WO2012026852A1 - Apparatus for carrying out oil refining and petrochemical processes on heterogeneous catalysts - Google Patents

Apparatus for carrying out oil refining and petrochemical processes on heterogeneous catalysts Download PDF

Info

Publication number
WO2012026852A1
WO2012026852A1 PCT/RU2011/000635 RU2011000635W WO2012026852A1 WO 2012026852 A1 WO2012026852 A1 WO 2012026852A1 RU 2011000635 W RU2011000635 W RU 2011000635W WO 2012026852 A1 WO2012026852 A1 WO 2012026852A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reactor
regenerator
catalyst
installation
filters
Prior art date
Application number
PCT/RU2011/000635
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Кирилл Зыськович БОЧАВЕР
Original Assignee
Bochaver Kirill Zyskovich
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 Bochaver Kirill Zyskovich filed Critical Bochaver Kirill Zyskovich
Publication of WO2012026852A1 publication Critical patent/WO2012026852A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/10Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by stirrers or by rotary drums or rotary receptacles or endless belts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J38/00Regeneration or reactivation of catalysts, in general
    • B01J38/04Gas or vapour treating; Treating by using liquids vaporisable upon contacting spent catalyst
    • B01J38/12Treating with free oxygen-containing gas
    • B01J38/22Moving bed, e.g. vertically or horizontally moving bulk
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING 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
    • C10G11/00Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G11/14Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00504Controlling the temperature by means of a burner

Definitions

  • the feedstock is straight run or gas gasoline, a wide fraction of light hydrocarbons, pentane or hexai fractions of oil are heated, evaporated and overheated in a tube furnace, and then introduced into the reactor with a layer of a heterogeneous catalyst, in the interaction with which the desired effect: the conversion of raw materials molecules to the molecules of a given product.
  • Processes with a moving catalyst bed are also known, such as reforming with continuous catalyst regeneration [1], oleflix, butylene isomerization; or fluidized-bed processes, for example, catalytic cracking of heavy oil distillates. They are taken by us as an analog.
  • Another distinctive property of these processes is a decrease in catalyst activity due to the gradual deposition of coke on the catalyst.
  • the proposed installation makes it possible to carry out the processes under consideration, excluding stepwise inter-reactor heating of the feed and burning of coke gas with a sequential change in time of the oxygen concentration in the regeneration gas in countercurrent flow of the catalyst and regeneration gas.
  • a spiral conveyor is used as a catalyst mover, which made it possible to significantly intensify mass transfer processes and to exclude complex catalyst lifting systems during its transport from the regenerator to the reactor and vice versa, including pneumatic transport.
  • the catalyst regenerator is also a spiral conveyor.
  • Both the reactor and the regenerator are located obliquely to the horizontal, and they work to raise the catalyst to the height necessary to move from one to the other through the gate feeders.
  • the catalyst is regenerated by burning coke with atmospheric oxygen without overheating of the catalyst due to the counterflow of gas and catalyst.
  • an already regenerated catalyst is supplied to the zone of high oxygen concentration, and the coked catalyst falls into the zone of low oxygen concentration.
  • Gateway feeder (shutter)
  • Gateway feeder (shutter)
  • Figure 2 shows a diagram of the installation of catalytic cracking of oil, heavy oil residues or heavy and medium distillates.
  • Gateway feeder (shutter)
  • Gateway feeder (shutter)
  • FIG. 3 shows an approximate layout of the main units of the installation.
  • Hot raw materials 4 in a gaseous state are sent to a reactor 5, where a predetermined reaction of its transformation occurs in countercurrent reaction with a heterogeneous catalyst.
  • the reaction products are removed from the reactor through a filter b and sent to the distillation unit separation 7, from where it is sent to consumers in liquid 8 or gaseous 9 form.
  • the catalyst mover is a spiral 10.
  • nitrogen 13 is supplied to the upper part.
  • the coked catalyst through a gate feeder (gate) 14 [5] falls into the regenerator 12, where coke deposited during the reaction is burned out of the catalyst in a countercurrent to the regenerating gas - air 15.
  • the heat removal from the combustion of coke is carried out with a refrigerant 16 (for example, water or air) through the jacket 17.
  • a refrigerant 16 for example, water or air
  • nitrogen 18 is supplied to the upper part of the regenerator 12.
  • the regenerated catalyst is dumped from the regenerator into the reactor through the gateway feeder 19.
  • Heat for producing a reaction is supplied through the wall of the reactor 5 from the jacket 20 from the flue gases of the furnace 2. Flue gases are discharged from the jacket 20 into the chimney 21.
  • Spirals 10 and 22 of the reactor and regenerator are driven into rotation by a motor - gearbox 1 1 and 23.
  • the flue gases of the regeneration 24 are discharged into the chimney 21 through the filter 25.
  • the catalyst dust captured by the filters 6 and 25 falls off the filter surface back into the movement zone of the spirals 10 and 22.
  • Filter regeneration is carried out by short-cycle reverse purge [6], [7], [8].
  • a small hydraulic resistance to the gas flow of the reactor and the regenerator allows the use of industrially produced gateway feeders (gate locks), for example, rotary, for catalyst flow.
  • gateway feeders for example, rotary
  • the apparatuses of the installation fit well with each other and, as a whole, are a clearly interacting and easily adjustable ensemble.
  • reactors in the form of a spiral conveyor removes the problem of a high rate of catalyst circulation since both cracking and coke burning processes can be carried out under isothermal conditions, and heat can be transferred from the flue gas to regeneration.
  • the temperature in the reactor should be slightly lower than the temperature in the regenerator. But this temperature difference can be significantly reduced several times by breaking the jacket of the reactor into several parallel sections.
  • Raw material ⁇ is pumped to the regenerator jacket, where it is heated to the process temperature and partially or completely evaporated 4, and then sent to the reactor 5, where the catalyst moves with the conveyor spiral 2.
  • the reaction products are removed from the reactor through a filter 6 and sent for distillation to a rectification unit 7, from which liquid and gaseous products 8 and 9 are removed.
  • the spent catalyst is dumped through the gateway feeder (gate) 14 [5] into the coil 22 of the regenerator 12.
  • the catalyst is regenerated by air 1 from the blower 27.
  • Hot flue gases regeneration 24 through the filter 25 is sent to the jacket 20 of the reactor 5.
  • the cracking reaction is carried out due to the cooled flue gases regeneration, the latter are released into the atmosphere through the chimney 21.
  • Both the reactor and the regenerator of the spiral conveyor type due to certain residence times of the feedstock and the catalyst (in most processes, 15 to 20 minutes) and the gas velocity in them, limited, on the one hand, mass transfer efficiency, and, on the other hand, catalyst entrainment, must have a sufficiently large length (usually 20 - 50 m), which sometimes complicates the layout of the installation and, moreover, requires compensation for the elongation of the apparatus due to thermal expansion.
  • Fig. 3 In terms of the location of the apparatus, the installation looks as shown in Fig. 3. All heavy stationary devices are integrated in one line (shown by a dot-dash line) and reactor 5 and regenerator 12 are each divided into two parts, coupled by devices 29 and 30, a structural diagram (vertical section) is shown in Fig. 4. These joints are quite compact and relatively light, and therefore can freely move on a flat surface as the temperature elongation of the apparatus. It is seen that the catalyst can freely fall from the upper end of the dissection of the spiral into the lower.
  • This maneuver makes it possible to reduce the area occupied by the reactor unit, to concentrate all heavy stationary devices in one place, which allows to halve the length of the used spirals, to use additional spiral drives 33 and 34; and provide vertical transfer catalyst in flows from the reactor to the regenerator and vice versa and to ensure the smooth operation of the gateway (rotary) feeders [5].

