РЕАКТОРНО-РЕГЕНЕРАЦИОННЫЙ БЛОК УСТАНОВКИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА Российский патент 2002 года по МПК B01J8/00 B01J8/08 C10G11/00 

Изобретение относится к области химического и нефтехимического аппаратостроения, а именно к установкам вторичной переработки нефти, и может быть использовано при каталитическом расщеплении (крекинге) средних и тяжелых нефтепродуктов без использования водорода.

Уровень техники заключается в следующем.

Известен реакторно-регенерационный блок установки каталитического крекинга нефтепродуктов, выполненный в виде вертикального реактора с неподвижным слоем катализатора, снабженного верхним и нижним патрубками для ввода сырья и вывода получаемых продуктов. Исходное сырье - средние и тяжелые фракции нефтепродуктов, нагретые до температуры кипения в парообразном или парожидкостном состоянии, поступают через верхний патрубок в реактор и фильтруются сквозь слой катализатора. При этом происходит крекирование сырья с образованием более ценных легких углеводородов, которые выводятся через нижний патрубок и подвергаются дальнейшей переработке (Бондаренко Б.И. Установки каталитического крекинга. - М.: ГНТИ нефтяной и горно-топливной литературы, 1959, с. 5-6).

Одновременно с этим в определенных количествах образуются продукты уплотнения - смолистые соединения и кокс, которые осаждаются на поверхности зерен катализатора и вызывают его дезактивацию. Для удаления этих примесей периодически через каждые 25-40 мин проводится регенерация катализатора путем выжигания смолистых и коксовых отложений горячим воздухом. Процесс крекирования в известном реакторно-регенерационном блоке установки каталитического крекинга является малоэффективным и низко производительным, что вызвано цикличностью его работы.

Наиболее близким по совокупности признаков и достигаемому эффекту к предлагаемому является реакторно-регенерационный блок установки каталитического крекинга, представляющий собой последовательно соединенные вертикальные реактор и регенератор с патрубками для ввода и вывода катализатора и продуктов, наклонный катализаторопровод в форме пустотелой трубы, дозатор пневмоподъемника, выполненный в виде вертикального цилиндрического корпуса с крышкой и днищем, снабженного патрубками для ввода катализатора и вторичного воздуха, патрубком и гильзой для подачи первичного воздуха и пневмостволом, расположенными коаксиально внутри корпуса дозатора и не доходящими до его днища. В данном реакторно-регенерационном блоке процесс каталитического крекинга осуществляется следующим образом. Исходное сырье - средние и тяжелые фракции нефтепродуктов, нагретые до температуры кипения в парообразном или парожидкостном состоянии, непрерывно поступают в верхнюю часть реактора. Сюда же непрерывно дозируется нагретый катализатор. Процесс крекирования осуществляется в режиме прямоточного нисходящего движения катализатора и сырья. После завершения технологического процесса газообразные продукты отделяют от потока катализатора и направляют на дальнейшую переработку. Катализатор отпаривают от остатков углеводородов и подают в регенератор для выжигания смолистых и коксовых отложений горячим воздухом. Регенерированный катализатор через нижнее собирающее устройство и патрубок для вывода катализатора из регенератора одним потоком через наклонный катализаторопровод в форме пустотелой трубы поступает в дозатор пневмоподъемника. Здесь он попадает в кольцевое пространство между корпусом дозатора и гильзой и опускается одним сплошным потоком. Воздух, необходимый для пневмотранспорта, подается двумя потоками. Основной, так называемый первичный поток, из патрубка первичного воздуха направляется по кольцевому пространству между гильзой и пневмостволом к устью пневмоствола, где подхватывает катализатор и увлекает его в пневмоствол. Расход катализатора регулируют изменением потока вторичного воздуха, вводимого по патрубку вторичного воздуха. Вторичный воздух, выходя из-под среза гильзы, способствует захвату катализатора. Катализатор из верхней части пневмоствола попадает в сепаратор, где отделяется от воздуха и возвращается в реактор (Вихман Г.Л., Круглов С.А. Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперерабатывающих заводов. - М.: Машиностроение, 1978, с. 206-220 и 290-293).

