PL163743B1 - Urzadzenie do zmniejszania wyplywu cieczy i sposób zmniejszania wyplywu cieczy PL PL PL - Google Patents

Abstract

1 . U rzadzenie do zm niejszania w yplyw u cieczy, zw laszcza podczas procesu alkilow ania zawierajace p io- now y odstojnik w spólny dla kilku pionow ych reaktorów , polaczon y przew odam i z górnym i w ylotam i pion ow ych reaktorów , których dolne w loty sa polaczone z przew o- dem doprow adzajacym reagenty, znamienne tym , ze odstojnik (14) jest podzielony na trzy czesci: górna, srod- kow a i doln a, przy czym dolna czesc odstojnika (14) polaczon a przew odam i (16, 17, 1 8 , 19) z górnym i w ylo- tami reaktorów ( 1 0 , 1 1 , 1 2 , 13), zawiera co najmniej jedna przegrode ( 5 0 , 52), dzielac ja na co najmniej dw ie kom ory (54, 56, 58, 60), których wyloty (62, 64, 66, 68) um ie- szczon e w dnie odstojnika (14) polaczone sa z przew o- dam i (26, 27, 28, 29) odprow adzajacym i ciezsza ciecz, natom iast srodkow a czesc odstojnika (14) jest polaczona z przew odem (34) odprow adzajacym lzejsza ciecz. 4. Sp osób zm niejszania wyplywu cieczy, zwlaszcza p odczas procesu alkilow ania, polegajacy na w prow adza- niu m ieszaniny ciezszej cieczy i lzejszej cieczy utw orzonej w serii pion ow ych reaktorów do strefy rozdzialu w odstojniku , rozdzielaniu m ieszaniny pow yzszej ciezszej cieczy i pow yzszej lzejszej cieczy wewnatrz strefy roz- dzialu. w której tworzy sie poziom granicy faz ciecz-ciecz pom iedzy ciezsza i lzejsza ciecza, znamienny tym , ze dzieli sie ciezsza ciecz w dolnej czesci strefy rozdzialu przesyla- jac ja do oddzielnych kom ór w strefie rozdzialu, usuwa sie ciezsza ciecz zawierajaca katalizator, obecna w dolnej czesci strefy rozdzialu, w postaci oddzialnych strum ieni z om aw ianych kom ór w dolnej czesci odstojnika, a nastep- nie zaw raca sie w yplyw z k om ór do p io n o w y ch reaktorów. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do zmniejszania wypływu cieczy i sposób zmniejszania wypływu cieczy. Niniejszy wynalazek dotyczy ogólnie metody i urządzenia do operowania cieczą, a zwłaszcza dotyczy zmniejszania rozlewania się kwaśnego materiału w przypadku przecieku w procesie alkilowania.

Znana jest powszechnie w przemyśle naftowym praktyka wytwarzania wysokooktanowego paliwa silnikowego przez alkilowanie izoparafiny za pomocą olefiny w obecności katalizatora alkilowania, najlepiej gdy jest nim ciekły kwas fluorowodorowy HF.

Odciek z reaktora do alkilowania zawierający węglowodór i kwas wpływa do ustawionego na ogół pionowo odstojnika w miejscu znajdującym się w środkowej części wysokości odstojnika. Faza węglowodorowa oddziela się w odstojniku od fazy kwaśnej, przy czym faza węglowodorowa znajduje się w górnej części odstojnika, a faza kwaśna w dolnej części odstojnika. Zgodnie z tym, powierzchnia rozdziału faz ciecz-ciecz pomiędzy fazą kwaśną i fazą węglowodorową tworzy się w środku odstojnika. W tym przypadku, powierzchnia rozdziału faz ciecz-ciecz znajduje się w takim

163 743 punkcie na wysokości odstojnika, gdzie stężenie kwasu w materiale znajdującym się w odstojniku jest większa niż stężenie kwasu w produkcie alkilowania doprowadzonym do odstojnika z reaktora o ustaloną uprzednio wielkość. Fazę węglowodorową frakcjonuje się w celu oddzielenia niskowrzących węglowodorów z produktu alkilowania, a fazę kwasową oziębia się i zawraca do reaktora alkilowania. Gdy jest to konieczne, kwaśny katalizator można usunąć z układu w celu oczyszczenia go. Oczyszczony kwaśny katalizator oraz jeśli to konieczne, dodatkowy, świeży kwas zawraca się do reaktora alkilowania.