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

The invention relates to apparatus for carrying out thermocatalytic oil refining and petrochemical processes. The essence of the proposed invention is that thermocatalytic oil refining and petrochemical processes such as Cyclar (JOP, USA), Z-Forming (Japan), Zeoforming (Institute of Catalysis, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences - IK SO RAN), catalytic cracking and the like are carried out on apparatus with process reactors and catalyst regenerators in the form of spiral conveyors.

Description

Установка для проведения нефтеперерабатывающих и нефтехимических процессов на гетерогенных катализаторах.  Installation for oil refining and petrochemical processes on heterogeneous catalysts.
Известны установки для проведения термокаталитических процессов нефтепереработки и нефтехимии: циклар (JOP, USA) [1], Ζ-форминг (Япония) [2], цеоформинг (Россия [3], ИК СО РАН) и каталитический крекинг.  Known installations for carrying out thermocatalytic processes of oil refining and petrochemicals: cyclar (JOP, USA) [1], форми-forming (Japan) [2], zeoforming (Russia [3], IC SB RAS) and catalytic cracking.
Суть этих процессов заключается в том, что сырье - прямогонный или газовый бензин, широкую фракцию легких углеводородов, пентановую или гексаиовую фракции нефти нагревают, испаряют и перегревают в трубчатой печи, а затем вводят в реактор со слоем гетерогенного катализатора, во взаимодействии с которым происходит желаемый эффект: преобразования молекул сырья в молекулы заданного продукта.  The essence of these processes is that the feedstock is straight run or gas gasoline, a wide fraction of light hydrocarbons, pentane or hexai fractions of oil are heated, evaporated and overheated in a tube furnace, and then introduced into the reactor with a layer of a heterogeneous catalyst, in the interaction with which the desired effect: the conversion of raw materials molecules to the molecules of a given product.
Известны, также, процессы с движущимся слоем катализатора, такие как риформинг с непрерывной регенерацией катализатора [1 ], олефликс, изомеризация бутилена; или процессы с псевдожиженным слоем катализатора, например, каталитический крекинг тяжелых дистиллятов нефти. Они приняты нами за аналог.  Processes with a moving catalyst bed are also known, such as reforming with continuous catalyst regeneration [1], oleflix, butylene isomerization; or fluidized-bed processes, for example, catalytic cracking of heavy oil distillates. They are taken by us as an analog.
Так как реакция преобразования, как правило, экзотемрична, требуется подвод тепла к системе сырье - катализатор (так принято, например, в установке каталитического риформинга [2]). Для этой цели сырье выводят из реактора, нагревают в печи, а затем вводят в следующий реактор из-за высокого удельного тепла реакции этот маневр приходится проводить до 4ех раз и реактор конструктивно выполняют в виде 4 отдельных ступеней, между которыми располагаются печи, независимо от вида процесса, происходит он в стационарном или в движущимся слое катализатора. Установка состоит из нескольких ступеней. Это значительно усложняет, удорожает и, тем самым, ухудшает технические и экономические показатели. Такая установка принята нами за прототип.  Since the conversion reaction is, as a rule, exotemic, heat supply to the feed-catalyst system is required (as is customary, for example, in a catalytic reforming unit [2]). For this purpose, the raw materials are removed from the reactor, heated in the furnace, and then introduced into the next reactor due to the high specific heat of the reaction, this maneuver has to be carried out up to 4 times and the reactor is structurally performed in 4 separate stages, between which the furnaces are located, regardless of type process, it occurs in a stationary or in a moving catalyst bed. The installation consists of several steps. This greatly complicates, increases the cost and, thus, worsens the technical and economic indicators. This installation is accepted by us as a prototype.
В процессах с движущимся или псевдожиженным слоем катализатора затруднен вертикальный транспорт последнего из регенератора в реактор и обратно из-за их большой высоты.  In processes with a moving or fluidized catalyst bed, the vertical transport of the latter from the regenerator to the reactor and vice versa is difficult due to their high height.
В процессах типа каталитического крекинга, проводимых в псевдоожиженном слое катализатора для достижения нужной глубины преобразования сырья и подвода необходимого тепла используют перегрев катализатора в регенераторе, что приводит к образованию большего количества газа и кокса, т.к. с повышением температуры процесса значительно увеличивается их выход, т.е. снижается селективность процесса. Для снижения температуры катализатора увеличивают кратность его циркуляции (до 10 раз) [5], что увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты. In processes such as catalytic cracking, carried out in a fluidized bed of a catalyst, overheating of the catalyst in the regenerator is used to achieve the desired conversion depth of the feedstock and supply the necessary heat, which leads to the formation of more gas and coke, because as the process temperature rises, their yield increases significantly, i.e. the selectivity of the process is reduced. To reduce the temperature of the catalyst increase the frequency of its circulation (up to 10 times) [5], which increases capital and operating costs.
