RU2321452C2

RU2321452C2 - Radial reactor for carrying out catalytic processes

Info

Publication number: RU2321452C2
Application number: RU2006128670/12A
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Пинаев (RU); Александр Сергеевич Пинаев; Сергей Иванович Ядрышников (RU); Сергей Иванович Ядрышников
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "РИФИНГ"
Priority date: 2006-08-07
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2008-04-10
Also published as: RU2006128670A

Abstract

FIELD: chemical engineering.

SUBSTANCE: field of invention are apparatuses for carrying out catalytic processes in fixed catalyst bed for use in petrochemical and petroleum processing industries. Radial reactor case incorporates central perforated tube, perforated grooves disposed on side surfaces of case with one of their ends closed and the other communicating by means of calibrated delivery washers and tube cross-flows with temperature compensators. Collector is made as cylindrical or conical vessel with its one end closed and provided with support table and the other being tightly coupled with reaction product-discharge fitting. Around the collector, openings to connect tube cross-flows are uniformly peripherally arranged. Collector incorporates filter made in the form of slit barrel, whose surface is made from triangular-section rods and whose base faces reaction product stream. Slit spacing value represents 30 to 80% of the minimum catalyst value.

EFFECT: reduced investment and operational expenditures, increased specific productivity of catalyst, and reduced catalyst consumption.

3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для проведения каталитических процессов в стационарном слое катализатора и может быть использовано в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, а именно в конструкциях реакторов, снаряженных катализаторами и реализующих в заводских технологиях, преимущественно, процессы каталитического риформинга.The invention relates to a device for carrying out catalytic processes in a stationary catalyst bed and can be used in the petrochemical and oil refining industries, namely in the design of reactors equipped with catalysts and implementing, in factory technologies, mainly catalytic reforming processes.

Известен реактор для проведения каталитических процессов, включающий цилиндрический корпус, внутри которого установлена центральная перфорированная труба, заглушенная с одного конца и соединенная другим концом со штуцером для ввода сырья, перфорированные желоба, один конец которых заглушен, а другой замкнут в газовый коллектор, а также штуцеры для выгрузки катализатора и вывода продуктов реакций (патент Российской Федерации № 2102131, 6 В01J 8/02, 1998 г.).A reactor for carrying out catalytic processes is known, including a cylindrical body, inside which a central perforated pipe is installed, which is plugged at one end and connected to the other end with a nozzle for introducing raw materials, perforated grooves, one end of which is plugged and the other closed in a gas manifold, as well as fittings for unloading the catalyst and outputting reaction products (patent of the Russian Federation No. 2102131, 6 В01J 8/02, 1998).

Недостатком конструкции данного реактора является сложность изготовления газового коллектора и высокие капитальные и эксплуатационные затраты, обусловленные трудностью загрузки катализатора.The disadvantage of the design of this reactor is the complexity of manufacturing a gas collector and high capital and operating costs due to the difficulty of loading the catalyst.

Известен также принятый за прототип реактор для проведения каталитических процессов, включающий цилиндрический корпус, внутри которого коаксиально установлена ЦПТ, заглушенная с одного конца и соединенная другим концом со штуцером для ввода сырья, перфорированные желоба, расположенные на боковой поверхности корпуса, верхние концы которых заглушены, а нижние снабжены тарированными расходными шайбами и соединены с коллектором, который в свою очередь соединен со штуцером для вывода продуктов реакции, а также штуцеры для загрузки и выгрузки катализатора (патент Российской Федерации № 2124937, 6 В01J 8/02, 2003 г.).Also known is a prototype reactor for carrying out catalytic processes, including a cylindrical body, inside which a coaxially mounted central heating circuit is plugged at one end and connected at the other end with a fitting for introducing raw materials, perforated grooves located on the side surface of the shell, the upper ends of which are plugged, and the lower ones are equipped with calibrated consumable washers and connected to a collector, which in turn is connected to a fitting for outputting reaction products, as well as fittings for loading and unloading the catalyst (patent of the Russian Federation No. 2124937, 6 B01J 8/02, 2003).

Конструктивные решения прототипа обеспечивают улучшение условий протекания целевых реакций, но, как и в вышеуказанном аналоге (патент № 2102131), капитальные и эксплуатационные затраты, направленные на выполнение основного технологического процесса по переработке сырья, довольно велики, что связано с трудностью изготовления коллектора тороидальной формы.Structural solutions of the prototype provide improved conditions for the occurrence of target reactions, but, as in the aforementioned analogue (patent No. 2102131), the capital and operating costs aimed at performing the main technological process for the processing of raw materials are quite large, which is associated with the difficulty of manufacturing a collector of the toroidal shape.