Znane jest polepszenie ekonomiki procesu alkilowania przez zastosowanie dwu lub więcej reaktorów do alkilowania i przesyłanie poszczególnych strumieni produktu alkilowania do wspólnego odstojnika; tworząc w ten sposób wspólny zbiornik kwaśnego katalizatora w dolnej części wspólnego odstojnika. Następnie kwaśny katalizator odciąga się ze wspólnego zbiornika i przesyła pojedynczymi strumieniami do odpowiednich reaktorów alkilowania. Podczas, gdy system alkilowania, stosujący wiele reaktorów i wspólny zbiornik kwaśnego katalizatora w sposób efektywny zmniejsza koszty urządzeń, utrzymując wymagany stosunek węglowodoru do katalizatora dla każdego reaktora, a także powoduje efektywny wzrost produkcji benzyny wysokooktanowej, to system ten wymaga zapewnienia pewnych środków bezpieczeństwa. Na przykład, przy pomocy wspólnego zbiornika kwaśnego katalizatora przeciek w jednym reaktorze mógłby spowodować opróżnienie całego zbiornika z katalizatorem, który zasila wiele reaktorów.

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie urządzenia i metody zmniejszających wypływanie kwaśnego katalizatora w przypadku wycieku w systemie operowania kwaśnym katalizatorem, towarzyszącym procesowi alkilowania.

Urządzenie do zmniejszania wypływu cieczy, zwłaszcza podczas procesu alkilowania· zawierające pionowy odstojnik wspólny dla kilku pionowych reaktorów, połączony przewodami z górnymi wylotami pionowych reaktorów, których dolne wyloty są połączone z przewodem doprowadzającym· Feagenty według wynalazku charakteryzuje się tym, że odstojnik jest podzielony na trzy części: górną, środkową i dolną, przy czym dolna część odstojnika połączona przewodami z górnymi wylotami reaktorów zawiera co najmniej jedną przegrodę dzieląc ją na co najmniej dwie komory, których wyloty umieszczone w dnie odstojnika połączone są z przewodami odprowadzającymi cięższą ciecz, natomiast środkowa część odstojnika jest połączona z przewodem odprowadzającym lżejszą ciecz.

Korzystnie co najmniej jedna przegroda rozciąga się od dna odstojnika w górę do poziomu powierzchni granicy faz ciecz-ciecz.

Korzystnie co najmniej jedna przegroda rozciąga się od dna odstojnika do części pośredniej, ponad poziom granicy faz ciecz-ciecz.

Sposób zmniejszania wycieku cieczy, zwłaszcza podczas procesu alkilowania, polegający na: wprowadzaniu mieszaniny cięższej cieczy i lżejszej cieczy utworzonej w serii pionowych reaktorów do strefy rozdziału w odstojniku; rozdzielaniu mieszaniny powyższej cięższej cieczy i powyższej lżejszej cieczy wewnątrz strefy rozdziału, w której tworzy się poziom granicy faz ciecz-ciecz pomiędzy cięższą i lżejszą cieczą, według wynalazku polega na tym, że dzieli się przedmiotową cięższą ciecz w dolnej części strefy rozdziału przesyłając ją do oddzielnych komór w strefie rozdziału; usuwa się cięższą ciecz zawierającą katalizator, obecną w dolnej części strefy rozdziału, w postaci oddzielnych strumieni z omawianych komór w dolnej części odstojnika, a następnie zawraca się wypływ z komór do pionowych reaktorów.

Korzystnie jako cięższą ciecz stosuje się głównie ciekły katalizator fluorowodorowy, natomiast jako lżejszą ciecz stosuje się ciekły produkt węglowodorowy.

Korzystnie powierzchnię granicy faz ciecz-ciecz umieszcza się na poziomie, przy którym stężenie katalizatora jest równe lub większe o ustaloną uprzednio wartość niż stężenie katalizatora w wycieku z reaktora.

Reasumując istota wynalazku polega na tym, że dno wspólnego odstojnika kwasu zaopatrzono w szereg komór przeznaczonych na kwaśny katalizator.

Wspólny odstojnik służy do pracy zarówno z fazą ciekłą jak i gazową fazą węglowodorową pod zmniejszonym ciśnieniem, tak więc szybkość wynikająca z wycieku z reaktora zmniejsza się do minimum.