Такая установка принята нами за аналог.  This installation is accepted by us as an analogue.
Другим отличительным свойством указанных процессов является снижение активности катализатора вследствие постепенного отложения кокса на катализаторе.  Another distinctive property of these processes is a decrease in catalyst activity due to the gradual deposition of coke on the catalyst.
В известных установках для регенерации катализатора [3] кокс периодически выжигают кислородом воздуха. Однако, попадание высокой концентрации кислорода в слой катализатора приводит к местному перегреву зерен катализатора, снижению его активности и вывода его из строя, и, чтобы избежать этого, катализатор регенерируют газовой смесью с последовательно увеличивающейся концентрацией кислорода от 1 - 2% до 21%, выжигая кокс, что требует дополнительного сложного аппаратурного оформления и энергозатрат.  In known installations for the regeneration of the catalyst [3], coke is periodically burned with atmospheric oxygen. However, the ingress of a high concentration of oxygen into the catalyst bed leads to local overheating of the catalyst grains, a decrease in its activity and its failure, and to avoid this, the catalyst is regenerated by a gas mixture with a successively increasing oxygen concentration from 1 - 2% to 21%, burning out coke, which requires additional complex hardware design and energy consumption.
Это, также, значительно усложняет, удорожает, и, тем самым, ухудшает технические и экономические показатели процесса.  This, also, significantly complicates, increases the cost, and thereby worsens the technical and economic indicators of the process.
Итак, при проведении процесса происходит закоксовывание катализатора. Особенно интенсивно оно при взаимодействии свежеотрегенированного катализатора со свежим, еще не вступившим в контакт сырьем. [4]  So, during the process, coking of the catalyst occurs. It is especially intense in the interaction of a freshly-prepared catalyst with fresh raw materials that have not yet come into contact. [four]
Однако, в принятых схемам установок осуществляющих рассматриваемые процессы это явление полностью исключить не удалось.  However, in the adopted schemes of installations carrying out the processes under consideration, this phenomenon could not be completely eliminated.
Предлагаемая установка дает возможность проведения рассматриваемых процессов, исключая ступенчатый межреакторный нагрев сырья и выжиг кокса газом с последовательным изменением во времени концентрации кислорода в газе регенерации в противотоке катализатора и газа регенерации.  The proposed installation makes it possible to carry out the processes under consideration, excluding stepwise inter-reactor heating of the feed and burning of coke gas with a sequential change in time of the oxygen concentration in the regeneration gas in countercurrent flow of the catalyst and regeneration gas.
Кроме того, удалось значительно повысить эффективность процесса за счет ворошения катализатора при его движении вдоль реактора.  In addition, it was possible to significantly increase the efficiency of the process due to tedding of the catalyst during its movement along the reactor.
Удалось, также, избежать попадания свежего сырья на свежерегенированный катализатор, но подавать свежее сырье на проработавший катализатор, а на свежий катализатор частично реформированное сырье.  It was also possible to avoid getting fresh raw materials onto the freshly regenerated catalyst, but to supply fresh raw materials to the spent catalyst, and partially reformed raw materials to the fresh catalyst.
Суть предлагаемого изобретения в том, что:  The essence of the invention is that:
• Процесс проводят в реакторе с движущимся катализатором  • The process is carried out in a reactor with a moving catalyst
• В качестве движителя катализатора используется спиральный транспортер, что позволило значительно активизировать массообменные процессы, исключить сложные системы подъема катализатора при его транспорте из регенератора в реактор и обратно, в том числе пневмотранспорт. • A spiral conveyor is used as a catalyst mover, which made it possible to significantly intensify mass transfer processes and to exclude complex catalyst lifting systems during its transport from the regenerator to the reactor and vice versa, including pneumatic transport.
• Подвод тепла для производства реакции осуществляют в теплообменнике «труба в трубе», трубным пространством которого является спиральный реактор, а межтрубным - рубашка, облекающая реактор, по которой пропускают дымовые газы технологической печи, которая, таким образом, служит конвективной секцией печи, что позволило осуществлять процесс изотермически и устранить межступенчатый нагрев сырья в печах или перегрев катализатора в регенераторе для подвода в процесс нужного количества тепла в экзотермических реакциях.  • Heat is supplied to produce the reaction in a tube-in-tube heat exchanger, the tube space of which is a spiral reactor, and the annulus is the jacket surrounding the reactor, through which the flue gases of the process furnace are passed, which thus serves as the convection section of the furnace, which allowed carry out the process isothermally and eliminate the interstage heating of the raw materials in the furnaces or overheating of the catalyst in the regenerator to supply the required amount of heat in the exothermic reactions.
• Регенератор катализатора также спиральный транспортер.  • The catalyst regenerator is also a spiral conveyor.
