RU2773127C1 - Regenerator of the c3-c5 paraffin hydrocarbons dehydrogenation system with a fluidized catalyst bed - Google Patents
Regenerator of the c3-c5 paraffin hydrocarbons dehydrogenation system with a fluidized catalyst bed Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773127C1 RU2773127C1 RU2021122230A RU2021122230A RU2773127C1 RU 2773127 C1 RU2773127 C1 RU 2773127C1 RU 2021122230 A RU2021122230 A RU 2021122230A RU 2021122230 A RU2021122230 A RU 2021122230A RU 2773127 C1 RU2773127 C1 RU 2773127C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- disk
- regenerator
- fuel gas
- fluidized bed
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 128
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 16
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 title abstract description 5
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims abstract description 62
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 7
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 abstract description 13
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 8
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 47
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 3
- NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N Isobutane Chemical compound CC(C)C NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000001282 iso-butane Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 2
- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N Isopentane Chemical compound CCC(C)C QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N MeOtBu Chemical compound COC(C)(C)C BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010599 Verbascum thapsus Nutrition 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic Effects 0.000 description 1
- UOUJSJZBMCDAEU-UHFFFAOYSA-N chromium(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Cr+3].[Cr+3] UOUJSJZBMCDAEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000424 chromium(II) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000003628 erosive Effects 0.000 description 1
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- 238000011068 load Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Images
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 installations for the dehydrogenation of C 3 -C 5 paraffinic hydrocarbons into the corresponding olefinic hydrocarbons used to obtain basic monomers for synthetic rubber, as well as in the production of polypropylene, methyl tertiary butyl ether, etc.
Типовые установки дегидрирования парафиновых углеводородов (И.Л. Кирпичников, В.В. Береснев, Л.М. Попов «Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука», Химия, Ленинград, 1986, стр. 8-12, 47-57) включают в себя реактор и регенератор с кипящим слоем мелкодисперсного алюмохромового катализатора с циркуляцией катализатора между ними. Регенератор содержит цилиндрический корпус, патрубки ввода воздуха через распределитель в нижней части кипящего слоя, ввода топливного газа через горелочное устройство в верхней части кипящего слоя, циклоны с пылеспускными стояками, соединенные с патрубками вывода газов регенерации в верхней сепарационной зоне регенератора, транспортную трубу с распределителем катализатора в виде отбойного диска, расположенного над уровнем кипящего слоя, для ввода отработавшего в реакторе катализатора в закоксованном и охлажденном в ходе эндотермической реакции дегидрирования виде и транспортирующего катализатор воздуха, секционирующие решетки, расположенные по высоте кипящего слоя. При этом регенератор содержит зону нагрева катализатора путем сжигания подаваемого топливного газа в горелочное устройство, представляющего собой систему перфорированных труб, и выжига кокса из катализатора в верхней части кипящего слоя, а также зону окисления катализатора и десорбции продуктов окисления подаваемым в регенератор воздухом в нижней части кипящего слоя над распределителем воздуха. Регенератор имеет также встроенный в нижнюю часть корпуса ниже распределителя воздуха стакан восстановительно-десорбционной подготовки катализатора с кипящим слоем, разделенном решетками на секции, имеющий в нижней части патрубки для ввода газа-восстановителя на восстановление катализатора, инертного газа на десорбцию продуктов восстановления и транспортную трубу для вывода нагретого и регенерированного катализатора в восстановленном виде в реактор.Typical installations for the dehydrogenation of paraffinic hydrocarbons (I.L. Kirpichnikov, V.V. Beresnev, L.M. Popov "Album of technological schemes of the main production facilities of the synthetic rubber industry", Chemistry, Leningrad, 1986, pp. 8-12, 47-57) include a reactor and a regenerator with a fluidized bed of fine alumina-chromium catalyst with catalyst circulation between them. The regenerator comprises a cylindrical body, air inlet pipes through a distributor in the lower part of the fluidized bed, fuel gas inlet through the burner in the upper part of the fluidized bed, cyclones with dust risers connected to regeneration gas outlet pipes in the upper separation zone of the regenerator, a transport pipe with a catalyst distributor in the form of a baffle disc located above the level of the fluidized bed, for introducing the catalyst spent in the reactor in a coked and cooled form during the endothermic dehydrogenation reaction and the air transporting the catalyst, partitioning grids located along the height of the fluidized bed. At the same time, the regenerator contains a catalyst heating zone by burning the fuel gas supplied to the burner, which is a system of perforated pipes, and burning coke from the catalyst in the upper part of the fluidized bed, as well as a catalyst oxidation zone and desorption of oxidation products by air supplied to the regenerator in the lower part of the fluidized bed. layer above the air distributor. The regenerator also has a cup for the reduction-desorption preparation of a catalyst with a fluidized bed, which is divided by grids into sections, built into the lower part of the housing below the air distributor, and has branch pipes in the lower part for introducing a reducing gas for catalyst recovery, an inert gas for desorption of reduction products, and a transport pipe for output of the heated and regenerated catalyst in a reduced form to the reactor.
