RU2725983C2 - Autothermal reactor - Google Patents

Autothermal reactor Download PDF

Info

Publication number
RU2725983C2
RU2725983C2 RU2017101507A RU2017101507A RU2725983C2 RU 2725983 C2 RU2725983 C2 RU 2725983C2 RU 2017101507 A RU2017101507 A RU 2017101507A RU 2017101507 A RU2017101507 A RU 2017101507A RU 2725983 C2 RU2725983 C2 RU 2725983C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
oxidation
hydrogen
reactor
selective
Prior art date
Application number
RU2017101507A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017101507A3 (en
RU2017101507A (en
Inventor
Андрей Владиславович Курочкин
Original Assignee
Андрей Владиславович Курочкин
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 Андрей Владиславович Курочкин filed Critical Андрей Владиславович Курочкин
Priority to RU2017101507A priority Critical patent/RU2725983C2/en
Publication of RU2017101507A publication Critical patent/RU2017101507A/en
Publication of RU2017101507A3 publication Critical patent/RU2017101507A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2725983C2 publication Critical patent/RU2725983C2/en

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
    • B01J7/00—Apparatus for generating gases
    • 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
    • B01J8/06—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 in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • 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
    • C10G35/00—Reforming naphtha
    • C10G35/04—Catalytic reforming

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (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)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to an autothermal reactor with heat exchange elements in a catalyst bed. Reactor is characterized by that heat exchange elements are devices for selective extraction, hydrogen oxidation and catalyst heating, each of which includes an oxidation zone separated by a hydrogen selective and a heat-conducting partition from the catalyst and equipped with systems for feeding oxygen-containing gas and discharging oxidation products.
EFFECT: technical result is simplification of device and increased conversion of raw material.
3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к реакторам для проведения эндотермических каталитических процессов, протекающих с выделением водорода, в частности для получения ароматических углеводородов из углеводородов С3+, и может найти применение в нефтегазовой промышленности.The invention relates to reactors for carrying out endothermic catalytic processes proceeding with the evolution of hydrogen, in particular for producing aromatic hydrocarbons from C 3+ hydrocarbons, and may find application in the oil and gas industry.

Известна установка для получения концентрата ароматических углеводородов из углеводородов С3 и С4 [RU 57278, МПК С07С 15/42, опубл. 10.10.2006], включающая систему разделения катализата и два каталитических блока, состоящих каждый из рекуперационного теплообменника, огневой печи и адиабатического каталитического реактора.A known installation for producing a concentrate of aromatic hydrocarbons from C 3 and C 4 hydrocarbons [RU 57278, IPC C07C 15/42, publ. 10.10.2006], including a catalytic separation system and two catalytic units, each consisting of a recovery heat exchanger, a fire furnace and an adiabatic catalytic reactor.

Недостатком используемых реакторов является низкая конверсия сырья из-за снижения температуры в реакторе и накопления водорода в катализате в процессе образования ароматических углеводородов.The disadvantage of the used reactors is the low conversion of raw materials due to lower temperatures in the reactor and the accumulation of hydrogen in the catalyst in the formation of aromatic hydrocarbons.

Наиболее близкой по технической сущности является установка каталитической переработки легкого углеводородного сырья [RU 2565229, МПК C10G 35/04, опубл. 20.10.2015 г.], включающая нагреватель, изотермические каталитические реакторы с теплообменными элементами в слое катализатора, соединенными с генератором теплоносителя, а также системы регенерации катализатора и утилизации газа регенерации.The closest in technical essence is the installation of the catalytic processing of light hydrocarbons [RU 2565229, IPC C10G 35/04, publ. October 20, 2015], including a heater, isothermal catalytic reactors with heat exchange elements in the catalyst bed connected to a coolant generator, as well as a catalyst regeneration system and utilization of regeneration gas.

Недостатком данных реакторов является накопление водорода в катализате в процессе образования ароматических углеводородов, что снижает конверсию сырья.The disadvantage of these reactors is the accumulation of hydrogen in the catalyst during the formation of aromatic hydrocarbons, which reduces the conversion of raw materials.

Задачей изобретения является повышение конверсии сырья.The objective of the invention is to increase the conversion of raw materials.

