RU2345832C2 - Device for raw material introduction and distribution in reactor - Google Patents
Device for raw material introduction and distribution in reactor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2345832C2 RU2345832C2 RU2007112059/15A RU2007112059A RU2345832C2 RU 2345832 C2 RU2345832 C2 RU 2345832C2 RU 2007112059/15 A RU2007112059/15 A RU 2007112059/15A RU 2007112059 A RU2007112059 A RU 2007112059A RU 2345832 C2 RU2345832 C2 RU 2345832C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- conical
- skirts
- raw material
- inlet
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для ввода и распределения потока газожидкостной углеводородной смеси и может быть использовано в нефтехимической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности, а именно в конструкциях реакторов, реализующих в заводских технологиях процессы гидрокрекинга.The invention relates to devices for introducing and distributing a stream of a gas-liquid hydrocarbon mixture and can be used in the petrochemical and oil refining industries, namely, in the design of reactors that implement hydrocracking processes in factory technologies.
Для гидрокрекинга используют реакторы, рассчитанные на высокое давление. Реакторы представляют собой массивные цилиндрические аппараты, имеющие полусферические днища и патрубки для ввода сырья и вывода продуктов реакции. В ряде реакторов осуществляют защиту внутренней поверхности торкрет - бетоном, который со временем подвергается разрушению, при этом частицы бетона заполняют поры слоя катализатора и нарушают как гидравлический режим работы реактора, так и его каталитические характеристики. Этот процесс происходит вследствие того, что в свободной верхней зоне реактора, куда подается высокотемпературное сырье со скоростями потоков на входе до 30 м/с и более, как правило, формируются интенсивные вихревые струйные течения, напрямую воздействующие на стенки реактора и приводящие к разрушению торкретбетона. Данный процесс является следствием плохой организации ввода сырья.For hydrocracking, high pressure reactors are used. The reactors are massive cylindrical apparatus having hemispherical bottoms and nozzles for introducing raw materials and outputting reaction products. In a number of reactors, the inner surface of shotcrete is protected by concrete, which undergoes destruction over time, while concrete particles fill the pores of the catalyst layer and violate both the hydraulic mode of operation of the reactor and its catalytic characteristics. This process occurs due to the fact that in the upper free zone of the reactor, where high-temperature raw materials are supplied with flow rates at the inlet of up to 30 m / s and more, intense vortex jet flows are usually formed that directly affect the walls of the reactor and lead to the destruction of shotcrete. This process is the result of poor organization of input raw materials.
Решению задач, связанных с улучшением организации ввода сырья, посвящены ряд изобретений США (патенты №3218249, 6613219) и России (патенты №2213610, 2233123). Эту же цель преследует устройство узла для ввода сырья в виде улиты (И.И.Поникаров, О.А.Перелыгин, В.Н.Доронин, М.Г.Гайнуллин «Машины и аппараты химических производств». - М.: Машиностроение, 1989, стр.71-72, рис.2.4), а также устройство узла ввода сырья, описанное в книге Е.В.Смидовича «Технология переработки нефти и газа. Ч.2-я. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов. 3-е изд., пер. и доп.» - М.: Химия, 1980 г., стр.265-268, рис.98.A number of inventions of the USA (patents No. 3218249, 6613219) and Russia (patents No. 2213610, 2233123) are devoted to solving the problems associated with improving the organization of input of raw materials. The same goal is pursued by the construction of a unit for inputting raw materials in the form of street evidence (I.I. Ponikarov, O. A. Perelygin, V. N. Doronin, M. G. Gainullin “Machines and apparatuses of chemical production.” - M.: Mechanical Engineering, 1989, pp. 71-72, Fig. 2.4), as well as the device for the input unit for raw materials described in the book by E.V. Smidovich “Technology of oil and gas processing. Part 2. Petroleum cracking and hydrocarbon gas processing. 3rd ed., Trans. and add. ”- M.: Chemistry, 1980, pp. 265-268, Fig. 98.
Наиболее близким к заявляемому устройству ввода и распределения сырья в реактор является устройство, описанное в авторском свидетельстве SU 963474 A3 (кл. С21В 7/18, 30.09.1982 г.).Closest to the claimed device for introducing and distributing raw materials into the reactor is the device described in the copyright certificate SU 963474 A3 (class C21B 7/18, 09/30/1982).
Прототип содержит установленную во входной штуцер реактора цилиндрическую вставку с коническим распределителем сырья, выполненным в виде юбки.The prototype contains a cylindrical insert installed in the inlet of the reactor with a conical raw material distributor made in the form of a skirt.