К недостаткам известного регенератора следует отнести:The disadvantages of the known regenerator include:
- повышенный расход катализатора, связанный с захватом большого количества частиц циркулирующего катализатора потоком газов регенерации на выходе из распределителя катализатора, расположенного над кипящим слоем, что увеличивает пылевую нагрузку на циклоны и снижает эффективность улавливания уносимого катализатора;- increased catalyst consumption associated with the capture of a large number of particles of the circulating catalyst by the flow of regeneration gases at the outlet of the catalyst distributor located above the fluidized bed, which increases the dust load on the cyclones and reduces the efficiency of catching the entrained catalyst;
- высокий расход воздуха в регенератор, связанный с неиспользованием потенциала подаваемого на транспорт катализатора воздуха, который, примешиваясь в сепарационной зоне регенератора к газу регенерации, балластирует последний и не участвует в процессе регенерации, при том, что величина указанного потока достигает 5% и более от количества подаваемого в регенератор воздуха, а также в связи с неэффективностью используемого горелочного устройства, работающего при высоком коэффициенте избытка воздуха для обеспечения полного сгорания подаваемого топливного газа;- high air consumption in the regenerator, associated with the non-use of the potential of the air supplied to the transport catalyst, which, being mixed in the separation zone of the regenerator with the regeneration gas, ballasts the latter and does not participate in the regeneration process, despite the fact that the value of this flow reaches 5% or more of the amount of air supplied to the regenerator, as well as due to the inefficiency of the burner device used, operating at a high excess air ratio to ensure complete combustion of the supplied fuel gas;
- значительные тепловые неравномерности в зоне нагрева катализатора, включающие локальные зоны перегрева катализатора в связи с неравномерностью распределения газообразного топливного газа в используемом горелочном устройстве, а также вследствие неравномерного распределения поступающего из реактора закоксованного и охлажденного катализатора (поступление катализатора главным образом в центральную часть поперечного сечения кипящего слоя), что также требует увеличения объема зоны нагрева и, соответственно, количества катализатора, загружаемого в регенератор.- significant thermal irregularities in the catalyst heating zone, including local catalyst overheating zones due to the uneven distribution of gaseous fuel gas in the burner device used, as well as due to the uneven distribution of the coked and cooled catalyst coming from the reactor (the catalyst enters mainly into the central part of the cross section of the boiling layer), which also requires an increase in the volume of the heating zone and, accordingly, the amount of catalyst loaded into the regenerator.
Наиболее близким к предлагаемому решению является получение олефиновых или изоолефиновых С3-С5 углеводородов дегидрированием парафиновых или изопарафиновых С3-С5 углеводородов (патент RU 2591159, МПК С07С 5/333; B01J 8/00, опубл. 10.07.2016). Расположение распределителя катализатора над транспортной трубой в виде отбойного диска конической формы под уровнем кипящего слоя (не приводит к улучшению ситуации, описанной выше, в связи с тем, что катализатор и транспортный газ (воздух) подается в кипящий слой практически в одну точку - в центральную часть кипящего слоя регенератора.The closest to the proposed solution is the production of olefinic or isoolefinic C 3 -C 5 hydrocarbons by dehydrogenation of paraffinic or isoparaffinic C 3 -C 5 hydrocarbons (patent RU 2591159,
Задачей настоящего изобретения является повышение технико-экономических показателей процессов дегидрирования парафиновых углеводородов путем снижения расхода катализатора и уменьшения расхода воздуха на регенерацию катализатора.The objective of the present invention is to improve the technical and economic performance of paraffinic hydrocarbon dehydrogenation processes by reducing catalyst consumption and reducing air consumption for catalyst regeneration.
