RU220551U1 - Adiabatic hydrogenation reactor with a cone-shaped device built inside - Google Patents
Adiabatic hydrogenation reactor with a cone-shaped device built inside Download PDFInfo
- Publication number
- RU220551U1 RU220551U1 RU2022112630U RU2022112630U RU220551U1 RU 220551 U1 RU220551 U1 RU 220551U1 RU 2022112630 U RU2022112630 U RU 2022112630U RU 2022112630 U RU2022112630 U RU 2022112630U RU 220551 U1 RU220551 U1 RU 220551U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- catalyst
- hydrogenation
- cone
- adiabatic
- Prior art date
Links
Abstract
Полезная модель относится к нефтехимическому синтезу и может быть применена для селективного каталитического гидрирования этан-этиленовой фракции. Внутри адиабатического реактора с неподвижным слоем катализатора для гидрирования непредельных соединений встроен элемент, который имеет конусообразную форму с расширением книзу. Встроенный конусообразный элемент располагается на опорной решетке, закрепленной в нижней части реактора, и сверху прикреплен к стенкам реактора при помощи укосин. Между опорной решеткой и сеткой, закрепленной в верхней части реактора, располагается катализатор. По высоте слоя катализатора установлены три термопары. Также реактор оснащен штуцерами входа и выхода. Техническим результатом является уменьшение потерь целевого продукта в реакторе селективного каталитического гидрирования при сниженном объеме загрузки катализатора. 1 ил., 1 пр., 1 табл. The utility model relates to petrochemical synthesis and can be used for selective catalytic hydrogenation of the ethane-ethylene fraction. An element is built inside an adiabatic reactor with a fixed bed of catalyst for the hydrogenation of unsaturated compounds, which has a cone shape with a downward expansion. The built-in cone-shaped element is located on a support grid fixed in the lower part of the reactor, and is attached to the reactor walls from above using jibs. The catalyst is located between the support grid and the mesh fixed in the upper part of the reactor. Three thermocouples are installed along the height of the catalyst layer. The reactor is also equipped with inlet and outlet fittings. The technical result is to reduce the loss of the target product in the selective catalytic hydrogenation reactor with a reduced volume of catalyst loading. 1 ill., 1 pr., 1 tab.
Description
Область техникиField of technology
Полезная модель относится к области нефтехимического синтеза, а именно к устройству селективного каталитического гидрирования этан-этиленовой фракции (ЭЭФ), и может применяться при газофазном гидрировании других фракций, в частности предложен адиабатический реактор с неподвижным слоем катализатора для гидрирования непредельных соединений. The utility model relates to the field of petrochemical synthesis, namely to a device for selective catalytic hydrogenation of the ethane-ethylene fraction (EEF), and can be used in the gas-phase hydrogenation of other fractions; in particular, an adiabatic reactor with a fixed bed of catalyst for the hydrogenation of unsaturated compounds is proposed.
Уровень техникиState of the art
Этан-этиленовая фракция (ЭЭФ) образуется при пиролизе углеводородного сырья. Пиролиз представляет собой паровой крекинг углеводородного сырья в трубчатых печах. Из этан-этиленовой фракции выделяют этилен полимерной чистоты, который является сырьем для производства полиэтилена. The ethane-ethylene fraction (EEF) is formed during the pyrolysis of hydrocarbon feedstock. Pyrolysis is the steam cracking of hydrocarbon feedstocks in tube furnaces. From the ethane-ethylene fraction, polymer-purity ethylene is isolated, which is the raw material for the production of polyethylene.
В составе ЭЭФ присутствует ацетилен, который является непредельным соединением. ЭЭФ пиролиза содержит до 1,5 мол.% ацетилена. Содержание ацетилена в товарном этилене для нефтехимического синтеза не должно превышать 0,0001 мол.%, так как в противном случае резко снижается качество получаемого из этилена полимера и ухудшаются условия процесса полимеризации. The EEF contains acetylene, which is an unsaturated compound. EEF pyrolysis contains up to 1.5 mol.% acetylene. The acetylene content in commercial ethylene for petrochemical synthesis should not exceed 0.0001 mol.%, since otherwise the quality of the polymer obtained from ethylene sharply decreases and the conditions of the polymerization process worsen.