163 743

W korzystnym przykładzie tego wynalazku wspólny odstojnik zaopatrzono w co najmniej jedną przegrodę rozciągającą się od ściany do ściany w dnie wspólnego odstojnika oraz w kierunku ku górze, w pobliżu lub powyżej powierzchni rozdziału między ciekłą fazą kwaśnego katalizatora, a ciekłą fazą węglowodorową we wspólnym odstojniku. Przegroda oddziela dolną część odstojnika na dwie lub więcej komór i zapobiega przepływowi cieczy pomiędzy tymi ilościami ciekłego kwaśnego katalizatora, które znajdują się w komorach i są zawracane do odpowiednich reaktorów. Do każdej z komór dołączono oddzielny wylot w dnie wspólnego odstojnika w celu zapewnienia powrotu kwaśnego katalizatora do odpowiedniego reaktora i dołączonej do niego chłodnicy.

Gdy poziom kwaśnego katalizatora obniży się na skutek wycieku lub wypłynięcia, ciekły węglowodór z odpowiednio obniżonej fazy węglowodorowej zastępuje utraconą objętość kwaśnego katalizatora i w ten sposób powoduje ciekłe uszczelnienie kwaśnego katalizatora w nie cieknących komorach. Również można wprowadzić inną substancję o mniejszej gęstości i wyższej temperaturze wrzenia niż katalizator, ażeby zastąpić wyciekły kwaśny katalizator i spowodować ciekłe uszczelnienie.

W korzystnym przykładzie wykonania niniejszego wynalazku zastosowano cztery reaktory z dołączoną do każdego z nich chłodnicą. Dwa pionowe reaktory umieszczono po przeciwnych stronach ustawionego pionowo odstojnika. Strumienie alkilatu z dwu reaktorów z jednej strony odstojnika łączą się w miejscu lub powyżej wlotu odstojnika i wchodzą do odstojnika połączonym strumieniem. W podobny sposób łączy się alkilat z dwu reaktorów z drugiej strony odstojnika i wchodzi pojedynczym strumieniem. Czterema oddzielnymi strumieniami kwaśny katalizator jest zawracany z odstojnika do czterech odpowiednich reaktorów pionowych poprzez cztery odpowiadające im chłodnice.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie reaktory pionowe w rzucie pionowym, odstojnik i chłodnice w rzucie pionowym, fig. 2 -rzut boczny wzdłuż linii 2 .- 2 fig. 1, fig. 3 - rzut boczny wzdłuż linii 3-3 fig. 1, fig. 4 ·- przekrój, poprzeczny wzdłuż linii 4 - 4 na fig. 1.

Przy oznakowywaniu części na rysunku przyjęto zasadę, że te same części urządzenia oznaczono tymi samymi cyframi na wszystkich figurach.

Na fig. 1, 2 i 3 pokazano cztery skierowane w górę reaktory rurowe 10, 11, 12 i 13 nazwane reaktorami pionowymi o przepływie otwartym na szczycie. Reaktory 10, 11,12 i 13 połączone są z ustawionym pionowo odstojnikiem 14 za pomocą przewodów 16, 17, 18 i 19. Odstojnik 14 wyznacza rozciągającą się w kierunku pionowym strefę rozdziału, posiadającą część dolną, górną i środkową. Odstojnik 14 posiada środki do rozdzielania mieszaniny zawierającej ciecz cięższą i lżejszą. Wypływający alkilat wraz z kwaśnym katalizatorem wprowadza się przewodami 16,17,18 i 19 z wylotów reaktorów 10, 11, 12 i 13 do dolnej części odstojnika 14.

Chociaż na fig. 1 - 4 przedstawiono cztery reaktory, to przy praktycznym stosowaniu tego wynalazku można stosować dowolną liczbę reaktorów.

Dolne zakończenia reaktorów pionowych 10, 11, 12 i 13 są połączone z odpowiednimi chłodnicami 20, 21, 22 i 23, do których wprowadza się przewodem 24 węglowodór wraz z dodatkowym świeżym kwasem, gdzie ochłodzony, ponownie zawrócony do obiegu lub wtórny kwaśny katalizator zostaje pobrany w celu utworzenia mieszaniny węglowodoru i kwaśnego katalizatora. Mieszaninę węglowodoru i kwaśnego katalizatora rozprasza się z dużą szybkością w kierunkuk ku góree i płynie naa pree z chłonnięę 20,21,22 i 23 oo odoowiednich wlotów reaktorów pionowych 10, 11, 12 i 13.

Przewodami wylotowymi 26, 27, 28 i 29 umieszczonymi w 0nir wspólnego dla obu reaktorów oOstojniae 14 wyprowadzonymi w kierunku ku dołowi wypływa ciekły kwaśny katalizator, w celu zawrócenia ponownie do obiegu. Dolne końce przewodów wylotowych 26,27,28,29 są połączone z chłodnicami 20, 21, 22 i 23 za pomocą o0powir0nicC przewodów 30, 31, 32 i 33. W punkcie pośrednim leżącym na osi pionowej odstojnika 14 znajduje się przewód wylotowy 34, którym zostaje usunięty oddzielony, ciekły produkt węglowodorowy.