Для решения поставленной задачи предлагается регенератор системы дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 с кипящим слоем мелкодисперсного алюмохромового катализатора, включающий цилиндрический корпус 1, трубопровод 2 подачи кислородсодержащего газа через распределитель (3) в нижней части кипящего слоя, трубопровод ввода топливного газа 4 через горелочное устройство 5 с системой перфорированных труб в верхней части кипящего слоя, транспортную трубу 7 с открытым выпускным торцом 12, направленным вверх для ввода в верхнюю часть кипящего слоя смеси отработавшего в реакторе катализатора и транспортирующего воздуха 31, секционирующие решетки 8, расположенные по высоте кипящего слоя, содержащий при этом зону нагрева катализатора 9 путем сжигания подаваемого в горелочное устройство 5 топливного газа и выжига кокса из катализатора в верхней части кипящего слоя, зону окисления катализатора и десорбции продуктов окисления 10 подаваемым в регенератор кислородсодержащим газом в нижней части кипящего слоя над распределителем 3 кислородсодержащего газа, а также стакан восстановительно-десорбционной подготовки катализатора 11 в нижней части корпуса 1 регенератора, имеющий распределители 13, 14, соединенные с трубопроводами соответственно для ввода газа-восстановителя 15 и инертного газа 16, а также патрубок 17 для вывода потока отрегенерированного и подготовленного катализатора 28 в реактор, при этом в зоне нагрева катализатора 9 установлено дополнительное горелочное устройство 33 для сжигания топливного газа, включающее верхнюю часть транспортной трубы 7, расположенную соосно с корпусом 1 регенератора и с открытым верхним торцом 12, направленным вверх в зоне нагрева катализатора 9, установленный на верхнем торце 12 транспортной трубы 7 первый диск 18, окружающий верхнее отверстие транспортной трубы 7 и второй диск 19, расположенный на некотором расстоянии вверх от первого диска 18 и жестко соединенный с ним с образованием между дисками 18, 19 открытого кольцеобразного пространства 20, при этом дополнительное горелочное устройство 33 имеет соединенную с трубопроводом 29 для ввода топливного газа раздающую камеру 36, выполненную в виде окружающей верхнюю часть транспортной трубы 7 кольцеобразную коробку 32 или раздающую камеру 37 в виде трубы 21, расположенной соосно внутри транспортной трубы 7, и прикрепленной ко второму диску 19, причем указанные раздающие камеры 36, 37 имеют, соответственно, в стенке транспортной трубы 7 или в стенке трубы 21 дозирующие отверстия 30, 22 для выпуска топливного газа в поток смеси катализатора и транспортирующего воздуха 31.To solve this problem, a regenerator of the C 3 -C 5 paraffin hydrocarbon dehydrogenation system with a fluidized bed of a finely dispersed aluminum-chromium catalyst is proposed, including a
Дозирующие отверстия 30, 22 для выпуска топливного газа в поток катализатора и транспортирующего воздуха 31 могут быть расположены ниже первого диска 18 на расстоянии от него, составляющем не менее, чем 40*d, где d - диаметр одного дозирующего отверстия.Metering
К нижнему торцу 38 трубы 21 может быть прикреплен своим основанием конус-рассекатель 34 с вершиной, направленной вниз.To the
Дополнительное горелочное устройство 33 может содержать конус-отражатель 6, прикрепленный своим основанием ко второму диску 19, причем, конус-отражатель 6 направлен вершиной вниз и установлен по центру над отверстием транспортной трубы 7.
Первый диск 18 дополнительного горелочного устройства 33 для сжигания топливного газа может быть установлен горизонтально.The
Первый диск 18 дополнительного горелочного устройства 33 для сжигания топливного газа может иметь форму усеченного конуса с наклоном образующей конуса под углом в диапазоне от 30° вниз от горизонтального положения до 30° вверх от горизонтального положения.The
Второй диск 19 дополнительного горелочного устройства 33 для сжигания топливного газа может быть установлен горизонтально.The
Второй диск 19 дополнительного горелочного устройства 33 для сжигания топливного газа может иметь форму конуса или усеченного конуса с наклоном образующей конуса под углом в диапазоне от 30° вверх от горизонтального положения до 45° вниз от горизонтального положения и установлен вершиной вниз или вверх по центру над отверстием транспортной трубы 7.The
Отношение диаметра первого диска 18 дополнительного горелочного устройства 33 для сжигания топливного газа к диаметру корпуса 1 регенератора может находиться в диапазоне значений от 0,1 до 0,3.The ratio of the diameter of the
В дополнительном горелочном устройстве 33 для сжигания топливного газа отношение диаметра первого диска 18 к диаметру второго диска 19 может находиться в диапазоне значений от 0,8 до 1,25.In the
Второй диск 19 может быть жестко соединен с первым диском 18 с помощью перегородок 25.The
Число перегородок 25 может находиться в диапазоне от 3 до 12.The number of
Перегородки 25 могут быть равномерно распределены по окружности дисков 18, 19, разделяя открытое кольцеобразное пространство 20 на независимые каналы истечения потоков 35.The
Перегородки 25 могут представлять собой плоские радиально направленные пластины.The
Отношение диаметра основания конуса-отражателя 6 к диаметру отверстия транспортной трубы 7 может находиться в диапазоне значений от 0,3 до 1,0.The ratio of the diameter of the base of the cone-
Дополнительное горелочное устройство 33 может быть расположено под уровнем кипящего слоя 27 над или под верхней секционирующей решеткой 23.
