RU2476255C2 - Фильтрующая тарелка предварительного распределения с переливной трубой для реактора с неподвижным слоем и параллельными нисходящими потоками газа и жидкости - Google Patents

Фильтрующая тарелка предварительного распределения с переливной трубой для реактора с неподвижным слоем и параллельными нисходящими потоками газа и жидкости Download PDF

Info

Publication number
RU2476255C2
RU2476255C2 RU2010129496/05A RU2010129496A RU2476255C2 RU 2476255 C2 RU2476255 C2 RU 2476255C2 RU 2010129496/05 A RU2010129496/05 A RU 2010129496/05A RU 2010129496 A RU2010129496 A RU 2010129496A RU 2476255 C2 RU2476255 C2 RU 2476255C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diameter
distribution plate
gas
range
liquid
Prior art date
Application number
RU2010129496/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010129496A (ru
Inventor
Абдельаким КУДИЛЬ
Кристоф БОЙЕР
Original Assignee
Ифп
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ифп filed Critical Ифп
Publication of RU2010129496A publication Critical patent/RU2010129496A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2476255C2 publication Critical patent/RU2476255C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0278—Feeding reactive fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
    • B01D24/02—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof with the filter bed stationary during the filtration
    • B01D24/20—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof with the filter bed stationary during the filtration the filtering material being provided in an open container
    • B01D24/22—Downward filtration, the filter material being supported by pervious surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • B01J8/0449—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds
    • B01J8/0453—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds the beds being superimposed one above the other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0492—Feeding reactive fluids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G31/00—Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by methods not otherwise provided for
    • C10G31/09—Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by methods not otherwise provided for by filtration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G49/00—Treatment of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen-generating compounds, not provided for in a single one of groups C10G45/02, C10G45/32, C10G45/44, C10G45/58 or C10G47/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00654—Controlling the process by measures relating to the particulate material
    • B01J2208/00707—Fouling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Устройство, описанное в настоящем изобретении, позволяет осуществить предварительное распределение исходных потоков газа и жидкости, поступающих в реактор, работающий по принципу параллельных нисходящих потоков газа и жидкости. Это достигается посредством тарелки предварительного распределения, содержащей фильтрующую среду и переливную трубу, позволяющую регулировать расход жидкости, поступающей на распределительную тарелку, расположенную на выходе устройства. Данное устройство более предпочтительно применяется при обработке селективным гидрированием исходных смесей, содержащих соединения ацетиленового и диенового рядов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к распределительным тарелкам, предназначенным для подачи газа и жидкости в химических реакторах, работающих с параллельными нисходящими потоками газа и жидкости. Такие реакторы используют в области первичной нефтепереработки, в частности, для осуществления реакций селективного гидрирования различных нефтяных фракций и, в более общем случае, для гидрообработки, при которой требуется подавать потоки водорода при высоком давлении и работа осуществляется с тяжелыми исходными жидкими смесями, которые могут содержать примеси, образующие твердые кольматирующие частицы.
На практике, в некоторых случаях исходные жидкие смеси содержат примеси, которые могут осаждаться на самом слое катализатора и со временем уменьшать свободный объем данного слоя катализатора.
Среди таких кольматирующих жидких смесей можно упомянуть смеси, которые содержат углеводороды, имеющие от 3 до 50 атомов углерода и предпочтительно от 5 до 30 атомов углерода, и могут содержать в значительном количестве ненасыщенные или полиненасыщенные соединения ацетиленового или диенового ряда или комбинацию данных различных соединений, причем общее содержание ненасыщенных соединений может достигать 90% мас. от исходной смеси.
В качестве типичного примера можно упомянуть исходные смеси, относящиеся по настоящему изобретению к пиролизному жидкому топливу, причем пиролиз представляет собой термический крекинг, хорошо известный специалистам в данной области техники.
Настоящее изобретение обеспечивает одновременно ограничение отложения кольматирующих частиц внутри слоя катализатора и регулирование расхода жидкости, поступающей на распределительную тарелку, расположенную на выходе данного устройства. По этой причине данное устройство можно квалифицировать как фильтрующую тарелку предварительного распределения или фильтрующий предварительный распределитель.
Распределительная тарелка, расположенная на выходе предварительного распределителя, представляет собой распределительную тарелку, содержащую каналы для осуществления смешивания газа и жидкости и обеспечивающую минимальный уровень жидкости. Например, такая выходная распределительная тарелка может быть аналогична тарелке, описанной во французской заявке, депонированной под номером FR 2 899 973.
Предварительный распределитель, описанный в настоящем изобретении, увеличивает ресурс работы реактора с кольматирующими исходными жидкими смесями и гарантирует равномерную подачу жидкости на распределительную тарелку, расположенную на выходе (в следующем далее тексте чаще называемую просто "выходной тарелкой").