Техническим результатом является повышение конверсии сырья за счет оснащения реактора устройствами для селективного выделения, окисления водорода и нагрева катализатора.The technical result is to increase the conversion of raw materials by equipping the reactor with devices for the selective evolution, oxidation of hydrogen and heating of the catalyst.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом реакторе с теплообменными элементами в слое катализатора особенностью является то, что в качестве теплообменных элементов установлены устройства для селективного выделения, окисления водорода и нагрева катализатора, каждое их которых включает зону окисления, отделенную водородселективой и теплопроводящей перегородкой от катализатора, и оснащенную системами подачи кислородсодержащего газа и вывода продуктов окисления.The specified technical result is achieved in that in the proposed reactor with heat exchange elements in the catalyst layer, the feature is that, as heat exchange elements, devices are installed for the selective evolution, oxidation of hydrogen and heating of the catalyst, each of which includes an oxidation zone separated by a hydrogen selective and heat-conducting partition from catalyst, and equipped with oxygen-containing gas supply and oxidation products withdrawal systems.

Во внутреннем пространстве устройства может быть размещен катализатор окисления, а при недостатке тепла они могут быть оснащены системой подачи топлива.An oxidation catalyst can be placed in the interior of the device, and if there is a lack of heat, they can be equipped with a fuel supply system.

Реактор может быть выполнен с аксиальной или радиальной подачей сырья, а устройства для селективного выделения, окисления водорода и нагрева катализатора могут быть выполнены, например, в виде пористых металлических трубчатых элементов, на наружной или внутренней поверхности которых нанесена водородселективная палладиевая мембрана. Реактор может быть использован для осуществления других эндотермических процессов, сопровождающихся выделением водорода, в том числе некаталитических.The reactor can be made with an axial or radial feed, and devices for the selective evolution, oxidation of hydrogen and heating of the catalyst can be made, for example, in the form of porous metal tubular elements, on the outer or inner surface of which a hydrogen-selective palladium membrane is deposited. The reactor can be used to carry out other endothermic processes, accompanied by the evolution of hydrogen, including non-catalytic ones.

Установка в реакторе устройств для селективного выделения, окисления водорода и нагрева катализатора, оснащенных системами подачи кислородсодержащего газа и вывода продуктов окисления, позволяет сначала удалить водород из слоя катализатора и сдвинуть химическое равновесие в сторону образования целевых продуктов реакции, а затем окислить водород и нагреть слой катализатора выделившимся теплом, за счет чего повысить конверсию сырья.The installation in the reactor of devices for the selective evolution, oxidation of hydrogen, and heating of the catalyst, equipped with oxygen-containing gas supply systems and the removal of oxidation products, allows you to first remove hydrogen from the catalyst layer and shift the chemical equilibrium towards the formation of the desired reaction products, and then oxidize hydrogen and heat the catalyst layer heat released, thereby increasing the conversion of raw materials.

Изотермический реактор (условно показан разрез цилиндрического реактора с радиальной подачей сырья) включает катализаторную корзину 1, например, с катализатором дегидроциклодимеризации, в котором размещены устройства 2 (условно показано одно устройство) для селективного выделения, окисления водорода и нагрева катализатора, например, в виде трубчатых элементов с стенками, выполненными из водородселективной теплопроводящей мембраны, размещенные в корпусе 3, оборудованном патрубками подачи сырья 4 и кислородсодержащего газа 5, вывода катализата 6 и продуктов окисления 7.An isothermal reactor (a sectional view of a cylindrical reactor with radial feedstock is conventionally shown) includes a catalyst basket 1, for example, with a dehydrocyclodimerization catalyst, in which devices 2 (conventionally shown one device) are placed for the selective evolution, oxidation of hydrogen and heating of the catalyst, for example, in the form of tubular elements with walls made of a hydrogen-selective heat-conducting membrane, placed in a housing 3, equipped with nozzles for supplying raw materials 4 and oxygen-containing gas 5, the output of catalysis 6 and oxidation products 7.

