RU2102131C1

RU2102131C1 - Reactor for catalytic processes

Info

Publication number: RU2102131C1
Application number: RU96113893A
Authority: RU
Inventors: Н.Р. Сайфуллин; Р.Ю. Сафин; В.Д. Сахаров; П.Г. Навалихин; М.Н. Миннуллин; В.Л. Долматов; М.М. Калимуллин; В.В. Набержнев
Original assignee: Акционерное общество "Ново-Уфимский нефтеперерабатывающий завод"
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1996-07-05
Publication date: 1998-01-20

Abstract

FIELD: designs of reactors for conducting the catalytic processes, in particular, reforming of gasolines; may be used in petroleum and petrochemical industries. SUBSTANCE: reactor has cylindrical body accommodating coaxially installed perforated tube plugged from one end and connected with its other end to branch pipe. Two-layer troughs are located over generating line of body and forming gap between layers. Gap is plugged at trough end faces. Gap value is determined by expression (0.1-0.2)R, where R is trough radius. Perforation of trough adjacent to catalytic layer occupies 20-40%, and perforation of the second layer is 2-5% of the trough exposed surface. Perforation of the second layer of trough is made symmetrically to area of segments confined by radii from 180 to 90 deg. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для проведения каталитических процессов в стационарном слое катализатора и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности для проведения процесса каталитического риформирования бензинов. The invention relates to devices for carrying out catalytic processes in a stationary catalyst bed and can be used in the oil refining and petrochemical industries, in particular for carrying out the process of catalytic reforming of gasolines.

Известен реактор для проведения каталитических процессов, включающий корпус со сферическими днищами, защитную обечайку, размещенный внутри обечайки стакан с предохранительной сеткой, центральную перфорированную трубу, опорную решетку, входной и выходной штуцера и патрубок разгрузки катализатора [1]
Недостатком конструкции данного реактора является неравномерность распределения потока по ходу реакционной смеси в слое катализатора, образование "мертвых" зон и, тем самым, низкая эффективность процесса в целом при радиальном давлении потока сырья в реакторе.A known reactor for carrying out catalytic processes, including a housing with spherical bottoms, a protective shell, a glass with a safety net placed inside the shell, a central perforated pipe, a support grid, an inlet and outlet fitting and a catalyst discharge pipe [1]
The disadvantage of the design of this reactor is the uneven distribution of the flow along the reaction mixture in the catalyst bed, the formation of "dead" zones and, therefore, the low efficiency of the process as a whole at a radial pressure of the feed stream in the reactor.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности реактор для проведения каталитических процессов, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого коаксиально установлена центральная перфорированная труба, заглушенная с одного конца и соединенная другим концом с патрубком, перфорированные желоба, расположенные по образующей цилиндра, опорное днище, патрубки вывода продукта и катализатора [2]
Недостатком известной конструкции является относительно невысокая эффективность процесса в связи с неравномерностью прогрева слоя катализатора реакционной массой (сырьем) в результате неравномерного распределения сырья в слое катализатора при его радиальной подаче, как и в случае аксиального ввода сырья в данном реакторе. Другим недостатком является узкий диапазон устойчивой работы реактора, что приводит к снижению выхода целевых фракций при изменениях в загрузке реактора по сырью.The closest to the proposed technical essence reactor for carrying out catalytic processes, containing a cylindrical body, inside of which a central perforated pipe is coaxially mounted, sealed at one end and connected at the other end with a pipe, perforated grooves located along the cylinder generatrix, support bottom, product outlet pipes and catalyst [2]
A disadvantage of the known design is the relatively low efficiency of the process due to the uneven heating of the catalyst layer by the reaction mass (raw material) as a result of the uneven distribution of raw materials in the catalyst layer during its radial feed, as in the case of axial input of raw materials in this reactor. Another disadvantage is the narrow range of stable operation of the reactor, which leads to a decrease in the yield of target fractions with changes in the loading of the reactor for raw materials.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса и увеличение диапазона устойчивости работы реактора. The aim of the invention is to increase the efficiency of the process and increase the range of stability of the reactor.