В процессе гидрирования из-за небольшого количества водорода протекает реакция димеризации ацетилена и образуется 1,3-бутадиен, который переходит в олигополимер с большой молекулярной массой, называемый «Зелёное масло». Зелёное масло деактивирует катализатор, адсорбируясь на его поверхности, тем самым снижается срок службы, селективность катализатора и выход целевого продукта [Мухина Т.Н., Баранов Н.Л., «Химия», 1987 г., №4, стр. 240-242]. Следовательно, проблема удаления ацетилена из ЭЭФ очень актуальна. During the hydrogenation process, due to a small amount of hydrogen, an acetylene dimerization reaction occurs and 1,3-butadiene is formed, which turns into an oligopolymer with a high molecular weight called “Green Oil”. Green oil deactivates the catalyst by adsorbing on its surface, thereby reducing the service life, selectivity of the catalyst and the yield of the target product [Mukhina T.N., Baranov N.L., “Chemistry”, 1987, No. 4, pp. 240- 242]. Therefore, the problem of removing acetylene from EEF is very relevant.
Широкое применение для очистки газовых смесей от примесей углеводородов ряда ацетилена нашли главным образом различные методы сорбции и селективного каталитического гидрирования. При современной тенденции к созданию крупных пиролизных установок последний метод наиболее выгоден и удобен. Various methods of sorption and selective catalytic hydrogenation have found wide application for purifying gas mixtures from impurities of hydrocarbons of the acetylene series. With the current trend towards creating large pyrolysis plants, the latter method is the most profitable and convenient.
Так, основным способом извлечения ацетилена является метод селективного каталитического гидрирования. Данный метод отличается пониженными энергозатратами, отсутствием сточных вод и сложного оборудования. Thus, the main method for extracting acetylene is the method of selective catalytic hydrogenation. This method is characterized by reduced energy consumption, the absence of wastewater and complex equipment.
Наиболее эффективными катализаторами для процесса селективного гидрирования углеводородов ряда ацетилена в ЭЭФ являются нанесенные палладиевые катализаторы. При создании любых каталитических систем в противоречие, практически всегда, вступают два их важнейших свойства – активность и селективность по целевому продукту. Чем выше содержание палладия в катализаторе, тем выше его активность и ниже селективность по этилену. Для увеличения селективности катализаторы промотируют другими металлами, либо частично дезактивируют введением в сырье микроколичеств каталитического яда – монооксида углерода.The most effective catalysts for the process of selective hydrogenation of hydrocarbons of the acetylene series in EEF are supported palladium catalysts. When creating any catalytic systems, two of their most important properties almost always come into conflict - activity and selectivity for the target product. The higher the palladium content in the catalyst, the higher its activity and the lower its selectivity for ethylene. To increase selectivity, catalysts are promoted with other metals or partially deactivated by introducing micro amounts of the catalytic poison, carbon monoxide, into the feedstock.
Гидрирование ацетилена происходит следующим образом:Hydrogenation of acetylene occurs as follows:
С2Н2 + Н2 → С2Н4. C 2 H2 + H 2 → C 2 H 4.
Одновременно с гидрированием ацетилена происходит гидрирование целевого продукта (этилена) в этан: Simultaneously with the hydrogenation of acetylene, the target product (ethylene) is hydrogenated into ethane:
С2Н4 + Н2 → С2Н6. C 2 H 4 + H 2 → C 2 H 6.
Таким образом, происходят потери целевого продукта, следовательно, важное значение имеет селективность процесса. Предотвращение потерь целевого продукта имеет важное значение для экономики рассматриваемой отрасли, поэтому наряду с разработкой, подбором и использованием более эффективных катализаторов для процесса гидрирования примеси ацетиленовых углеводородов в ЭЭФ важным и актуальным является совершенствование условий процесса очистки и оборудования, используемого для этих целей. Thus, losses of the target product occur, therefore, the selectivity of the process is important. Preventing losses of the target product is important for the economy of the industry in question, therefore, along with the development, selection and use of more effective catalysts for the process of hydrogenation of acetylene hydrocarbon impurities in EEF, it is important and relevant to improve the conditions of the purification process and the equipment used for these purposes.
