RU2694840C1 - Catalyst and transport gas distributors for boiling bed reactor-regenerator circulation systems - Google Patents
Catalyst and transport gas distributors for boiling bed reactor-regenerator circulation systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2694840C1 RU2694840C1 RU2019107956A RU2019107956A RU2694840C1 RU 2694840 C1 RU2694840 C1 RU 2694840C1 RU 2019107956 A RU2019107956 A RU 2019107956A RU 2019107956 A RU2019107956 A RU 2019107956A RU 2694840 C1 RU2694840 C1 RU 2694840C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- distributor according
- disk
- reactor
- distributor
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 92
- 238000009835 boiling Methods 0.000 title claims description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 23
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 21
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 18
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 claims description 6
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 claims description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 abstract description 9
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 abstract description 7
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 abstract description 7
- -1 olefin hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract description 3
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 57
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 2
- BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N Methyl tert-butyl ether Chemical compound COC(C)(C)C BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 102200118166 rs16951438 Human genes 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
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
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C5/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
- C07C5/32—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
- C07C5/327—Formation of non-aromatic carbon-to-carbon double bonds only
- C07C5/333—Catalytic processes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области нефтехимии, в частности к установкам дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 в соответствующие олефиновые углеводороды, используемые для получения основных мономеров для синтетического каучука, а также при производстве полипропилена, метилтретичнобутилового эфира и др.The invention relates to the field of petrochemistry, in particular to the installation of the dehydrogenation of paraffin hydrocarbons With 3 -C 5 in the corresponding olefinic hydrocarbons used to obtain the basic monomers for synthetic rubber, as well as in the production of polypropylene, methyl tertiary butyl ether, etc.
Из уровня техники известны устройства для распределения катализатора, циркулирующего в системе реактор-регенератор дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 с кипящим слоем, секционированного решетками (И.Л. Кирпичников, В.В. Береснев, Л.М. Попов, «Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука», Химия, Ленинград, 1986, стр. 8-12; патент RU 2601002, МПК B01J 8/04; С07С 5/333, опубл. 27.10.2016). Указанные устройства размещаются в верхней части реактора и/или регенератора в сепарационной зоне над уровнем кипящего слоя и включают в себя отражательный диск конической или эллиптической формы, расположенный над верхним торцем транспортной трубы с восходящим потоком смеси катализатора и транспортного газа. К недостаткам известного распределителя катализатора следует отнести возможность захвата частиц катализатора газовым потоком реактора и/или регенератора на выходе из распределителя, что приводит к увеличению уноса (потерь) катализатора из системы реактор-регенератор. Кроме того, транспортный газ в вариантах подачи на транспорт катализатора в реактор паров сырья и воздуха -в регенератор не контактирует с кипящим слоем соответственно в реакторе и регенераторе, примешиваясь к контактному газу и газу регенерации в сепарационных зонах указанных аппаратов. Величина указанных потоков достигает 5% и более от количества подаваемого в реактор сырья или воздуха в регенератор. Непрореагировавшие парафиновые углеводороды из транспортного газа балластируют контактный газ, проходят далее весь технологический цикл и возвращаются с рециклом непрореагировавших парафиновых углеводородов сырья на вход в реактор, что приводит к соответствующим энергетическим затратам и потерям части указанных парафиновых углеводородов транспортного газа в производстве. В то же время кислород воздуха, подаваемого на транспорт катализатора в регенератор, не используется для регенерации катализатора, например, для выжига кокса в регенераторе. К недостатку указанного распределителя относится также наличие значительных тепловых неравномерностей в верхней части кипящего слоя реактора и регенератора вследствие неравномерного распределения катализатора по сечению кипящего слоя, что снижает выходы олефиновых углеводородов.The prior art devices for the distribution of the catalyst circulating in the system of the reactor-regenerator dehydrogenation of paraffin hydrocarbons With 3 -C 5 fluidized bed, partitioned lattices (I.L. Kirpichnikov, V.V. Beresnev, L.M. Popov, “Albom technological schemes of the main production of the synthetic rubber industry ", Chemistry, Leningrad, 1986, p. 8-12; patent RU 2601002,