Поставленная цель достигается тем, что желоба выполнены двухслойными с образованием зазора между слоями и заглушенного по торцам желобов, величина которого определяется как (0,1 0,2) • R, где R радиус желоба, кроме того, перфорация желоба, граничащего со слоем катализатора, составляет 20 - 40% а перфорация второго слоя желоба 2 5% от экспонированной поверхности желобов, причем перфорация второго слоя желоба выполнена симметрично в площади сегментов, ограниченных радиусами от 180^o до 90^o.This goal is achieved by the fact that the troughs are made two-layer with the formation of a gap between the layers and muffled at the ends of the troughs, the value of which is defined as (0.1 0.2) • R, where R is the radius of the trough, in addition, perforation of the trough adjacent to the catalyst layer is 20 - 40% and the perforation of the second layer of the gutter is 2 5% of the exposed surface of the gutters, and the perforation of the second layer of the gutter is symmetrical in the area of the segments bounded by radii from 180 ^o to 90 ^o .

С целью сокращения поперечного смещения реакционной смеси по высоте реактора целесообразно между слоями желобов по высоте зазоров устанавливать горизонтальные "глухие" полукольца. In order to reduce the transverse displacement of the reaction mixture along the height of the reactor, it is advisable to install horizontal “blind” half rings between the layers of the troughs along the height of the gaps.

Целесообразно слои желоба выполнять в форме усеченных полуконусов, основанием ориентированных к патрубку вывода реакционной смеси из реактора. It is advisable to perform the layers of the gutter in the form of truncated half-cones, with the base oriented towards the outlet pipe of the reaction mixture from the reactor.

На фиг. 1 дан эскиз заявляемого реактора для проведения каталитических процессов. На фиг.2 дан вид двухслойного желоба. На фиг.3 дан фрагмент реактора с желобами в форме усеченных полуконусов. In FIG. 1 is a sketch of the inventive reactor for carrying out catalytic processes. Figure 2 is a view of a two-layer trough. Figure 3 shows a fragment of a reactor with gutters in the form of truncated half-cones.

Реактор содержит цилиндрический корпус 1, верхнее 2 и нижнее 3 днища. Коаксиально корпусу 1 в реакторе расположена центральная перфорированная труба 4, соединенная одним концом с патрубком 5 ввода сырья, а нижним концом с глухим опорным днищем 6. В днище 6 имеется парубок 7 для выгрузки катализатора из реактора. По образующей корпуса 1 установлены желоба, состоящие из первого 8 и второго 9 перфорированных слоев. Слои 8 и 9 установлены друг относительно друга с зазором, величина которого определена как (0,1 0,2) • R, где R радиус желоба. Верхние торцы желобов и зазоры вверху отглушены газонепроницаемыми кольцами 10, а в нижних торцах желобов отглушен лишь зазор между слоями 8 и 9. Торцы желобов в нижнем их сечении выполнены открытыми для прохода реакционной смеси. Для снижения перемещения реакционной смеси по высоте реактора между слоями 8 и 9 желоба могут устанавливаться горизонтальные "глухие" полукольца 11. Слой катализатора 12 размещается на опорной решетке 6. В днище 3 реактора выполнен патрубок 13 для вывода реакционной смеси из реактора. The reactor contains a cylindrical body 1, upper 2 and lower 3 bottoms. Coaxial to the casing 1 in the reactor, there is a central perforated pipe 4 connected at one end to a raw material input pipe 5, and to the bottom end with a blind support bottom 6. At the bottom 6 there is a pipe 7 for unloading the catalyst from the reactor. On the generatrix of the housing 1, gutters are installed, consisting of the first 8 and second 9 perforated layers. Layers 8 and 9 are set relative to each other with a gap, the value of which is defined as (0.1 0.2) • R, where R is the radius of the gutter. The upper ends of the gutters and the gaps at the top are muffled by gas-tight rings 10, and in the lower ends of the gutters only the gap between layers 8 and 9 is muffled. The ends of the gutters in their lower section are made open for passage of the reaction mixture. To reduce the movement of the reaction mixture along the height of the reactor between the layers 8 and 9 of the trough, horizontal “blind” half rings 11 can be installed. The catalyst layer 12 is placed on the support grid 6. A nozzle 13 is made in the bottom of the reactor 13 for withdrawing the reaction mixture from the reactor.

Реактор для проведения каталитических процессов работает следующим образом. The reactor for carrying out catalytic processes works as follows.