При работе реактора нагретое сырье, содержащее, например, углеводороды С3+, через патрубок 4 подают в реактор и пропускают через катализатор, например, дегидроциклодимеризации, расположенный в катализаторной корзине 1, при этом происходит конверсия углеводородов сырья с образованием ароматических углеводородов, которые в составе катализата выводят через патрубок 6, и водорода, которой, по меньшей мере в части, выводят из слоя катализатора через стенки устройства 2 в его внутреннее пространство, где он окисляется кислородом, подаваемым через патрубок 5 в составе кислородсодержащего газа, повышая за счет тепла окисления температуру стенки устройства и нагревая катализатор. Продукты окисления выводят через патрубок 7. При необходимости в устройство 2 может быть дополнительно подаваться топливо (система его подачи не показана), а во внутреннем пространстве устройства 2 может быть размещен катализатор окисления.During the operation of the reactor, heated raw materials containing, for example, C 3+ hydrocarbons, are supplied through the pipe 4 to the reactor and passed through a catalyst, for example, dehydrocyclodimerization located in the catalyst basket 1, while the hydrocarbons of the feed are converted to form aromatic hydrocarbons, which are composed the catalate is removed through the pipe 6, and hydrogen, which, at least in part, is removed from the catalyst layer through the walls of the device 2 into its internal space, where it is oxidized by oxygen supplied through the pipe 5 in the composition of the oxygen-containing gas, increasing the temperature due to oxidation heat device walls and heating the catalyst. The oxidation products are discharged through the pipe 7. If necessary, fuel can be additionally supplied to device 2 (its supply system is not shown), and an oxidation catalyst can be placed in the interior of device 2.

Таким образом предлагаемый реактор позволяет повысить конверсии сырья и может быть использован в нефтегазовой промышленности.Thus, the proposed reactor can increase the conversion of raw materials and can be used in the oil and gas industry.

Claims (3)

1. Автотермический реактор с теплообменными элементами в слое катализатора, отличающийся тем, что в качестве теплообменных элементов установлены устройства для селективного выделения, окисления водорода и нагрева катализатора, каждое из которых включает зону окисления, отделенную водородселективой и теплопроводящей перегородкой от катализатора и оснащенную системами подачи кислородсодержащего газа и вывода продуктов окисления.1. An autothermal reactor with heat exchange elements in the catalyst bed, characterized in that devices for selective evolution, hydrogen oxidation and heating of the catalyst are installed as heat exchange elements, each of which includes an oxidation zone separated by a hydrogen selective and heat-conducting partition from the catalyst and equipped with oxygen-containing supply systems gas and the removal of oxidation products. 2. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что во внутреннем пространстве устройств для селективного выделения, окисления водорода и нагрева катализатора размещен катализатор окисления.2. The reactor according to claim 1, characterized in that an oxidation catalyst is placed in the internal space of devices for the selective evolution, oxidation of hydrogen and heating of the catalyst. 3. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что устройства для селективного выделения, окисления водорода и нагрева катализатора оснащены системой подачи топлива.3. The reactor according to claim 1, characterized in that the devices for the selective evolution, oxidation of hydrogen and heating of the catalyst are equipped with a fuel supply system.
RU2017101507A 2017-01-17 2017-01-17 Autothermal reactor RU2725983C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017101507A RU2725983C2 (en) 2017-01-17 2017-01-17 Autothermal reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017101507A RU2725983C2 (en) 2017-01-17 2017-01-17 Autothermal reactor

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017101507A RU2017101507A (en) 2018-07-20
RU2017101507A3 RU2017101507A3 (en) 2020-02-17
RU2725983C2 true RU2725983C2 (en) 2020-07-08

Family

ID=62914613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017101507A RU2725983C2 (en) 2017-01-17 2017-01-17 Autothermal reactor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2725983C2 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69520910T2 (en) * 1994-06-06 2001-11-15 Praxair Technology, Inc. Process for producing heat treatment atmospheres
RU2001103899A (en) * 1998-07-13 2003-01-27 Норск Хюдро Аса METHOD FOR PRODUCING ELECTRICITY, WATER VAPOR AND CARBON DIOXIDE FROM HYDROCARBON RAW MATERIAL
RU2213051C2 (en) * 1998-07-13 2003-09-27 Норск Хюдро Аса Method of generation of electric energy, water steam and carbon dioxide from hydrocarbon raw material
RU2003116515A (en) * 2000-10-30 2004-10-10 Зтек Копэрейшн (Us) MULTIFUNCTIONAL ENERGY SYSTEM (OPTIONS)
RU2248931C2 (en) * 1999-03-05 2005-03-27 Хальдор-Топсеэ А/С Method for production of gas enriched with hydrogen and/or carbon oxide
US7141231B2 (en) * 2003-08-11 2006-11-28 Membrane Reactor Technologies Ltd. Internally circulating fluidized bed membrane reactor system
RU2011130432A (en) * 2008-12-22 2013-01-27 Вм Гтл, Инк. METHOD FOR IMPLEMENTING THE FISHER-TROPSH PROCESS AT LOW PRESSURE
US20150152019A1 (en) * 2013-12-02 2015-06-04 Haldor Topsøe A/S Process for conversion of natural gas to hydrocarbon products and a plant for carrying out the process