Существуют следующие адиабатические реактора с неподвижным слоем и методы гидрирования:The following adiabatic fixed bed reactors and hydrogenation methods are available:
Адиабатический реактор, описанный в патенте RU 2674950 C1, опубликованном 13.12.2018, с двумя неподвижными слоями катализатора, которые разделены промежуточной зоной, содержащей штуцер ввода квенчингового газа, коллекторную тарелку, сопряженную с камерой смешения газопродуктового флюида с квенчинговым газом, и распределительное устройство, отличающийся тем, что внешнюю часть коллекторной тарелки реализуют в форме усеченного конуса, обращенного вершиной вниз по ходу движения потока газопродуктового флюида, а внутреннюю - в форме усеченного конуса, обращенного вершиной вверх по ходу движения потока. Результат заключается в компенсации отрицательного влияния теплового эффекта. Однако здесь представлена конструкция каталитического реактора, неизвестно подходит ли она для гидрирования углеводородного сырья. An adiabatic reactor described in patent RU 2674950 C1, published on December 13, 2018, with two fixed layers of catalyst, which are separated by an intermediate zone containing a quenching gas input fitting, a collector plate connected to a mixing chamber of the product gas fluid with quenching gas, and a distribution device that differs in that the outer part of the collector plate is implemented in the form of a truncated cone, with its apex facing downwards in the direction of the gas product fluid flow, and the inner part - in the form of a truncated cone, with its apex facing upwards in the direction of the flow. The result is to compensate for the negative influence of the thermal effect. However, the design of the catalytic reactor presented here is unknown whether it is suitable for the hydrogenation of hydrocarbon feedstocks.
В патенте RU 2722147 C2, опубликованном 27.05.2020, который может быть принят в качестве наиболее близкого аналога, предложен метод гидрирования углеводородного сырья, содержащего полиненасыщенные молекулы, включающие в себя, как минимум, три атома углерода. Метод заключается в использовании одного адиабатического реактора гидрирования с двумя неподвижными слоями катализатора. Предохранительный реактор имеет меньший размер и один слой катализатора. Несмотря на уменьшение капитальных затрат, линейная скорость остается постоянной, что не повышает эффективность гидрирования.The patent RU 2722147 C2, published on May 27, 2020, which can be accepted as the closest analogue, proposes a method for the hydrogenation of hydrocarbon feedstocks containing polyunsaturated molecules containing at least three carbon atoms. The method consists of using a single adiabatic hydrogenation reactor with two fixed beds of catalyst. The safety reactor has a smaller size and a single catalyst bed. Despite the reduction in capital costs, the linear speed remains constant, which does not increase the efficiency of hydrogenation.
Задачей предлагаемой полезной модели является преодоление недостатков предшествующего уровня техники, а также уменьшение потерь целевого продукта в процессе селективного каталитического гидрирования за счет внедрения в адиабатический реактор гидрирования конусообразного устройства. The objective of the proposed utility model is to overcome the shortcomings of the prior art, as well as to reduce the loss of the target product in the process of selective catalytic hydrogenation by introducing a cone-shaped device into the adiabatic hydrogenation reactor.
Перечень чертежейList of drawings
На фиг. 1 - схематичное изображение реактора гидрирования с конусообразным элементом внутри.In fig. 1 is a schematic representation of a hydrogenation reactor with a cone-shaped element inside.
Раскрытие полезной моделиDisclosure of utility model
Техническим результатом от использования заявленной полезной модели является уменьшение потерь целевого продукта в реакторе селективного каталитического гидрирования при сниженном объеме загрузки катализатора.The technical result from the use of the claimed utility model is a reduction in the loss of the target product in the selective catalytic hydrogenation reactor with a reduced volume of catalyst loading.
