КОЖУХОТРУБЧАТЫЙ РЕАКТОР Российский патент 1997 года по МПК B01J8/06 

Изобретение относится к конструкциям кожухотрубчатых реакторов для проведения процессов каталитической конверсии углеводородов и может быть использовано в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Известна конструкция кожухотрубчатого реактора для проведения процесса конверсии углеводородов, содержащего корпус с входными и выходными патрубками для сырья корпус с входными и выходными патрубками для сырья и теплоносителя, крышки и пучок трубок с открытыми концами, заполненных катализатором [1] Однако, в промышленных условиях при диаметре реактора до 5 м и количеством трубок до 15000 шт не удается достичь строгой горизонтальности трубной плиты, в результате в некоторые трубы не попадает жидкость, продукты реакции неравномерно охлаждаются, трубы реактора перегреваются, что способствует неравномерному отложению смол и кокса на катализаторе.

Известна конструкция многотрубчатого реактора, содержащего корпус с входными и выходными патрубками для сырья и теплоносителя, крышки и пучок трубок с катализатором, где верхние края каждой реакционной трубки снабжены колпаком, имеющим входное отверстие для газа, которое определяет вход жидкости в реакционную трубу [2]
Недостатком известной конструкции является использование газа для распределения жидкости, что ухудшает теплосъем от продуктов реакции.

Известная конструкция кожухотрубчатого реактора, выбранная в качестве прототипа, в котором распределение сырья по реакционным трубкам осуществляется через прямоугольные щелевые отверстия на конце трубок [3]
Данная конструкция позволяет равномерно распределить сырье по сечению реактора, но не решает проблемы распределения сырья по катализатору внутри реакционных труб из-за струйного его течения в центральную (осевую) часть труб через прямоугольные щелевые отверстия (см. фиг.2, поз.9).

В результате такого режима поступления сырья на катализатор внутренние стенки реакционных труб, особенно их верхняя часть, оказываются плохо смоченными, что затрудняет передачу тепла реакции через стенки труб реактора к теплоносителю и вызывает более быструю отработку катализатора и снижение выхода катализата.

Это относится к недостаткам известной конструкции, так как практика эксплуатации кожухотрубчатых реакторов показывает, что эффективность работы реактора в немалой степени определяется величиной теплосъема от продуктов реакции, который происходит через стенки реакционных трубок.

Целью изобретения является увеличение выпуска целевых продуктов, срока использования катализатора, снижения выхода кокса и обеспечение широкого диапазона устойчивой и эффективной работы кожухотрубчатых реакторов каталитической конверсии углеводородов за счет распределения жидкой фазы сырья к стенкам реакционных труб.

Указанная цель достигается тем, что входные прямоугольные щелевые отверстия на концах реакционных труб (поз.9, фиг.3) снабжены внутренними направляющими пластинами (поз. 10, фиг.3, 4), отогнутыми от вертикальной оси каждого входного прямоугольного щелевого отверстия в противоположных направлениях так, что площадь вертикальных отверстий (ABCD, поз.12, фиг.3) между соседними направляющими пластинами меньше площади горизонтальных отверстий, образованных соседними внутренними направляющим пластинами и стенками реакционных труб (CDFE, поз.11, фиг.4), а суммарная площадь указанных отверстий AbCD И CDFE равна площади входных прямоугольных щелевых отверстий (поз.9, фиг.3).

На фиг. 1 показан кожухотрубчатый реактор для проведения процессов каталитической конверсии углеводородов.

На фиг.2-фрагмент крепления распределителя в реакторе; на фиг.3-проекция распределительного устройства; на фиг.4 изображен вид распределительного устройства сверху.

Кожухотрубчатый реактор состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками для сырья, входным 2 и выходным 3 патрубками для сырья, входным 4 и выходным 5 патрубками для теплоносителя, крышек 6 и пучка реакционных труб 7 с катализатором, которые оканчиваются распределительными устройствами 8 с входными прямоугольными щелевыми отверстиями 9, снабженными внутренними направляющими пластинами 10, образующих отверстия (ABCD поз.12, фиг.3) и CDEf (Фиг.4, поз.11), по которым сырье распределяется на катализатор.

Устройство работает следующим образом. Сырье поступает в верхний патрубок ввода 2 (фиг.1) и с помощью распределительных устройств 8 (фиг.1) с входными прямоугольными щелевыми отверстиями 9 (фиг. 2,3) равномерно распределяется по реакционным трубам 7 (фиг.1), заполненных катализатором. Через отверстия 9 (фиг. 2, 3) сырье поступает в трубы. Ниже рассмотрена работа устройства при различных скоростях подачи сырья в реактор.

При пониженной производительности сырье переливается через нижний край отверстия 9 (фиг.2, 3) и полностью попадает на катализатор через отверстия (CDFE), образованные соседними направляющими пластинами 10 (фиг. 3, 4) и стенками труб. Направляющие пластины с отгибом (поз. 10, фиг. 3, 4) придают сырью направленное течение его к стенкам реакционных труб в отверстия CDFE (поз. 11, фиг. 4), площади которых достаточны для распределения сырья при пониженной производительности.

При высокой производительности сырье через щелевое отверстие 9 (см. фиг. 3) поступает во внутреннюю часть реакционной трубы 7 (см. фиг.1) и пропорционально распределяется по сечению катализатора.

Большая часть сырья за счет сил гравитации пройдет через горизонтальные отверстия CDFE,образованные направляющими пластинами 10 и стенками труб (см. фиг. 4), а оставшаяся часть перетечет через вертикальные отверстия ABCD (см. фиг.3), образованные направляющими пластинами 10.

Таким образом, благодаря предлагаемому конструктивному оформлению кожухотрубчатого реактора обеспечивается более устойчивая его работа в широком диапазоне подачи сырья. Жидкая фаза сырья всегда присутствует в пристенной области каждой реакционной трубы, что обеспечивает поддержание температуры без перегрева и коксования катализатора, что в итоге позволяет увеличить конверсию сырья в цикл работы катализатора.

Использование: для проведения процессов каталитической конверсии углеводородов и может быть использовано в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Сущность изобретения: кожухотрубчатый реактор содержит корпус с входными и выход патрубками для сырья и теплоносителя, крышки и пучок труб с катализатором. Концы трубок оканчиваются щелевыми прямоугольными отверстиями с внутренними направляющими пластинами. 4 ил.

Кожухотрубчатый реактор для проведения процесса каталитической конверсии углеводородного сырья, содержащий корпус с входными и выходными патрубками для сырья и теплоносителя, крышки и пучок реакционных труб, оканчивающихся входными прямоугольными щелевыми отверстиями на боковой поверхности, отличающийся тем, что входные прямоугольные щелевые отверстия на концах реакционных труб снабжены внутренними направляющими пластинами, отогнутыми от вертикальной оси каждого входного щелевого прямоугольного щелевого отверстия в противоположных направлениях так, что площадь вертикальных отверстий между соседними направляющими пластинами меньше площади горизонтальных отверстий, образованных соседними внутренними направляющими пластинами и стенками реакционных труб, а суммарная площадь этих отверстий равна площади входных прямоугольных щелевых отверстий.