Расположение распределителя катализатора и транспортного газа в виде отражательного диска конической формы под уровнем кипящего слоя (Патент RU 2591159, МПК С07С 5/333; B01J 8/00, опубл. 10.07.2016) не приводит к улучшению ситуации описанной выше, в связи с тем, что катализатор и транспортный газ подается в кипящий слой практически в одну точку - в центральную часть кипящего слоя реактора и регенератора.The location of the catalyst distributor and the transport gas in the form of a conical-shaped reflective disk below the level of the fluidized bed (Patent RU 2591159,
Известны распределители катализатора и транспортного газа (Патент RU 2129111, МПК С07С 5/333, опубл. 20.04.1999; патент RU 2301107, МПК B01J 8/04; С07С 5/333, опубл. 20.06.2007) для системы реактор-регенератор дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 с кипящим слоем с секционирующими решетками. В патенте RU 2301107 реактор и/или регенератор, содержит расположенную по их оси реактора и/или регенератора вертикальную транспортную трубу с восходящим потоком смеси катализатора и транспортного газа, соединенную с установленным соосно с трубой на ее верхнем торце расширителем, содержащим цилиндрическую обечайку, дно и крышку. При этом расширитель оборудован соединительными трубами с вертикальными стояками с нисходящим потоком смеси катализатора и транспортного газа, нижние торцы которых расположены под уровнем кипящего слоя катализатора над верхней секционирующей решеткой. Однако, подача катализатора и транспортного газа компактными струями в несколько локальных точек кипящего слоя неэффективна вследствие ограниченного перемешивания и контактирования распределяемых потоков с кипящим слоем, что определяет большие тепловые неравномерности в кипящем слое, невысокие выходы олефиновых углеводородов и повышенный унос катализатора при локальном возмущении кипящего слоя распределяемыми потоками катализатора и транспортного газа. При этом наблюдается эрозия верхних секционирующих решеток реактора и/или регенератора вследствие воздействия на них компактных струй смеси катализатора и транспортного газа, выходящих из спускных стояков.Known distributors of catalyst and transport gas (Patent RU 2129111,
Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому является распределитель отработавшего катализатора и транспортного газа в регенераторе установки каталитического крекинга с кипящим слоем (Патент RU 2278144, МПК C10G 11/12, опубл. 20.06.2006). Распределитель содержит расположенную по оси регенератора вертикальную транспортную трубу с восходящим потоком катализатора и транспортного газа, установленную открытым торцем вверх, расположенный соосно с ней расширитель, содержащий дно, соединенное с торцем транспортной трубы и выполненное в виде первого диска, окружающего отверстие торца трубы, и крышку в виде второго диска с расположением последнего на некотором расстоянии вверх от первого диска с образованием между дисками кольцевой щели, открытой для истечения катализатора и транспортного газа.The closest set of features to the proposed is the distributor of spent catalyst and transport gas in the regenerator of a catalytic cracking unit with a fluidized bed (Patent RU 2278144,
К недостаткам известного распределителя относится:The disadvantages of the known distributor include:
- эрозия крышки расширителя (второго диска) при ударном воздействии на ее поверхность потока катализатора и транспортного газа при скорости близкой к скорости в транспортной трубе;- erosion of the expander cover (second disc) under the impact of the flow of catalyst and transport gas on its surface at a speed close to the speed in the transport tube;
- эрозия первого диска при резком расширении потока катализатора и транспортного газа на входе в расширитель с образованием примыкающей к первому диску кольцеобразной зоны с обратной циркуляцией потока, сопровождаемой сильнопульсирующими отрывными течениями (Е.И. Идельчик, «Аэрогидродинамика технологических аппаратов», Москва, Машиностроение, 1983, стр. 28);- erosion of the first disk with a sharp expansion of the flow of catalyst and transport gas at the entrance to the expander with the formation of a ring-shaped zone adjacent to the first disk with reverse circulation of the flow, accompanied by highly pulsating separated flows (E.I. Idelchik, "Aerohydrodynamics of technological devices", Moscow, Mashinostroenie, 1983, p. 28);