Поток сырья вводится в реактор через верхний патрубок 5 и через перфорацию центральной трубы 4 равномерно поступает в слой катализатора 12. Равномерное движение реакционной смеси в слое катализатора 12 обеспечивается конструкцией желобов, а именно расположением слоев желобов 8 и 9 друг относительно друга на расчетном расстоянии и различием в величине их перфорации. Расположение слоев 8 и 9 желобов на расстоянии, определяемом как (0,1 0,2) • R, где R радиус желоба (в нашем случае слоя 8), предопределяет образование между слоями 8 и 9 газового буфера, наличие которого компенсирует неравномерность в объеме реакционной смеси, движущейся через слой катализатора. Выполнение же слоя 8 с перфорацией 20 40% а перфорации слоя 9 равной 2 5% от экспонированной поверхности желобов, позволяет выравнивать линейную скорость движения реакционной смеси в слое катализатора 12. Расположение перфорации слоя 9 желоба симметрично в секторах, ограниченных радиусами от 180^o до 90^o, при прохождении потока реакционной смеси через нее способствует образованию так называемой "газовой воронки", наличие которой интенсифицирует процесс в пограничном объеме катализатора и, тем самым, приводит к увеличению выхода целевых продуктов. Пройдя слои 8 и 9 желобов, реакционная смесь нисходящим потоком по зазору между корпусом 1 и слоями 9 желобов направляется в нижнее днище 3 реактора и через патрубок 13 выводится из реактора.The feed stream is introduced into the reactor through the upper pipe 5 and through the perforation of the central pipe 4 uniformly enters the catalyst layer 12. The uniform movement of the reaction mixture in the catalyst layer 12 is ensured by the design of the troughs, namely the arrangement of the layers of the troughs 8 and 9 relative to each other at a calculated distance and the difference in the size of their perforation. The location of the layers 8 and 9 of the gutters at a distance defined as (0.1, 0.2) • R, where R is the radius of the gutter (in our case, layer 8), determines the formation of a gas buffer between layers 8 and 9, the presence of which compensates for the unevenness in volume a reaction mixture moving through a catalyst bed. The implementation of the layer 8 with a perforation of 20 to 40% and a perforation of the layer 9 equal to 2.5% of the exposed surface of the gutters, allows you to align the linear speed of the reaction mixture in the catalyst layer 12. The location of the perforation of the layer 9 of the gutter is symmetrical in sectors limited by radii from 180 ^o to 90 ^o, by passing the reaction mixture flow through it promotes the formation of so-called "gas funnel", the presence of which intensifies the process in the boundary and the catalyst volume, thus resulting in increased yield of target products . After passing through the layers 8 and 9 of the troughs, the reaction mixture in a downward flow through the gap between the housing 1 and the layers 9 of the troughs is sent to the lower bottom 3 of the reactor and is discharged from the reactor through the pipe 13.

Таким образом, использование заявляемой конструкции реактора для проведения каталитических процессов, в частности для проведения процесса риформирования бензинов, позволит равномерно распределить реакционную смесь при ее радиальном движении в слое катализатора, выровнять линейную скорость реагентов, стабилизировать долю превращения сырья в широком диапазоне по его загрузке, более рационально использовать объем катализатора за счет исключения застойных или байпасных зон, устранить витание катализатора в результате выравнивания линейной скорости движения реагентов, т.е. исключить износ дорогостоящего катализатора и, как результат, повысить эффективность процесса в целом. Thus, the use of the inventive reactor design for carrying out catalytic processes, in particular for carrying out the gasoline reforming process, will make it possible to evenly distribute the reaction mixture with its radial movement in the catalyst bed, align the linear velocity of the reactants, stabilize the proportion of the conversion of raw materials in a wide range of loading, more rational use of catalyst volume by eliminating stagnant or bypass zones; linear speed of movement of the reagents, i.e. eliminate the wear of an expensive catalyst and, as a result, increase the efficiency of the process as a whole.

Claims

1. A reactor for carrying out catalytic processes, comprising a cylindrical body, inside of which a central perforated pipe is coaxially mounted, plugged at one end and connected to the other end by a pipe, perforated troughs located along the generatrix of the body, a support bottom, pipes for withdrawing the product and catalyst from the reactor , characterized in that the gutters are made two-layer with the formation of a gap between the layers, muffled at the ends of the gutters, the value of which is defined as (0.1 0.2) R, where R is the radius of the gutter ba, in addition, the perforation of the gutter adjacent to the catalyst layer is 20 40% and the perforation of the second layer is 2 5% of the exposed surface of the gutter, and the perforation of the second layer of the gutter is symmetrical in the area of the segments bounded by radii 180 90 ^o .

2. The reactor according to claim 1, characterized in that between the layers of the grooves along the height of the gaps are installed horizontal "blind" half rings.

3. The reactor according to claims 1 and 2, characterized in that the layers of the gutters are made in the form of truncated half-cones, with the base oriented towards the withdrawal of the product from the reactor.