ИНЕРЦИОННЫЙ СЕПАРАТОР ПРЯМОТОЧНОГО РЕАКТОРА С ВОСХОДЯЩИМ ПОТОКОМ КАТАЛИЗАТОРА Российский патент 1998 года по МПК B01J8/18 

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано для разделения катализатора и продуктов реакции в прямоточных реакторах с восходящим потоком катализатора, преимущественно в установках каталитического крекинга.

Из уровня техники известны устройства для улавливания катализатора в реакторах с восходящим потоком катализатора, которые размещаются в верхней части реактора и обеспечивают отделение отходящего газового потока от катализатора (см. патент СССР 854267, кл. B 01 J 8/18, 1981; патент США 3152084, кл. 208-78, 1964; патент США 3615256, кл. 23 - 288 S, 1971; Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты нефтегазопереработки. - М.: Химия, 1980, с. 379-388).

Эти устройства содержат фильтры или циклоны для разделения фаз, верхняя часть прямоточного реактора оборудована выходными патрубками, при выходе из которых происходит предварительная инерционная сепарация потока, поступающего из реактора в отстойную зону реактора-сепаратора.

Однако эффективность предварительной сепарации в этих устройствах невысока в силу несовершенства конструктивного исполнения выходных патрубков и их расположения.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому, изобретению является инерционный сепаратор прямоточного реактора, выполненный в виде радиальных патрубков, которые присоединены в верхней части ствола прямоточного реактора и снабжено на выходе поворотными коленами (см. сб. Реакторы для процессов глубокой переработки нефти и оборудование электрообессоливающих установок под редакцией Г. В. Мамонтова, ВНИИНефтемаш, - М., 1990, с. 8 - 11), который используется в установках каталитического крекинга.

Наличие инерционного сепаратора, смонтированного непосредственно на выходе из прямоточного реактора, обеспечивает достаточно эффективное предварительное разделение катализатора и газообразных продуктов крекинга перед циклонами благодаря дополнительному повороту потока, поступающего из ствола прямоточного реактора в отстойную зону реактора.

К недостаткам известного решения следует отнести возможность захвата частиц катализатора газовым потоком на выходе из поворотного колена, что ухудшает работу циклонов и снижает эффективность улавливания катализатора.

Кроме того, при повороте потока газо-катализаторной смеси в радиальных патрубках имеет место абразивное истирание торцевой части, что снижает надежность работы реактора.

Изобретение направлено на повышение эффективности и надежности работы прямоточного реактора с восходящим потоком катализатора в установках каталитического крекинга за счет быстрого прекращения контакта продуктов реакций с катализатором снижения запыленности газового потока продуктов крекинга на входе в циклоны, уменьшения потерь катализатора и исключения абразивного износа радиальных патрубков.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в инерционном сепараторе прямоточного реактора, выполненном в виде радиальных патрубков, которые смонтированы на верхнем конце ствола прямоточного реактора и снабжены поворотными коленами, радиальные патрубки выполнены с глухими торцевыми карманами, заполненными катализатором, выходные участки поворотных колен установлены с наклоном к центру реактора и выполнены со ступенчатым срезом, при этом длина выступающей части боковой поверхности выходного участка, которая обращена к периферии реактора, составляет 0,8-1,2 его диаметра.

Кроме того, угол между осями выходного участка поворотного колена и радиального патрубка составляет 75 - 89^oC.

Наличие ступенчатого среза на выходном участке поворотных патрубков обеспечивает вывод частиц катализатора и газового потока на разных уровнях (твердые частицы катализатора по внешней выступающей части боковой поверхности поворотного колена возвращаются вниз в псевдоожиженный слой десорбера, а газовый поток разворачивается преимущественно в области вырезанной части боковой поверхности и поднимается вверх на вход в циклоны, что предотвращает захват и унос катализатора газовым потоком и повышает эффективность работы инерционного сепаратора.

Наличие глухого торцевого кармана, который заполнен катализатором с образованием закругленной поверхности, обеспечивающей плавный переход от радиального патрубка к выходному участку поворотного колена, исключает абразивное истирание торцевых участков радиальных патрубков, что снижает эрозионный износ реактора в целом и повышает надежность его работы.