- неравномерное распределение как катализатора, так и транспортного газа в поперечном сечении кипящего слоя, связанное с наличием характерных для двухфазных систем крупномасштабных неоднородностей потоков катализатора (преимущественно в виде агрегатов частиц) и транспортного газа в поперечном сечении транспортной трубы на входе в расширитель (И.М. Разумов, «Псевдоожижение и пневмотранспорт сыпучих материалов», Москва, Издательство, «Химия», 1972, стр. 220-228), что особенно проявляется при изменениях геометрических параметров транспортной трубы на участке, предшествующем установке распределителя, например, при наличии на транспортной трубе поворотных колен, когда катализатор при прохождении через колено под влиянием центробежных сил оттесняется к одной стенке трубы, тогда как газ проходит вдоль противоположной стенки, создавая ситуацию разделения потоков катализатора и транспортного газа, при которой катализатор движется главным образом по одной стороне периметра распределителя, а транспортный газ по - другой;- uneven distribution of both catalyst and transport gas in the cross section of the fluidized bed, due to the presence of large-scale heterogeneities of the catalyst flows (mainly in the form of particle aggregates) and transport gas in the cross section of the transport tube at the inlet to the expander (I.M Razumov, “Fluidization and pneumatic conveying of bulk materials”, Moscow, Publisher, Khimiya, 1972, pp. 220-228), which is especially evident with changes in the geometrical parameters of the transport pipes in the area preceding the installation of the distributor, for example, if there are rotary elbows on the transport pipe, when the catalyst passes through the knee under the influence of centrifugal forces, it pushes towards one wall of the pipe, while the gas passes along the opposite wall, creating a situation of separation of catalyst and transport gas in which the catalyst moves mainly on one side of the perimeter of the distributor, and the transport gas on the other;
- недостаточная эффективность тепло-массообмена в зоне ввода потоков катализатора и транспортного газа в кипящий слой;- insufficient efficiency of heat and mass transfer in the zone of input of catalyst and transport gas flows into the fluidized bed;
- повышенный унос катализатора из кипящего слоя.- increased catalyst carryover from the fluidized bed.
Задачей предлагаемого изобретения является сокращение эрозии элементов распределителя, увеличение выходов олефиновых углеводородов на пропущенное и разложенное сырье, снижение расхода воздуха на регенерацию катализатора, снижение уноса катализатора.The task of the invention is to reduce erosion of the distributor elements, increasing the yields of olefinic hydrocarbons on the missed and decomposed raw materials, reducing air consumption for catalyst regeneration, reducing catalyst carry-over.
Для решения поставленной задачи предлагается распределитель катализатора и транспортного газа для систем циркуляции реактор-регенератор дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 с секционированным решетками кипящим слоем, содержащий подводящую транспортную трубу 19, соединенную с расположенной по оси реактора и/или регенератора вертикальной транспортной трубой 1 с восходящим или нисходящим потоком катализатора и транспортного газа, установленную открытым торцем 2 соответственно вверх или вниз, расположенный соосно с ней расширитель, содержащий дно, соединенное с торцем 2 транспортной трубы 1, и крышку, в котором дно расширителя состоит из диффузора 6 в виде усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с открытым торцем 2 транспортной трубой 1, и большим основанием 7 с первым диском 8, окружающим отверстие диффузора 6, а крышка включает днище и второй диск 12, при этом второй диск 12 соединен с торцом днища, окружая его, установлен на некотором расстоянии вверх или вниз от первого диска 8 жестко с образованием между дисками открытого кольцеобразного пространства 20, угол раскрытия диффузора 6 составляет 10°-60°.To solve this problem, we propose a catalyst and transport gas distributor for the circulation systems of the reactor-regenerator dehydrogenating C 3 -C 5 paraffin hydrocarbons with partitioned fluidized-bed gratings containing a
Крышка может содержать эллиптическое 10, или сферическое 11, или коническое 16 днище.The lid may contain an elliptical 10, or a spherical 11, or a conical 16 bottom.
