RU2773697C1 - Реакторная система для осуществления химических процессов в кипящем слое катализатора - Google Patents
Реакторная система для осуществления химических процессов в кипящем слое катализатора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773697C1 RU2773697C1 RU2021122183A RU2021122183A RU2773697C1 RU 2773697 C1 RU2773697 C1 RU 2773697C1 RU 2021122183 A RU2021122183 A RU 2021122183A RU 2021122183 A RU2021122183 A RU 2021122183A RU 2773697 C1 RU2773697 C1 RU 2773697C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- collector
- reactor
- fluidized bed
- reactor system
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 34
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 3
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000011030 bottleneck Methods 0.000 description 1
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 olefin hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области нефтехимии и органического синтеза, в частности к реакторной системе для осуществления химических процессов в кипящем слое катализатора. Изобретение касается реакторной системы для осуществления химических процессов в кипящем слое катализатора, включающей реактор и регенератор с установленными в них секционирующими решетками, ниже которых установлены трубчатые распределители паров сырья или воздуха, содержащие входные патрубки, соединенные с коллекторами, и отходящие от коллекторов попарно расположенные соосные лучи, имеющие одно или несколько отверстий для затекания газа из коллектора и сопла для вытекания газа. В распределителе каждый коллектор разделен при соединении с патрубком на две части, установленные по высоте патрубка на расстоянии друг от друга, равном 1÷6 диаметрам коллектора. Технический результат - повышение эффективности контакта газов с движущимся противотоком катализатором, уменьшение застойных зон и обеспечение повышения показателей химических процессов, осуществляемых в кипящем слое катализатора. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к областям нефтехимии и органического синтеза и предназначено для осуществления химических процессов в кипящем слое катализатора, в частности для получения олефиновых углеводородов С3-С5 дегидрированием соответствующих парафиновых углеводородов, синтеза бутадиена из этанола, синтеза ацетона из этанола.
Известен реактор для дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 в кипящем слое катализатора, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, патрубки ввода сырья и вывода контактного газа, ввода и вывода циркулирующего катализатора, отпарную секцию, распределитель сырья над ней и решетки, разделяющие кипящий слой катализатора на секции. В качестве распределителя сырья используется трубчатый распределитель, например, коллекторного типа, снабженный патрубками, направленными вниз, и имеющий в центре свободное сечение. Над этим распределителем сырья может быть установлен дополнительный трубчатый распределитель, также снабженный патрубками, направленными вниз, и перекрывающий все сечение аппарата. (Пат РФ 2156161 от 31.03.1999, опубликован 20.09.2000, Бюл. №26).
Данный реактор является недостаточно эффективным в части распределения газовых потоков по сечению аппарата и вывода циркулирующего катализатора, поскольку одна часть сечения аппарата перекрыта двукратно, а другая - однократно (центральная). Это приводит к недостаточной эффективности процесса дегидрирования парафинов. Кроме того, происходит дополнительное коксование и спекание катализатора, что также негативно отражается на эффективности процесса.
Наиболее близкой к заявляемому решению является система дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 в кипящем слое мелкозернистого катализатора, включающая реактор и регенератор с установленными по высоте кипящего слоя секционирующими решетками, ниже которых расположены трубчатые распределители соответственно паров сырья и воздуха, состоящие из патрубков, соединенных с ними коллекторов и соединенных с коллекторами попарно расположенных соосных лучей, снабженных соплами для вытекания газа в кипящий слой катализатора. Соосные лучи состоят из трубы, центральная часть которой, имеющая в боковой поверхности одно или несколько отверстий для затекания газа из коллектора в лучи, располагается в полости коллектора, а в полости трубы установлена диафрагма с центральным отверстием, разделяющая трубу и отверстия для затекания газа на две равные части. (Пат РФ 2617397 от 14.12.2015, опубликован 24.04.2017, Бюл. №12).
Данная система недостаточно эффективна, поскольку имеются существенные по объему застойные зоны под распределителем, которые приводят к коксованию катализатора в реакторе и недостаточной регенерации в регенераторе, налипанию катализатора на стенки аппаратов и ухудшению гидродинамики.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности химических процессов, осуществляемых в кипящем слое мелкозернистого катализатора, за счет:
- более эффективного распределения газовых потоков в реакторе и регенераторе
- более эффективного контакта катализатора и газовых потоков, сведения к минимуму застойных зон движения газов и налипания катализатора на элементы конструкции реактора и регенератора.