Снижению эрозионного износа способствует и наклон выходных участков поворотных колен к центру реактора, т.к. при этом частицы катализатора направляются в середину зоны псевдоожиженного слоя десорбера реактора и не контактируют со стенкой реактора.

Выбранное соотношение геометрических параметров является оптимальным для условий работы промышленно разработанных конструкций прямоточных реакторов с восходящим потоком катализатора в установках каталитического крекинга в широком диапазоне производительности по сырью.

На чертеже представлен общий вид инерционного сепаратора.

Инерционный сепаратор содержит радиальные патрубки 1, которые снабжены поворотными коленами 2. Выходной участок 3 поворотных колен 2 выполнен со ступенчатым срезом 4, при этом выступающая часть 5 его боковой поверхности выходного участка 3 обращена к периферии реактора 6 и имеет длину l, которая составляет 0,8-1,2 диаметра d выходного участка 3.

Кроме того, выходной участок 3 установлен под углом ϕ = 75 - 89^o к радиальному патрубку 1 и с наклоном в сторону центра реактора 6.

Радиальные патрубки 1 снабжены глухими торцевыми карманами 7, которые заполнены катализатором, с образованием криволинейной поверхности сопряжения 8, обеспечивающей плавный переход потока из радиального патрубка 1 в выходной участок 3.

В карманах 7 могут устанавливаться перегородки для лучшего удержания катализатора (на чертеже не показаны).

Инерционный сепаратор размещается в объеме верха реактора 6, конструктивно оформленного в виде отстойной зоны 9 с системой циклонов (на чертеже не показано), и монтируется на верхнем конце стояка 10 прямоточного реактора, к которому подсоединяется посредством радиальных патрубков 1.

Инерционный сепаратор работает следующим образом.

Поток смеси катализатора с парообразными продуктами крекируемого сырья и водяного пара, которые используются в качестве транспортирующего агента, поступает по стволу 10 прямоточного реактора снизу к верхнему концу и распределяется по радиальным патрубкам 1.

При движении потока смеси по тракту инерционного сепаратора происходит разделение твердой и газообразной фаз: под действием центробежных сил при повороте на криволинейной поверхности 8 и под действием инерционных сил на выходе со среза 4 при резком изменении направления газового потока.

Кроме того, разворот газового потока на выходе инерционного сепаратора осуществляется преимущественно вокруг короткой, внутренней части среза 4, обращенной к центру, в то время как твердые частицы катализатора выводятся в псевдоожиженный слой десорбера 11 по внешней, выступающей части 5 боковой поверхности выходного участка 3, обращенной к периферии реактора 6.

Это обеспечивает эффективное отделение твердых частиц катализатора от парообразного потока перед очисткой продуктов крекинга в системе циклонов, куда они поступают после инерционного сепаратора.

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано для разделения катализатора и продуктов реакции. Сущность изобретения: инерционный сепаратор прямоточного реактора выполнен в виде радиальных патрубков, которые смонтированы на верхнем конце ствола прямоточного реактора и снабжены поворотными коленами, радиальные патрубки выполнены с глухими торцевыми карманами, заполненными катализатором, выходные участки поворотных колен установлены с наклоном к центру реактора и выполнены со ступенчатым срезом, при этом длина выступающей части боковой поверхности выходного участка, которая обращена к периферии реактора, составляет 0,8-1,2 его диаметра. Кроме того, угол между осями выходного участка поворотного колена и радиального патрубка составляет 75-89^o. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Инерционный сепаратор прямоточного реактора, выполненный в виде радиальных патрубков, которые смонтированы на верхнем конце ствола прямоточного реактора и снабжены поворотными коленами, отличающийся тем, что радиальные патрубки выполнены с глухими торцевыми карманами, заполненными катализатором, выходные участки поворотных колен установлены с наклоном к центру реактора и выполнены со ступенчатым срезом, при этом длина выступающей части боковой поверхности колена, которая обращена к периферии реактора, составляет 0,8 - 1,2 диаметра выходного патрубка колена. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что угол между осями выходного участка поворотного колена и радиального патрубка составляет 75 - 89^o.