo abierto
inferior del vástago sumergido, donde la placa es una placa circular
que tiene un borde levantado y el extremo abierto inferior del
vástago sumergido está limitado y donde el diámetro (d3) de la
plancha circular, incluido el reborde saliente, es entre 1,2 y 0,9
veces el diámetro del vástago sumergido.
Se ha encontrado que cuando se utiliza el reactor
según la invención, el área de la placa puede ser mucho más pequeña
que cuando se utiliza una placa plana y un vástago sumergido de
extremo abierto no limitado. Los ensayos han mostrado que este modo
de realización que comprende la placa y la abertura del vástago
sumergido modificados alcanzará, en condiciones normales, los mismos
objetivos en relación con la limitación del arrastre inferior de gas
que la placa no modificada y el vástago sumergido de técnicas
anteriores. La placa y el vástago sumergido modificados evitan un
transporte inferior excesivo del gas cuando el nivel del lecho
fluidizado denso de la zona de arrastre es temporalmente más bajo o
cuando tiene lugar una sobrecarga de presión del tubo ascendente del
reactor. Este diseño modificado evita también el flujo o arrastre
ascendente y que salga el gas arrastrado del lecho al vástago
sumergido. Otros modos de realización preferidos quedarán de
manifiesto en la descripción dada a continuación.
La invención puede aplicarse a nuevos reactores
de FCC o a modificación de los reactores de FCC existentes. Los
reactores de FCC existentes que pueden modificarse para lograr un
reactor según la presente invención comprenderán adecuadamente un
recipiente de reactor que consta de medios de separación de ciclón
conectados a través de fluido al extremo corriente abajo de un tubo
ascendente de reactor y una zona de arrastre en su extremo inferior.
Entre los ejemplos de tales reactores de FCC están los ilustrados en
las Figuras 1-16, 1-17,
1-19, 1-21 y 1-22
como está publicado en "Tecnología y Operación del Craqueo
Catalítico Fluido" por Joseph W. Wilson, PennWell Publishing
Company, Tulsa Oklahoma (EEUU), 1997, páginas 33-39.
Los reactores ilustrados describen ambos modos de realización donde
el extremo superior y el tubo ascendente del reactor se coloca
dentro del recipiente de reactor o se coloca fuera del recipiente de
reactor. Para la presente invención no es esencial la localización
del extremo superior del tubo ascendente del reactor.
El separador de ciclón que va provisto de la
placa en el extremo inferior del vástago sumergido es el llamado
ciclón de cortes "grosso modo" o ciclón primario, en el que la
primera separación se lleva a cabo entre catalizador y vapor
craqueado. Es adecuado que haya 1 a 4 ciclones primarios conectados
a través de fluido a un tubo ascendente de reactor. El recipiente de
reactor se puede proveer de más estaciones de separación, por
ejemplo ciclones secundarios, para separar mejor los finos de
catalizador desde el vapor craqueado. Un ciclón primario puede estar
conectado por fluido adecuadamente a 1 a 4 ciclones secundarios. El
diseño del ciclón primario puede variar, siempre que esté conectado
con fluido a un vástago de inmersión que se extiende corriente
abajo. El ciclón puede ser, por ejemplo, un ciclón horizontal como
el descrito en la Patente
EP-A-332277 o un ciclón vertical
convencional. El propio vástago sumergido tiene un área de sección
transversal relativamente grande para acomodar las grandes
cantidades de catalizador que fluyen normalmente a través de tales
vástagos sumergidos. El extremo inferior está sumergido en el lecho
fluidizado denso de catalizador de la zona de arrastre. La altura
del lecho de catalizador por encima de la abertura de salida del
vástago sumergido será suficiente para evitar, en una operación
normal, cualquier posible transporte descendente del gas. Esta
altura se puede determinar fácilmente por un especialista en la
técnica.
El flujo de catalizador en este ciclón primario
según la presente invención está, adecuadamente, entre 100 y 500
kg/m^{2}, medido en el área de sección transversal del vástago
sumergido por encima de la limitación.
La invención y sus modos de realización
preferidos se ilustran además con las Figuras 1-2.
La Figura 1 es una representación de un reactor de FCC según las
técnicas anteriores. La Figura 2 es una representación detallada del
extremo inferior del vástago sumergido que muestra la placa
modificada antes descrita.
La Figura 1 muestra la parte corriente abajo de
un tubo ascendente de reactor (1) colocado dentro del recipiente de
reactor (14). A través del tubo ascendente del reactor (1) fluyen
hacia arriba los materiales de alimentación catalizador e
hidrocarburo en un modo de lecho fluidizado de fase diluida. La
parte corriente abajo (2) del tubo ascendente del reactor (1) está
conectado a través del fluido con un ciclón primario (3). El ciclón
primario 3 comprende un cuerpo tubular (4), una pieza inferior en
forma de cono truncado (5) conectada con un vástago sumergido (6).