Podczas pracy, ciekłą, węglowodorową mieszaninę zasilającą, zawierającą mieszaninę zarówno czynnika alkilującego, takiego jak diskoóreąca olefina, np. butylen oraz węglowodoru ulegającego alkilowaniu, takiego jak diskowreąca izoparafina, np. izobutan, wprowadza się

163 743 przewodem 24, jak i świeżo przygotowany kwaśny katalizator. Mieszaninę zasilającą rozprasza się z dużą szybkością w chłodnicach 20, 21, 22 i 23, które zawierają oziębiony ciekły kwaśny katalizator, wywołując w ten sposób cyrkulację kwaśnego katalizatora we wprowadzonej mieszaninie węglowodorowej na skutek różnicy gęstości kwasu 38 z odstojnika 14 i świeżo przygotowanego kwaśnego katalizatora rozproszonego razem z węglowodorową mieszaniną zasilającą. W ten sposób działanie przepływu ciekłej węglowodorowej mieszaniny zasilającej powoduje pobieranie kwaśnego katalizatora. Węglowodorowa mieszanina zasilająca oraz oziębiony, zawrócony kwaśny katalizator przepływają współprądowo przez reaktory 10, 11, 12 i 13, co powoduje utworzenie materiału węglowodorowego o wyższej masie cząsteczkowej lub alkilatu o zwiększonej liczbie oktanowej, co jest dobrze znane ze stanu techniki.

Odciek reakcyjny, zawierający alkilat (to znaczy produkt węglowodorowy), katalizator i nieprzereagowany doprowadzony węglowodór przepływa z reaktorów 10, 11, 12 i 13 i wpływa do odstojnika 14 przewodami 16,17,18 i 19. W odstojniku 14 odciek z reaktorów 10,11,12 i 13 dzieli się na dolną ciekłą fazę kwaśną i górną - ciekłą fazę węglowodorową. Jednakże zgodnie z wynalazkiem, korzystne jest, gdy odstojnik 14 pracuje zarówno z ciekłą jak i gazową fazą węglowodorową, co przedstawiono na fig. 1.

Powierzchnia rozdziału faz ciecz-ciecz tworzy się w punkcie 36 odstojnika 14. Powierzchnia rozdziału faz powstaje na poziomie pomiędzy dolną, ciężką fazą kwaśną 38, a lżejszą fazą węglowodorową 40. Uważa się, że powierzchnia rozdziału faz 36 znajduje się na pionowej osi podłużnej komory wspólnego odstojnika 14 w takim punkcie, gdzie stężenie kwasu w materiale osadzonym w dolnej części odstojnika 14 jest równe lub wyższe, o określoną uprzednio wielkość, od stężenia kwasu w odcieku z reaktora, który to odciek jest dostarczany do wspólnego odstojnika 14 przewodami 17 i 19.

Na fig. 4 pokazana jest dolna część wspólnego odstojnika 14, która posiada przegrody 50 i 52, dzielące dolną część odstojnika 14 na cztery komory 54, 56, 58 i 60. Jak pokazano na fig. 1, 2 i 3, przegrody 50 i 52 rozciągają się od dna odstojnika 14, co najmniej jak najbliżej powierzchni rozdziału faz 36. Tak więc, kwaśny katalizator doprowadzany do odstojnika 14 z pary pionowych reaktorów z jednej strony odstojnika 14, a który spływa przeważnie po ściankach odstojnika 14, jest w większej części zawracany do odpowiedniej pary pionowych reaktorów.

Jak przedstawiono na rysunku, urządzenie do alkilowania może działać w taki sposób, by poziom powierzchni rozdziału faz 36 był inny w różnych komorach 54,56,58 i 60. Przegrody 50 i 52 mogą więc rozciągać się w górę, bardzo blisko poziomu powierzchni rozdziału faz w jednej komorze, natomiast, w sąsiedniej komorze mogą sięgać znacznie ponad poziom powierzchni rozdziału faz. Zgodnie z tym, przegrody 50 i 52 mogą mieć dowolną żądaną wysokość i o ile będzie to konieczne mogą sięgać znacznie w głąb strefy węglowodorowej 40. Wymagania odnośnie przegród 50 i 52 są takie, by sięgały one dostatecznie wysoko, gdyż chodzi o to, aby komory 54,56, 58 i 60 mieściły w sobie zasadniczo całość kwaśnego katalizatora znajdującego się w dolnej części odstojnika 14.