Крышка расширителя может дополнительно включать цилиндрическую обечайку 13, соединенную с установленным на ее верхнем 14 или нижнем 15 торцеThe expander cap may additionally include a
эллиптическим 10, сферическим 11 или коническим 16 днищем и, соответственно, на ее нижнем 15 или верхнем 14 торце, соединенную со вторым диском 12, окружающим отверстие обечайки 13.elliptical 10, spherical 11 or conical 16 bottom and, respectively, on its bottom 15 or top 14 butt, connected to the
Диаметр торца днища или нижнего отверстия обечайки 13 может быть больше диаметра большего отверстия диффузора 6, при этом кромки торца днища или отверстия обечайки 13 могут лежать на образующей конуса диффузора 6.The diameter of the end face of the bottom or bottom hole of the
К днищу крышки может быть прикреплен своим основанием отражательный конус 17, который может быть направлен вершиной вниз или вверх и установлен по центру над или под открытым торцем 2 транспортной трубы 1.A
Отношение диаметра основания отражательного конуса 17 к диаметру большего основания 7 диффузора 6 может находиться в диапазоне от 0,30 до 1,20.The ratio of the diameter of the base of the
Первый диск 8 может быть установлен горизонтально.The
Первый диск 8 может иметь форму усеченного конуса и быть установлен с наклоном образующей конуса под углом в диапазоне от 30° вверх от горизонтального положения и до 30° вниз.The
Второй диск 12 может быть установлен горизонтально.The
Второй диск 12 может иметь форму усеченного конуса и быть установлен с наклоном образующей конуса под углом в диапазоне от 30° вверх от горизонтального положения и до 45° вниз.The
Второй диск 12, является одновременно днищем и имеет форму конуса или усеченного конуса.The
Второй диск 12 может быть установлен с наклоном образующей конуса под углом в диапазоне от 30° вверх от горизонтального положения и до 45° вниз.The
Отношение диаметра первого диска 8 к диаметру реактора или регенератора может находиться в диапазоне значений от 0,10 до 0,50.The ratio of the diameter of the
Отношение диаметра первого диска 8 к диаметру второго диска 12 может находиться в диапазоне значений от 0,80 до 1,25.The ratio of the diameter of the
Второй диск 12 может быть жестко соединен с первым диском 8 с помощью перегородок 21.The
Число перегородок 21 может находиться в диапазоне от 3,00 до 8,00.The number of
Перегородки 21 могут быть равномерно распределены по окружности дисков, разделяя открытое кольцевое пространство 20 на секции.
Перегородки 21 могут представлять собой плоские радиально направленные пластины.
Пластины могут быть установлены под углом к радиальному направлению в диапазоне значений от 3° до 45°.Plates can be installed at an angle to the radial direction in the range of values from 3 ° to 45 °.
Пластины могут быть изогнуты в форме спирали.Plates can be bent into a spiral shape.
Расширитель может быть расположен над или под уровнем кипящего слоя над верхней секционирующей решеткой.The expander may be located above or below the fluidized bed level above the upper partitioning grid.
Подводящая транспортная труба 19 может быть вынесена из кипящего слоя реактора и/или регенератора полностью или частично и располагаться снаружи указанных аппаратов по конструктивным соображениям или в связи с технологическими ограничениями.
Так, например, подводящую транспортную трубу 19 с перегретым в регенераторе катализатором, направленным в реактор, целесообразно вынести из стакана десорбции циркулирующего катализатора в нижней части реактора или из стакана десорбции и кипящего слоя зоны дегидрирования реактора во избежание образования кокса на «горячей» поверхности подводящей транспортной трубы 19. При этом подводящая транспортная труба 19 соединяется с транспортной трубой 1 распределителя посредством использования соединительной транспортной трубы 5 и поворотных колен 3 и 4.So, for example, the
На фигурах 1-4 представлены некоторые возможные варианты распределителей катализатора и транспортного газа для систем циркуляции реактор-регенератор дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 с секционированным решетками кипящим слоем в соответствии с настоящим изобретением.In figures 1-4 presents some possible variants of the catalyst and transport gas distributors for circulation systems reactor-regenerator dehydrogenating paraffin hydrocarbons With 3 -C 5 with partitioned fluidized-bed gratings in accordance with the present invention.