В качестве сырья на установке дегидрирования могут быть использованы парафиновые углеводороды С3-С5, такие, например, как изобутан, н-бутан, изопентан, пропан с содержанием парафинов в сырье предпочтительно 95-99 мас. %, а также смеси указанных парафиновых углеводородов.As feedstock for the dehydrogenation plant, paraffinic hydrocarbons C 3 -C 5 can be used, such as, for example, isobutane, n-butane, isopentane, propane, with a paraffin content in the feedstock preferably 95-99 wt. %, as well as mixtures of these paraffinic hydrocarbons.
При осуществлении предлагаемого способа регенерации катализатора в систему реактор-регенератор может быть загружен мелкодисперсный алюмохромовый катализатор, содержащий Cr2O3 - 13-25 мас. %, K2O - 1,0-3,0 мас. %, SiO2 - 1,0-10,0 мас. %, Al2O3 - остальное, при содержании в окисленном состоянии CrO3 - 0,25-3,5 мас. %, например, промышленный катализатор типа АОК-73-24.In the implementation of the proposed method of regeneration of the catalyst in the reactor-regenerator system can be loaded fine alumina-chromium catalyst containing Cr 2 O 3 - 13-25 wt. %, K 2 O - 1.0-3.0 wt. %, SiO 2 - 1.0-10.0 wt. %, Al 2 O 3 - the rest, when the content in the oxidized state of CrO 3 - 0.25-3.5 wt. %, for example, industrial catalyst type AOK-73-24.
В качестве топливного газа и газа-восстановителя могут быть использованы природный газ, предпочтительно содержащий метан, абгаз процессов дегидрирования, содержащий до 25 мас. % водорода или легкие парафиновые углеводороды и др.Natural gas, preferably containing methane, off-gas from dehydrogenation processes, containing up to 25 wt. % hydrogen or light paraffinic hydrocarbons, etc.
В качестве кислородсодержащего газа для регенерации катализатора может быть использован воздух, воздух, обогащенный кислородом (например, смешением воздуха и кислорода). Концентрация кислорода в кислородсодержащих газах, подаваемых на регенерацию катализатора, ограничивается (до 50 мас. %) условиями соблюдения безопасности процесса.Air, air enriched with oxygen (for example, by mixing air and oxygen) can be used as the oxygen-containing gas for catalyst regeneration. The oxygen concentration in the oxygen-containing gases supplied to the catalyst regeneration is limited (up to 50 wt %) by the process safety conditions.
Под отработанным катализатором подразумевают катализатор, который использовался в реакторе дегидрирования, был десорбирован, например, с использованием азота для удаления углеводородов из катализатора, и в охлажденном при осуществлении эндотермической реакции дегидрирования, закоксованном и восстановленном виде направлен в регенератор.By spent catalyst is meant the catalyst that was used in the dehydrogenation reactor, was desorbed, for example, using nitrogen to remove hydrocarbons from the catalyst, and cooled by the endothermic dehydrogenation reaction, coked and reduced, sent to the regenerator.
На фиг. 1 представлена схема регенератора с дополнительным горелочным устройством для сжигания топливного газа по изобретению. На фиг. 2 изображен вариант другой возможной компоновки предлагаемого дополнительного горелочного устройства.In FIG. 1 shows a diagram of a regenerator with an additional burner device for burning fuel gas according to the invention. In FIG. 2 shows a variant of another possible layout of the proposed additional burner device.