• И реактор и регенератор располагаются наклонно к горизонтали, и они работают на подъем катализатора на высоту необходимую для перемещения из одного в другой через шлюзовые питатели.  • Both the reactor and the regenerator are located obliquely to the horizontal, and they work to raise the catalyst to the height necessary to move from one to the other through the gate feeders.
• И в реакторе, и в регенераторе осуществляют противоток газа и катализатора.  • Both in the reactor and in the regenerator countercurrent gas and catalyst.
• Регенерация катализатора производится путем выжига кокса кислородом воздуха без перегрева катализатора благодаря противотоку движения газа и катализатора. При этом в зону высокой концентрации кислорода подается уже регенерированный катализатор, а закоксованный катализатор попадает в зону низкой концентрации кислорода.  • The catalyst is regenerated by burning coke with atmospheric oxygen without overheating of the catalyst due to the counterflow of gas and catalyst. In this case, an already regenerated catalyst is supplied to the zone of high oxygen concentration, and the coked catalyst falls into the zone of low oxygen concentration.
• Таким же образом в реакторе свежерегенерированный катализатор взаимодействует с низкой концентрацией непрореагировавших молекул сырья, а закоксованный катализатор взаимодействует со свежим сырьем. Это значительно снижает процесс закоксования.  • In the same way, in a reactor, a freshly regenerated catalyst interacts with a low concentration of unreacted feed molecules, and a coked catalyst reacts with fresh feed. This significantly reduces the coking process.
• В каталитическом крекинге образуется большое количество кокса, т.к. процесс связан со значительным облегчением продуктов, и при выжиге кокса выделяется тепло, достаточное для производства крекинга. Предлагается передавать тепло из регенератора в реактор не только через катализатор, но и через дымовые газы, исключая печь из схемы процесса, или, по крайней мере, значительно снизить ее теплопроизводительность, а также уменьшить температуру и кратность циркуляции катализатора. На рис.1 представлена схема установки типа цеоформинга. • A large amount of coke is formed in catalytic cracking, as the process is associated with a significant relief of products, and when coke is burned, heat is generated that is sufficient to produce cracking. It is proposed to transfer heat from the regenerator to the reactor not only through the catalyst, but also through flue gases, excluding the furnace from the process scheme, or at least significantly reducing its heat output, as well as reducing the temperature and the frequency of circulation of the catalyst. Figure 1 shows the installation diagram of the type of zeoforming.
1. Сырье;  1. Raw materials;
2. Технологическая огневая трубчатая печь;  2. Technological fire tube furnace;
3. Топливо в печь;  3. Fuel to the furnace;
4. Испаренное и перегретое сырье;  4. Evaporated and superheated raw materials;
5. Реактор;  5. The reactor;
6. Фильтр;  6. Filter;
7. Узел ректификации;  7. Rectification unit;
8. Жидкие продукты реакции;  8. Liquid reaction products;
9. Газообразные продукты реакции;  9. Gaseous reaction products;
10. Спираль транспортера-движитель катализатора;  10. The spiral conveyor mover of the catalyst;
1 1. Мотор-редуктор-привод спирали;  1 1. Motor-reducer-drive spiral;
12. Регенератор катализатора;  12. The catalyst regenerator;
13. Азот;  13. Nitrogen;
14. Шлюзовый питатель (затвор) ;  14. Gateway feeder (shutter);
15. Воздух для выжига кокса;  15. Air for burning coke;
16. Хладоагент (вода или воздух) для снятия тепла от сгорания кокса; 16. Refrigerant (water or air) to remove heat from the combustion of coke;
17. Рубашка регенератора-теплообменника «труба в трубе»; 17. The shirt of the pipe-in-pipe regenerator-heat exchanger;
18. Азот;  18. Nitrogen;
19. Шлюзовый питатель (затвор);  19. Gateway feeder (shutter);
20. Рубашка реактора-теплообменника «труба в трубе»;  20. Shirt reactor pipe-to-pipe heat exchanger;
21. Дымовая труба;  21. The chimney;
22. Спираль регенератора;  22. The spiral of the regenerator;
23. Мотор-редуктор-привод спирали;  23. Motor gearbox drive spiral;
24. Дымовые газы регенерации;  24. Flue gas regeneration;
25. Фильтр. 25. Filter.
На рис.2 представлена схема установки каталитического крекинг нефти, тяжелых нефтяных остатков или тяжелых и средних дистиллятов. Figure 2 shows a diagram of the installation of catalytic cracking of oil, heavy oil residues or heavy and medium distillates.
1. Сырье;  1. Raw materials;
2. Технологическая огневая трубчатая печь;  2. Technological fire tube furnace;
3. Топливо в печь;  3. Fuel to the furnace;
4. Испаренное и перегретое сырье;  4. Evaporated and superheated raw materials;
5. Реактор;  5. The reactor;
6. Фильтр;  6. Filter;
7. Узел ректификации;  7. Rectification unit;
8. Жидкие продукты реакции;  8. Liquid reaction products;
9. Газообразные продукты реакции;  9. Gaseous reaction products;
10. Спираль транспортера- движитель катализатора;  10. Spiral conveyor - catalyst mover;
11. Мотор-редуктор-привод спирали;  11. The motor-reducer-drive spiral;
12. Регенератор катализатора;  12. The catalyst regenerator;
13. Азот;  13. Nitrogen;
14. Шлюзовый питатель (затвор);  14. Gateway feeder (shutter);
15. Воздух для выжига кокса;  15. Air for burning coke;
16. Хладоагент (вода или воздух) для снятия тепла от сгорания кокса;  16. Refrigerant (water or air) to remove heat from the combustion of coke;
17. Рубашка регенератора-теплообменника «труба в трубе»;  17. The shirt of the pipe-in-pipe regenerator-heat exchanger;
18. Азот;  18. Nitrogen;