По одному варианту распределитель содержит расположенную по оси реактора и/или регенератора вертикальную транспортную трубу 1 с восходящим (фиг. 1 и 2) потоком 9 катализатора и транспортного газа, установленную открытым торцем 2 вверх.In one embodiment, the distributor comprises a
По другому варианту распределитель содержит расположенную по оси реактора и/или регенератора вертикальную транспортную трубу 1 с нисходящим (фиг. 3 и 4) потоком 18 катализатора и транспортного газа, установленную открытым торцем 2 вниз и с помощью поворотных колен 3 и 4 торцем 2 - вниз. Нисходящий поток организован, например, в связи с возможным расположением подводящей транспортной трубы 19 не по оси реактора или регенератора (фиг. 3) или расположением подводящей транспортной трубы 19 вне реактора или регенератора (фиг. 4).Alternatively, the distributor contains located along the axis of the reactor and / or regenerator
Распределители также содержат расположенный соосно с вертикальной транспортной трубой 1 расширитель, содержащий крышку и дно, состоящее из диффузора 6 в виде усеченного конуса, соединенного меньшим основанием с торцем 2 (фиг. 1 и 2) и торцем 2 (фиг. 3 и 4) транспортной трубы 1, и большим основанием 7 с первым диском 8, окружающим отверстие диффузора 6. Крышка расширителя состоит из эллиптического 10 (фиг. 3) или сферического 11 (фиг. 1) или конического 16 (фиг. 2) днища и второго диска 12 (фиг. 3), установленного на торце днища, окружая его, при этом второй диск 12 установлен на некотором расстоянии вверх (фиг. 1 и 2) или вниз (фиг. 3 и 4) от первого диска 8 с образованием между дисками открытого кольцеобразного пространства 20.Distributors also contain a dilator located coaxially with a
Крышка (фиг. 1) состоит из цилиндрической обечайки 13, соединенной с установленным на ее верхнем торце 14 сферическим днищем 11 и, соответственно, на ее нижнем торце 15 вторым диском 12, окружающим отверстие обечайки 13.The lid (Fig. 1) consists of a
Диаметр торца эллиптического днища 10 (фиг. 3) или нижнего отверстия обечайки 13 (фиг. 1) больше диаметра большего отверстия диффузора 6, при этом кромки торца эллиптического днища 10 или отверстия обечайки 13 лежат на образующей конуса диффузора 6.The diameter of the end face of the elliptical bottom 10 (Fig. 3) or the lower opening of the shell 13 (Fig. 1) is larger than the diameter of the larger opening of the
К днищу прикреплен своим основанием отражательный конус 17, причем отражательный конус может быть направлен вниз (фиг. 2) или вверх (фиг. 4) и установлен по центру над или под открытым торцем 2 транспортной трубы 1.A
Отношение диаметра основания отражательного конуса 17 к диаметру транспортной трубы 1 может находиться в диапазоне от 0,30 до 1,50.The ratio of the diameter of the base of the
Первый диск 8 (фиг 1, 2) установлен горизонтально.The first disk 8 (FIGS. 1, 2) is mounted horizontally.
Первый диск 8 (фиг 3, 4) имеет форму усеченного конуса.The first disk 8 (Fig 3, 4) has the shape of a truncated cone.
Второй диск 12 (фиг. 3) установлен горизонтально.The second disk 12 (FIG. 3) is mounted horizontally.
Второй диск 12 имеет форму усеченного конуса (фиг. 1).The
Второй диск 12 является одновременно днищем и имеет форму конуса (фиг. 2) или усеченного конуса (фиг. 4).The
Второй диск 12 жестко соединен с первым диском 8 с помощью перегородок 21 (фиг .5-7). Перегородки 21 равномерно распределены по окружности дисков, разделяя открытое кольцевое пространство 20 на секции.The
Перегородки 21 представляют собой плоские радиально направленные пластины (фиг. 5).
Перегородки 21 установлены под углом к радиальному направлению (фиг. 6).
Перегородки 21 изогнуты в форме спирали (фиг. 7). Для спиралевидных перегородок могут использоваться различные виды спиралей, такие как архимедовы, гиперболические, логарифмические и др. Предпочтительной является развертка (эвольвента) окружности большего основания 7 конуса диффузора 6.
Расширитель расположен над (фиг. 3) или под (фиг. 4) уровнем кипящего слоя над верхней секционирующей решеткой.The expander is located above (Fig. 3) or below (Fig. 4) the level of the fluidized bed above the upper partitioning grid.
Предлагаемый распределитель работает следующим образом.The proposed distributor works as follows.
При осуществлении процессов дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 в кипящем слое для циркуляции катализатора из реактора в регенератор и обратно используется система пневмотранспорта катализатора с предпочтительной линейной скоростью газового потока в установленных вертикально транспортных трубах в диапазоне от 4 м/сек до 12 м/сек. При этом в качестве транспортного газа могут использоваться пары сырья (при транспорте катализатора в реактор) и воздух (при транспорте катализатора в регенератор).During the implementation of the dehydrogenation processes of C 3 -C 5 paraffin hydrocarbons in a fluidized bed, the catalyst pneumatic conveying system with the preferred linear velocity of the gas flow in vertically installed transport pipes in the range from 4 m / s to 12 m / s is used to reverse the catalyst from the reactor to the regenerator . At the same time, raw materials may be used as a transport gas (for transporting the catalyst to the reactor) and air (for transporting the catalyst to the regenerator).