El vástago sumergido (6) tiene un diámetro más pequeño que el cuerpo
tubular (3). Típicamente, el diámetro del vástago sumergido está
entre 0,2 y 0,7 veces el diámetro del cuerpo tubular (4). Debajo del
extremo abierto inferior (7) del vástago sumergido (6) hay una placa
circular horizontal (8). El diámetro de esta placa (8) está
típicamente entre 1,5 y 2 veces el diámetro del vástago sumergido
(6). El vapor craqueado parcialmente depurado es descargado a través
del conducto de salida del gas (9). Este conducto está conectado por
fluido con la entrada de gas (10) del ciclón secundario (11). El
conducto de salida va provisto de una ranura (12) a cuyo través
puede ser descargado el gas de arrastre desde el recipiente del
reactor (14) a través del ciclón secundario (11). El ciclón
secundario (11) va provisto de un vástago sumergido (15) que lleva
en su extremo inferior una válvula de goteo (16) colocada por encima
del nivel del lecho fluidizado (23). Los gases depurados son
descargados desde el ciclón secundario (11) y desde el recipiente de
reactor (14) a través de la cámara impelente (18) y el conducto de
salida del gas (17). En el extremo inferior (19) del recipiente del
reactor (14) hay una zona de arrastre que comprende un lecho
fluidizado de fase densa (20). Al lecho fluidizado (20) se
suministra un medio de arrastre y fluidización, preferiblemente
vapor a través del dispositivo (21). El catalizador sometido a
arrastre descarga desde el recipiente de reactor (14) a través de la
columna montante (22) a la zona del regenerador (no mostrada).
La Figura 2 representa el extremo inferior de un
vástago sumergido modificado (24) y placa modificada (25). La placa
(25) puede tener cualquier forma, por ejemplo rectangular.
Preferiblemente la placa (25) es circular. La placa (25) va provista
de un reborde levantado o nervadura (26). El extremo inferior del
vástago sumergido (24) lleva un dispositivo limitador (27). El
diámetro (d3) de la placa circular (25) incluyendo la nervadura (26)
es preferiblemente entre 1,2 y 0,9 veces el diámetro (d1) del
vástago sumergido (24) y más preferiblemente tiene el mismo
diámetro. La distancia (d2) entre la base de la placa (25) y el
extremo inferior abierto del vástago sumergido (24) es,
preferiblemente, 0,2 y 0,8 veces el diámetro (d1) del vástago
sumergido (24). La nervadura se extiende preferiblemente entre 20 y
40% de la distancia (d2) por encima de la base de la placa (25). El
diámetro de la abertura limitada (28) en el vástago sumergido está,
adecuadamente, entre 0,4 y 0,7 veces el diámetro (d1) del vástago
sumergido (24). El diámetro de la parte plana de la placa es
aproximadamente el mismo que el diámetro de la apertura (28). La
nervadura (26) va provista preferiblemente de aberturas cerca del
fondo de la placa para permitir el flujo de catalizador desde la
placa cuando los catalizadores se sacan del recipiente en, por
ejemplo, una operación de parada. En otras palabras, las aberturas
son para el auto-drenado de la placa. El vástago
sumergido modificado y la placa tal como se muestran en la Figura 2
pueden encontrar aplicación adecuada en el recipiente de reactor de
la Figura 1.
La placa está recubierta preferiblemente con un
material resistente a la erosión, por ejemplo, material refractario
del que se utiliza típicamente en un recipiente de reactor de FCC.
Las dimensiones antes establecidas se calculan a partir de la
superficie del material resistente a erosión, si está presente.
Claims (8)
1. Un reactor de craqueo catalítico
fluido que comprende un tubo ascendente de reactor alargado y un
recipiente de reactor, donde el recipiente de reactor comprende una
zona de arrastre fluidizada de fase densa y un orificio de descarga
del catalizador en su extremo inferior, un orificio de salida del
vapor craqueado en su extremo superior y un separador de ciclón
conectado a través del fluido al orificio de salida del tubo
ascendente del reactor, estando provisto dicho separador de ciclón
de un vástago sumergido que termina en un extremo inferior abierto
por debajo del nivel superior del lecho de la zona de arrastre
fluidizada de fase densa, comprendiendo además la zona de arrastre
fluidizado de fase densa una placa horizontal colocada bajo el
extremo inferior abierto del vástago sumergido, donde la placa es
una placa circular que tiene un reborde levantado y el extremo
inferior abierto del vástago sumergido está limitado y donde el
diámetro (d3) de la placa circular, incluyendo el reborde levantado,
está entre 1,2 y 0,9 veces el diámetro del vástago sumergido.
2. Recipiente de reactor según la
reivindicación 1, donde el diámetro (d3) de la placa circular es el
mismo que el diámetro del vástago sumergido.
3. Recipiente de reactor según
cualquiera de las reivindicaciones 1-2, donde la
distancia (d2) entre la base de la placa y el extremo inferior
abierto es entre 0,2 y 0,8 veces el diámetro del vástago
sumergido.
4. El recipiente de reactor según
cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde el
reborde saliente (nervadura) se extiende en una distancia del 20 al
40% de la distancia d2 por encima de la base de la placa, donde la
distancia d2 es la distancia entre la base de la placa y el extremo
inferior abierto del vástago sumergido.
5. Recipiente de reactor según
cualquiera de las reivindicaciones 1-4 donde las
aberturas están en el reborde levantado, cerca del fondo de la
placa, con objeto de conseguir el auto-drenado de la
placa.
6. Recipiente de reactor según
cualquiera de las reivindicaciones 1-5, donde la
placa está recubierta de un material resistente a la erosión.
7. Utilización de un recipiente de
reactor según las reivindicaciones 1-6 en un proceso
de craqueo catalítico fluido.
8. Utilización según la reivindicación
7, donde fluyen entre 100 y 500 kg/m^{2}.s de catalizador a través
del vástago sumergido del separador de ciclón, calculado sobre el
área de sección transversal del vástago sumergido justo por encima
de la limitación.
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