SU1523047A3

SU1523047A3 - Устройство дл каталитической конверсии жидкости и/или газа

Info

Publication number: SU1523047A3
Application number: SU864027658A
Authority: SU
Inventors: Уильям Белл Вестерман Дэвид; Мишель Скотт Эндрю
Original assignee: Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий, Б.В. (Фирма)
Priority date: 1985-06-18
Filing date: 1986-06-16
Publication date: 1989-11-15
Also published as: PH24726A; ES556090A0; MX170862B; EP0212689B1; CN1005383B; JPH0755289B2; AU579935B2; ES8801698A1; EP0212689A1; AR242512A1; SG75190G; DE3665073D1; CN86103973A; JPS627434A; NZ216540A; ZA864475B; GB8515398D0; KR940000861B1; AU5888586A; US4693807A

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл каталитической конверсии жидкости и/или газа и позвол ет интенсифицировать процесс. Устройство содержит вертикальный корпус с патрубками дл подачи конвертируемой жидкости и газа и катализатора, внутри которого по высоте расположены решетки, состо щие из направл ющих элементов, выполненных в виде коробов с патрубками дл подачи дополнительной жидкости и образующих между собой каналы. В коробках выполнены отверсти дл выхода дополнительной жидкости, а решетки снабжены опорными элементами. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение касаетс устройств дл проведени процесса каталитической конверсии жидкости и/или газа и может быть использовано дл получени синтез-газа, состо щего из водорода и окиси углерода.

Цель изобретени - интенсификаци процесса за счет равномерного распределени жидкости и катализатора .

На фиг. 1 схематически показано устройствоJ вертикальный разрезj .. на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1; на фиг. 4 - модифицированный вариант конструкции направл ющего элемента, разрез.

Устройство дл каталитической конверсии включает реактор 1, впускной патрубок 2 дл жидкости и впускной патрубок 3 дл катализатора, расположенные в верхней конце реактора I5 и выпускной патрубок .4 дл жидкости и выпускной патрубок 5 дл катализатора, расположенные в нижнем конце реактора 1. Внутри реактора 1 имеетс опорный корпус 6, поддерживающий слой частиц катализатора (не показан), с центральным тверстием 7, которое трубой 8 соединено с вьшускным патрубком 5 дл катализатора. Последний снабжен задвижкой (не показана), позвол ющей в нужное врем производить разгрузку реактора 1 от порошкообразного катализатора.

Внутри реактора 1 на различных уровн х смонтированы перва 9 и втора 10 решетки, плоскости которых ориентированы перпендикул рно напО1 tsD

СО

Ы

равлению потока жидкости в реакторе 1. Кажда решетка 9 и 10 образована множеством направл ющих элементов, которые концами соединены с кольцевым опорным элементом 11,смонтированным на внутренней поверхности боковой стенки реактора 1. Направл ющие элементы первой решетки 9 размещены в шахматном,пор дке относительно направл ющих элементов второй решетки 10.

Между част ми.обращенных одна к другой наружных поверхностей смежных направл ющих .элементов 12 и между част ми, обращенными одна к другой нарзжных поверхностей кольцевого опорного элемента.I и смежных направл ющих элементов, образуютс каналы 13 Каждый канал 13 в направлении потока жидкости имеет суживающуюс 14, узкую 15 и расшир ющуюс 16 части.

Каждый направл ющий элемент 12 имеет трехгранную трубку 17 дл жидкости, состо щую из боковых стенок 18 и нижней стенки 19, ограничивающих канал 20 дл прохода жидкости Каждый кольцевой опорньш элемент J1 также включает в себ треугольн.ую ..трубку 21, имеющую боковую, стенку 18 и НИЖНЮЮ- стенку 19, ограничивающие каналы 22 дл жидкости, соединенный с каналами 20, рбразованными трехгранными трубками 17 и с впускным патрубком 23 дл подачи в реактор вспомогательной жидкости.