Для решения поставленной задачи предлагается реакторная система для осуществления химических процессов в кипящем слое катализатора, включающая реактор и регенератор с установленными в них по высоте секционирующими решетками, ниже которых установлены трубчатые распределители паров сырья или воздуха, включающие входные патрубки, соединенные с коллекторами, и отходящие от коллекторов попарно расположенные соосные лучи, имеющие одно или несколько отверстий для затекания газа из коллектора и сопла для вытекания газа. При соединении с патрубком каждый коллектор разделен на две части, установленные по высоте патрубка на расстоянии друг от друга равном 1-6 диаметров коллектора.
Предпочтительно, чтобы в предлагаемой реакторной системе площади свободного сечения входного патрубка, коллектора, соосного луча и сопла находились в соотношении 1:0,0900÷0,8100:0,0100÷0,3600:0,0001÷0,0036.
Реактор и/или регенератор могут иметь конические днища с углом между образующими конуса 30÷90°.
Лучи в распределителе реакторной системы могут иметь диаметрально расположенную стержневую вставку напротив отверстия для затекания газа, разделяющую лучи и отверстие на две равные части, при этом площадь сечения стержня составляет 0.05÷0,2 площади сечения луча.
Образующиеся две части коллектора с соединенными с ними лучами находятся в параллельных плоскостях. Лучи располагаются на концентрических окружностях относительно оси аппарата. На каждой части коллектора может быть различное количество лучей.
Предпочтительно, чтобы часть коллектора с лучами, ближними к центру аппарата, располагалась снизу по патрубку. Часть коллектора с лучами, ближними к стенке аппарата, будет верхней по патрубку.
Соосные лучи могут отходить не только от коллектора, но и от патрубка ввода газа. При этом соосные лучи, отходящие от коллектора и от патрубка не должны перекрывать друг друга. Сопла для вытекания газа могут находиться на коллекторах и на соосных лучах.
Распределители сырья и воздуха могут иметь несколько секций, каждая из которых включает патрубок, разделенный на две части коллектор, соосные лучи и сопла для вытекания газа в аппарат.
Предпочтительно, чтобы сопла были направленны вниз под углом до 80° (предпочтительно под углом от 20° до 60°) от вертикальной оси, однако они могут быть направлены и вверх, также под углом до 80° (предпочтительно под углом от 20° до 60°) от вертикальной оси, или часть сопел вверх и часть вниз. Возможно парное расположение сопел в одном сечении распределяющего элемента - один вправо, другой влево от вертикальной оси. Сопла могут иметь входные отверстия с меньшим диаметром, чем выходные. Ось входного отверстия сопла может быть расположена под углом до 45° от основной оси сопла для более полного гашения газовой струи на выходе.
Соосные лучи, выходящие из коллектора, могут представлять собой единое изделие, симметрично расположенное по отношению к коллектору, а могут быть и отдельными изделиями, предпочтительно симметрично расположенными относительно коллектора. Коллекторы и лучи могут быть круглого или другого по форме сечения.
Предпочтительно, чтобы расстояние между верхней частью распределителя газа и нижними секционирующими решетками составляло 0,7-3,5 высоты нижней секции кипящего слоя катализатора (расстояния между нижней решеткой и следующей по высоте).
На фигурах 1÷6 представлены возможные варианты предлагаемой реакторной системы для осуществления химических процессов в кипящем слое катализатора.
Система включает реактор 1, регенератор 13, транспортные трубы 9 для циркуляции катализатора между ними, имеющие в верхней части распределители катализатора 10. Реактор и регенератор имеют патрубки ввода сырья или воздуха 2, коллекторы 3, соосные лучи 4 и сопла для вытекания газа 6. Соосные лучи имеют окна 5 для затекания газа в лучи из коллектора и диаметрально расположенную стержневую вставку 7. По высоте кипящего слоя в реакторе и регенераторе расположены секционирующие решетки 8. Над кипящим слоем катализатора в реакторе установлен теплообменник 11 для охлаждения реакционной массы с целью снижения термического разложения компонентов реакционной массы и рекуперации тепла. В верхней части реактора и регенератора, перед выходом газов из аппарата установлены циклоны 12 для улавливания и возвращения в аппараты унесенного катализатора. Реактор и регенератор имеют также отпарные секции (десорберы) 14
Реакторная система для осуществления химических процессов в кипящем слое катализатора работает следующим образом.
Пары сырья в реактор 1 (или воздуха в регенератор 13, фиг. 1) поступают через патрубки 2, из которых направляются в коллекторы 3 и далее в лучи 4 (фиг. 2-4) из которых вытекают в кипящий слой катализатора через сопла 6 (фиг. 5 и 6).