19. Шлюзовый питатель (затвор);  19. Gateway feeder (shutter);
20. Рубашка реактора-теплообменника «труба в трубе»;  20. Shirt reactor pipe-to-pipe heat exchanger;
21. Дымовая труба;  21. The chimney;
22. Спираль регенератора;  22. The spiral of the regenerator;
23. Мотор-редуктор-привод спирали;  23. Motor gearbox drive spiral;
24. Дымовые газы регенерации;  24. Flue gas regeneration;
25. Фильтр;  25. Filter;
26. Сырьевой насос;  26. Raw material pump;
27. Воздуходувка;  27. Blower;
28. Котел-утилизатор. На рис.3 изображен примерный план расположения основных агрегатов установки.28. Heat recovery boiler. Fig. 3 shows an approximate layout of the main units of the installation.
29. Узел сочленения двух частей регенератора 29. The junction node of the two parts of the regenerator
30. Узел сочленения двух частей реактора  30. The junction of the two parts of the reactor
На рис. 4 изображена конструктивная схема узла сочленения двух частей реактора. In fig. 4 shows a structural diagram of the junction of the two parts of the reactor.
31. Спираль, разрезанная на две части  31. A spiral cut into two parts
32. Рубашка аппарата  32. Apparel shirt
33 и 34. Дополнительные приводы спирали  33 and 34. Additional spiral drives
35. Корпус (труба) реактора или регенератора 35. The housing (pipe) of the reactor or regenerator
Перерабатывание сырья 1 - прямогонного или газового бензина, ШФЛУ (Широкой Фракции Легких Углеводородов) или какого-либо другого углеводородного продукта начинается с его нагрева, испарения и перегрева до необходимой температуры в радиационной секции технологической печи 2 за счет сжигания топлива 3. (см. рис.1) Processing of raw materials 1 - straight-run or gas gasoline, BFLH (Broad Fraction of Light Hydrocarbons) or any other hydrocarbon product begins with its heating, evaporation and overheating to the required temperature in the radiation section of the technological furnace 2 by burning fuel 3. (see. Fig. .one)
Горячее сырье 4 в газообразном состоянии направляют в реактор 5, где взаимодействуя в противотоке с гетерогенным катализатором происходит заданная реакция его преобразования. Продукты реакции выводят из реактора через фильтр б и направляют в ректификационный блок разделения 7, откуда его направляют к потребителям в жидком 8 или газообразном 9 виде.  Hot raw materials 4 in a gaseous state are sent to a reactor 5, where a predetermined reaction of its transformation occurs in countercurrent reaction with a heterogeneous catalyst. The reaction products are removed from the reactor through a filter b and sent to the distillation unit separation 7, from where it is sent to consumers in liquid 8 or gaseous 9 form.
Движителем катализатора служит спираль 10.  The catalyst mover is a spiral 10.
Для исключения попадания сырья 1 в регенератор 12, в верхнюю часть подают азот 13.  To exclude the ingress of raw materials 1 into the regenerator 12, nitrogen 13 is supplied to the upper part.
Закоксованный катализатор через шлюзовый питатель (затвор) 14 [5] сваливается в регенератор 12, где в движении противотоком к регенерирующему газу - воздуху 15 из катализатора выжигается отложившийся при реакции кокс.  The coked catalyst through a gate feeder (gate) 14 [5] falls into the regenerator 12, where coke deposited during the reaction is burned out of the catalyst in a countercurrent to the regenerating gas - air 15.
Снятие тепла от горения кокса осуществляют хладоагентом 16 (например водой или воздухом) через рубашку 17.  The heat removal from the combustion of coke is carried out with a refrigerant 16 (for example, water or air) through the jacket 17.
Для исключения попадания кислорода в реактор 5 в верхнюю часть регенератора 12 подают азот 18.  To prevent oxygen from entering the reactor 5, nitrogen 18 is supplied to the upper part of the regenerator 12.
Регенерированный катализатор сваливается из регенератора в реактор через шлюзовый питатель 19.  The regenerated catalyst is dumped from the regenerator into the reactor through the gateway feeder 19.
Тепло для производства реакции подводят через стенку реактора 5 из рубашки 20 от дымовых газов печи 2. Дымовые газы выводятся из рубашки 20 в дымовую трубу 21.  Heat for producing a reaction is supplied through the wall of the reactor 5 from the jacket 20 from the flue gases of the furnace 2. Flue gases are discharged from the jacket 20 into the chimney 21.
Спирали 10 и 22 реактора и регенератора приводятся во вращение мотор - редуктором 1 1 и 23.  Spirals 10 and 22 of the reactor and regenerator are driven into rotation by a motor - gearbox 1 1 and 23.
Дымовые газы регенерации 24 выводятся в дымовую трубу 21 через фильтр 25. The flue gases of the regeneration 24 are discharged into the chimney 21 through the filter 25.
Пыль катализатора захваченная фильтрами 6 и 25 сваливается с фильтрующей поверхности назад в зону движения спиралей 10 и 22. The catalyst dust captured by the filters 6 and 25 falls off the filter surface back into the movement zone of the spirals 10 and 22.
Регенерация фильтров осуществляется короткоцикловой обратной продувкой [6], [7], [8].  Filter regeneration is carried out by short-cycle reverse purge [6], [7], [8].
Осуществление противотока катализатора и газа, как в реакторе, так и в регенераторе дает возможность: • Взаимодействия свежего регенерированного катализатора с прореагировавшим сырьем, исключая такой контакт со свежим сырьем, и, тем самым, уменьшает закоксование катализатора. The implementation of the countercurrent catalyst and gas, both in the reactor and in the regenerator makes it possible: • Interactions of the fresh regenerated catalyst with the reacted feed, excluding such contact with the fresh feed, and thereby reduce coking of the catalyst.