Трехгранные трубки 17 и 21 смонтированы на опорных балках 24. Ширина нижней стенки 19 каждой трехгранной трубки 17 и 21 несколько превышает щирину опорной балки 24, так что кра нижней стенки 19 выступают за опорную балку 24 по всей ее длине. В выступающих за опорнзга балку 24 кра х нижней стенки 19 каждой трехгранной трубки 17 и трубки 21 сделаны отверсти 25, через ко- .торые из каналов 20 и 22 трубок 17 и 21 соответственно жидкость из этих трубок подаетс в каналы 13 между смежными направл ющими элементами 12.

Конструкци направл ющих элементов и кольцевого опорного элемента второй решетки 10 ничем не отличаетс .от соответствующих элементов описанной первой решетки 9.

Устройство процесса каталитической конверсии содержащего серу,минерального масла в несодержащёе серу минеральное масло с использованием водорода работает следующим образом.

Первоначально порошкообразньй катализатор ввод т в реактор 1 через впускной патрубок 3. Этот процесс продолжают до тех пор, пока объем реактора над опорным конусом 6 и труба В не будут заполнены частицами катализатора (не показан).

После загрузки реактора 1 катализатором в него через впускной патрубок 2 под давлением в пределах 3 - 25 Ша подают смесь содержащего серу минерального масла и водорода,

нагрет ую до температуры в пределах 300 --500°С.

В процессе экзотермической реак-. ции между водородом и серой, содержащейс в минеральном масле, образуетс сероводород, а содержание серы в исходном минеральном масле снижаетс до минимума. Смесь минерального масла и сероводорода в реакторе i движетс сверку вниз и через отверсти 26 в стенке трубы 8 попадает в приемник 2.7 ниже опорного конуса 6,, откуда она удал етс через вькодной патрубок 4. При охлаждении в соответствующем сепараторе (не показан) образующийс во врем реакции сероводород отдел етс от десульфированного минерального масла о После того, как катализатор достигнет определенной степени отравлени , например по истечении 6-12 мес, процесс конверсии прекращают , удал ют из реактора 1 весь отработанный катализатор и заполн ют реактор свежим или регенерированным катализатором.

Контроль температуры в реакторе в процессе конверсии осуществл етс подачей в реактор охлаждающей жидкости , в качестве которой может

быть использовано охлажденное де- сульфированное минеральное масло или охлаждающий газ. Подача в реактор охлаждающей жидкости или газа про- изБО.дитс через впускной патрубок 23,

соединенньй по меньшей мере с одной из решеток 9 и 10, Охлаждающа жидкость поступает в каналы 13 между направл ющими элементами 2 через от . 515

версти 25 вблизи узких частей 15 каналов 20,

Таким образом, охлаждение продуктов реакции происходит в узких част х проходовj где скорость движени жидкости максимальна и где наблюдаетс повышенна тз рбулент- ность потока жидкости, благодар чему обеспечиваетс улучшение теп- лообмена между гор чими дродуктами реакции и охлаждающей жидкостью.

Дл того, чтобы достигнуть достаточно интенсивного теплообмена при умеренном перепаде давлени на решетке, обща площадь каналов 13 между направл ющими элементами 12 должна находитьс в пределах 30 - 60% от площади поперечного сечени реактора 1, предпочтительно в пре- делах 45 - 55%.

Кра нижних стенок 19 трехгранных трубок 17 и 21 выпускают за верхние кра опорных балок. При загрузке реактора 1 порошкообразным катали затором (не показан) масса частиц катализатора распредел етс внутри реактора таким образом, что под выступающими за кра опорных балок 24 кра ми нижних стенок 19 трубок 17 и 21 остаютс незаполненные частицами катализатора пространства 28, продолжающиес по всей длине опорных балок 24. Поскольку отверсти 25 наход тс на выступающих за кра опорных балок 24 кра х нижних стенок 19 трубок 17 и 21, охлаждающа жидкость, поступающа из этих отверстий в незаполненные катализатором пространства 28, перед ее про- никновением в слой катализатора ран- номерно распредел етс по всей длине опорных балок 24. Такое равномерное распределение охлаждающей жидкости по длине направл ющих элемен- тов 12 обеспечивает достижение более равномерного распределени температур в слое катализатора в зоне каналов 13.

