КАТАЛИТИЧЕСКИЙ РЕАКТОР Российский патент 1998 года по МПК C10G11/10 B01J8/02 

Изобретение относится к оборудованию процессов переработки нефтей и газовых конденсатов и может быть использовано в установках каталитического риформинга бензиновых фракций.

Известны каталитические реакторы с аксиальным направлением прохода сырья через слой катализатора [1]. Реактор включает корпус с эллиптическими днищами, обечайкой и люками, верхние штуцеры для ввода сырья и вывода продуктов реакции, распределитель, люк для выгрузки катализатора, опорную решетку, футеровку, засыпку катализатора с подстилающей и покровной засыпкой фарфоровыми шариками.

Сырье, подаваемое в реактор с соответствующими параметрами, преобразуется, проходя через слой катализатора, и выводится из реактора на дальнейшую обработку.

Известны реакторы с радиальным проходом сырья через слой катализатора [2] . Реакторы включают корпус с эллиптическими днищами, штуцеры для ввода сырья и вывода продуктов реакции, штуцеры для выгрузки катализатора, сетчатую корзину, распределитель, центральную трубу, загрузку катализатора и подстилающего слоя фарфоровых шариков, футеровку.

Газосырьевая смесь, пройдя через распределитель, устремляется в кольцевой зазор между корзиной и корпусом, из которого радиальным потоком проходит через катализатор в направлении к центральной трубе. Продукты реакции выводятся через нижний штуцер.

Недостатком известных аналогов является малоэффективное использование оборудования, т.к. доля объема загрузки катализатора в общем объеме реактора невелика.

Наиболее близким по технической сущности является монометаллический реактор с радиальным проходом сырья через слой катализатора [3]. Реактор включает корпус с эллиптическими днищами, обечайкой и люком, штуцеры для ввода сырья и вывода продуктов реакции, штуцер для выгрузки катализатора, распределитель, сетчатую корзину, центральную трубу, засыпку катализатора и подстилающего слоя фарфоровых шариков. Работа реактора, принятого за прототип, полностью соответствует работе предыдущего аналога.

Недостатком прототипа является малоэффективное использование оборудования. Недостаток обусловлен тем, что доля объема загрузки в общем объеме реактора невелика и значительные объемы занимает газораспределительное пространство и засыпка фарфоровыми шариками.

Изобретение решает задачу повышения эффективности использования оборудования путем увеличения объема загрузки катализатора за счет сокращения объема газораспределительного пространства и исключения засыпки фарфоровых шариков.

Задача решается тем, что в каталитическом реакторе, включающем вертикальный цилиндрический корпус с эллиптическими днищами и обечайкой, верхний люк, штуцер для ввода сырья, нижний штуцер для вывода продуктов реакции, соединенный с центральной трубой, распределитель, сетчатую корзину, установленную в корпусе с кольцевым зазором, перфорированную центральную трубу, обернутую сеткой, установлено второе коническое дно с вертикальными бортами и отверстием для центральной трубы и образующее кольцевой зазор по периметру с корпусом и междудонное пространство, сетка корзины заправлена по внутренней поверхности борта, распределительное устройство включает междудонное пространство и вихревую камеру, установленную на нижнем эллиптическом днище снаружи, имеющую кольцевой пережим, тангенциальный штуцер для ввода сырья и аксиальный проходной штуцер для вывода продуктов реакции, центральная труба выполнена с разъемом и сетчатой перегородкой ниже плоскости разъема. По внутренней поверхности обечайки выполнено вертикальное оребрение, на нем закреплены горизонтальные обручи и сетка подвешена на обручах.

В известных технических решениях не обнаружены признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа. Поэтому заявляемое решение обладает существенными отличиями.

Изменения внесены в систему распределения газового потока при существенном уменьшении объема, но при сохранении ее пропускной способности. Вихревая камера с тангенциальным штуцером для ввода сырья и кольцевым пережимом позволяет равномерно распределить в междудонном пространстве газовый поток, который выходит из пережима с углом раскрытия, примерно равным 90^o, и двигается далее в направлении кольцевого зазора между корзиной и корпусом реактора. Через осевую зону вихревой камеры пропущен проходной штуцер для вывода продуктов реакции. Он не нарушает существенным образом структуру вихревого потока газа, вводимого в реактор. Исключена засыпка подстилающего слоя фарфоровых шариков, являющаяся балластом для реакторов радиального типа. Удлиненная центральная труба позволяет заполнить реактор катализатором доверху. При снятой верхней части трубы проводится механизированная выгрузка катализатора сверху через люк, а сетчатая перегородка, установленная ниже плоскости разъема, препятствует забиванию центральной трубы отработанным катализатором. Кроме того, открывается доступ внутрь реактора через люк для проведения внутреннего осмотра, технического обслуживания, ремонта. Указанное расположение сетки сетчатой корзины относительно борта второго дна препятствует пересыпанию катализатора из корзины в кольцевой зазор и газораспределительное пространство.