Кроме того, в случае прогорания желобов из-за высоких температур в реакторе, возникающих при нарушении режимов регенерации, катализатор попадает в желоба и далее через штуцер для вывода продукта удаляется из реактора, что приводит к повышенному расходу дорогостоящего катализатора, повреждению и выводу из строя оборудования, стоящего дальше по потоку продуктов реакций.In addition, in the event that the gutters burn out due to high temperatures in the reactor resulting from violation of the regeneration regimes, the catalyst enters the gutters and then is removed from the reactor through the nozzle for outputting the product, which leads to an increased consumption of expensive catalyst, damage and damage to equipment standing downstream of the reaction products.

Задачей изобретения является устранение недостатков известных аналога и прототипа, а именно снижение капитальных и эксплуатационных затрат, а также повышение удельной производительности катализатора и снижение его расхода.The objective of the invention is to eliminate the disadvantages of the known analogue and prototype, namely the reduction of capital and operating costs, as well as increasing the specific productivity of the catalyst and reducing its consumption.

Поставленная задача решается тем, что в реакторе радиальном для проведения каталитических процессов, содержащем цилиндрический корпус, внутри которого коаксиально установлена центральная перфорированная труба, заглушенная с одного конца и соединенная другим со штуцером для ввода сырья, перфорированные желоба, расположенные и закрепленные на боковой поверхности корпуса, один конец которых закрыт, а другой снабжен тарированной расходной шайбой и сообщен с коллектором, а также штуцеры для загрузки и выгрузки катализатора, и вывода продуктов реакций, коллектор выполнен в виде цилиндрической или конической емкости, верхний конец которой заглушен и снабжен опорным столом, а нижний конец герметично соединен со штуцером для вывода продуктов реакций, при этом равномерно по окружности коллектора выполнены отверстия для подключения совмещенных с тарированными расходными шайбами и термокомпенсаторами трубных перетоков, выполненных в виде труб, неподвижно соединенных одними концами с перфорированными желобами, другие концы которых вставлены в отверстия коллектора и снабжены узлами герметизации, при этом внутри коллектора установлен фильтр, выполненный в виде щелевого стакана, поверхность которого выполнена из стержней треугольного сечения, основание которого обращено к потоку продуктов реакций, а величина щелевого зазора составляет 30÷80% от минимального размера катализатора, штуцер выгрузки катализатора пропущен через опорный стол коллектора, а пространство под опорным столом коллектора и полость штуцера для выгрузки катализатора заполнены инертным наполнителем.The problem is solved in that in a radial reactor for carrying out catalytic processes containing a cylindrical body, inside which a central perforated pipe is coaxially installed, plugged at one end and connected to the other with a nozzle for introducing raw materials, perforated gutters located and fixed on the side surface of the body, one end of which is closed, and the other is equipped with a calibrated consumable washer and communicated with the collector, as well as fittings for loading and unloading the catalyst, and output of reactions, the collector is made in the form of a cylindrical or conical container, the upper end of which is plugged and provided with a support table, and the lower end is hermetically connected to the fitting for outputting reaction products, while holes are made uniformly around the collector circumference for connection combined with calibrated consumable washers and temperature compensators pipe flows, made in the form of pipes fixedly connected at one end with perforated grooves, the other ends of which are inserted into the holes of the collector and supply sealing nodes, while inside the collector there is a filter made in the form of a slit glass, the surface of which is made of triangular cross-section rods, the base of which is facing the flow of reaction products, and the gap size is 30 ÷ 80% of the minimum catalyst size, the catalyst discharge nipple passed through the support table of the collector, and the space under the support table of the collector and the cavity of the nozzle for unloading the catalyst are filled with an inert filler.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид реактора, на фиг.2 - выносной элемент А на фиг.1, на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the reactor, figure 2 - remote element A in figure 1, figure 3 - section BB in figure 2.