Однако однопоточная выгрузка катализатора из левой и правой половин регенератора через наклонный катализаторопровод происходит неравномерно. Это, как было установлено, вызвано тем, что скорость движения верхних слоев катализатора в наклонном катализаторопроводе значительно превышает скорость движения его нижних слоев. Отмеченный недостаток приводит к уменьшению длительности регенерации катализатора, находящегося в правой части регенератора, и, наоборот, к чрезмерному увеличению длительности воздействия высоких температур на катализатор, находящийся в левой части регенератора. Все это, в конечном счете, снижает равновесную активность, способствует переизмельчению и повышенным потерям катализатора.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Изобретение направлено на решение задачи - повышение эффективности работы реакторно-регенерационного блока, повышение эффективности технологического процесса, снижение потерь катализатора. Решение данной задачи опосредовано новым техническим результатом. Данный технический результат заключается в улучшении условий выгрузки катализатора - равномерности вывода катализатора по всему поперечному сечению регенератора за счет изменения конструкции катализаторопровода и дозатора.

Существенные признаки заявляемого технического решения.

Реакторно-регенерационный блок установки каталитического крекинга включает последовательно соединенные вертикальные реактор и регенератор с патрубками для ввода и вывода продуктов и катализатора, наклонный катализаторопровод в форме трубы, дозатор пневмоподъемника, выполненный в виде вертикального цилиндрического корпуса с крышкой и днищем, снабженного патрубками для ввода катализатора и вторичного воздуха, патрубком и гильзой для подачи первичного воздуха и пневмостволом, расположенными коаксиально внутри корпуса дозатора и не доходящими до его днища.

Отличительные признаки.

Катализаторопровод снабжен установленной вдоль оси плоской продольной перегородкой, доходящей верхним концом до середины поперечного сечения патрубка для вывода катализатора, при этом нижний конец перегородки выполнен в форме вытянутого полукольца, опоясывающего гильзу и разделяющего кольцевое пространство между стенками корпуса дозатора и гильзой по горизонтали на две равные части. При этом к нижним окончаниям перегородки прикреплены две вертикальные радиальные пластины, плотно прилегающие боковыми сторонами к стенкам корпуса дозатора и гильзы и не выступающие нижними краями за пределы среза гильзы. Кроме того, в кольцевом пространстве между гильзой и корпусом дозатора установлена кольцевая горизонтальная перфорированная перегородка, расположенная ниже уровня патрубка для вторичного воздуха и снабженная с нижней стороны вертикальными радиальными прямоугольными пластинами, плотно прилегающими боковыми сторонами к стенкам дозатора и гильзы, выступающими нижними краями за пределы среза гильзы и образующими карманы с возможностью заполнения их катализатором.

Заявляемая конструкция реакторно-регенерационного блока установки каталитического крекинга позволяет повысить эффективность технологического процесса крекирования и сократить потери катализатора за счет повышения равномерности выгрузки катализатора по всему поперечному сечению регенератора и улучшения условий его регенерации. Установка в наклонном катализаторопроводе плоской перегородки дает возможность разделить поток выходящего их регенератора катализатора и выровнять скорость движения его отдельных составляющих. Равномерность вывода катализатора, в свою очередь, обеспечивает одинаковое время регенерации катализатора, находящегося в левой и правой половинах регенератора и за счет этого повышает эффективность удаления с его поверхности коксовых и смолистых отложений. Наличие двух вертикальных радиальных пластин, прикрепленных к нижним окончаниям перегородки и плотно прилегающих боковыми сторонами к стенкам корпуса дозатора и гильзы и не выступающих нижними краями за пределы среза гильзы, создает дополнительные условия для равномерной подачи обоих потоков катализатора в нижнюю часть дозатора и тем самым улучшает условия работы пневмотранспорта. Наличие между гильзой и корпусом дозатора кольцевой горизонтальной перфорированной перегородки с вертикальными радиальными пластинами позволяет наилучшим способом распределить скорость движения вторичного воздуха по поперечному сечению дозатора и за счет этого дополнительно выровнять скорость захвата и перемещения катализатора в пневмоствол.