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69520910T2 (en) * 1994-06-06 2001-11-15 Praxair Technology, Inc. Process for producing heat treatment atmospheres
RU2001103899A (en) * 1998-07-13 2003-01-27 Норск Хюдро Аса METHOD FOR PRODUCING ELECTRICITY, WATER VAPOR AND CARBON DIOXIDE FROM HYDROCARBON RAW MATERIAL
RU2213051C2 (en) * 1998-07-13 2003-09-27 Норск Хюдро Аса Method of generation of electric energy, water steam and carbon dioxide from hydrocarbon raw material
RU2248931C2 (en) * 1999-03-05 2005-03-27 Хальдор-Топсеэ А/С Method for production of gas enriched with hydrogen and/or carbon oxide
RU2003116515A (en) * 2000-10-30 2004-10-10 Зтек Копэрейшн (Us) MULTIFUNCTIONAL ENERGY SYSTEM (OPTIONS)
US7141231B2 (en) * 2003-08-11 2006-11-28 Membrane Reactor Technologies Ltd. Internally circulating fluidized bed membrane reactor system
RU2011130432A (en) * 2008-12-22 2013-01-27 Вм Гтл, Инк. METHOD FOR IMPLEMENTING THE FISHER-TROPSH PROCESS AT LOW PRESSURE
US20150152019A1 (en) * 2013-12-02 2015-06-04 Haldor Topsøe A/S Process for conversion of natural gas to hydrocarbon products and a plant for carrying out the process

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017101507A3 (en) 2020-02-17
RU2017101507A (en) 2018-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2786353C (en) Isothermal reactor for partial oxidation of methane
KR102303455B1 (en) Steam reforming
Abo-Ghander et al. Modeling of a novel membrane reactor to integrate dehydrogenation of ethylbenzene to styrene with hydrogenation of nitrobenzene to aniline
RU2354608C2 (en) Synthetic gas regeneration process and device
RU2555889C2 (en) Method and device for using oxygen in biomass steam reforming
Ma et al. CFD study of heat and mass transfer in ethanol steam reforming in a catalytic membrane reactor
RU2354607C2 (en) Synthetic gas regeneration method and device
JP2017507107A5 (en)
CZ300072B6 (en) Radial flow reactor
CN109310971B (en) Reactor for producing synthesis gas by steam reforming
TW201242943A (en) Process
RU2565229C1 (en) Device for catalytic processing of light hydrocarbon raw material
RU2552623C2 (en) Heat exchanger for cooling of hot gases, and heat exchange system
RU2725983C2 (en) Autothermal reactor
Shakeri et al. Optimization of a novel multifunctional reactor containing m-xylene hydrodealkylation and naphtha reforming
WO2023013419A1 (en) Reactor and method for producing ammonia decomposition mixture using same
EP3294669B1 (en) Process for preparing a syngas and syngas cooling device
JP4671632B2 (en) Self-oxidation internal heating type reformer and method
CN106378063B (en) A kind of methanator and methanation process
Dehdashtijahromi et al. Dynamic modeling, optimization and exergy analysis of novel membrane reactor for enhanced olefin and pure hydrogen production via heavy paraffin dehydrogenation
EP2955154A1 (en) Reactor for partial oxidation of hydrocarbon gases
RU2527785C2 (en) Membrane reactor
Elnashaie et al. Maximum Production Minimum Pollution (MPMP), Necessary but not Sufficient for Sustainability
RU2342988C2 (en) Tubular type membrane split-flow reactor
SU1248530A3 (en) Multistage method of hydrocarbon catalytic conversion

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20210708