• Постепенный ввод воздуха 15 и оттдува дымовым газом от сгорания кокса отрегенерированного катализатора позволяет вести выжиг кокса в постепенно падающей концентрации кислорода, что автоматически предотвращает перегрев зерен катализатора.  • The gradual introduction of air 15 and flue gas exhaust from the combustion of coke of the regenerated catalyst allows coke to be burned in a gradually decreasing oxygen concentration, which automatically prevents overheating of the catalyst grains.
Фильтрующую поверхность фильтров б и 25 целесообразно изготавливать из сетки из нержавеющей стали а сам фильтр выполнять с короткоцикловой обратной продувкой [6], [7], [8].  It is advisable to make the filter surface of filters b and 25 from a stainless steel mesh and perform the filter with short-cycle reverse blowing [6], [7], [8].
Небольшое гидравлическое сопротивление газовому потоку реактора и регенератора позволяет использовать для перетока катализатора промышленно выпускаемые шлюзовые питатели (шлюзовые затворы), например роторные.  A small hydraulic resistance to the gas flow of the reactor and the regenerator allows the use of industrially produced gateway feeders (gate locks), for example, rotary, for catalyst flow.
Аппараты установки хорошо стыкуются друг с другом и, в целом, представляют собой четко взаимодействующий и легко регулируемый ансамбль.  The apparatuses of the installation fit well with each other and, as a whole, are a clearly interacting and easily adjustable ensemble.
На установках типа каталитического крекинга для реактора используется принцип псевдоожижения в плотном слое катализатора, а для регенератора с псевдожиженным разряженным слоем катализатора. Причем тепло сгорания кокса полностью компенсирует затраты на проведение крекинга.  In catalytic cracking units for a reactor, the principle of fluidization in a dense catalyst bed is used, and for a regenerator with a fluidized discharged catalyst bed. Moreover, the heat of combustion of coke fully compensates for the costs of cracking.
Применение реакторов в виде спирального транспортера снимает проблему высокой кратности циркуляции катализатора так-как оба процесса крекинга и выжига кокса можно провести в изотермических условиях, а тепло передавать с дымовыми газами регенерации.  The use of reactors in the form of a spiral conveyor removes the problem of a high rate of catalyst circulation since both cracking and coke burning processes can be carried out under isothermal conditions, and heat can be transferred from the flue gas to regeneration.
Конечно, температура в реакторе должна быть несколько ниже температуры в регенераторе. Но эту разность температур молено значительно уменьшить в несколько раз, разбив рубашку реактора на несколько параллельных секций.  Of course, the temperature in the reactor should be slightly lower than the temperature in the regenerator. But this temperature difference can be significantly reduced several times by breaking the jacket of the reactor into several parallel sections.
Работу установки каталитического крекинга с предлагаемыми реакторами можно проследить по схеме рис. 2.  The operation of the catalytic cracking unit with the proposed reactors can be traced according to the scheme of Fig. 2.
Сырье ί подают насосом в рубашку регенератора, где оно нагревается до температуры процесса и частично или совсем испаряется 4, а затем направляют в реактор 5, где спиралью 2 транспортера движется катализатор. Продукты реакции выводят из реактора через фильтр 6 и направляют на разгонку в узел ректификации 7, из которого выводят жидкие и газообразные продукты 8 и 9. Отработанный катализатор сваливается через шлюзовый питатель (затвор) 14 [5] в спираль 22 регенератора 12. Регенерация катализатора производится воздухом 1 из воздуходувки 27. Raw material ί is pumped to the regenerator jacket, where it is heated to the process temperature and partially or completely evaporated 4, and then sent to the reactor 5, where the catalyst moves with the conveyor spiral 2. The reaction products are removed from the reactor through a filter 6 and sent for distillation to a rectification unit 7, from which liquid and gaseous products 8 and 9 are removed. The spent catalyst is dumped through the gateway feeder (gate) 14 [5] into the coil 22 of the regenerator 12. The catalyst is regenerated by air 1 from the blower 27.
Горячие дымовые газы регенерации 24 через фильтр 25 направляют в рубашку 20 реактора 5. Реакция крекинга производится за счет охлажденных дымовых газов регенерации, последние выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу 21.  Hot flue gases regeneration 24 through the filter 25 is sent to the jacket 20 of the reactor 5. The cracking reaction is carried out due to the cooled flue gases regeneration, the latter are released into the atmosphere through the chimney 21.
Возможна утилизация тепла дымовых газов котлом -утилизатором 28 или для подогрева воздуха 15 или сырья 1.  It is possible to utilize the heat of flue gases by a waste heat boiler 28 or for heating air 15 or raw materials 1.