Реактор радиальный включает цилиндрический корпус 1 с верхним 2 и нижним 3 днищами, на которых выполнены штуцер 4 для загрузки катализатора 5, штуцер 6 для ввода сырья, штуцер 7 для выгрузки катализатора 5 и штуцер 8 для вывода продуктов реакций. В корпусе 1 установлены внутренние устройства: центральная перфорированная труба (ЦПТ) 9, расположенная коаксиально с корпусом, перфорированные желоба 10, закрепленные на его боковой поверхности, и коллектор 11 с опорным столом 12. ЦПТ 9 имеет верхний открытый конец 13, через который в реактор поступает сырье, и нижний заглушенный конец 14, которым она устанавливается и крепится на опорном столе 12 коллектора 11. Перфорированные желоба 10 закреплены на боковой поверхности корпуса 1 при помощи разжимных колец 15. Верхние концы желобов 10 заглушены, а нижние при помощи трубных перетоков 16 соединены с коллектором 11. Для этого равномерно по периметру коллектора 11 выполнены отверстия 17. Коллектор 11 установлен на днище 3 и соединен со штуцером 8 для вывода продуктов реакций, проступающих из желобов 10. Для исключения попадания катализатора 5 в продукты реакций (в случае прогорания желобов 10) внутри коллектора 11 установлен фильтр 18, выполненный в виде щелевого стакана. Поверхность щелевого стакана выполнена из стержней 19 треугольного сечения, основание 20 которого обращено к потоку продуктов реакций, а величина щелевого зазора составляет 30...80% от минимального размера катализатора 5. Конструкция трубных перетоков 16 совмещает в себе три элемента: канал - проводник продуктов реакций из желобов 10 в коллектор 11, расходную тарированную шайбу, устанавливаемую в аналогах для поддержания заданного перепада давления, и термокомпенсатор. При этом роль расходной тарированной шайбы играет внутренний диаметр трубы, из которой изготовлены трубные перетоки 16, а роль термокомпенсатора выполняет свободно вставленный в отверстие 17 конец трубы. Монтируются трубные перетоки 16 следующим образом. В отверстия 17 коллектора 11 вставляются свободные концы 21 трубных перетоков 16 и трубные перетоки сдвигаются к центру коллектора 11, затем последовательно каждый трубный переток 16 выдвигается наружу и при помощи фланца стыкуется с нижним концом своего желоба 10. Стыки 22 и соединения 23 трубных перетоков 16 с желобами 10 и коллектором 11 выполнены герметичными. Штуцер 7 для выгрузки катализатора 5 верхним концом выведен над опорным столом 12 коллектора 11. Полость 24 корпуса 1, расположенная под опорным столом 12 коллектора 11, и канал 25 штуцера 7 заполнены инертным наполнителем.The radial reactor includes a cylindrical body 1 with upper 2 and lower 3 bottoms, on which a fitting 4 is made for loading the catalyst 5, a fitting 6 for introducing raw materials, a fitting 7 for unloading the catalyst 5, and a fitting 8 for outputting reaction products. The internal devices are installed in the housing 1: a central perforated pipe (CPT) 9, located coaxially with the housing, perforated grooves 10 mounted on its side surface, and a collector 11 with a support table 12. The central heating system 9 has an upper open end 13 through which to the reactor the raw material arrives, and the lower muffled end 14, with which it is mounted and fastened to the support table 12 of the manifold 11. The perforated grooves 10 are fixed to the side surface of the housing 1 by means of expansion rings 15. The upper ends of the grooves 10 are muffled, and neither using pipe overflows 16 are connected to the collector 11. For this, holes 17 are made uniformly around the perimeter of the collector 11. The collector 11 is mounted on the bottom 3 and connected to the nozzle 8 to discharge reaction products from the gutters 10. To prevent catalyst 5 from entering the products reactions (in the case of burning gutters 10) inside the collector 11, a filter 18 is installed, made in the form of a slotted glass. The surface of the slit glass is made of rods 19 of a triangular section, the base 20 of which is facing the flow of reaction products, and the gap size is 30 ... 80% of the minimum size of the catalyst 5. The design of the pipe flows 16 combines three elements: a channel - a conductor of products reactions from the gutters 10 to the collector 11, a consumable calibrated washer installed in analogues to maintain a given pressure drop, and a temperature compensator. In this case, the inner diameter of the pipe from which the pipe flows 16 are made plays the role of a calibrated washer, and the end of the pipe freely inserted into the hole 17 plays the role of a temperature compensator. Mounted pipe flows 16 as follows. The free ends 21 of the pipe flows 16 are inserted into the holes 17 of the collector 11 and the pipe flows are shifted to the center of the collector 11, then each pipe flow 16 is subsequently pushed out and is flanged to the lower end of its groove 10. Joints 22 and connections 23 of the pipe flows 16 s the grooves 10 and the collector 11 are sealed. The nozzle 7 for discharging the catalyst 5 with its upper end is brought out above the support table 12 of the manifold 11. The cavity 24 of the housing 1 located under the support table 12 of the manifold 11 and the channel 25 of the nozzle 7 are filled with an inert filler.