Однако недостатки вышеуказанных аналогов характерны и для прототипа. При высоких скоростях подачи сырья в реактор, высоких давлениях и температурах распределительные элементы указанных устройств не обеспечивают выполнения требования равномерности поля скоростей по площади поперечного сечения реактора на входе в распределительную тарелку реактора. Кроме того, они не позволяют ликвидировать высоконапорное струйное воздействие на стенки реактора.However, the disadvantages of the above analogues are characteristic of the prototype. At high feed rates to the reactor, high pressures and temperatures, the distribution elements of these devices do not satisfy the requirement of uniformity of the velocity field over the cross-sectional area of the reactor at the inlet of the reactor distribution plate. In addition, they do not allow to eliminate the high-pressure jet impact on the walls of the reactor.
Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков аналогов и прототипа.The objective of the present invention is to eliminate the disadvantages of analogues and prototype.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве ввода сырья в реактор, содержащее установленную во входной штуцер реактора цилиндрическую вставку с коническим распределителем потока сырья в виде юбки, конический распределитель выполнен в виде нескольких, преимущественно 3-х или 4-х соосно установленных с радиальным зазором одна в другой конических юбок, при этом меньшие основания конических юбок снабжены входными цилиндрическими обечайками соответствующих диаметров одинаковой высоты, центральный полуугол α наружной конической юбки выбирается по следующей зависимости:The problem is solved in that in the device for introducing raw materials into the reactor, containing a cylindrical insert with a conical distributor of the feed stream in the form of a skirt installed in the inlet of the reactor, the conical distributor is made in the form of several, mainly 3 or 4 coaxially mounted with a radial clearance one in the other of the conical skirts, while the smaller bases of the conical skirts are provided with inlet cylindrical shells of the corresponding diameters of the same height, the central half-angle α of the outer conical skirt and is selected according to the following relationship:
где R - внутренний радиус цилиндрической части реактора;where R is the inner radius of the cylindrical part of the reactor;
r0 - радиус проходного сечения канала цилиндрической вставки;r 0 is the radius of the bore of the channel of the cylindrical insert;
h - высота размещения плоскости меньших оснований конических юбок над распределительной тарелкой,h is the height of the plane of the smaller bases of the conical skirts above the distribution plate,
полуугол раскрытия центрального конуса, задается в диапазоне 8…9°, а радиусы меньших оснований и углы раскрытия смежных конусов конических юбок определяются из условия равенства отношений их площадей на входе к площади проходного сечения канала цилиндрической вставки и отношений их кольцевых площадей, условно вырезаемых из распределительной тарелки продолжением конусов юбок до их пересечения с плоскостью ее установки к площади поперечного сечения внутренней цилиндрической части реактора.the opening angle of the central cone is set in the range of 8 ... 9 °, and the radii of the smaller bases and the opening angles of the adjacent cones of the conical skirts are determined from the condition that the ratios of their areas at the entrance to the passage area of the channel of the cylindrical insert and the ratios of their annular areas conditionally cut from the distribution plates continuation of the cones of the skirts until they intersect with the plane of its installation to the cross-sectional area of the inner cylindrical part of the reactor.
Кроме того, цилиндрическая вставка снабжена успокоителем потока - хонейкомбом, установленным перед коническим распределителем сырья и выполненным в виде продольных взаимно параллельных каналов, преимущественно прямоугольного сечения со стороной 30…50 мм.In addition, the cylindrical insert is equipped with a flow damper - a honcomomb installed in front of a conical raw material distributor and made in the form of longitudinal mutually parallel channels, mainly of rectangular cross section with a side of 30 ... 50 mm.
Кроме того, цилиндрическая вставка дополнительно снабжена установленным на входе в хонейкомб устройством выравнивания поля скоростей, выполненным в виде равномерно перфорированной по всей площади поперечного сечения решетки, степень перфорации которой составляет 48…65%.In addition, the cylindrical insert is additionally equipped with a velocity field leveling device installed at the entrance to the honomycomb, made in the form of a lattice uniformly perforated over the entire cross-sectional area, the perforation of which is 48 ... 65%.
В основу конструкции устройства ввода положена гидродинамическая структура течения затопленной струи, истекающей из какого-либо отверстия или щели, точнее геометрические параметры ее начального участка (Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. - М., 1960; Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / под ред. М.О.Штейнберга / 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992).The design of the input device is based on the hydrodynamic structure of the flow of a flooded jet flowing out of any hole or slit, or rather, the geometric parameters of its initial section (G. Abramovich, Theory of Turbulent Jets. - M., 1960; Idelchik I.E. hydraulic resistance / under the editorship of M.O. Steinberg / 3rd ed. revised and supplemented - M .: Mashinostroenie, 1992).