И реактор и регенератор типа спирального транспортера вследствие определенных времени пребывания сырья и катализатора ( в большинстве процессов 15 - 20 минут ) и скорости движения в них газов, ограниченной, с одной стороны эффективностью массобмена, а , с другой, уносом катализатора, должны иметь достаточно большую длину ( обычно 20 - 50 м), что иногда затрудняет компоновку установки и, к тому же, требует компенсации удлинения аппарата из-за температурного расширения.  Both the reactor and the regenerator of the spiral conveyor type, due to certain residence times of the feedstock and the catalyst (in most processes, 15 to 20 minutes) and the gas velocity in them, limited, on the one hand, mass transfer efficiency, and, on the other hand, catalyst entrainment, must have a sufficiently large length (usually 20 - 50 m), which sometimes complicates the layout of the installation and, moreover, requires compensation for the elongation of the apparatus due to thermal expansion.
А так-как на обоих концах этих аппаратов жестко привязаны весьма тяжелые и неподвижные аппараты, то расположение и реактора и регенератора в одну линию затруднено.  And since very heavy and stationary devices are rigidly attached at both ends of these devices, the location of both the reactor and the regenerator in one line is difficult.
В таком случае предлагается использовать отработанное на промышленных системах транспорта сыпучих тел приспособление сочленения двух последовательно работающих спиральных транспортеров [5].  In this case, it is proposed to use the adaptation of the joint of two sequential spiral conveyors worked out on industrial systems for transporting bulk solids [5].
В плане расположения аппаратов установка выглядит так как показано на рис. 3. Все тяжелые неподвижные аппараты встроены в одну линию (показана штрихпунктиром) и реактор 5 и регенератор 12 разбиты каждый на две части, сочлененные устройствами 29 и 30, конструктивная схема (вертикальный разрез) показана на рис. 4. Эти сочленения достаточно компактны и относительно легки, и, поэтому могут свободно перемещаться по плоской поверхности по мере температурного удлинения аппаратов. Видно, что катализатор может свободно падать с верхнего конца расчленения спирали в нижний.  In terms of the location of the apparatus, the installation looks as shown in Fig. 3. All heavy stationary devices are integrated in one line (shown by a dot-dash line) and reactor 5 and regenerator 12 are each divided into two parts, coupled by devices 29 and 30, a structural diagram (vertical section) is shown in Fig. 4. These joints are quite compact and relatively light, and therefore can freely move on a flat surface as the temperature elongation of the apparatus. It is seen that the catalyst can freely fall from the upper end of the dissection of the spiral into the lower.
Этот маневр дает возможность сократить площадь занимаемую реакторным блоком, сосредоточить все тяжелые неподвижные аппараты в одном месте, что позволяет сократить длину используемых спиралей в два раза, применить дополнительные приводы спиралей 33 и 34; и обеспечить вертикальный трансфер катализатора в перетоках из реактора в регенератор и обратно и обеспечить четкую работу шлюзовых (роторных) питателей [5]. This maneuver makes it possible to reduce the area occupied by the reactor unit, to concentrate all heavy stationary devices in one place, which allows to halve the length of the used spirals, to use additional spiral drives 33 and 34; and provide vertical transfer catalyst in flows from the reactor to the regenerator and vice versa and to ensure the smooth operation of the gateway (rotary) feeders [5].
Использованные источники информации: Sources of information used:
1. Symposium on conversion of LPG to aromatics and olefins, UOP/BP cyclar process UOP oleflix process VNIPINEFT, Moscow, Feb. 1992. 1. Symposium on conversion of LPG to aromatics and olefins, UOP / BP cyclar process UOP oleflix process VNIPINEFT, Moscow, Feb. 1992.
2. "Z-forming process: conversion of LPG and light naphtha to aromatics", 1992, NPRA ANNUAL MEETING, march 22-24, 1992, Marriot/Sheraton, New Orleans, Louisiana, фирма "Chiyoda Corporation"  2. "Z-forming process: conversion of LPG and light naphtha to aromatics", 1992, NPRA ANNUAL MEETING, march 22-24, 1992, Marriot / Sheraton, New Orleans, Louisiana, Chiyoda Corporation
3. Процесс цеоформинг. Институт Катализа СО РАН.  3. The process of zeoforming. Institute of Catalysis SB RAS.
4. «Способ переработки широкой фракции легких углеводородов и попутных нефтяных газов» Патент РФ Ν° 21 14895 от 10 июня 1998г. 4. “Method for processing a wide fraction of light hydrocarbons and associated petroleum gases”, RF Patent Ν ° 21 14895 of June 10, 1998.
5. И. И. Шаргородский. «Реконструкция, модернизация и технические перевооружения складов бестарного и тарного хранения муки, подготовка муки к производству, внутризаводское транспортирование, дозирование, учет муки и жидких ингредиентов на хлебопекарных и других пищевых предприятиях». М. «АГРО - 3», 2008 5. I.I. Shargorodsky. “Reconstruction, modernization and technical re-equipment of bulk and packaged flour storage warehouses, preparation of flour for production, in-plant transportation, dosing, metering of flour and liquid ingredients at bakeries and other food enterprises.” M. "AGRO - 3", 2008
6. В.Ю.Орлов, А.М.Комаров, Л.А.Ляпина. «Производство и использование технического углерода для резин». Ярославль, издательство Александр Рутман, 2002  6. V.Yu. Orlov, A.M. Komarov, L.A. Lyapina. "Production and use of carbon black for rubbers." Yaroslavl, publishing house Alexander Rutman, 2002
7. «Справочник по пыле и золоулавливанию» под общ. Ред А. А Русанова, «Энергия», 1975.  7. "Handbook of dust and ash collection" under the general. Red A. A Rusanova, Energy, 1975.
8. Заявка на патент РФ 2010120320 от 21.05.2010  8. Application for a patent of the Russian Federation 2010120320 dated 05/21/2010