Вышедший из распределителя газ, равномерно распределенный по сечению аппарата, проходит кипящий слой катализатора, секционированный решетками 8. Катализатор в аппараты поступает по транспортным трубам 9 и распределитель катализатора 10. После кипящего слоя катализатора в реакторе реакционная масса охлаждается на поверхности теплообменника-рекуператора 11 (для снижения термического разложения продуктов), очищается от катализаторной пыли в циклонах 12 и выводится из реактора на дальнейшую переработку. Воздух после кипящего слоя в регенераторе 13 также очищается в циклонах 12. Катализатор, выходящий из реактора и регенератора отдувается в отпарных секциях 14 азотом от унесенных углеводородов и кислорода.
Благодаря тому, что от каждого патрубка отходит две части коллектора, установленные по высоте на расстоянии друг от друга, осуществляется эффективное перемешивание катализатора и газовых потоков в большем объеме в зоне под нижней секционирующей решеткой аппаратов, что обеспечивает уменьшение отложений катализатора на стенках в самой проблемной зоне аппарата из-за низких скоростей газа и, соответственно, снижение коксования, агломерации катализатора и улучшение гидродинамики потоков.
В случае, если часть коллектора с лучами, ближними к центру аппарата, располагается снизу по патрубку, распределитель возможно располагать практически в днище, что приводит к уменьшению габаритов аппаратов и уменьшению застойных зон, уменьшению налипания катализатора на днище, и соответственно увеличению показателей процесса. Увеличение расстояния между коллекторами более 6 диаметров коллектора приводит к увеличению габаритов распределителя и снижает эффект данного технического решения; уменьшение расстояния между коллекторами менее 1 диаметра коллектора приближает конструкцию к варианту с одной плоскостью (прототип) и снижает преимущества предлагаемого технического решения.
Увеличение сопротивления элементов распределителя от входного патрубка до выпускных сопел, которое достигается обеспечением соотношения площадей свободного сечения входного патрубка, коллектора, соосного луча и сопла 1:0,0900÷0,8100:0,0100÷0,3600:0,0001÷0,0036, позволяет исключить наличие узких мест по ходу потока, обеспечить оптимальное сопротивление распределителя, подобрать оптимальную скорость истечения газов из сопел, равномерное распределение газов и организовать равномерный восходящий поток газов.
Использование аппаратов с коническим днищем с углом между образующими конуса 30-90° позволяет дополнительно минимизировать застойные зоны и отложение катализатора на стенках днища при выводе катализатора из аппарата.
Использование диаметрально расположенной стержневой вставки 7 (фиг 5) напротив отверстия для затекания газа из коллектора, разделяющей лучи и отверстие для затекания газа на две равные части способствует укреплению механической прочности луча, ослабленной вырезанным отверстием, при этом оптимальная площадь сечения стержня составляет 0,05 - 0,2 площади сечения луча.
Таким образом, использование предлагаемых технических решений позволяет организовать равномерное распределение газов по сечению аппаратов, равномерное вытекание газов из сопел соосных лучей, обеспечивая равномерный восходящий поток газов, эффективный контакт газов с движущимся противотоком катализатором, уменьшает застойные зоны и, в итоге, обеспечивает повышение показателей химических процессов, осуществляемых в кипящем слое катализатора.
Claims (5)
1. Реакторная система для осуществления химических процессов в кипящем слое катализатора, включающая реактор и регенератор с установленными в них секционирующими решетками, ниже которых установлены трубчатые распределители паров сырья или воздуха, содержащие входные патрубки, соединенные с коллекторами, и отходящие от коллекторов попарно расположенные соосные лучи, имеющие одно или несколько отверстий для затекания газа из коллектора и сопла для вытекания газа, отличающаяся тем, что в распределителе каждый коллектор разделен при соединении с патрубком на две части, установленные по высоте патрубка на расстоянии друг от друга, равном 1÷6 диаметрам коллектора.
2. Реакторная система по п. 1, отличающаяся тем, что площади свободного сечения входного патрубка, коллектора, соосного луча и сопла находятся в соотношении
1:0,0900÷0,8100:0,0100÷0,3600:0,0001÷0,0036.
3. Реакторная система по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что реактор и/или регенератор имеют конические днища с углом между образующими конуса 30÷90°.