На практике, когда происходит закупоривание внутри слоя катализатора, очень скоро замечают рост потери давления потока, протекающего через реактор. Потеря давления может стать такой, что эксплуатант будет вынужден остановить реактор и заменить часть или весь катализатор, что, разумеется, вызовет заметное уменьшение продолжительности рабочего цикла.
Закупоривание части слоя катализатора может происходить по нескольким механизмам.
Присутствие частиц в потоке исходной смеси может непосредственно вызывать закупоривание за счет отложения данных частиц внутри слоя катализатора, причем следствием данного отложения является уменьшение доли свободного объема слоя катализатора.
Образование слоя побочных продуктов, образующихся вследствие протекания побочных химических реакций, т.е. побочных продуктов, объединяемых общим термином "кокс" и осаждающихся на поверхности гранул катализатора, косвенно также может способствовать уменьшению доли свободного объема слоя.
К тому же, отложение кольматирующих частиц, происходящее внутри слоя в общем случае случайным образом, может вызывать появление неоднородностей в распределении свободного объема данного слоя, которые выражаются в образовании преимущественных каналов протока жидкой фазы, движущейся нисходящим потоком.
Такие каналы являются крайне вредными в отношении гидродинамики, поскольку они серьезно нарушают однородность течения фаз внутри слоя и могут приводить к неоднородностям на уровне протекания химической реакции, а также в отношении тепловых условий.
Настоящее изобретение позволяет уменьшить вероятность возникновения таких явлений. В том случае, когда они возникают, настоящим изобретением обеспечивается увеличение времени работы реактора перед закупориванием, приводящим к остановке.
ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
В патентах US 4313908 и EP 0050505-B1 описаны устройства, которые позволяют уменьшить потерю давления, возникающую в слое катализатора, и минимизировать ее увеличение за счет отвода части потока, протекающего через трубы. Совокупность труб образует короткий контур, пересекающий слой катализатора. Входные концы данных труб расположены на выходе распределительной тарелки, а выходные концы данных труб расположены выше верхнего уровня слоя катализатора на различных расстояниях. Таким образом, система позволяет независимо отводить потоки газа и жидкости при условии, что уровень жидкости устанавливается выше слоя. Устройство, описанное в упомянутых патентах, не обеспечивает регулирование соотношения между расходами жидкости и газа, отводимых трубами, образующими данную систему. В действительности, газ отводится сразу после начала работы реактора, а жидкость отводится только тогда, когда над слоем в силу закупоривания установится достаточный уровень жидкости.
Кроме того, на выходе устройств, описанных в обоих упомянутых патентах, отсутствует какой-либо эффект распределения текучих сред, что требует размещения распределительной тарелки или эквивалентной системы после данного устройства. В случае настоящего изобретения часть функции распределения придана системе фильтрования для образования единого устройства, даже если данное устройство соединено с распределительной тарелкой, расположенной на выходе.
В US 3958952 тарелка, являющаяся объектом изобретения, представляет собой совокупность фильтрующих узлов, каждый из которых состоит из чередующихся концентрических камер, среди которых одни являются полыми, а другие заполнены "фильтрующим телом", характеристики которого не уточнены. В данной системе функция фильтрования полностью отделена от функции смешивания и распределения, тогда как в устройстве, являющемся объектом настоящего изобретения, имеет место интеграция функции фильтрования и функции распределения, обеспечиваемого каналами, предназначенными для газа, и отверстиями тарелки, предназначенными для жидкости.
В действительности, переливная труба, интегрированная с тарелкой по настоящему изобретению, исполняет функцию стабилизации взаимодействия "газ/жидкость" на тарелке, расположенной ниже, и способствует, таким образом, равномерной подаче жидкости на данную нижнюю тарелку.
Устройство, описанное в настоящем изобретении, соединено с распределительной тарелкой, расположенной на выходе, и исполняет функцию защиты данной тарелки от возможных колебаний подачи жидкости. Устройство позволяет осуществлять первичное фильтрование исходной смеси, при необходимости дополняемое на уровне распределительной тарелки в случае, когда она оснащена фильтрующими элементами, как в случае тарелки, описанной в FR 2889973. Тем не менее, данное устройство может быть соединено с выходной распределительной тарелкой, не содержащей элементы для фильтрования исходной смеси, в данном случае оно представляет собой устройство, которое является объектом настоящего изобретения, и только оно одно выполняет функцию фильтрования.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
На фиг.1 представлена схема фильтрующей тарелки предварительного распределения по настоящему изобретению, причем данная тарелка расположена на входе распределительной тарелки, такой, как тарелка, описанная в FR 2 899 973.
На фиг.2 показан общий вид реактора, оснащенного тарелкой предварительного распределения по настоящему изобретению, выходной распределительной тарелкой и еще одной тарелкой, расположенной под слоем катализатора, причем исходные газ и жидкость проходят параллельными нисходящими потоками через слой катализатора.
На фиг.3, используемой в качестве сравнительного примера, показано изменение во времени потери давления между двумя точками слоя катализатора с устройством по настоящему изобретению и без него.
ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство, описанное в настоящем изобретении, позволяет захватывать кольматирующие частицы, содержащиеся в потоке жидких компонентов, составляющих исходную жидкую смесь, поступающую в реактор, работающий по принципу параллельных нисходящих потоков газа и жидкости, посредством тарелки предварительного распределения, содержащей фильтрующую среду.
Данная тарелка предварительного распределения оснащена также по меньшей мере одной расположенной практически вертикально трубой, называемой переливной трубой, нижний конец которой расположен относительно выходной распределительной тарелки на расстоянии (Di), таком, что данное расстояние (Di) меньше 300 мм и предпочтительно меньше 200 мм.
В предпочтительном варианте осуществления устройства по настоящему изобретению переливная труба погружена в жидкую фазу на выходной распределительной тарелке, так что в случае резкого изменения подачи исходной жидкой смеси последствие такого изменения смягчается на уровне выходной распределительной тарелки.
Данное устройство обеспечивает таким образом сдвоенную функцию фильтрования и регулирования подачи жидкости. К тому же, устройство способствуют хорошему распределению газа и жидкости, так как жидкость большей частью течет через отверстия, выполненные в днище тарелки предварительного распределения, а газ проходит через каналы, регулярно расположенные по всему сечению тарелки предварительного распределения.
Более точно устройство, являющееся объектом настоящего изобретения, может быть квалифицировано как фильтрующая тарелка предварительного распределения газовой и жидкой фаз, составляющих поток, поступающий в каталитический реактор, работающий по принципу прямоточных нисходящих потоков газа и жидкости, причем жидкая фаза содержит кольматирующие частицы, а тарелка предварительного распределения расположена перед распределительной тарелкой, называемой "выходной" распределительной тарелкой (10), и содержит:
- перфорированный диск (1) с отверстиями (7) диаметром (do), который расположен практически горизонтально, жестко соединен со стенками реактора и на котором закреплены каналы (3), которые расположены практически вертикально и открыты со стороны верхних концов для впуска газа и со стороны нижних концов для выпуска данного газа, причем данный диск поддерживает фильтрующий слой (2), окружающий каналы (3);
- по меньшей мере одну трубу (4), называемую переливной трубой, служащую для перелива жидкости и идущую практически вертикально от верхнего уровня, расположенного ниже уровня верхних концов каналов (3), до нижнего уровня, расположенного на расстоянии (Di) от уровня основания выходной распределительной тарелки, причем Di меньше 300 мм и предпочтительно меньше 200 мм.
Согласно предпочтительному варианту осуществления устройства по настоящему изобретению труба (4), служащая в качестве переливного порога, идет до нижнего уровня, расположенного в толще жидкой фазы, находящейся на выходной распределительной тарелке (10).
Фильтрующий слой, которым оснащено устройство по настоящему изобретению, предпочтительно состоит из нескольких слоев твердых частиц, которые в общем случае являются инертными, но в некоторых случаях могут быть каталитически активными.
Фильтрующий слой может состоять только из одного слоя частиц размером в интервале от диаметра (do) отверстий (7) данного устройства и до значения, не превышающего 30 мм.
Фильтрующий слой предпочтительно содержит по меньшей мере два слоя частиц, и в данном случае верхний первый слой состоит из инертных частиц диаметром в интервале от 10 до 30 мм, а нижний второй слой состоит из инертных частиц диаметром в интервале от 2 до 10 мм.
Каналы (3), служащие для перепускания газа, расположены предпочтительно регулярным образом по всему сечению тарелки предварительного распределения, а плотность размещения каналов находится в интервале от 10 до 150 штук на 1 м2 площади сечения слоя и предпочтительно в интервале от 30 до 100 штук на 1 м2 площади сечения слоя.
Диаметр (do) отверстий (7) для прохода жидкости на тарелку находится предпочтительно в интервале от 2 до 10 мм и более предпочтительно в интервале от 3 до 6 мм.
Диаметр (Dt) переливной трубы (4) и диаметр (ds) выходного отверстия (6) данной переливной трубы предпочтительно рассчитывают в зависимости от диаметра реактора (Dr) так, чтобы иметь возможность легко гасить колебания подачи жидкости и при этом без возмущения жидкой фазы, находящейся на выходной распределительной тарелке (10).
Диаметр (Dt) переливной трубы (4) зависит от величины диаметра реактора (Dr) и находится предпочтительно в интервале от 40 до 350 мм и более предпочтительно в интервале от 70 до 250 мм.
Диаметр (ds) выходного отверстия (6) данной переливной трубы зависит от величины диаметра реактора (Dr) и находится предпочтительно в интервале от 30 до 300 мм.
Точное определение диаметра (ds) выходного отверстия (6) переливной трубы осуществляют в зависимости от выходной скорости жидкости, которая составляет предпочтительно меньше 150 см/с и более предпочтительно меньше 120 см/с.
Общая высота (Ht) фильтрующего слоя находится предпочтительно в интервале от 100 до 800 мм и более предпочтительно в интервале от 200 до 600 мм.