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан фрагмент реактора, в котором установлено устройство ввода, на фиг.2 - вид А на фиг.1, на фиг.3 - вид Б на фиг.1, на фиг.4 - сечение В - В на фиг.1.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a fragment of a reactor in which an input device is installed, Fig. 2 is a view A in Fig. 1, Fig. 3 is a view B in Fig. 1, Fig. 4 is a section B - B in figure 1.
Устройство 1 ввода сырья включает в себя цилиндрическую вставку 2, в состав которой входят расположенные по направлению движения потока сырья: устройство выравнивания поля скоростей, выполненное в виде равномерно перфорированной по всей площади поперечного сечения решетки 3, успокоитель потока - хонейкомб 4, цилиндрический канал 5 и конический распределитель 6 сырья. Устройство 1 ввода установлено в реакторе 7 на подводящем патрубке 8, снабженном теплозащитным кожухом 9, который, в свою очередь, установлен во входном штуцере 10 реактора.The input device 1 of the raw material includes a cylindrical insert 2, which includes located in the direction of movement of the flow of raw materials: a device for leveling the velocity field, made in the form of a uniformly perforated over the entire cross-sectional area of the
Решетка 3 перфорирована отверстиями 11, которые могут иметь произвольную форму, степень перфорации составляет 48…65%. Следует отметить, что решетка 3 устанавливается на устройствах ввода реакторов, входной штуцер которых расположен вертикально, а подводящий трубопровод перед входом в реактор делает поворот на 90° и более. Прямолинейный участок трубопровода на входе в реактор составляет, как правило, 3…5 диаметров трубопровода. Такая конструкция подводящей магистрали турбулизирует поток и приводит к существенной неравномерности поля скоростей в поперечном сечении трубы на этом участке. В реакторах, имеющих другую схему подвода сырья, решетка 3 может не устанавливаться.The
Хонейкомб 4 выполнен в виде взаимно параллельных каналов 12, преимущественно прямоугольного сечения со стороной 30…50 мм. Длина хонейкомба 4 составляет от 0,9 до 1,1 величины внутреннего диаметра цилиндрической вставки 2.The Honeikomb 4 is made in the form of mutually
Конический распределитель 6 сырья выполнен в виде нескольких соосно установленных с радиальным зазором одна в другой конических юбок 13. Центральный полуугол α наружной конической юбки 14 связан с габаритами реактора, а именно с внутренним радиусом цилиндрической части реактора R и с высотой h размещения плоскости меньших оснований 15 конических юбок 13 над ближайшей распределительной тарелкой 16 (или верхней поверхностью слоя катализатора) зависимостью (1):The conical distributor 6 of raw materials is made in the form of several conical skirts 13. The central half angle α of the outer conical skirt 14 is connected with the dimensions of the reactor, namely, with the inner radius of the cylindrical part of the reactor R and with the height h of the plane of the smaller bases 15 conical skirts 13 above the nearest distribution plate 16 (or the upper surface of the catalyst layer) by the dependence (1):
Полуугол раскрытия центрального конуса задается в диапазоне 8…9°. Требование выравнивания поля скоростей на входе потока в распределительную тарелку 16 приводит к необходимости выполнения условий равенства отношений долей площадей на входе в кольцевые зоны 17 конусных юбок и на входе 19 в распределительную тарелку 16:The opening angle of the central cone is set in the range of 8 ... 9 °. The requirement of leveling the velocity field at the inlet of the flow to the distribution plate 16 leads to the necessity of fulfilling the conditions for equal relations of the fractions of the areas at the entrance to the
где S вхi - входные площади кольцевых зон смежных конусов;where S in - the input area of the annular zones of adjacent cones;
S0 - площадь проходного сечения цилиндрического канала 2;S 0 - the area of the bore of the cylindrical channel 2;
Sвыхi - кольцевая площадь, условно вырезаемая из тарелки 16 продолжением конусов до их пересечения с данной поверхностью, т.е. на входе 19 в тарелку 16;S oi is the annular area, conditionally cut from the plate 16 by the continuation of the cones until they intersect with this surface, i.e. at the entrance 19 to the plate 16;
Sk - внутренняя площадь поперечного сечения реактора 7.S k is the internal cross-sectional area of the reactor 7.
Для обеспечения устойчивости оболочки конусных юбок снабжены ребрами (на чертеже не указаны).To ensure stability, the shells of the conical skirts are equipped with ribs (not shown in the drawing).