Дл равномерного распределени жидкости в расшир ющейс части 16 каждого канала 13 величина строго угла 29 между наружной поверхностью направл ющего элемента 12 или кольцевого опорного элемента 11 и вертикальной пр мой должна быть согласована с величиной угла расхождени жидкости. Дл жидкостей, проход щих через слой обычного порошкообразно

0

5 О Q

п

5

го катализатора, острый угол 29 может находитьс в пределах 3 - JO.

Равномерное распределение жидкости в расшир ющейс части 16 каждого канала 13 оказывает положительное вли ние на эффективность реакции, так как в случае неравномерного контактировани жидкости с катализатором распределение температур в слое катализатора получаетс неравномер- Hbif-i, а это вызывает неравномерное отравление катализатора.

Описанна конструкци конвертора обеспечивает возможность использовани катализатора без его регенерации в течение весьма продолжительных периодов . При использовании конверторов предлагаемой конструкции замену катализатора можно производить не полностью, а по част м , дл чего по истечении определенного периода времени необходимо удал ть из реактора определенную часть катализатора и пополн ть реак- тор соответств тощим количеством свежего катализатора через впускной патрубок 3. При непрерывном процессе загрузки реактора катализатором с одновременным удалением из реактора отработанного катализатора полна смена катализатора в реакторе может быть осуществлена в течение короткого периода времени, например в течение одного дн .

Дл того, чтобы направленное вниз движение частиц катализатора в сужающейс части 14 канала 13 было равномерным, т.е. дл того, чтобы частицы катализатора вблизи поверхностей направл ющих элементов в сужающейс части 14 канала 13 и в центральной зоне сужающейс части 14 двигались с одинаковой скоростью, величину острого угла 30 между вертикальной пр мой и наружной поверхностью направл ющего элемента 12 или кольцевого опорного элемента 11 в сужающейс части 14 канала 13 следует выбирать таким образом, чтобы это обеспечивало получение в этом проходе потока флюидизированных частиц. При использовании в рассматриваемом конверторе обычных порошкообразных катализаторов величина указанного острого угла 30 может находитьс в пределах 10-40°.

Рассмотренный реактор может.быть использован дл осуществлени конвер71

сии газа в жцдкость,.В этом случае исходна смеСь газа и жидкости вво.т дитс в реактор через впускной патрубок 2,

Примером такого процесса конверсии может служить,процесс конверсии содержащего водород и окись углерода синтез-газа в жидкий углеводород

с те шературой кипени в диапазоне темпер атур кипени средних дистил- ;

л тов,

В этом процессе конверсии смесь синтез-газа и возвращаемого в процессе рециклового жидкого углеводорода , нагрета до температуры в пределах 200 - 250°С-под давлением

В пределах 2-4 МПа вводитс в наход шийс в реакторе слой катализатора , В данном процессе жидкость служит в качестве теплоносител , обеспечивающего равномерное распределение температуры в слое наход ™ щегос в реакторе катализатора. Во врем нормальной работы реактора ок лаждающий углеводородный продукт подаетс в реактор через входной патрубок 13, откуда по трубкам 17 и 21 и через отверсти 25 поступает в сло катализатора, обеспечива охлаждение продуктов реакции внутри конвертора .

Описанный реактор 1 (фиг. О имеет две решетки направл ющих элементов . Реакторы небольшого объема могут иметь только одну решетку направл ющих элементов. В крупных- реакторах может быть использовано несколько решеток направл ющих элементов , например 3 - 10, размещенных внутри реактора на различных уровн х .

В направл ющих элементах отверсти дл введени охлаждающей жидкости в проходы между смежными элементами располагаютс по кра м нижней стенки 19 трехгранной трубки 17, выступающим за опорную балку 24, так что во врем нормальной работы конвер- , тора охлаждающа жидкость вводитс , в слой катализатора вблизи самой узкой части 15 канала 13.