Подготовка реактора к работе.Preparing the reactor for work.

После заполнения полости 24 и канала 25 инертным наполнителем осуществляется окончательная сборка реактора и через штуцер 4 производится его загрузка катализатором 5. Для загрузки катализатора может быть использован штуцер 6, но в этом случае ЦПТ 9 должна иметь съемный патрубок, позволяющий освободить штуцер 6 для выполнения этой операции. Загруженный реактор закрывается.After filling the cavity 24 and the channel 25 with an inert filler, the final assembly of the reactor is carried out and through the nozzle 4 it is loaded with the catalyst 5. To load the catalyst, the nozzle 6 can be used, but in this case, the central heating unit 9 must have a removable nozzle, which allows the nozzle 6 to be released to fulfill this operations. The loaded reactor shuts down.

Работа реактора.The operation of the reactor.

Сырье внутрь реактора подается через верхний открытый конец 13 ЦПТ 9, выходящий в штуцер 6 для ввода сырья. Затем сырье проходит в ЦПТ 9 и через перфорацию входит в слой катализатора 5, где происходят реакции риформирования. Продукты реакций через перфорацию входят в желоба 10 и далее по трубным перетокам 16 поступают в коллектор 11, проходят через фильтр 18 в штуцер 7 и выводятся из реактора. В случае работы реактора в нерасчетном режиме и прогорании желобов 10 катализатор 5, попавший в желоба 10, осаждается на фильтре 18. Выгрузку катализатора 5 при регламентных и ремонтных работах производят после охлаждения реактора через штуцер 7.Raw materials inside the reactor are fed through the upper open end 13 of the central heating system 9, leaving the nozzle 6 for input of raw materials. Then the feed passes to the central heating unit 9 and through the perforation enters the catalyst layer 5, where the reforming reactions take place. The reaction products through the perforation enter the chutes 10 and then through the pipe flows 16 enter the collector 11, pass through the filter 18 into the nozzle 7 and are removed from the reactor. If the reactor is operating in an off-design mode and the gutters 10 are burnt, the catalyst 5, which has got into the gutters 10, is deposited on the filter 18. The catalyst 5 is unloaded during routine and repair work after cooling the reactor through the nozzle 7.

Изготовление реактора в соответствии с предложением позволяет снизить капитальные затраты, снизить затраты на техническое обслуживание и ремонт, упростить реконструкцию, повысить надежность его работы и исключить вывод из строя оборудования, установленного далее за ним по технологической цепочке.The manufacture of the reactor in accordance with the proposal allows to reduce capital costs, reduce the cost of maintenance and repair, simplify the reconstruction, increase the reliability of its operation and eliminate the failure of equipment installed further behind it along the technological chain.

В настоящее время научно-производственной фирмой «Рифинг» разработана техническая документация предложенного реактора. Проводятся подготовительные работы по его внедрению на одном из нефтеперерабатывающих заводов Российской Федерации.Currently, the Rifing research and development company has developed the technical documentation of the proposed reactor. Preparatory work is underway to introduce it at one of the refineries in the Russian Federation.

Claims

Radial reactor for carrying out catalytic processes, containing a cylindrical body, inside of which a central perforated pipe is coaxially mounted, plugged at one end and connected to the other with a nozzle for introducing raw materials, perforated grooves located and fixed on the side surface of the body, one end of which is closed and the other communicated with the collector via calibrated consumable washers and pipe overflows with temperature compensators, as well as fittings for loading and unloading the catalyst and output reaction products, characterized in that the collector is made in the form of a cylindrical or conical container, the upper end of which is plugged and provided with a support table, and the lower end is hermetically connected to the fitting for outputting reaction products, while the holes for connecting combined with calibrated consumables are made uniformly around the collector circumference washers and thermal compensators of pipe flows made in the form of pipes, some ends of which are motionlessly connected to perforated grooves, while others are inserted into the holes of the collector and equipped with a sealing unit, while inside the collector there is a filter made in the form of a slit glass, the surface of which is made of triangular cross-section rods, the base of which is facing the flow of reaction products, and the gap size is 30 ÷ 80% of the minimum catalyst size, the catalyst discharge nipple passed through the support table of the collector, and the space under the support table of the collector and the cavity of the nozzle for unloading the catalyst are filled with an inert filler.