Изображенный на фиг. 1 регенератор имеет цилиндрический корпус 1, трубопровод подачи воздуха 2 через основной распределитель 3 в нижней части кипящего слоя, трубопровод ввода топливного газа 4 через горелочное устройство 5 в виде системы из перфорированных труб в верхней части кипящего слоя, транспортную трубу 7 для ввода в верхнюю часть кипящего слоя смеси отработавшего в реакторе катализатора и транспортирующего воздуха 31, секционирующие решетки 8, разделяющие кипящий слой на секции, образующие расположенные последовательно сверху вниз зону нагрева катализатора 9 путем сжигания подаваемого в горелочное устройство 5 топливного газа и выжига кокса из катализатора в верхней части кипящего слоя и зону окисления катализатора и десорбции продуктов окисления 10 подаваемым в регенератор воздухом в нижней части кипящего слоя над основным распределителем воздуха 3, содержащий также встроенный в нижнюю часть корпуса 1 регенератора ниже распределителя воздуха 3 стакан восстановительно-десорбционной подготовки катализатора 11 с кипящим слоем, имеющий в нижней части распределители 13, 14, соединенные с трубопроводами соответственно для ввода газа-восстановителя 15 и инертного газа 16, а также патрубок 17 для вывода отрегенерированного катализатора в реактор. Отходящие из стакана-восстановителя 11 газы восстановительно-десорбционной подготовки катализатора могут быть направлены для дожига в зону нагрева катализатора 9 по специальной трубе (на фиг. 1 не показано).Shown in FIG. 1 the regenerator has a
Предлагаемый регенератор снабжен дополнительным горелочным устройством 33 для сжигания топливного газа. Дополнительное горелочное устройство 33 содержит транспортную трубу 7 с открытым верхним торцом 12 направленным вверх, расположенным в зоне нагрева катализатора 9 соосно с корпусом 1 регенератора, установленный на верхнем торце 12 транспортной трубы 7 первый диск 18, окружающий отверстие транспортной трубы 7 и второй диск 19, расположенный на некотором расстоянии вверх от первого диска 18 и жестко соединенный с ним с образованием между дисками 18, 19 открытого кольцеобразного пространства 20. Как показано на фиг. 2 (разрез по А-А), перегородки 25 в виде пластин делят открытое кольцеобразное пространство 20 на независимые каналы истечения потоков 35. Дополнительное горелочное устройство 33, изображенное на фиг. 1, имеет раздающую камеру 36 в виде окружающей транспортную трубу 7 кольцеобразной коробки 32, соединенной с трубопроводом 29 для ввода топливного газа из коллектора 26 и имеющей дозирующие отверстия 30 в стенке транспортной трубы 7 для выпуска топливного газа в поток смеси катализатора и транспортирующего воздуха 31. Участок транспортной трубы 7 между дозирующими отверстиями 30 и первым диском 18 дополнительного горелочного устройства 33 является смесительной камерой дополнительного горелочного устройства 33 для предварительного смешения газовзвеси транспортирующего воздуха с катализатором и подаваемого топливного газа. Ко второму диску 19 прикреплен своим основанием конус-отражатель 6.The proposed regenerator is equipped with an
Представленный на фиг. 2 возможный вариант дополнительного горелочного устройства 33 содержит раздающую камеру 37 в виде трубы 21, прикрепленной ко второму диску 19, расположенную внутри транспортной трубы 7 соосно с ней и имеющей дозирующие отверстия 22 для выпуска топливного газа в поток смеси катализатора и транспортирующего воздуха 31. К нижнему торцу 38 трубы 21 прикреплен конус-рассекатель 34. Кольцевое пространство между транспортной трубой 7 и трубой 21 раздающей камеры 37 является смесительной камерой в представленном варианте дополнительного горелочного устройства 33.Shown in FIG. 2, a possible version of the
Предлагаемый регенератор (фиг. 1 и 2) работает следующим образом.The proposed regenerator (Fig. 1 and 2) works as follows.
Под кипящий слой регенератора из коллектора 24 по трубопроводу 2 в основной распределитель 3 подается воздух. Отработавший катализатор из реактора в закоксованном и восстановленном виде в смеси с транспортирующим воздухом подается по транспортной трубе 7 через дополнительное горелочное устройство 33 (одновременно являющееся распределителем потоков катализатора и транспортирующего воздуха) в зону нагрева катализатора 9 в верхней части кипящего слоя. Воздух проходит кипящий слой регенератора, секционированный горизонтальными решетками 8 противоточно к опускающемуся вниз циркулирующему катализатору. Для нагрева циркулирующего катализатора и обеспечения теплом эндотермической реакции дегидрирования в реакторе из коллектора 26, по трубопроводу 4 в верхнюю часть кипящего слоя регенератора через горелочное устройство 5, расположенное в зоне нагрева катализатора 9, подают топливный газ на сжигание в потоке подаваемого в регенератор воздуха при одновременном выжиге кокса на