Для достижения поставленной задачи и технического результата предложен адиабатический реактор гидрирования с неподвижным слоем катализатора для гидрирования непредельных соединений, отличающийся тем, что внутри реактора встроен элемент без нижнего днища, который имеет конусообразную форму с расширением книзу, при этом встроенный конусообразный элемент располагается на опорной решетке, размещенной в нижней части реактора, и сверху прикреплен к стенкам реактора при помощи укосин, между опорной решеткой и сеткой, размещенной в верхней части реактора, располагается катализатор, при этом по высоте слоя катализатора установлены три термопары, а также реактор оснащен штуцерами входа и выхода.To achieve the set task and technical result, an adiabatic hydrogenation reactor with a fixed bed of catalyst for the hydrogenation of unsaturated compounds is proposed, characterized in that an element without a bottom is built inside the reactor, which has a cone-shaped shape with a downward expansion, while the built-in cone-shaped element is located on a support grid, located in the lower part of the reactor, and attached to the reactor walls from above using jibs, a catalyst is located between the support grid and the mesh located in the upper part of the reactor, while three thermocouples are installed along the height of the catalyst layer, and the reactor is equipped with inlet and outlet fittings.
Более конкретно и со ссылкой на чертеж для достижения поставленной задачи и технического результата предложено вмонтировать внутрь адиабатического реактора гидрирования с неподвижным слоем катализатора конусообразный элемент без нижнего днища (с расширением к низу) (1) из нержавеющей стали, который заместит часть слоя катализатора. Данный конусообразный элемент располагается на опорной решетке (2) и закреплен сверху при помощи укосин (3). Решетка (2) и укосины (3) также выполняются из нержавеющей стали и закреплены неподвижно внутри реактора посредством сварки, клепки, болтов и т.п. Катализатор располагается между опорной решеткой (2) и сеткой (4). По высоте слоя катализатора установлены три термопары (5). Также адиабатический реактор оснащен штуцерами входа (6) и выхода (7), соответственно, для ввода и вывода сырья и продуктов реакции.More specifically and with reference to the drawing, in order to achieve the stated task and technical result, it is proposed to install inside an adiabatic hydrogenation reactor with a fixed catalyst bed a cone-shaped element without a bottom (with an expansion towards the bottom) (1) made of stainless steel, which will replace part of the catalyst layer. This cone-shaped element is located on the support grid (2) and secured on top using jibs (3). The grid (2) and jibs (3) are also made of stainless steel and are fixedly fixed inside the reactor by welding, riveting, bolts, etc. The catalyst is located between the support grid (2) and the mesh (4). Three thermocouples (5) are installed along the height of the catalyst layer. Also, the adiabatic reactor is equipped with inlet (6) and outlet (7), respectively, for the input and output of raw materials and reaction products.
Катализатором может быть любой известный в данной области катализатор, обладающий селективностью и активностью. Выбор катализатора не входит в объем притязаний предложенной разработки. The catalyst may be any catalyst known in the art that has selectivity and activity. The choice of catalyst is not included in the scope of the proposed development.
Принцип действия встроенного в реактор гидрирования конусообразного элемента основан на повышении линейной скорости потока по мере прохождения через слой катализатора за счет постепенного уменьшения зоны свободного сечения катализатора. В адиабатических реакторах с неподвижным слоем катализатора гидрирование основного количества ацетилена происходит в верхней части катализаторного слоя, при этом тепловой эффект реакций гидрирования приводит к повышению температуры потока ЭЭФ по ходу потока через слой катализатора. Повышенные температуры в нижней части катализаторного слоя приводят к увеличению активности катализатора по всем реакциям гидрирования. Увеличение активности катализатора негативно влияет на его селективность, приводя к потеряем этилена на перегидрирование в этан. Увеличение линейной скорости по ходу потока в реакторе снизит время контакта в нижней части слоя катализатора, что позволит уменьшить количество потерь этилена на перегидрирование в этан и приведет к повышению селективности процесса в целом. The principle of operation of the cone-shaped element built into the hydrogenation reactor is based on an increase in the linear flow velocity as it passes through the catalyst layer due to a gradual decrease in the free cross-sectional area of the catalyst. In adiabatic fixed-bed reactors, the majority of acetylene is hydrogenated at the top of the catalyst bed, with the thermal effect of the hydrogenation reactions resulting in an increase in the temperature of the EEF stream as it flows through the catalyst bed. Elevated temperatures in the lower part of the catalyst layer lead to an increase in the activity of the catalyst for all hydrogenation reactions. An increase in catalyst activity negatively affects its selectivity, leading to the loss of ethylene for rehydrogenation into ethane. Increasing the linear velocity along the flow path in the reactor will reduce the contact time in the lower part of the catalyst bed, which will reduce the amount of ethylene losses due to rehydrogenation into ethane and will lead to an increase in the selectivity of the process as a whole.