Каналы (3) тарелки предварительного распределения по настоящему изобретению предпочтительно превышают верхний уровень фильтрующего слоя на высоту (Hc) в интервале от 5 до 100 мм. При необходимости каналы (3), предназначенные для перепускания газа, оснащают на верхних концах защитными колпаками от попадания жидкости. В данном случае диаметр колпаков предпочтительно на 10 мм больше диаметра каналов (3).
Аналогично, для ограничения попадания газа внутрь переливной трубы (4) каждая переливная труба (4) может быть снабжена в своей верхней части колпаком (5). В данном случае колпак (5) предпочтительно имеет диаметр по меньшей мере на 10 мм больше диаметра (Dt) данной переливной трубы (4).
Каждая переливная труба (4) после верхней части предпочтительно имеет участок, проходящий внутри фильтрующего слоя (2). Особый случай исполнения переливной трубы (4), выходящей на верхний уровень фильтрующего слоя (2), также находится в рамках настоящего изобретения.
Тарелка предварительного распределения по настоящему изобретению обеспечивает подачу на распределительную тарелку (10), расположенную на выходе. Данная распределительная тарелка может быть любого типа, в частности соответствовать типу, описанному в FR 2889973.
Выходная распределительная тарелка (10) предпочтительно содержит каналы для пропускания газа, причем данные каналы представляют собой боковые щели или отверстия, выполненные в боковых стенках данных каналов так, чтобы обеспечивать поступление жидкости внутрь самих каналов, в которых осуществляется ее смешивание с газовой фазой. Такая функция смешивания газа и жидкости не исследовалась в отношении каналов (3) тарелки предварительного распределения, не имеющих в общем случае боковых отверстий.
Расстояние (Dc), отделяющее тарелку предварительного распределения от выходной тарелки распределения, является таким, что основная плоскость устройства расположена более чем на 50 мм выше наиболее высокой части выходной распределительной тарелки (10). Под выражением "наиболее высокая часть выходной тарелки распределения" понимают крайнюю часть данной тарелки, наиболее выступающую по высоте. В общем случае соответственно фиг.2 ее представляют собой верхние концы каналов, которыми оснащена выходная распределительная тарелка (10).
Устройство по настоящему изобретению может быть применено для любого типа реактора, работающего по принципу параллельных нисходящих потоков газа и жидкости при работе с кольматирующей исходной жидкой смесью. В частности, устройство предварительного фильтрования и распределения по настоящему изобретению может быть использовано в реакторе гидрообработки, селективного гидрирования или конверсии остатков, или конверсии углеводородных фракций с числом атомов углерода, которое может изменяться в интервале от 3 до 50 и предпочтительно в интервале от 5 до 30.
Устройство фильтрования и распределения по настоящему изобретению обеспечивает значительное увеличение продолжительности рабочего цикла катализатора, используемого в реакторе, что поясняется в приведенном далее примере. Наиболее часто периодическую замену фильтрующего слоя осуществляют с периодичностью по меньшей мере 6 месяцев и более предпочтительно по меньшей мере 9 месяцев.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем описании используются ссылки на фиг. 1 и 2.
Устройство, являющееся объектом настоящего изобретения, состоит из тарелки предварительного распределения, содержащей основную плоскость (1), которая расположена практически горизонтально (называемая далее "основная плоскость"), жестко соединена со стенками реактора и на которой закреплена совокупность каналов (3), которые расположены практически вертикально и имеют верхние отверстия, расположенные выше верхнего уровня фильтрующего слоя (2), и нижние отверстия, расположенные практически на уровне горизонтальной плоскости диска (1).
В основной плоскости (1) выполнены отверстия (7) диаметром (do), регулярно распределенные по всему сечению диска (1).
Газовая часть подводимых потоков попадает внутрь каналов (3) через верхние отверстия, а жидкая часть подводимых потоков поступает в верхнюю часть фильтрующего слоя (2), внутри которого она постепенно распространяется и покидает тарелку через отверстия (7), выполненные в основной плоскости (1).
Распределительная тарелка поддерживает фильтрующий слой (2), состоящий по меньшей мере из одного слоя твердого зернистого материала, составляющего тело фильтра, причем данный слой твердого материала окружает каждый из каналов.
Каналы (3) предпочтительно превышают уровень фильтрующего слоя на высоту (Hc) в интервале от 5 до 100 мм.
Фильтрующий слой может содержать несколько слоев твердых частиц любой формы.
Размер частиц, образующих любой слой фильтрующего слоя, предпочтительно уменьшается сверху вниз относительно фильтрующего слоя.
Частицы нижнего (или наиболее низкого) слоя имеют средний размер предпочтительно меньше размера частиц катализатора, образующих слой катализатора, расположенный на выходе распределительной тарелки.
Наиболее часто, но не как правило, размер частиц любого слоя варьирует в интервале от 2 до 30 мм.