катализаторе. Катализатор последовательно проходит зоны нагрева катализатора 9, окисления и десорбции катализатора от продуктов окисления 10, и далее восстановления катализатора и десорбции продуктов восстановления в стакане 11 восстановительно-десорбционной подготовки катализатора. Окисленный катализатор проходит через стакан-восстановитель 11 для удаления адсорбированного кислорода и восстановления окислов шестивалентного хрома на окисленном катализаторе до окислов трехвалентного хрома в восстановленном катализаторе. Для этих целей расходуется газ-восстановитель в количестве до 3% и более от подаваемого на процесс сырья. Отрегенерированный, подогретый и восстановленный катализатор из нижней части стакана-восстановителя 11 через патрубок 17 транспортируется в реактор. Полученные газы регенерации попадают в надслоевое пространство регенератора и после улавливания мелких фракций унесенного из кипящего слоя катализатора в циклонах (на фиг. 1 не показано) покидают регенератор. Уловленные в циклонах мелкие фракции катализатора по пылеспускным стоякам (на фиг. 1 не показано) возвращаются в верхнюю часть кипящего слоя регенератора, а газ регенерации поступает на охлаждение, санитарную очистку от катализаторной пыли и затем сбрасывается через дымовую трубу (на фиг. 1 не показано) в атмосферу.Air is supplied under the fluidized bed of the regenerator from the
В верхнюю часть транспортной трубы 7 из коллектора 26 по трубопроводу 29 через раздающую камеру 36 в виде кольцеобразной коробки и дозирующие отверстия 30 в поток смеси катализатора и транспортирующего воздуха 31 подается часть подаваемого в регенератор топливного газа в количестве, достаточном для максимального использования кислорода транспортирующего воздуха путем более эффективного сжигания топливного газа в предлагаемом дополнительном горелочном устройстве 33, по сравнению со сжиганием в существующем горелочном устройстве 5. Избыточное количество топливного газа после дополнительного горелочного устройства 33 может поступать в кипящий слой на доиспользование в зоне нагрева регенератора 9, где догорает совместно с подаваемым в регенератор через горелочное устройство 5 топливным газом.In the upper part of the
В проточном тракте дополнительного горелочного устройства 33, включающем верхний участок транспортной трубы 7 и открытое кольцеобразное пространство 20 между первым 18 и вторым 19 дисками в дополнительном горелочном устройстве 33 осуществляется смешение указанных выше потоков и последующее сгорание топливного газа в факеле дополнительного горелочного устройства 33 (на выходе из открытого кольцеобразного пространства 20).In the flow path of the
Проходя транспортную трубу 7, потоки катализатора, транспортирующего воздуха и подаваемого топливного газа перемешиваются при температуре 500-550°С на участке от дозирующих отверстий 30 раздающей камеры 36 до первого диска 18 дополнительного горелочного устройства 33. Получаемая смесь далее распределяется в открытое кольцеобразное пространство 20. При этом поток катализатора по инерции достигает поверхности второго диска 19. Под вторым диском 19 (предпочтительно, с конусом-отражателем 6), в центральной его части, накапливается подвешенный слой постоянно обменивающегося катализатора, что снижает эрозию поверхности указанного диска. Катализатор поступает в объем подвешенного слоя преимущественно в центральную его часть, задерживается в подвешенном слое, при этом усредняются неравномерности поступающего потока катализатора, и далее вытекает равномерно в начало открытого кольцеобразного пространства 20, обеспечивая равномерное питание потока смеси воздуха и топливного газа катализатором на начальном участке открытого кольцеобразного пространства 20. При секционировании открытого кольцеобразного пространства 20 перегородками 25 (показано на фиг. 2), указанное открытое кольцеобразное пространство 20 делится на независимые каналы истечения потоков 35, что обеспечивает сохранение равномерности распределения потоков при их истечении вдоль каналов. Затем поток транспортного воздуха с равномерно распределенном в нем топливным газом и катализатором проходит открытое кольцеобразное пространство 20 и выходит в кипящий слой по всей наружной кромке дисков 18, 19 дополнительного горелочного устройства 33 в виде непрерывной, веерообразной, радиально-направленной струи. Происходит сначала задержка катализатора на начальном участке открытого кольцеобразного пространства 20 и далее, под воздействием потока смеси воздуха и топливного газа, значительное увеличение скорости потока смеси катализатора, воздуха и топливного газа на конечном участке указанного открытого кольцеобразного пространства. Эта ситуация обеспечивается заявляемым диапазоном размеров конструктивных элементов предлагаемого дополнительного горелочного устройства 33. Увеличение скорости истечения