Claims

Формула изобретения Claim
Установка для проведения нефтеперерабатывающих и нефтехимических процессов на гетерогенных катализаторах типа цеоформинг, Z - форминг, циклар, риформинг, каталитическая деструкция ШФЛУ, каталитический крекинг, состоящая из реактора процесса, регенератора катализатора, печи для испарения и нагрева сырья, шлюзвых питателей (затворов), фильтров, узла ректификации и дымовой трубы, отличающаяся тем, что в качестве реактора и регенератора используют спиральные транспортеры, оборудованные рубашками, позволяющими осуществлять процесс изотермически; при этом и в реакторе и в регенераторе осуществлен противоток движущегося гетерогенного катализатора и газа; реактор и регенератор установлены наклонно к горизонтали, так, чтобы спиральные транспортеры и реактора и регенератора работали на подъем катализатора, который необходим для перемещения катализатора из реактора в регенератор и из регенератора в реактор через шлюзовые питатели (затворы), продукты реакций из реактора выводят через фильтр в узел ректификации для разделения, дымовые газы в дымовую трубу через фильтр;  Installation for oil refining and petrochemical processes on heterogeneous catalysts of the Zeoforming type, Z - forming, cyclar, reforming, catalytic destruction of BFLH, catalytic cracking, consisting of a process reactor, catalyst regenerator, furnace for evaporation and heating of raw materials, gateway feeders (gates), filters distillation unit and chimney, characterized in that as the reactor and regenerator use spiral conveyors equipped with jackets that allow the process of isotherms in person; at the same time, a countercurrent of a moving heterogeneous catalyst and gas was carried out both in the reactor and in the regenerator; the reactor and the regenerator are installed obliquely to the horizontal, so that the spiral conveyors and the reactor and the regenerator work to lift the catalyst, which is necessary to move the catalyst from the reactor to the regenerator and from the regenerator to the reactor through gateway feeders (gates), the reaction products from the reactor are removed through a filter to the rectification unit for separation, flue gases to the chimney through the filter;
Установка по п.1 , отличающаяся тем, что в качестве фильтров применены рукавные фильтры из нержавеющей сетки с короткой импульсной обратной продувкой;  Installation according to claim 1, characterized in that the filters are bag filters made of stainless mesh with a short pulse backflushing;
Установка по п.1, отличающаяся тем, что реактор и регенератор в случае их большой длины могут быть разделены на две части, при этом расчлененные концы располагают один над другим так, чтобы катализатор мог свободно пересыпаться с одной части спирального транспортера на другую, а начало и концец реактора и регенератора находились бы на одной линии с остальными тяжелыми аппаратами установки: дымовой трубой, печью и фильтрами.  Installation according to claim 1, characterized in that the reactor and regenerator in case of their long length can be divided into two parts, while the dissected ends are placed one above the other so that the catalyst can freely pour from one part of the spiral conveyor to another, and the beginning and the end of the reactor and regenerator would be in line with the rest of the heavy apparatus of the installation: a chimney, furnace and filters.
PCT/RU2011/000635 2010-08-24 2011-08-23 Apparatus for carrying out oil refining and petrochemical processes on heterogeneous catalysts WO2012026852A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010135185/04A RU2444401C1 (en) 2010-08-24 2010-08-24 Installation of oil processing and petrochemical processes on heterogeneous catalysts
RU2010135185 2010-08-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012026852A1 true WO2012026852A1 (en) 2012-03-01

Family

ID=45723668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2011/000635 WO2012026852A1 (en) 2010-08-24 2011-08-23 Apparatus for carrying out oil refining and petrochemical processes on heterogeneous catalysts

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2444401C1 (en)
WO (1) WO2012026852A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU6726U1 (en) * 1997-05-14 1998-06-16 Закрытое акционерное общество - Научно-производственная фирма "Элистек" REACTOR-REGENERATOR UNIT FOR INSTALLING CATALYTIC CRACKING
US20030124034A1 (en) * 2001-11-29 2003-07-03 China Petroleum & Chemical Corporation Catalytic cracking reaction-regeneration system
RU2396303C2 (en) * 2008-07-17 2010-08-10 Василий Иванович Рева Method for production of liquid fuel from solid fossil fuels and mechanothermochemical reactor for its realisation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU6726U1 (en) * 1997-05-14 1998-06-16 Закрытое акционерное общество - Научно-производственная фирма "Элистек" REACTOR-REGENERATOR UNIT FOR INSTALLING CATALYTIC CRACKING
US20030124034A1 (en) * 2001-11-29 2003-07-03 China Petroleum & Chemical Corporation Catalytic cracking reaction-regeneration system
RU2396303C2 (en) * 2008-07-17 2010-08-10 Василий Иванович Рева Method for production of liquid fuel from solid fossil fuels and mechanothermochemical reactor for its realisation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2444401C1 (en) 2012-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103814114B (en) The fluid catalytic cracking paraffinic naphtha in downflow reactor
US2459425A (en) Apparatus for contacting gaseous fluids with solids
US5372706A (en) FCC regeneration process with low NOx CO boiler
US10710040B2 (en) Systems for promoting endothermic conversions with oxygen transfer agents
EP3204472B1 (en) Integrated heavy liquid fuel coking with chemical looping concept
CA1153976A (en) Hydrocarbon cracking process
CN1003913B (en) Gas circulation method for moving bed catalyst regeneration zones
JP2937479B2 (en) Method and apparatus for dehydrogenating alkanes
Ahari et al. A mathematical modeling of the riser reactor in industrial FCC unit
KR101489768B1 (en) A catalytic dehydrogenation process and system for dehydrogenating an alkane stream
CN86104303A (en) The sequential cracking of hydrocarbon
US5160426A (en) Process and apparatus for indirect heating of catalyst stripper above a bubbling bed catalyst regenerator
CN103028450B (en) catalytic conversion catalyst regeneration method
CN112423874A (en) Utilizing multi-stage catalyst reaction and regeneration to maximize olefin production
RU2444401C1 (en) Installation of oil processing and petrochemical processes on heterogeneous catalysts
US5202294A (en) Low pressure drop regeneration of a catalyst
WO2011145980A1 (en) Process and plant for reprocessing rubber-containing waste
US8986639B2 (en) Denox treatment for a regenerative pyrolysis reactor
US4473658A (en) Moving bed catalytic cracking process with platinum group metal or rhenium supported directly on the cracking catalyst
JPH03207795A (en) Consolidated paraffin modification and contact decomposition
US2388642A (en) Apparatus for continuous conversion of hydrocarbons
US20210009903A1 (en) Fluid Bed Steam Cracking Using Direct Heating
US2334555A (en) Catalytic apparatus
US5308473A (en) Low NOx FCC regeneration process and apparatus
TW200940171A (en) Reactor and process for endothermic gas phase reactions on a solid catalyst

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11820247

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11820247

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1