В одном из вариантов осуществления устройства фильтрования и распределения по настоящему изобретению фильтрующий слой состоит по меньшей мере из двух слоев твердых частиц, причем размер частиц нижележащего слоя меньше размера частиц слоя, расположенного непосредственно выше.
В особом варианте осуществления устройства по настоящему изобретению размер частиц верхнего слоя фильтрующего слоя находится в интервале от 10 до 30 мм, а размер частиц нижнего слоя находится в интервале от 2 до 10 мм.
Только в порядке пояснения и без какого-либо ограничения объема патентной охраны фильтрующий слой, приемлемый для устройства по настоящему изобретению, может состоять из:
- верхнего слоя, занимающего 25% от общей высоты фильтрующего слоя и состоящего из частиц типа ACT 068 размером 25 мм;
- промежуточного слоя, занимающего 25% от общей высоты фильтрующего слоя и состоящего из частиц типа ACT 108 размером 8 мм;
- нижнего слоя, занимающего 50% от общей высоты фильтрующего слоя и состоящего из инертных частиц размером, меньшим или равным размеру частиц катализатора.
Частицы, образующие фильтрующий слой, могут иметь любую форму, например, сферическую или цилиндрическую, с объемной полостью внутри или без нее. В общем случае они являются инертными, но при необходимости могут быть каталитически активными. В последнем случае активные частицы фильтрующего слоя предпочтительно представляют собой катализатор, входящий в ту же группу, что и катализатор, используемый в слое катализатора, расположенном ниже фильтрующего слоя.
Фильтрующий слой может состоять также из элементов насадки, обладающих большой поверхностью захвата любых примесей и имеющих высокую долю свободного объема, таких как, например, элементы решетки JOHNSON.
Пример фильтрующего слоя, состоящего из нескольких слоев, приведен в подробном примере в продолжении настоящего описания.
Общая высота фильтрующего слоя для большинства промышленных реакторов находится предпочтительно в интервале от 100 до 800 мм и более предпочтительно в интервале от 200 до 600 мм.
Внутренний диаметр каналов находится предпочтительно в интервале от 10 до 150 мм и более предпочтительно в интервале от 25 до 80 мм.
Каналы (3) расположены предпочтительно регулярным образом на расстоянии друг от друга в интервале от 150 до 600 мм и более предпочтительно в интервале от 300 до 500 мм.
Со временем фильтрующий слой постепенно кольматируется, начиная с нижних слоев, что практически образует раздел между кольматированной нижней зоной и некольматированной верхней зоной.
Жидкость проходит через фильтрующий слой по его некольматированной верхней зоне и в конце концов достигает верхнего уровня переливных труб (4). При этом жидкость поступает в данные переливные трубы и по ним отводится непосредственно в область выходной распределительной тарелки (10) и предпочтительно в жидкую фазу на выходной распределительной тарелке (10).
Газовая фаза проходит через каналы, входя в их верхние отверстия и выходя из их нижних отверстий.
Верхние отверстия каналов предпочтительно расположены над фильтрующим слоем на высоте (Hc) в интервале от 5 до 100 мм. Верхние отверстия каналов (3) при необходимости защищены колпаками или любыми эквивалентными элементами, предназначенными для предотвращения прямого попадания жидкости в данные верхние отверстия каналов. В данном случае диаметр колпаков, покрывающих верхние концы каналов (3), на 10 мм больше диаметра данных каналов.
Аналогичным образом, одна или несколько переливных труб (4) могут быть оснащены колпаками или любыми эквивалентными элементами для избежания попадания газа.
На фиг.1 показана переливная труба (4), снабженная колпаком, диаметр которого на 10 мм превышает диаметр данной переливной трубы с целью максимально возможного уменьшения попадания газа внутрь переливной трубы.
На фиг.2 показана переливная труба, погруженная в жидкую фазу на выходной распределительной тарелке, что соответствует предпочтительному варианту исполнения.
В порядке пояснения на фиг.1 показан фильтрующий слой, который содержит 4 слоя, расположенных сверху вниз:
- первый слой (I) толщиной 100 мм, состоящий из инертных шариков типа ACT 068 диаметром 25 мм;
- второй слой (II) толщиной 100 мм, состоящий из инертных шариков типа ACT 108 диаметром 8 мм;
- третий слой (III) толщиной 200 мм, состоящий из частиц катализатора диаметром 2 мм;
- четвертый слой (IV) из шариков оксида алюминия диаметром 6,3 мм.
Аббревиатура ACT означает коммерческое наименование шариков, продаваемых компанией CTI, находящейся в Салендрах (Гард).
ПРИМЕР
Приведенный далее пример представляет собой пример сравнения двух вариантов исполнения реактора селективного гидрирования:
- вариант исполнения (A) с одной распределительной тарелкой;
- вариант исполнения (B) с распределительной тарелкой по варианту исполнения (A), перед которой расположена тарелка предварительного распределения с переливной трубой по настоящему изобретению.