Kwaśny katalizator odprowadza się z komór 54, 56, 58 i 60 odpowiednio, poprzez wyloty 62, 64,66 i 68, przedstawione na fig. 4, które to wyloty są umieszczone w dnie wspólnego odstojnika 14 i połączone, odpowiednio z przewodami 28, 26, 27 i 29 zapewniając w ‘en sposób przepływ cieczy. Kwaśny katalizator zawraca się do reaktorów pionowych poprzez chłodnice i przewody wzajemnie połączone.

Niniejszy wynalazek nie zależy od specyficznych warunków reakcji lub reagentów, ponieważ są one typowe i dobrze znane ze stanu techniki. Jednak, jak uprzednio stwierdzono, konieczne jest aby odstojnik 14 był niecałkowicie wypełniony cieczą i pracował pod niskim ciśnieniem, co zmniejszy do minimum szybkość wycieku w przypadku uszkodzenia.

Dla skrócenia niniejszego opisu nie podano konwencjonalnego wyposażenia dodatkowego, takiego jak pompy, dodatkowe przewody zasilające, dodatkowe wymienniki ciepła, urządzenia pomiarowe i kontrolne itp., ze względu na to, że nie odgrywają one żadnej roli przy objaśnianiu tego wynalazku.

Wynalazek ten można stosować w szerokim zakresie dla znajdującej się w odstojniku ciężkiej cieczy. Można dokonać różnych modyfikacji tego wynalazku, takich jak umieszczenie dodat6

163 743 kowych komór zawierających katalizator kwaśny, mając na względzie poprzednie ujawnienia i dołączone zastrzeżenia. Takie zmiany i modyfikacje obejmują zastrzeżenia patentowe niniejszego wynalazku.

163 743

FIG. 4

2_I_____I

U ,J

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do zmniejszania wypływu cieczy, zwłaszcza podczas procesu alkilowania zawierające pionowy odstojnik wspólny dla kilku pionowych reaktorów, połączony przewodami z górnymi wylotami pionowych reaktorów, których dolne wloty są połączone z przewodem doprowadzającym reagenty, znamienne tym, że odstojnik (14) jest podzielony na trzy części: górną, środkową i dolną, przy czym dolna część odstojnika (14) połączona przewodami (16,17,18,19) z górnymi wylotami reaktorów (10,11,12,13), zawiera co najmniej jedną przegrodę (50,52), dzieląc ją na co najmniej dwie komory (54, 56, 58,60), których wyloty (62, 64,66, 68) umieszczone w dnie odstojnika (14) połączone są z przewodami (26, 27, 28, 29) odprowadzającymi cięższą ciecz, natomiast środkowa część odstojnika (14) jest połączona z przewodem (34) odprowadzającym lżejszą ciecz.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że co najmniej jedna przegroda (50, 52) rozciąga się od dna odstojnika (14) w górę do poziomu powierzchni granicy faz ciecz-ciecz (36).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że co najmniej jedna przegroda (50, 52) rozciąga się od dna odstojnika (14) do części pośredniej, ponad poziom granicy faz ciecz-ciecz (36).
4. 4. Sposób zmniejszania wypływu cieczy, zwłaszcza podczas procesu alkilowania, polegający na wprowadzaniu mieszaniny cięższej cieczy i lżejszej cieczy utworzonej w serii pionowych reaktorów do strefy rozdziału w odstojniku, rozdzielaniu mieszaniny powyższej cięższej cieczy i powyższej lżejszej cieczy wewnątrz strefy rozdziału, w której tworzy się poziom granicy faz ciecz-ciecz pomiędzy cięższą i lżejszą cieczą, znamienny tym, że dzieli się cięższą ciecz w dolnej części' strefy rozdziału przesyłając ją do oddzielnych komór w strefie rozdziału, usuwa się cięższą ciecz zawierającą katalizator, obecną w dolnej części strefy rozdziału, w postaci oddzialnych strumieni z omawianych komór w dolnej części odstojnika, a następnie zawraca się wypływ z komór do pionowych reaktorów.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako cięższą ciecz stosuje się głównie ciekły katalizator fluorowodorowy, natomiast jako lżejszą ciecz stosuje się ciekły produkt węglowodorowy.
6. 6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że powierzchnię granicy faz ciecz-ciecz umieszcza się na poziomie, przy którym stężenie katalizatora jest równe lub większe o ustaloną uprzednio wartość niż stężenie katalizatora w wycieku z reaktora.