РЕАКТОР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Российский патент 1998 года по МПК B01J8/02 B01J8/04 

Изобретение относится к устройствам для проведения каталитических процессов в стационарном слое катализатора и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности для проведения процесса каталитического риформирования бензинов.

Известен реактор для проведения каталитических процессов, включающий корпус со сферическими днищами, защитную обечайку, размещенный внутри обечайки стакан с предохранительной сеткой, центральную перфорированную трубу, опорную решетку, входной и выходной штуцера и патрубок разгрузки катализатора [1]
Недостатком конструкции данного реактора является неравномерность распределения потока по ходу реакционной смеси в слое катализатора, образование "мертвых" зон и, тем самым, низкая эффективность процесса в целом при радиальном давлении потока сырья в реакторе.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности реактор для проведения каталитических процессов, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого коаксиально установлена центральная перфорированная труба, заглушенная с одного конца и соединенная другим концом с патрубком, перфорированные желоба, расположенные по образующей цилиндра, опорное днище, патрубки вывода продукта и катализатора [2]
Недостатком известной конструкции является относительно невысокая эффективность процесса в связи с неравномерностью прогрева слоя катализатора реакционной массой (сырьем) в результате неравномерного распределения сырья в слое катализатора при его радиальной подаче, как и в случае аксиального ввода сырья в данном реакторе. Другим недостатком является узкий диапазон устойчивой работы реактора, что приводит к снижению выхода целевых фракций при изменениях в загрузке реактора по сырью.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса и увеличение диапазона устойчивости работы реактора.

Поставленная цель достигается тем, что желоба выполнены двухслойными с образованием зазора между слоями и заглушенного по торцам желобов, величина которого определяется как (0,1 0,2) • R, где R радиус желоба, кроме того, перфорация желоба, граничащего со слоем катализатора, составляет 20 - 40% а перфорация второго слоя желоба 2 5% от экспонированной поверхности желобов, причем перфорация второго слоя желоба выполнена симметрично в площади сегментов, ограниченных радиусами от 180^o до 90^o.

С целью сокращения поперечного смещения реакционной смеси по высоте реактора целесообразно между слоями желобов по высоте зазоров устанавливать горизонтальные "глухие" полукольца.

Целесообразно слои желоба выполнять в форме усеченных полуконусов, основанием ориентированных к патрубку вывода реакционной смеси из реактора.

На фиг. 1 дан эскиз заявляемого реактора для проведения каталитических процессов. На фиг.2 дан вид двухслойного желоба. На фиг.3 дан фрагмент реактора с желобами в форме усеченных полуконусов.

Реактор содержит цилиндрический корпус 1, верхнее 2 и нижнее 3 днища. Коаксиально корпусу 1 в реакторе расположена центральная перфорированная труба 4, соединенная одним концом с патрубком 5 ввода сырья, а нижним концом с глухим опорным днищем 6. В днище 6 имеется парубок 7 для выгрузки катализатора из реактора. По образующей корпуса 1 установлены желоба, состоящие из первого 8 и второго 9 перфорированных слоев. Слои 8 и 9 установлены друг относительно друга с зазором, величина которого определена как (0,1 0,2) • R, где R радиус желоба. Верхние торцы желобов и зазоры вверху отглушены газонепроницаемыми кольцами 10, а в нижних торцах желобов отглушен лишь зазор между слоями 8 и 9. Торцы желобов в нижнем их сечении выполнены открытыми для прохода реакционной смеси. Для снижения перемещения реакционной смеси по высоте реактора между слоями 8 и 9 желоба могут устанавливаться горизонтальные "глухие" полукольца 11. Слой катализатора 12 размещается на опорной решетке 6. В днище 3 реактора выполнен патрубок 13 для вывода реакционной смеси из реактора.

Реактор для проведения каталитических процессов работает следующим образом.

Поток сырья вводится в реактор через верхний патрубок 5 и через перфорацию центральной трубы 4 равномерно поступает в слой катализатора 12. Равномерное движение реакционной смеси в слое катализатора 12 обеспечивается конструкцией желобов, а именно расположением слоев желобов 8 и 9 друг относительно друга на расчетном расстоянии и различием в величине их перфорации. Расположение слоев 8 и 9 желобов на расстоянии, определяемом как (0,1 0,2) • R, где R радиус желоба (в нашем случае слоя 8), предопределяет образование между слоями 8 и 9 газового буфера, наличие которого компенсирует неравномерность в объеме реакционной смеси, движущейся через слой катализатора. Выполнение же слоя 8 с перфорацией 20 40% а перфорации слоя 9 равной 2 5% от экспонированной поверхности желобов, позволяет выравнивать линейную скорость движения реакционной смеси в слое катализатора 12. Расположение перфорации слоя 9 желоба симметрично в секторах, ограниченных радиусами от 180^o до 90^o, при прохождении потока реакционной смеси через нее способствует образованию так называемой "газовой воронки", наличие которой интенсифицирует процесс в пограничном объеме катализатора и, тем самым, приводит к увеличению выхода целевых продуктов. Пройдя слои 8 и 9 желобов, реакционная смесь нисходящим потоком по зазору между корпусом 1 и слоями 9 желобов направляется в нижнее днище 3 реактора и через патрубок 13 выводится из реактора.

Таким образом, использование заявляемой конструкции реактора для проведения каталитических процессов, в частности для проведения процесса риформирования бензинов, позволит равномерно распределить реакционную смесь при ее радиальном движении в слое катализатора, выровнять линейную скорость реагентов, стабилизировать долю превращения сырья в широком диапазоне по его загрузке, более рационально использовать объем катализатора за счет исключения застойных или байпасных зон, устранить витание катализатора в результате выравнивания линейной скорости движения реагентов, т.е. исключить износ дорогостоящего катализатора и, как результат, повысить эффективность процесса в целом.

Использование: относится к конструкциям реакторов для проведения каталитических процессов, в частности для риформирования бензинов, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Реактор содержит цилиндрический корпус, внутри которого коаксиально установлена центральная перфорированная труба, заглушенная с одного конца и соединенная другим концом с патрубком. По образующей корпуса расположены двухслойные желоба с образованием зазора между слоями, заглушенного по торцам желобов. Величина зазора определяется как (0,1 - 0,2)R, где R - радиус желоба. Перфорация желоба, граничащего со слоем катализатора, составляет 20 - 40%, а перфорация второго слоя - 2 - 5% от экспонированной поверхности желоба. Перфорация второго слоя желоба выполнена симметрично в площади сегментов, ограниченных радиусами от 180^o до 90^o. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Реактор для проведения каталитических процессов, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого коаксиально установлена центральная перфорированная труба, заглушенная с одного конца и соединенная другим концом с патрубком, перфорированные желоба, расположенные по образующей корпуса, опорное днище, патрубки для вывода продукта и катализатора из реактора, отличающийся тем, что желоба выполнены двуслойными с образованием зазора между слоями, заглушенного по торцам желобов, величина которого определяется как (0,1 0,2)R, где R радиус желоба, кроме того, перфорация желоба, граничащего со слоем катализатора, составляет 20 40% а перфорация второго слоя 2 5% от экспонированной поверхности желоба, причем перфорация второго слоя желоба выполнена симметрично в площади сегментов, ограниченных радиусами 180 90^o. 2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что между слоями желобов по высоте зазоров установлены горизонтальные "глухие" полукольца. 3. Реактор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что слои желобов выполнены в форме усеченных полуконусов, основанием ориентированных к выводу продукта из реактора.