Внутреннее оребрение обечайки и закрепленные на нем обручи обеспечивают надежную подвеску сетки и гарантированный кольцевой зазор между сеткой и корпусом, по которому восходящим потоком перемещается газ.

На чертеже приведен общий вид предложенного каталитического реактора. На нем изображены: эллиптические днища 1 и 2, обечайка 3, верхний люк 4, штуцер для ввода сырья 5, штуцер для вывода продуктов реакции 6, центральная труба 7, сетчатая корзина 8, кольцевой зазор 9, второе дно 10, борт 11, междудонное пространство 12, вихревая камера 13, кольцевой пережим 14, разъем 15, сетчатая перегородка 16, уровень заполнения реактора 17, внутреннее оребрение 18, обручи 19.

Реактор работает следующим образом. Исходное сырье в виде парогазовой смеси, имеющее соответствующие параметры (расход, давление, температура), подается на переработку через тангенциальный штуцер 5. В вихревой камере 13 осуществляется закрутка потока и перемещение его в направлении кольцевого пережима 14. Истечение потока из кольцевого пережима происходит с углом раскрытия примерно 90^o и далее поток устремляется по междудонному пространству 12 в направлении кольцевого зазора 9 между обечайкой реактора 3 и сетчатой корзиной 8. Из кольцевого зазора парогазовый поток устремляется через сетку корзины и засыпку катализатора в радиальном направлении к центральной трубе и выводится из реактора через нижний штуцер 6.

В период регенерации катализатора через штуцер 5 подается регенерирующий газ определенного состава и через штуцер 6 выводится из реактора отработанный регенерирующий газ.

Замена катализатора осуществляется после необратимой частичной потери его активности. Для этого вскрывается люк 4, вынимается съемная верхняя часть центральной трубы и отработанный катализатор извлекается из реактора при помощи шланга, соединенного с системой отсасывающего пневмотранспорта.

Загрузка катализатора производится через верхний люк реактора при установленной в рабочее положение верхней части центральной трубы. Коэффициент заполнения реактора катализатором 0,82-0,87.

Таким образом новые технические решения, внесенные в каталитический реактор в целом, не нарушают его работоспособности, увеличивают долю объема катализатора за счет сокращения объемов газораспределительного пространства и засыпки фарфоровых шариков и доказывают возможность достижения положительного эффекта.

Использование: каталитический реактор относится к технике переработки нефти. Изобретение решает задачу повышения эффективности использования оборудования. Сущность изобретения: в реакторе увеличена доля объема, занимаемого катализатором, за счет сокращения объема газораспределительного пространства и исключения балласта. Для этого в реакторе, включающем вертикальный цилиндрический корпус с эллиптическими днищами и обечайкой, верхний люк, штуцер для ввода сырья, нижний штуцер для вывода продуктов реакции, соединенный с центральной трубой, распределитель, сетчатую корзину, установленную в корпусе с кольцевым зазором, перфорированную центральную трубу, обернутую сеткой, установлено второе дно конической формы с вертикальным бортом и отверстием для центральной трубы и образующее кольцевой зазор по периметру с корпусом и междудонное пространство, сетка сетчатой корзины заправлена по внутренней поверхности борта, распределитель включает междудонное пространство и вихревую камеру, установленную на нижнем эллиптическом днище снаружи, имеющую кольцевой пережим, тангенциальный штуцер для ввода сырья и аксиальный проходной штуцер для вывода продуктов реакции, центральная труба выполнена с разъемом и сетчатой перегородкой ниже плоскости разъема. По внутренней поверхности обечайки выполнено вертикальное оребрение, на нем закреплены горизонтальные обручи и сетка сетчатой корзины подвешена на обручах. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Каталитический реактор, включающий вертикальный цилиндрический корпус с эллиптическими днищами и обечайкой, верхний люк, штуцер для ввода сырья, нижний штуцер для вывода продуктов реакции, соединенный с центральной трубой, распределитель, сетчатую корзину, установленную в корпусе с кольцевым зазором, перфорированную центральную трубу, обернутую сеткой, отличающийся тем, что в нем установлено на опорах второе дно конической формы с вертикальным бортом и отверстием для центральной трубы, образующее кольцевой зазор по периметру с корпусом и междудонное пространство, сетка сетчатой корзины заправлена по внутренней поверхности борта, распределитель включает междудонное пространство и вихревую камеру, установленную на нижнем эллептическом днище снаружи, имеющую кольцевой пережим, тангенциальный штуцер для ввода сырья и аксиальный проходный штуцер для вывода продуктов реакции, центральная труба выполнена с разъемом и сетчатой перегородкой ниже плоскости разъема. 2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что по внутренней поверхности обечайки выполнено вертикальное оребрение, на нем закреплены горизонтальные обручи и сетка сетчатой корзины подвешена на обручах.