Реактор имеет диаметр 1 м и общую высоту 5 м и содержит тарелку предварительного распределения по настоящему изобретению, выходную распределительную тарелку и слой катализатора.
Слой катализатора состоит из частиц традиционного катализатора для осуществления селективного гидрирования. Речь идет о катализаторе, содержащем Ni, нанесенный на подложку из оксида алюминия.
Размер частиц катализатора, образующих слой катализатора, расположенный внизу выходной распределительной тарелки, равен 2 мм.
Поступающий в реактор поток состоит из жидкой и газовых частей.
Жидкая часть представляет собой пиролизное жидкое топливо, температура кипения которого находится в интервале от 50 до 280°C при средней температуре кипения 120°C в стандартных условиях.
Газовая фаза содержит 90% мол. водорода, при этом остальное составляет в основном метан.
Тарелка предварительного распределения по настоящему изобретению содержит:
- 10 каналов диаметром 50 мм, расположенных на данной тарелке регулярным образом;
- 1 переливную трубу диаметром 50 мм, снабженную отверстием диаметром 45 мм.
Фильтрующий слой состоит из нижнего слоя толщиной 40 см и верхнего слоя толщиной 10 см.
Нижний слой состоит из частиц оксида алюминия диаметром 2 мм, а верхний слой состоит из частиц типа ACT 068 диаметром 25 мм.
Переливная труба погружена в жидкую фазу на выходной распределительной тарелке.
Выходная распределительная тарелка содержит 40 каналов диаметром 25 мм и высотой 175 мм, причем каждый канал имеет боковые отверстия, расположенные на трех уровнях для обеспечения поступления жидкости внутрь каналов и смешивания жидкости с газом.
Характеристики газа и жидкости в рабочих условиях реактора представлены в приведенной далее таблице.
Характеристики текучих сред
Плотность жидкости (кг/м3) 700
Плотность газа (кг/м3) 20
Динамическая вязкость жидкости (Па·с) 0,0005
Динамическая вязкость газа (Па·с) 0,00002
Концентрация кольматирующих частиц в жидкости (г/л) 0,05
Линейная скорость жидкости (см/с) 0,65
Линейная скорость газа (см/с) 10,0
Кривые, представленные на фиг.3, показывают изменение потери давления между двумя точками слоя катализатора с тарелкой предварительного распределения по настоящему изобретению (кривая A) и без тарелки предварительного распределения (кривая B).
Потеря давления по ординате нормализована по отношению к начальному значению, определяемому с использованием способов корреляции, хорошо известных специалистам в данной области техники, а время по абсциссе указано в десятках часов.
Отмечено, что тарелка предварительного распределения по настоящему изобретению обеспечивает уменьшение потери давления и, в частности, ее увеличение со временем, так что через 80 единиц времени (800 часов) относительная потеря давления равна 1,3 с тарелкой предварительного распределения и 1,7 без тарелки предварительного распределения.
Другой способ оценки эффекта тарелки предварительного распределения по настоящему изобретению состоит в фиксации граничного значения допустимой потери давления в слое катализатора и измерении соответствующего времени до достижения данного значения Ta с тарелкой предварительного распределения и Tb без тарелки предварительного распределения. Разница между Ta и Tb (Ta-Tb) может составлять примерно несколько месяцев и, как правило, 3 месяца, что означает значительное увеличение продолжительности работы реактора до остановки, обусловленной кольматированием.

Claims (3)

1. Устройство фильтрования и предварительного распределения газовой и жидкой фаз, составляющих поток, поступающий в каталитический реактор, работающий по принципу параллельных нисходящих потоков газа и жидкости, причем жидкая фаза содержит кольматирующие частицы, а упомянутое устройство расположено на выходе распределительной тарелки, называемой "выходной" распределительной тарелкой, причем расстояние (Dc), отделяющее тарелку предварительного распределения от выходной тарелки распределения, является таким, что плоскость основания устройства расположена более чем на 50 мм от наиболее высокой части выходной распределительной тарелки, содержащее:
- перфорированную тарелку с отверстиями (7) диаметром (do) от 3 до 6 мм, которая расположена практически горизонтально, жестко соединена со стенками реактора и на которой закреплены каналы (3), которые расположены практически вертикально с плотностью размещения от 30 до 100 штук на 1 м2 площади сечения слоя и открыты со стороны верхних концов для впуска газа и со стороны нижних концов для выпуска данного газа, причем данная тарелка поддерживает фильтрующий слой (2), окружающий каналы (3), превышающие верхний уровень фильтрующего слоя на высоту (Нc) в интервале от 5 до 100 мм,
- по меньшей мере одну трубу (4), служащую для перелива жидкости диаметром (Dt), находящимся в интервале от 70 до 250 мм, проходящую практически вертикально от верхнего уровня, расположенного ниже уровня верхних концов каналов, и проходящую внутри фильтрующего слоя (2) до нижнего уровня, расположенного на расстоянии (Di) от уровня основания выходной распределительной тарелки, причем Di меньше 300 мм и предпочтительно меньше 200 мм, причем диаметр (ds) выходного отверстия переливной трубы находится в интервале от 30 до 300 мм, причем фильтрующий слой состоит по меньшей мере из двух слоев частиц, причем первый верхний слой состоит из инертных частиц диаметром в интервале от 10 до 30 мм, а нижний второй слой состоит из инертных частиц диаметром в интервале от 2 до 10 мм, причем общая высота Ht фильтрующего слоя находится в интервале от 200 до 600 мм.