На практике чаще всего реализуются 3-4 конусных юбки.In practice, 3-4 conical skirts are most often sold.
Меньшие (верхние) основания конических юбок 13 снабжены входными кольцевыми обечайками 18 соответствующих диаметров одинаковой высоты, равной (0,2…0,5) r0. Диаметры больших (нижних) оснований конических юбок 13 выбраны из условия возможности установки устройства 1 ввода в реактор 7 через входной штуцер 10.Smaller (upper) bases of the conical skirts 13 are provided with inlet
Предлагаемая конструкция устройства ввода имеет две ступени выравнивания поля скоростей. Опишем их по направлению движения потока.The proposed design of the input device has two stages of leveling the velocity field. We describe them in the direction of flow.
Первая ступень. Решетка 3 со степенью перфорации 48…65% дает значение коэффициента гидравлического сопротивления ξ=2,5…5. По имеющимся экспериментальным данным эта решетка обеспечивает достаточное выравнивание осевой составляющей поля скоростей.First stage. Lattice 3 with a degree of perforation of 48 ... 65% gives the value of the coefficient of hydraulic resistance ξ = 2.5 ... 5. According to available experimental data, this lattice provides sufficient alignment of the axial component of the velocity field.
Вторая ступень. Пульсации скоростей в радиальном направлении гасятся хонейкомбом 4.Second stage. The pulsations of velocities in the radial direction are suppressed by the honeikomb 4.
Работа устройства ввода.Input device operation.
При подаче сырья в реактор 7 через патрубок 8 оно попадает в устройство 1, а именно на решетку 3 и через отверстия 11 сырье попадает в каналы 12 хонейкомба 4 и далее по этим каналам поступает в конический распределитель 6. Равномерно разделяясь по кольцевым зонам 17, сырье попадает на распределительную тарелку 16.When raw materials are fed into the reactor 7 through the pipe 8, it enters the device 1, namely, to the
Таким образом, заявляемая конструкция устройства ввода и распределения сырья обеспечивает получение равномерного поля скоростей на входе в распределительную тарелку 16 и позволяет ликвидировать воздействие высокотемпературного и высокоскоростного потока сырья на внутренние стенки 20 реактора 7, в том числе находящиеся над распределительной тарелкой 16, что, в целом, повышает стойкость и производительность реактора.Thus, the claimed design of a device for input and distribution of raw materials provides a uniform velocity field at the entrance to the distribution plate 16 and allows you to eliminate the effects of high-temperature and high-speed flow of raw materials on the inner walls 20 of the reactor 7, including those located above the distribution plate 16, which, in general , increases the stability and productivity of the reactor.
Научно - производственной фирмой «Рифинг» разработана техническая документация устройства ввода и распределения сырья в реактор 7, внутренний радиус цилиндрической части которого R равен 1150 мм, а высота размещения распределительной тарелки 16 h равна 1160 мм от плоскости 15 меньших оснований конических юбок 13. При этом устройство ввода выполнено в виде цилиндрической вставки диаметром 251 мм, имеет хонейкомб 4 длиной 240 мм, выполненный в виде взаимно параллельных каналов 12, квадратного сечения со стороной 30 мм и три конических юбки, диаметры меньших оснований которых, начиная с центральной, соответственно равны 41,3 мм; 131,5 мм и 251 мм. На входе в хонейкомб установлена равномерно перфорированная по всей площади поперечного сечения решетка, площадь перфорации которой равна 317 см2, при степени перфорации - 50,32%, что обеспечивает выравнивание поля скоростей на входе в хонейкомб. Для обеспечения выполнения требования выравнивания поля скоростей на входе потока в распределительную тарелку 16 выполнено условие (2) равенства отношений долей площадей на входе в соответствующие кольцевые зоны 17 конусных юбок и на входе в распределительную тарелку 16. Полуугол раскрытия центрального конуса составляет 8,33°, а полуугол α наружного конуса составляет ~ 42°.The scientific and production company Rifing developed technical documentation for a device for introducing and distributing raw materials into reactor 7, the inner radius of the cylindrical part of which R is 1150 mm, and the height of the distribution plate 16 h is 1160 mm from the plane 15 of the smaller bases of the conical skirts 13. the input device is made in the form of a cylindrical insert with a diameter of 251 mm, has a honeykomb 4 240 mm long, made in the form of mutually
В настоящее время проводятся работы по реализации данного предложения на одном из нефтеперерабатывающих заводов Российской Федерации.Currently, work is underway to implement this proposal at one of the refineries in the Russian Federation.