Смесь циркулирующего катализатора и транспортного газа поступает в реактор или регенератор в режиме восходящего потока (фиг. 1, 2) или нисходящего потока (фиг. 3, 4) по транспортной трубе 1. Далее смесь катализатора и транспортного газа проходит через диффузор 6, с углом раскрытия диффузора а равном 10°-60°. При величине указанного угла менее 60° реализуется режим, приближающийся к безотрывному течению потока газа вдоль диффузора 6, и практически исключающий явления обратной циркуляции газа и катализатора с сильнопульсирующими отрывными течениями в зоне, примыкающей к первому диску 8, исключая эрозию последнего. Снижение угла раскрытия диффузора 6 до величин менее 10° становится неприемлемым в связи с конструктивными ограничениями по длине диффузора 6. При движении вдоль диффузора 6 снижается скорость транспортного газа и катализатора, снижаются концентрационные неравномерности в потоке, снижается гидравлическое сопротивление на участке входа в открытое кольцеобразное пространство 20. При этом поток газа, выйдя из диффузора 6, равномерно отводится в открытое кольцеобразное пространство 20, а поток катализатора по инерции достигает поверхности днищ 11 и 10 (фиг. 1 и 3) или конического днища 16 с отражательным конусом 17 (фиг. 2 и 4) при существенно меньших скоростях, чем в прототипе. При этом, в объеме указанных днищ 10, 11 или 16 в центральной их части, накапливается подвешенный слой постоянно обменивающегося катализатора, что в совокупности со снижением скоростей потоков резко снижает эрозию поверхностей указанных элементов конструкции. Катализатор поступает в объем днищ преимущественно в центральную их часть, задерживается в подвешенном слое, где усредняются неравномерности потока катализатора, и вытекает через периферийную часть днищ. При соблюдении заявляемого в изобретении условия -«диаметр торца днища 10 (фиг. 3) или нижнего отверстия обечайки 13 (фиг. 1) больше диаметра большего отверстия диффузора 6, а кромки торца днища 10 и отверстия обечайки 13 лежат на образующей конуса диффузора 6» - создается компактный, концентрированный и равномерно распределенный по периметру кольцеобразного пространства 20 поток катализатора в виде рукава, обеспечивая равномерное питание потока транспортного газа катализатором на начальном участке кольцеобразного пространства 20. Далее поток транспортного газа и равномерно распределенного в нем катализатора проходит открытое кольцеобразное пространство 20 и выходит в кипящий слой более равномерно, чем в прототипе, по всей наружной кромке дисков распределителя в виде непрерывной, веерообразной, радиально-направленной струи. Происходит сначала задержка катализатора на начальном участке кольцеобразного пространства 20 и далее, под воздействием потока транспортного газа, значительное увеличение скорости потока катализатора на конечном участке указанного пространства. Эта ситуация обеспечивается заявляемым диапазоном размеров конструктивных элементов распределителя. Увеличение скорости истечения смеси катализатора и транспортного газа позволяет выпускать катализатор и газ из кольцеобразной щели распределителя на существенное расстояние от наружной кромки дисков. Одновременно, под воздействием потока катализатора, транспортный газ диспергируется в распределителе и в точке ввода в кипящий слой находится в состоянии мелких пузырьков. Высокая скорость истечения катализатора и транспортного газа в радиальном направлении улучшает перемешивание катализатора и транспортного газа в кипящем слое. Достигаемое при использовании изобретения более равномерное распределение катализатора в потоке транспортного газа на начальном участке кольцеобразного пространства 20 и, как следствие, более равномерное распределение катализатора по окружности дисков распределителя на выходе из щели обеспечивает более высокий уровень изотермичности кипящего слоя в зоне ввода катализатора по сравнению с прототипом. В то же время совместный эффект диспергирования транспортного газа и перемешивания катализатора и газа создает условия резкого увеличения интенсивности процессов тепло-массообмена в кольцеобразной щели и в верхней части кипящего слоя в зоне ввода катализатора и транспортного газа в кипящий слой. Это приводит к улучшению степени использования транспортного газа в процессах дегидрирования и регенерации