4. Реакторная система по пп. 1, 2, 3, отличающаяся тем, что лучи в распределителе имеют диаметрально расположенную стержневую вставку напротив отверстия для затекания газа, разделяющую лучи и отверстие на равные части, при этом площадь сечения стержня составляет 0,05÷0,2 площади сечения луча.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2773697C1 true RU2773697C1 (ru) | 2022-06-07 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5156817A (en) * | 1990-05-15 | 1992-10-20 | Exxon Research And Engineering Company | Fccu regenerator catalyst distribution system |
| RU2156161C1 (ru) * | 1999-03-31 | 2000-09-20 | Открытое акционерное общество Научно-исследовательский институт "Ярсинтез" | Реактор для дегидрирования парафиновых углеводородов c3-c5 |
| US7368090B2 (en) * | 2000-11-21 | 2008-05-06 | Uop Llc | FCC spent catalyst distributor |
| RU2507009C2 (ru) * | 2009-04-06 | 2014-02-20 | Ламмус Текнолоджи Инк. | Устройства для нагнетания потоков газа в псевдоожиженный слой твердых частиц |
| RU2617397C1 (ru) * | 2015-12-14 | 2017-04-24 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Система дегидрирования парафиновых углеводородов C3-C5 |
| RU2625880C1 (ru) * | 2016-06-09 | 2017-07-19 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Реактор (варианты) и способ диагностики неисправностей и оптимизации конструкции реактора дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5156817A (en) * | 1990-05-15 | 1992-10-20 | Exxon Research And Engineering Company | Fccu regenerator catalyst distribution system |
| RU2156161C1 (ru) * | 1999-03-31 | 2000-09-20 | Открытое акционерное общество Научно-исследовательский институт "Ярсинтез" | Реактор для дегидрирования парафиновых углеводородов c3-c5 |
| US7368090B2 (en) * | 2000-11-21 | 2008-05-06 | Uop Llc | FCC spent catalyst distributor |
| RU2507009C2 (ru) * | 2009-04-06 | 2014-02-20 | Ламмус Текнолоджи Инк. | Устройства для нагнетания потоков газа в псевдоожиженный слой твердых частиц |
| RU2617397C1 (ru) * | 2015-12-14 | 2017-04-24 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Система дегидрирования парафиновых углеводородов C3-C5 |
| RU2625880C1 (ru) * | 2016-06-09 | 2017-07-19 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Реактор (варианты) и способ диагностики неисправностей и оптимизации конструкции реактора дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 |
| RU2625880C9 (ru) * | 2016-06-09 | 2018-08-13 | Акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро "Катализатор" | Реактор (варианты) и способ диагностики неисправностей и оптимизации конструкции реактора дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2449003C2 (ru) | Устройство и способ проведения каталитического крекинга | |
| US3378349A (en) | Apparatus for treating mixed-phase fluid reactants | |
| US3498755A (en) | Means for effecting a multiple stage contact of a reactant stream | |
| NZ713284A (en) | Fluidized bed reactor, reaction regeneration apparatus, process for preparing olefins, and process for preparing aromatic hydrocarbons | |
| EA000819B1 (ru) | Способ конверсии углеводородов и реактор для его осуществления | |
| RU2652195C1 (ru) | Распределитель катализатора и транспортного газа для системы реактор - регенератор дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 с кипящим слоем | |
| CN104190332B (zh) | 一种多分区的气固流化床反应器及系统 | |
| US2412135A (en) | Method and apparatus for hydrocarbon conversion | |
| US9873641B2 (en) | Reactor multi-pass grids for improved catalyst hydrodynamics | |
| US5552120A (en) | FCC apparatus with enclosed vented riser | |
| US5205992A (en) | Apparatus for introducing catalyst particles into a moving bed of catalyst | |
| US9205393B2 (en) | Reactor multi-pass grids for improved catalyst hydrodynamics | |
| RU2773697C1 (ru) | Реакторная система для осуществления химических процессов в кипящем слое катализатора | |
| US10569246B2 (en) | Compact device for mixing fluids | |
| RU2746425C1 (ru) | Способ регенерации алюмохромового катализатора и регенератор для его осуществления | |
| WO2020190175A2 (ru) | Распределители катализатора и транспортного газа для систем циркуляции реактор-регенератор с кипящим слоем | |
| US3480406A (en) | Reaction vessel | |
| CN111560273B (zh) | 一种用于费托合成产物分离的激冷塔及其工艺系统 | |
| RU2617397C1 (ru) | Система дегидрирования парафиновых углеводородов C3-C5 | |
| CN108970550B (zh) | 甲醇深加工床层梯度定向控温反应装置及其反应方法 | |
| US3113095A (en) | Transport reactors | |
| US2893949A (en) | Minimizing catalyst fines carryover in a hydrocarbon conversion unit | |
| CN114425278B (zh) | 一种生产低碳烯烃的装置和方法及应用 | |
| US5393414A (en) | FCC process with enclosed vented riser | |
| CN2791050Y (zh) | 一种流化催化裂化提升管反应器 |