В соответствии с изобретением часть направл ющих элементов i2 в решетках 9 и 10 или все эти элементы могут быть заменены направл ющими элементами 31, В конструкцию последнего входит треугольна трубка 32, смонтированна на опорной

8

0

5;

0

5

0

5

0

5

балке 33.-Камэда бокова стенка треугольной 32 состоит из ней 34 и верхней 35 полос, простирающихс по всей длине направл ющего элемента 31. Нижн 34 и верхн 35 полосы, образующие боковую стенку треугольной трубки 32, располагают одна.относительно другой таким образом, что нижний край верхней полосы 35 смещен в сторону от верхнего кра нижней полосы 34. Дополнительна охлаждающа жидкость вводитс в сужающуюс часть прохода между смежными направл ющими элементами через р д отверстий 36, расположенных в той части боковой стенки треугольной трубки 32, где нижний край верхней полосы 35 выступает. за верхний край низшей полосы 34, и простирающихс по всей длине направл ющего элемента.

Нижн CTaiiKa 37 треугольной трубки 32 несколько выступает в обе стороны за кра опорной балки 33, В этих выступающих кра х нижней стенки 34 треугольной трубки 32 вьшолнены отверсти 38, предназначенные дл подачи дополнительной жг-здкости в. проход между смежными направл ющими элементами 31 и равномерно распределенные по всей длине направл ющего элемента.

Отверсти 36 и 38 соедин ют внутренний канал 39 треуго.льной трубки 32 с пространством между смежными направл ющими элементами 31 в его сужающейс .и самой узкой част х соответственно. Канал 39 треугольной трубки 32 соединен с каналом 22 кольцевого опорного элемента 11,

Во врем нормальной работы реактора заполн ющий внутренний объем реактора порошкообразный катализатор (не -показан) распредел етс таким образом, что под выступающими нижними кра ми верхних полос 35.треугольной трубки 32 образуютс свободные от катализатора полости 40, простирающиес по всей длине направл ющегос элемента 31, а под выступающими кра ми нижней стенки 34 треу- гольной трубки 32 - свободные от катализатора полости 41, также простирающиес по всей длине направл ющего элемента 31. Подаваема в каналы 39 треугольных трубок.32 каждой решетки направл ющих элементов через отверсти 36 и 38 жидкость вводитс в сужающуюс и в самую узкую часть каждого прох&да между смежными направл ющими элементами,

Бокова стенка треуголь-ной трз/б- ки кольцевого опорного элемента может быть вьшолнена из двух полос, ориентированных вдоль опорного элемента и располагающихс одна относительно другой таким образом, что нижний край верхней полосы выступа- ,,ет,за верхний край нижней полосы, Под выступающим -нижнш З краем верхней полосы боковой стенки треугольной трубки кольцевого опоного элемента располагаютс отверсти , через которые дополнительна жидкость из внутреннего канала треугольной трубки подаетс в проход между кольцевым опорным элементом и смежным направл ющим элементом,

Величина острого угла между вертикальной пр мой и наружными поверхност ми верхней и нижней полос, образующих боковую стенку треугольной трубки кольцевого опорного элемента , должна находитьс в пределах 10 - Д0°.

Кажда бокова стенка треугольных трубок может быть образована не из двух, а из 3-5 полос, ориентированных в направлении длины «направл ющего элемента. В такой конструкции- нижний край образующей боковую стенку треугольной трубки полосы выступает за верхний край расположенной ниже полосы Подобно описанному в рассматриваемом случае дополнительна жидкость подаетс в суживующуюс часть и в самую узкую часть прохода между смежными направл ющими элементами через отверсти ,, располагающиес под выступающими нижними кра ми образующих боковые стенки треугольной трубки полос,

Каждый простирающийс вдоль направл ющего элемента р д отверстий 25, 36 и 38 может быть по меньщей мере частично заменен ориентированной по длине направл ющего элемента щелью,