2. Устройство п.1, в котором каждая переливная труба 4 снабжена в своей верхней части колпаком 5, ограничивающим вход газа и имеющим диаметр по меньшей мере на 10 мм больше диаметра (Dt) данной переливной трубы.
3. Применение устройства фильтрования и предварительного распределения по п.1 в реакторе гидрообработки, селективного гидрирования или конверсии остатков или конверсии углеводородных фракций с числом атомов углерода, которое может изменяться в интервале от 3 до 50 и предпочтительно в интервале от 5 до 30.
RU2010129496/05A 2007-12-17 2008-10-24 Фильтрующая тарелка предварительного распределения с переливной трубой для реактора с неподвижным слоем и параллельными нисходящими потоками газа и жидкости RU2476255C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0708852A FR2924950B1 (fr) 2007-12-17 2007-12-17 Plateau filtrant de predistribution avec tube deverseur pour reacteur a lit fixe a co-courant descendant de gaz et de liquide
FR07/08852 2007-12-17
PCT/FR2008/001502 WO2009092875A2 (fr) 2007-12-17 2008-10-24 Plateau filtrant de predistribut1on avec tube deverseur pour reacteur a lit fixe a co-courant descendantde gaz et de liquide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010129496A RU2010129496A (ru) 2012-01-27
RU2476255C2 true RU2476255C2 (ru) 2013-02-27

Family

ID=39638884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010129496/05A RU2476255C2 (ru) 2007-12-17 2008-10-24 Фильтрующая тарелка предварительного распределения с переливной трубой для реактора с неподвижным слоем и параллельными нисходящими потоками газа и жидкости

Country Status (10)

Country Link
US (1) US8487151B2 (ru)
EP (1) EP2225009B1 (ru)
JP (1) JP5680967B2 (ru)
KR (1) KR101607343B1 (ru)
CN (1) CN101918100B (ru)
BR (1) BRPI0821251B1 (ru)
ES (1) ES2584277T3 (ru)
FR (1) FR2924950B1 (ru)
RU (1) RU2476255C2 (ru)
WO (1) WO2009092875A2 (ru)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2996465B1 (fr) * 2012-10-10 2015-10-16 IFP Energies Nouvelles Plateau de distribution filtrant destine a l'alimentation d'un reacteur a lit fixe a co courant descendant de gaz et de liquide pour le traitement de charges lourdes colmatantes
US9079141B2 (en) * 2012-10-30 2015-07-14 Chevron U.S.A. Inc. Vortex-type mixing device for a down-flow hydroprocessing reactor
EP2918332A1 (en) * 2014-03-14 2015-09-16 Morten Müller Ltd., ApS Scale collection and predistribution tray for vessel with downwards two-phase flow
CN107107011B (zh) * 2015-01-05 2020-08-14 托普索公司 用于催化化学反应器的过滤盘
FR3050649B1 (fr) * 2016-04-29 2021-03-19 Ifp Energies Now Nouveau dispositif de distribution du gaz et du liquide dans les colonnes de distillation catalytique
US10576439B2 (en) * 2017-12-21 2020-03-03 Uop Llc Scale collection device for downflow reactors
US10556212B2 (en) * 2017-12-21 2020-02-11 Uop Llc Scale collection device for downflow reactors
US10549249B2 (en) 2017-12-21 2020-02-04 Uop Llc Scale collection device for downflow reactors
US11298669B2 (en) * 2017-12-21 2022-04-12 Uop Llc Scale collection device for downflow reactors
US10537866B2 (en) 2017-12-21 2020-01-21 Uop Llc Scale collection device for downflow reactors
US11224849B2 (en) * 2017-12-21 2022-01-18 Uop Llc Scale collection device for downflow reactors
FR3099392B1 (fr) 2019-07-29 2021-11-12 Inst Nat Polytechnique Toulouse Dispositif de formation et de distribution d’un ecoulement fluidique diphasique.