катализатора по сравнению с прототипом. Так, при использовании предлагаемой конструкции распределителя в реакторе с подачей паров сырья на транспорт катализатора, обеспечиваются условия для селективной конверсии подаваемых на транспорт парафиновых углеводородов, что приводит к получению дополнительного количества (увеличению выхода) получаемых в процессе олефиновых углеводородов. В то же время, при использовании предлагаемой конструкции распределителя в регенераторе с подачей воздуха на транспорт катализатора увеличивается концентрация кислорода в верхней части кипящего слоя регенератора, что способствует повышению эффективности процессов регенерации катализатора (окисления катализатора, выжига кокса и др.). При этом открывается возможность уменьшения подачи воздуха в регенератор при существенном увеличении степени регенерации катализатора подаваемого затем в реактор, что также приводит к увеличению выходов олефиновых углеводородов. Хотя на фиг. 1-2 первые диски показаны установленными горизонтально, они могут быть установлены также в виде конусов при предпочтительном наклоне образующей конусов вниз (фиг. 3, 4). Коническая форма дисков (фиг. 1-4) с наклоном образующей конусов вниз препятствует скоплению катализатора на поверхностях указанных дисков и, соответственно, при использовании распределителя в реакторе, препятствует отложению монолитного кокса на этих элементах конструкции, что повышает стабильность работы распределителя и реактора в целом.The mixture of circulating catalyst and transport gas enters the reactor or regenerator in the mode of upward flow (Fig. 1, 2) or downward flow (Fig. 3, 4) through the
При секционировании открытого кольцеобразного пространства перегородками, указанное пространство делится на независимые каналы, что обеспечивает сохранение равномерности распределения потоков при их истечении вдоль каналов. Расположение плоских перегородок 21 под углом β к радиальному направлению (фиг. 6), а также использование спиралевидных перегородок (фиг. 7), приводит к созданию закрученного потока транспортного газа и катализатора в кипящем слое катализатора и, как следствие, к дополнительному увеличению тепломассообмена в кипящем слое. Кроме того, в этих случаях, при изменении направления потока транспортного газа и катализатора, последний под воздействием центробежных сил концентрируется у стенок перегородок и вводится в кипящий слой в виде компактных струй, что обеспечивает увеличение глубины проникновения струй катализатора в кипящий слой. Закрученный поток транспортного газа и катализатора в совокупности с достигаемым равномерным распределением его в поперечном сечении верхней части кипящего слоя снижает унос катализатора из системы реактор-регенератор. При использовании предлагаемого распределителя, например, в варианте нисходящего потока в транспортных трубах, секционирующие решетки реактора и регенератора также не подвергаются эрозионному износу вследствие исключения вертикально направленных струй катализатора.When sectioning an open annular space by partitions, the specified space is divided into independent channels, which ensures the preservation of uniform distribution of flows when they expire along the channels. The arrangement of
Таким образом, техническим результатом является то, что предлагаемая конструкция распределителя транспортного газа и катализатора циркулирующего в системе реактор-регенератор дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 с кипящим слоем обеспечивает по сравнению с известной конструкцией уменьшение эрозии элементов конструкции распределителя и внутренних устройств реактора и регенератора, увеличение выходов олефиновых углеводородов, снижение расхода воздуха на регенерацию катализатора, снижение уноса катализатора.Thus, the technical result is that the proposed design of the distributor of transport gas and the catalyst circulating in the reactor-regenerator system of dehydrogenating paraffinic C 3 -C 5 fluidized bed hydrocarbons provides, in comparison with the known design, a reduction in erosion of the structural elements of the distributor and internal devices of the reactor and the regenerator , an increase in the yields of olefinic hydrocarbons, a decrease in the air consumption for catalyst regeneration, and a decrease in the catalyst ash.