BQ врем нормальной работы реактора в него можно вводить дополнительную жидкость или газ, необходимые дл осуществлени каталитической конверсии. Так, например, в качестве такого дополнительного газа в описанном процессе каталитической конверсии серосодержащего минерального

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

масла может быть использован- газообразный водород. Количество вводимого в реактор дополнительного водорода , должно обеспечивать поддержание тре-. б -емого соотношени объемов серосодержащего минерального масла и водорода ,

В тех случа х, когда процесс каталитической конверсии жидкости и/или газа носит эндотермический характер , в качестве дополнительной. жидкости или газа в реактор должна подаватьс нагрета ж щкость. или газ, например вод ной пар, или нагрета жидкость, необходима дл осуществлени каталитической конверсии . .

При использовании в реакторе направл ющих элементов 31 жидкости могут всасьшатьс в верхний канал треугольной трубки 32 через отверсти 36 и после смещивани с дополнительной жидкостью продаватьс в проходы между смежными направл ющими элементами через отверсти ,38,

В конструкции реактора, показанной на фиг с 1 5 слой катализатора поддержива етс опорным конусом 6, однако- вместо этого конуса в реакторе может быть использован перфорированный диск или проволочна сетка, дополнительное преимушество которых состоит в том, что они могут вьтол- н ть функции сепаратора, отдел ющего катализатор от жидкости. Опорой дл сло катализатора может также служить дно реактора 1, Дл подачи в ,реактор жидкости и газа могут быть использованы раздельные впускные патрубки,

В предлагаемом реакторе могут быть использованы два или несколько отдельных слоев катализатора, причем по меньшей мере в одном из слоев катализатора должна находитьс решетка направл ющих элементов описанной конструкции.

Claims

Формула изобретени

1, Устройство дл каталитической конверсии жидкости и/или газа, со- Jз,epжaщee вертикальный корпус с патрубками дл подачи конвертируемой жидкости и газа или конвертируемого газа и жидкости и катализатора, внутри которого по высоте расположены решетки,

состо щие из направл ющих элементов, выполненных в виде коробов с патруб ками дл подачи дополнительной жидкости и образукщц51 Чеазду собой каналы, сужающиес по ходу потока, и патрубки дл вывода катализатора и отработанной жидкости, о т ли ч а - ю, щ ее с тем, что, с целью интенсификации процесса за счет равномерного распределени жидкости и катализатора , в коробйх выполнены отверсти дл выхода дополнительной, жид- кости в сужающуюс часть канала или вблизи сужающихс частей каналов, а решетки снабжены опорными элементами закрепленными под коробами и образующими между собой расшир ющиес по ходу потока каналы, сообщающиес с суженной частью основньк каналов.

I

2 о Устройство по п. 1, отличающеес тем, что короба имеют в сечении треугольную форму, а опорные элементы вьшолнены в сечении в виде перевернутого треугольниг ка, соединённого основанием с основанием короба.

3„ Устройство по пп. 1 и 2, о т - личающеес там, что направл ющие элементы снабжены дополнитель- ными коробами, выполненными в сечении в виде трапеции, размещенными между основани ми основных коробов и основани ми опорных элементов, при этом основание основного короба вы0 полнено с перекрытием верхнего основани дополнительного короба и от- версти дл выхода дополнительной жидкости вьтолнены на этом перекрытии .,

5 . Устройство по п, 2 или п. 3, . отличающеес тем, что большие основани дополнительных коробов установлены с перекрытием оснований опорных элементов и имеют

0 отверсти дл выхода дополнительной . жидкости, расположенные на этом перекрытии .

5. Устройство по пп, 1-4, о т,,- личающеес тем, что на5 правл ющие элементы в решетке расположены в шахматном пор дке по отношению к направл ющим элементам в

соседней решетке.

I

W 0 9 :Q

х/.у--

Q -жг :;У:ж: чТ/

1313

f

Л

27

А-Л

J

12

IS

13

If

3S

39

n

33

74

фигЛ