Claims (3)
где R - внутренний радиус цилиндрической части реактора;
r0 - радиус проходного сечения канала цилиндрической вставки;
h - высота размещения плоскости меньших оснований конических юбок над распределительной тарелкой,
полуугол раскрытия центрального конуса задается в диапазоне 8…9°, а радиусы меньших оснований и углы раскрытия смежных конусов конических юбок определяются из условия равенства отношений их площадей на входе к площади проходного сечения канала цилиндрической вставки и отношений их кольцевых площадей, условно вырезаемых из распределительной тарелки продолжением конусов юбок до их пересечения с плоскостью ее установки к площади поперечного сечения внутренней цилиндрической части реактора.1. The input device and the distribution of raw materials into the reactor, containing a cylindrical insert installed in the inlet of the reactor with a conical distributor of the feed stream in the form of a skirt, characterized in that the conical distributor is made in the form of several, mainly 3 or 4, coaxially mounted with radial clearance of conical skirts in one another, while the smaller bases of the conical skirts are provided with inlet cylindrical shells of corresponding diameters of the same height, the central half-angle α of the outer conical skirt and is selected according to the following relationship:
where R is the inner radius of the cylindrical part of the reactor;
r 0 is the radius of the bore of the channel of the cylindrical insert;
h is the height of the plane of the smaller bases of the conical skirts above the distribution plate,
the opening angle of the central cone is set in the range of 8 ... 9 °, and the radii of the smaller bases and the opening angles of adjacent cones of the conical skirts are determined from the condition that the ratios of their areas at the entrance to the passage area of the channel of the cylindrical insert and the ratios of their annular areas conditionally cut from the distribution plate the continuation of the cones of the skirts until they intersect with the plane of its installation to the cross-sectional area of the inner cylindrical part of the reactor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007112059/15A RU2345832C2 (en) | 2007-04-02 | 2007-04-02 | Device for raw material introduction and distribution in reactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007112059/15A RU2345832C2 (en) | 2007-04-02 | 2007-04-02 | Device for raw material introduction and distribution in reactor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007112059A RU2007112059A (en) | 2008-10-10 |
| RU2345832C2 true RU2345832C2 (en) | 2009-02-10 |
Family
ID=39927392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007112059/15A RU2345832C2 (en) | 2007-04-02 | 2007-04-02 | Device for raw material introduction and distribution in reactor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2345832C2 (en) |
-
2007
- 2007-04-02 RU RU2007112059/15A patent/RU2345832C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СМИДОВИЧ Е.В. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов. - М.: Химия, 1980, с.265-268. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007112059A (en) | 2008-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3378349A (en) | Apparatus for treating mixed-phase fluid reactants | |
| RU2542248C2 (en) | Device of fluid medium flow distribution for catalytic reactors with descending flow | |
| RU2507009C2 (en) | Devices to force gas flows in fluidised bed of solid particles | |
| ATE240378T1 (en) | INSERT INJECTION SYSTEM FOR CATALYTIC CRACKING PROCESS | |
| US7749467B2 (en) | Optimizer hydraulic enhancement using milled plate | |
| KR102002651B1 (en) | Catalytic reactor with quench device provided with tangential injection of a quench fluid | |
| WO2019009764A1 (en) | Catalyst and transport gas distributor for a dehydrogenation reactor with a fluidized bed | |
| RU2345832C2 (en) | Device for raw material introduction and distribution in reactor | |
| CN110769927B (en) | Novel device for distributing a multiphase mixture in a chamber containing a fluidizing medium | |
| EP2621624B1 (en) | Feed nozzle assembly | |
| TW201628710A (en) | Compact fluid mixing device | |
| JP2004058059A (en) | Jet mixing of process fluid in fixed bed reactor | |
| EP3101093B1 (en) | Fcc feed injector with improved atomization | |
| JP6752570B2 (en) | Quenching system | |
| KR20160057745A (en) | Gas-liquid mixing and distributing apparatus, shell and tube type heat exchanger | |
| RU2283174C1 (en) | Reactor for maintaining catalytic processes | |
| US4166434A (en) | Vertical tube fired heater and process | |
| EP2843028B1 (en) | Mixing device for mixing raw material and its use | |
| CN205435679U (en) | Entry diffuser and hydrogenation ware | |
| KR101574002B1 (en) | Powder producing apparatus | |
| US4066529A (en) | Method of design for vertical oil shale retorting vessels and retorting therewith | |
| US10578304B2 (en) | Apparatus and method for progressive reduction of flue gas | |
| US10159951B2 (en) | FCC feed injector with improved atomization | |
| US10082289B2 (en) | Burner | |
| KR20160077349A (en) | Gas dispensing device for radial reactor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180403 |