Claims (25)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019107956A RU2694840C1 (en) | 2019-03-20 | 2019-03-20 | Catalyst and transport gas distributors for boiling bed reactor-regenerator circulation systems |
PCT/RU2020/000147 WO2020190175A2 (en) | 2019-03-20 | 2020-03-19 | Catalyst and carrier gas distributors for circulating fluidized bed reactor-regenerator systems |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019107956A RU2694840C1 (en) | 2019-03-20 | 2019-03-20 | Catalyst and transport gas distributors for boiling bed reactor-regenerator circulation systems |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2694840C1 true RU2694840C1 (en) | 2019-07-17 |
Family
ID=67309433
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019107956A RU2694840C1 (en) | 2019-03-20 | 2019-03-20 | Catalyst and transport gas distributors for boiling bed reactor-regenerator circulation systems |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2694840C1 (en) |
WO (1) | WO2020190175A2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767249C1 (en) * | 2021-04-09 | 2022-03-17 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Ярсинтез" (ОАО НИИ "Ярсинтез") | Catalyst and transport gas distributor |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115301075B (en) * | 2022-09-01 | 2024-03-19 | 四川能投建工集团设计研究院有限公司 | Sulfur acid making tail gas treatment device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2611685A (en) * | 1950-11-22 | 1952-09-23 | Standard Oil Dev Co | Fluid distributor for vessels |
US6797239B1 (en) * | 2000-11-22 | 2004-09-28 | Shell Oil Company | Spent catalyst distributor |
RU2652198C1 (en) * | 2017-07-04 | 2018-04-25 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Distributor of the catalyst for the reactor-reclaimer system of c3-c5 paraffin hydrocarbon dehydration of with fluidized bed |
RU2652195C1 (en) * | 2017-07-04 | 2018-04-25 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Distributor catalyst and transport gas for the reactor - reclaimer system of the c3-c5 paraffin hydrocarbon dehydrogenation plants with the fluidized bed |
-
2019
- 2019-03-20 RU RU2019107956A patent/RU2694840C1/en active
-
2020
- 2020-03-19 WO PCT/RU2020/000147 patent/WO2020190175A2/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2611685A (en) * | 1950-11-22 | 1952-09-23 | Standard Oil Dev Co | Fluid distributor for vessels |
US6797239B1 (en) * | 2000-11-22 | 2004-09-28 | Shell Oil Company | Spent catalyst distributor |
RU2278144C2 (en) * | 2000-11-22 | 2006-06-20 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Dispenser of the dead catalyst |
RU2652198C1 (en) * | 2017-07-04 | 2018-04-25 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Distributor of the catalyst for the reactor-reclaimer system of c3-c5 paraffin hydrocarbon dehydration of with fluidized bed |
RU2652195C1 (en) * | 2017-07-04 | 2018-04-25 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Distributor catalyst and transport gas for the reactor - reclaimer system of the c3-c5 paraffin hydrocarbon dehydrogenation plants with the fluidized bed |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767249C1 (en) * | 2021-04-09 | 2022-03-17 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Ярсинтез" (ОАО НИИ "Ярсинтез") | Catalyst and transport gas distributor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020190175A2 (en) | 2020-09-24 |
WO2020190175A3 (en) | 2020-11-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1094782C (en) | Method and apparatus based on fluidized-bed reactor for converting hydrocarbons | |
RU2278144C2 (en) | Dispenser of the dead catalyst | |
US4414100A (en) | Fluidized catalytic cracking | |
RU2652195C1 (en) | Distributor catalyst and transport gas for the reactor - reclaimer system of the c3-c5 paraffin hydrocarbon dehydrogenation plants with the fluidized bed | |
US2357901A (en) | Reaction chamber | |
RU2694840C1 (en) | Catalyst and transport gas distributors for boiling bed reactor-regenerator circulation systems | |
US2643161A (en) | Art of disengagement of gases from fluent solid particles | |
JP7457659B2 (en) | Stripper and packing device | |
US9238209B2 (en) | Advanced elevated feed distribution apparatus and process for large diameter FCC reactor risers | |
US2662796A (en) | Apparatus for elevating granular material | |
US3480406A (en) | Reaction vessel | |
US5552119A (en) | Method and apparatus for contacting solid particles and fluid | |
US4675099A (en) | Flowing catalyst particles in annular stream around a plug in lift pot | |
US2723180A (en) | Feeding granular particles into a gas lift | |
CN100361741C (en) | Coaxial biconic device in two stages for separating gas from solid rapidly | |
US2770503A (en) | Method and apparatus for pneumatic transfer of granular contact materials | |
US2669540A (en) | Processes employing fluent solid particles | |
US2809871A (en) | Lift disengager | |
CN114026206A (en) | Riser extension apparatus and method | |
US2510444A (en) | Apparatus for pyrolytic conversion of hydrocarbons | |
US2577791A (en) | Catalytic contacting unit with gas separator | |
RU2767249C1 (en) | Catalyst and transport gas distributor | |
CN108048126A (en) | A kind of circulating fluid bed reactor | |
EP0482055B1 (en) | Method and apparatus for contacting solid particles and fluid | |
US2886520A (en) | Method and apparatus for contacting liquid with granular contact material |