Дополнительный положительный эффект при внедрении конусообразного устройства в адиабатический реактор гидрирования заключается в снижении объема загрузки катализатора, что позволит снизить затраты на его закупку, загрузку и регенерацию.An additional positive effect when introducing a cone-shaped device into an adiabatic hydrogenation reactor is to reduce the volume of catalyst loading, which will reduce the cost of its purchase, loading and regeneration.
Предложенный реактор может быть использован не только для каталитического гидрирования этан-этиленовой фракции (ЭЭФ), а может применяться при газофазном гидрировании других фракций. Для этого необходимо лишь подобрать подходящий по активности и селективности катализатор без необходимости какого-либо изменения конструкции реактора.The proposed reactor can be used not only for the catalytic hydrogenation of the ethane-ethylene fraction (EEF), but can also be used for the gas-phase hydrogenation of other fractions. To do this, it is only necessary to select a catalyst suitable in terms of activity and selectivity without the need for any changes in the reactor design.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Были проведены экспериментальные исследования по эффективности предложенной конструкции. Experimental studies were carried out on the effectiveness of the proposed design.
ПримерExample
Для исследований был использован стандартный адиабатический реактор селективного гидрирования с неподвижным слоем катализатора с последующим модифицированием его с получением заявленной конструкции. Катализатор не менялся. Для подтверждения эффективности предложенного реактора был произведен замер и расчет изменения линейной скорости по высоте слоя. Результаты отображены в Таблице 1:For the research, a standard adiabatic selective hydrogenation reactor with a fixed bed of catalyst was used, followed by its modification to obtain the claimed design. The catalyst has not been changed. To confirm the effectiveness of the proposed reactor, the change in linear velocity along the layer height was measured and calculated. The results are displayed in Table 1:
Таблица 1. Сравнительная таблица технологических показателейTable 1. Comparative table of technological indicators
0,185 (max значение)0.176 (average value)
0.185 (max value)
↑на 16,1% (max значение)↑by 10.1% (average value)
↑by 16.1% (max value)
Проведенные экспериментальные исследования и расчеты показали, что в результате внедрения конусообразного элемента в адиабатический реактор гидрирования за счет увеличения селективности процесса гидрирования увеличение прироста получаемого этилена составило от 76 до 111 кг/ч. Срок службы катализатора продлится, а межрегенерационный пробег увеличится до 4-6 месяцев. Также указанные показатели достигаются при снижении объема загрузки катализатора с 21,21 м3 до 19,27 м3, что очевидно уменьшит траты на его закупку. Experimental studies and calculations have shown that as a result of the introduction of a cone-shaped element into an adiabatic hydrogenation reactor due to an increase in the selectivity of the hydrogenation process, the increase in the increase in ethylene produced ranged from 76 to 111 kg/h. The service life of the catalyst will be extended, and the mileage between regeneration will increase to 4-6 months. Also, these indicators are achieved by reducing the catalyst loading volume from 21.21 m 3 to 19.27 m 3 , which will obviously reduce the cost of its purchase.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU220551U1 true RU220551U1 (en) | 2023-09-21 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2113452C1 (en) * | 1996-01-16 | 1998-06-20 | Валерий Георгиевич Леонтьевский | Catalytic reactor |