CN110665271A (zh) * 2019-11-11 2020-01-10 武汉金中石化工程有限公司 一种加氢气液混合过滤装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0050505A2 (en) * 1980-10-20 1982-04-28 Exxon Research And Engineering Company Apparatus for contacting a gas and a liquid
US5670116A (en) * 1995-12-05 1997-09-23 Exxon Research & Engineering Company Hydroprocessing reactor with enhanced product selectivity
RU2108146C1 (ru) * 1992-02-25 1998-04-10 Ден Норске Статс Ольесельскап АС Способ проведения непрерывной многофазной реакции каталитического превращения
FR2889973A1 (fr) * 2005-08-26 2007-03-02 Inst Francais Du Petrole Plateau filtrant pour reacteur a lit a co courant descendant de gaz liquide

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US308575A (en) * 1884-11-25 Filter
US3524731A (en) * 1968-09-30 1970-08-18 Exxon Research Engineering Co Mixed-phase flow distributor for packed beds
US3607000A (en) * 1969-04-17 1971-09-21 Gulf Research Development Co Internal bypass for a chemical reactor
JPS5084465A (ru) * 1973-11-29 1975-07-08
US4313908A (en) * 1980-10-20 1982-02-02 Exxon Research & Engineering Co. Catalytic reactor having bed bypass
US4380529A (en) * 1980-12-04 1983-04-19 Exxon Research And Engineering Co. Hydroprocessing reactor with extended operating life
JPS6265735A (ja) * 1985-09-18 1987-03-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 反応器
JP3493735B2 (ja) * 1994-07-22 2004-02-03 栗田工業株式会社 嫌気性生物反応ガスの脱硫装置
FR2743079B1 (fr) * 1995-12-27 1998-02-06 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif d'hydrogenation selective par distillation catalytique comportant une zone reactionnelle a co-courant ascendant liquide-gaz
FR2743080B1 (fr) * 1995-12-27 1998-02-06 Inst Francais Du Petrole Procede de reduction selective de la teneur en benzene et en composes insatures legers d'une coupe d'hydrocarbures
US20020031459A1 (en) * 1999-07-13 2002-03-14 Ramesh Gupta Fouling tolerant fixed bed reactor (law858)
FR2875715B1 (fr) 2004-09-28 2006-11-17 Inst Francais Du Petrole Reacteur a lit fixe de catalyseur comportant des moyens de derivation des ecoulements a travers le lit
RU2435587C2 (ru) 2006-06-30 2011-12-10 Тайхо Фармасьютикал Ко., Лтд. Средство, потенцирующее радиационную терапию

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0050505A2 (en) * 1980-10-20 1982-04-28 Exxon Research And Engineering Company Apparatus for contacting a gas and a liquid
RU2108146C1 (ru) * 1992-02-25 1998-04-10 Ден Норске Статс Ольесельскап АС Способ проведения непрерывной многофазной реакции каталитического превращения
US5670116A (en) * 1995-12-05 1997-09-23 Exxon Research & Engineering Company Hydroprocessing reactor with enhanced product selectivity
FR2889973A1 (fr) * 2005-08-26 2007-03-02 Inst Francais Du Petrole Plateau filtrant pour reacteur a lit a co courant descendant de gaz liquide

Also Published As

Publication number Publication date
CN101918100A (zh) 2010-12-15
EP2225009B1 (fr) 2016-04-27
EP2225009A2 (fr) 2010-09-08
FR2924950B1 (fr) 2012-02-24
BRPI0821251A2 (pt) 2015-06-16
KR20100105677A (ko) 2010-09-29
US20110092754A1 (en) 2011-04-21
WO2009092875A3 (fr) 2009-10-29
WO2009092875A2 (fr) 2009-07-30
FR2924950A1 (fr) 2009-06-19
RU2010129496A (ru) 2012-01-27
JP2011507677A (ja) 2011-03-10
BRPI0821251B1 (pt) 2019-08-20
US8487151B2 (en) 2013-07-16
ES2584277T3 (es) 2016-09-26
CN101918100B (zh) 2013-03-20
JP5680967B2 (ja) 2015-03-04
KR101607343B1 (ko) 2016-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2476255C2 (ru) Фильтрующая тарелка предварительного распределения с переливной трубой для реактора с неподвижным слоем и параллельными нисходящими потоками газа и жидкости
KR101257974B1 (ko) 기체 및 액체의 병류 하향 흐름을 이용하는 고정 베드식반응기용 필터 트레이
KR102608487B1 (ko) 촉매 반응기용의 여과 및 분배 디바이스
JP2020171928A (ja) プロセス流れから汚染物を除去する方法
KR101509274B1 (ko) 고정 촉매 층 상에서 액상과 기상의 3상 반응을 수행하는 반응기
CA2595478C (en) Distribution device for two-phase concurrent downflow vessels
EP1341875B1 (en) Multiple bed downflow reactor
JP2016137485A (ja) 成分分離装置におけるプロセス流のための分離方法及び組立体
KR101608988B1 (ko) 입상 베드를 구비하고 이 베드를 통해 본질적 액상 및 본질적 기상이 흐르는 처리 또는 수소화 처리용 반응기
US4313908A (en) Catalytic reactor having bed bypass
JP2011507677A5 (ru)
RU2702597C2 (ru) Фильтрующая тарелка для каталитического химического реактора
CN111375347B (zh) 一种上流式反应器及其应用
CN111375350B (zh) 上流式反应器和其应用
CN111375349B (zh) 一种上流式反应器和其应用