катализатора и смеси воздуха и топливного газа позволяет выпускать катализатор и газовую смесь из открытого кольцеобразного пространства 20 дополнительного горелочного устройства 33 на существенное расстояние от наружной кромки дисков 18, 19. Под воздействием потока катализатора, смесь воздуха и топливного газа диспергируется в дополнительном горелочном устройстве 33 и в точке ввода двухфазного потока в кипящий слой находится в состоянии мелких пузырьков. При этом высокая скорость истечения катализатора и газовой смеси в радиальном направлении улучшает перемешивание катализатора и газовой смеси в кипящем слое зоны нагрева катализатора 9 и обеспечивает при температуре 650-660°С в указанной зоне факельное горение топливного газа на значительном участке кипящего слоя алюмохромового катализатора, примыкающем к наружной кромке дисков 18, 19 дополнительного горелочного устройства 33. С большой вероятностью факел предлагаемого дополнительного горелочного устройства 33 дополнительно подпитывается также воздухом и/или топливным газом из кипящего слоя зоны нагрева регенератора, подаваемыми, соответственно, через распределитель воздуха 3 и существующее горелочное устройство 5 в виде перфорированных труб. Использование предлагаемого дополнительного горелочного устройства 33 в комбинации с существующим горелочным устройством 5 при их взаимодействии в кипящем слое повышает эффективность работы всей системы нагрева катализатора регенератора в целом. Достигаемое при использовании изобретения более равномерное распределение катализатора и компонентов смеси газовых потоков (топливного газа и воздуха) на выходе из открытого кольцеобразного пространства 20 между дисками 18, 19, обеспечивает более высокий уровень изотермичности кипящего слоя в зоне нагрева регенератора по сравнению с прототипом. Совокупный эффект диспергирования воздуха и топливного газа в двухфазном потоке на выходе из горелочного устройства 33, перемешивания катализатора и газа в кипящем слое создает условия увеличения интенсивности процессов тепло-массообмена в кипящем слое зоны нагрева катализатора 9. Это приводит к увеличению устойчивости горения, полноты сгорания подаваемого топливного газа, к уменьшению количества зон перегрева катализатора в верхней части кипящего слоя, к использованию транспортирующего газа (воздуха) для сжигания топливного газа при снижении расхода воздуха на регенерацию катализатора по сравнению с прототипом. При этом, например, в процессе дегидрирования изобутана, доля тепловой мощности дополнительного горелочного устройства 33 для сжигания топливного газа в потоке транспортирующего воздуха достигает 5% и более от общей тепловой мощности зоны нагрева регенератора при соответствующем перераспределении подаваемого на сжигание в зону нагрева катализатора 9 топливного газа между существующим малоэффективным горелочным устройством и предлагаемым дополнительным горелочным устройством 33, обеспечивающим высокую эффективность сжигания топливного газа и одновременно более равномерное распределение тепловых и материальных потоков в зоне нагрева предлагаемого регенератора. Более эффективное сжигание подаваемого топливного газа в регенератор в целом приводит к снижению тепловых неравномерностей в зоне нагрева катализатора 9, позволяет снизить объем зоны нагрева катализатора 9 и, соответственно, количества катализатора, загружаемого в регенератор.Passing the
Предлагаемые конструкции дополнительных горелочных устройств, изображенных на фиг. 1 и 2, позволяют также одновременно обеспечивать более равномерное распределение циркулирующего катализатора, газовых потоков и тепла в поперечном сечении верхней части кипящего слоя регенератора, снижают унос катализатора при расположении указанных дополнительных горелочных устройств под уровнем кипящего слоя 27 над или под верхней секционирующей решеткой 23 регенератора.The proposed designs of additional burner devices shown in Fig. 1 and 2 also make it possible to simultaneously provide a more uniform distribution of the circulating catalyst, gas flows and heat in the cross section of the upper part of the fluidized bed of the regenerator, reduce the entrainment of the catalyst when these additional burners are located below the level of the
Таким образом, при использовании предлагаемой конструкции регенератора, обеспечивается технический результат: повышение технико-экономических показателей процессов дегидрирования парафиновых углеводородов путем снижения расхода катализатора и уменьшения расхода воздуха на регенерацию катализатора.Thus, when using the proposed design of the regenerator, the technical result is provided: an increase in the technical and economic indicators of the processes of dehydrogenation of paraffinic hydrocarbons by reducing the catalyst consumption and reducing the air consumption for catalyst regeneration.