WO2014117310A1 (en) * | 2013-01-30 | 2014-08-07 | 中国石油天然气股份有限公司 | Distillate two-phase hydrogenation reactor and hydrogenation process method |
CN112705117A (en) * | 2019-10-25 | 2021-04-27 | 中国石油化工股份有限公司 | Liquid phase hydrogenation reactor and hydrogenation process |
CN112705123A (en) * | 2019-10-25 | 2021-04-27 | 中国石油化工股份有限公司 | Hydrogenation reactor and hydrogenation method |
CN112705122A (en) * | 2019-10-25 | 2021-04-27 | 中国石油化工股份有限公司 | Liquid phase hydrogenation reactor and hydrogenation method |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2113452C1 (en) * | 1996-01-16 | 1998-06-20 | Валерий Георгиевич Леонтьевский | Catalytic reactor |
WO2014117310A1 (en) * | 2013-01-30 | 2014-08-07 | 中国石油天然气股份有限公司 | Distillate two-phase hydrogenation reactor and hydrogenation process method |
CN112705117A (en) * | 2019-10-25 | 2021-04-27 | 中国石油化工股份有限公司 | Liquid phase hydrogenation reactor and hydrogenation process |
CN112705123A (en) * | 2019-10-25 | 2021-04-27 | 中国石油化工股份有限公司 | Hydrogenation reactor and hydrogenation method |
CN112705122A (en) * | 2019-10-25 | 2021-04-27 | 中国石油化工股份有限公司 | Liquid phase hydrogenation reactor and hydrogenation method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2730518C2 (en) | Oxidative dehydrogenation of alkanes (od) | |
CN101591562B (en) | Fluid catalytic cracking method and device thereof | |
CN116209736A (en) | Method for producing renewable fuels | |
RU2301107C1 (en) | Reactor for dehydrogenation of paraffinic hydrocarbons c3-c5 | |
CA3097383A1 (en) | Process for the conversion of oxygenates to c5+ hydrocarbons boiling in the gasoline boiling range | |
AU2006328677A2 (en) | Process for producing condensed-phase product from one or more gas-phase reactants | |
RU220551U1 (en) | Adiabatic hydrogenation reactor with a cone-shaped device built inside | |
CN101164686B (en) | Multi-bed combination type reactor | |
EA024857B1 (en) | Liquid/gas reactor and process for gas/liquid reaction | |
EP2633000B1 (en) | Conversion of natural gas | |
US8158841B2 (en) | Hydrotreating method | |
CN113522371B (en) | Stripping cooling equipment and method for regenerated catalyst | |
CN1194073C (en) | Process for catalytic thermocracking of bydrocarbon by descending-bed reactor | |
CN113351225B (en) | Activation method of Fischer-Tropsch synthesis iron-based catalyst and Fischer-Tropsch synthesis catalyst activation system | |
CN102924216B (en) | Synthetic method for exo-tetrahydrodicyclopentadiene (THDCPD) | |
Schöön | Selectivity in Competitive Hydrogenation Reactions | |
CN214636245U (en) | Hydrocracking reactor | |
CN114653312B (en) | Catalyst distribution method and distribution device for coupling utilization of gas-solid fluidization reaction catalyst | |
CN101993327A (en) | Process of carrying out reaction, rectifying and coupling to selectively hydrogenate to remove MAPD (Methylacetylene Propadiene) | |
CN104084239B (en) | Catalytic system and device for preparing benzoic acid by adopting refined coked methylbenzene as raw material | |
Agbaba Sener | Cu-based catalysts for the conversion of acetylene and ethanol | |
CN117654498A (en) | Catalyst for pretreatment of carbon tetraalkylation raw material, preparation method and pretreatment method | |
CN116064120A (en) | Coal tar two-stage method hydrotreatment device and method | |
Shekhmatova et al. | CATALYTIC REFORMING UNIT | |
CA3214031A1 (en) | Adiabatically conducted process for the production of 1,3-butadiene from mixtures of ethanol and acetaldehyde |