Claims (16)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2773127C1 true RU2773127C1 (en) | 2022-05-30 |
Family
ID=
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES458567A1 (en) * | 1976-05-07 | 1978-08-16 | Texaco Development Corp | Fluidized cracking catalyst regeneration process and apparatus |
US4977119A (en) * | 1987-11-04 | 1990-12-11 | Uop | Method of regenerating hydrocarbon conversion catalyst by coke burning |
RU2505515C1 (en) * | 2010-06-11 | 2014-01-27 | Юоп Ллк | Method and device for reduction of benzol content in benzine in alkylation with diluted ethylene |
RU2591159C1 (en) * | 2015-06-03 | 2016-07-10 | Публичное Акционерное Общество "Нижнекамскнефтехим" | Plant for dehydrogenation of paraffins or isoparaffins c3-c5 in chromia-alumina catalyst fluidised bed |
RU2710016C1 (en) * | 2019-10-28 | 2019-12-24 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Method of preparing a catalyst in dehydrogenation of paraffin hydrocarbons c3-c5 and device for its implementation |
RU2710017C1 (en) * | 2019-10-28 | 2019-12-24 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Device for preparation of catalyst in processes of dehydrogenation of paraffin hydrocarbons c3-c5 |
RU2719490C1 (en) * | 2019-10-28 | 2020-04-17 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Device for preparation of catalyst in processes of dehydrogenation of paraffin hydrocarbons c3-c5 |
RU2746425C1 (en) * | 2020-09-15 | 2021-04-13 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Method for regeneration of chromium alumina catalyst and regenerator for its implementation |
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES458567A1 (en) * | 1976-05-07 | 1978-08-16 | Texaco Development Corp | Fluidized cracking catalyst regeneration process and apparatus |
US4977119A (en) * | 1987-11-04 | 1990-12-11 | Uop | Method of regenerating hydrocarbon conversion catalyst by coke burning |
RU2505515C1 (en) * | 2010-06-11 | 2014-01-27 | Юоп Ллк | Method and device for reduction of benzol content in benzine in alkylation with diluted ethylene |
RU2591159C1 (en) * | 2015-06-03 | 2016-07-10 | Публичное Акционерное Общество "Нижнекамскнефтехим" | Plant for dehydrogenation of paraffins or isoparaffins c3-c5 in chromia-alumina catalyst fluidised bed |
RU2710016C1 (en) * | 2019-10-28 | 2019-12-24 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Method of preparing a catalyst in dehydrogenation of paraffin hydrocarbons c3-c5 and device for its implementation |
RU2710017C1 (en) * | 2019-10-28 | 2019-12-24 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Device for preparation of catalyst in processes of dehydrogenation of paraffin hydrocarbons c3-c5 |
RU2719490C1 (en) * | 2019-10-28 | 2020-04-17 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Device for preparation of catalyst in processes of dehydrogenation of paraffin hydrocarbons c3-c5 |
RU2746425C1 (en) * | 2020-09-15 | 2021-04-13 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Method for regeneration of chromium alumina catalyst and regenerator for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2410155C2 (en) | Device for contacting raw material with high contents of impurities with catalyst in installation for catalytic cracking in fluidisated layer of catalyst | |
US8575053B2 (en) | Process for regenerator mixing | |
RU2278144C2 (en) | Dispenser of the dead catalyst | |
AU2002310390B2 (en) | Stripping apparatus | |
US20080081006A1 (en) | Advanced elevated feed distribution system for very large diameter RCC reactor risers | |
RU2576323C1 (en) | Method and device for mixing two flows of catalyst | |
RU2271247C2 (en) | Exhausted catalyst regeneration process and regenerator to carry out the process | |
RU2652195C1 (en) | Distributor catalyst and transport gas for the reactor - reclaimer system of the c3-c5 paraffin hydrocarbon dehydrogenation plants with the fluidized bed | |
RU2532547C1 (en) | Method of removing air from catalyst cooler and apparatus therefor | |
RU2746425C1 (en) | Method for regeneration of chromium alumina catalyst and regenerator for its implementation | |
US9266103B1 (en) | Catalyst regenerators and methods for regenerating catalysts | |
US5098553A (en) | Catalytic cracking process using regenerator with multiple catalyst outlets | |
US8696995B2 (en) | Cyclone Plenum Turbulator | |
RU2773127C1 (en) | Regenerator of the c3-c5 paraffin hydrocarbons dehydrogenation system with a fluidized catalyst bed | |
US4994424A (en) | Catalytic cracking process with improved flow in swirl regenerator | |
RU2694840C1 (en) | Catalyst and transport gas distributors for boiling bed reactor-regenerator circulation systems | |
RU2773016C1 (en) | Regenerator of the paraffin hydrocarbons dehydrogenation system c3-c5 (variants) | |
US11931728B2 (en) | Process and apparatus for distributing fuel and air to a catalyst regenerator | |
EP3939697B1 (en) | Alkane catalytic dehydrogenation reaction device comprising an annular catalyst distributor | |
KR102121986B1 (en) | Multistage combustion type of catalyst regenerator and regeneration method thereof | |
WO2023009031A1 (en) | Regenerator for a с3-с5 paraffin dehydrogenation system (variants) | |
US11577237B2 (en) | Process and apparatus for regenerating catalyst with supplemental fuel | |
CN111715306B (en) | Alkane dehydrogenation catalyst regenerating unit | |
RU2710017C1 (en) | Device for preparation of catalyst in processes of dehydrogenation of paraffin hydrocarbons c3-c5 | |
US20240017232A1 (en) | Coupled fluidized beds reactor-regenerator apparatus for catalytic dehydrogenation of propane |