На фиг.1 представлен общий вид реакторно-регенерационного блока установки каталитического крекинга, на фиг.2 - продольный разрез наклонного катализаторопровода и дозатора пневмоподьемника, на фиг.3 - поперечный разрез А-А фиг.2 в плоскости, перпендикулярной оси дозатора.

Реакторно-регенерационный блок установки каталитического крекинга содержит последовательно соединенные вертикальный реактор 1 с патрубками, регенератор 2 с патрубком для вывода катализатора 3, наклонный катализаторопровод 4, дозатор пневмоподьемника 5, пневмоствол 6 и сепаратор 7. Вдоль оси наклонного катализаторопровода 4 установлена плоская продольная перегородка 8 (фиг.1-3), разделяющая поперечное сечение катализаторопровода на верхнюю и нижнюю части. Дозатор пневмоподьемника 5 выполнен в виде вертикального цилиндрического корпуса 9 с крышкой 10 и днищем 11 и снабжен патрубком для ввода вторичного воздуха 12, патрубком 13, гильзой 14 для подачи первичного воздуха и пневмостволом 6. Гильза 14 и пневмоствол 6 расположены коаксиально внутри корпуса дозатора 9 и не доходят до его днища. Продольная секционирующая перегородка 8 своим верхним концом достигает середины поперечного сечения патрубка для вывода катализатора 3, а нижнее окончание выполнено в виде вытянутого полукольца, которое опоясывает гильзу 14 и разделяет своими концами кольцевое пространство между стенками корпуса дозатора 9 и гильзой 14 по горизонтали на две равные части. К нижним концам перегородки прикреплены две вертикальные радиальные пластины 15, плотно прилегающие к стенкам гильзы 14 и корпуса дозатора 9 и не выступающие своими нижними краями за пределы среза гильзы 14. Кроме того, ниже уровня патрубка для вторичного воздуха 12 между гильзой 14 и корпусом дозатора 9 установлена кольцевая горизонтальная перфорированная перегородка 16, снабженная с нижней стороны вертикальными радиальными прямоугольными пластинами 17, плотно прилегающими боковыми сторонами к стенкам корпуса дозатора 9 и гильзы 14. Нижние края пластин 17 выступают за пределы среза гильзы 14 и образуют карманы 18 с возможностью заполнения их катализатором.

Реакторно-регенерационный блок установки каталитического крекинга функционирует следующим образом.

Исходное сырье - средние и тяжелые фракции нефтепродуктов, нагретые до температуры кипения в парообразном или парожидкостном состоянии, непрерывно поступают в верхнюю часть реактора 1. Сюда же непрерывно дозируется нагретый катализатор. Процесс крекирования осуществляется в режиме прямоточного нисходящего движения катализатора и сырья. После завершения технологического процесса газообразные продукты отделяют от потока катализатора и направляют на дальнейшую переработку. В нижней части реактора катализатор отпаривают от остатков углеводородных паров и через выравнивающее устройство выгружают в регенератор 2 для выжигания смолистых и коксовых отложений горячим воздухом. Регенерированный катализатор, попадая из регенератора 2 в патрубок для вывода катализатора 3, делится на уровне верхнего конца перегородки 8 на две равные части и движется по наклонному катализаторопроводу 4 вдоль плоской продольной перегородки 8 в виде верхнего и нижнего потоков. Далее эти потоки поступают в дозатор 5 в кольцевое пространство между его корпусом 9 и гильзой 14, опускаются вниз вдоль вертикальных пластин 15 и заполняют карманы 18. Воздух, необходимый для пневмотранспорта, подается двумя потоками. Основной, так называемый первичный поток, подается по патрубку первичного воздуха 13 и поступает по кольцевому пространству между гильзой 14 и пневмостволом 6 к устью пневмоствола, где подхватывает катализатор и увлекает его в пневмоствол. Расход катализатора регулируют изменением потока вторичного воздуха, вводимого по патрубку вторичного воздуха 12. Воздух проходит через отверстия кольцевой перфорированной решетки 16, вытесняет катализатор из карманов 18 и равномерным потоком направляет его к устью пневмоствола. Катализатор из верхней части пневмоствола попадает в сепаратор 7, где отделяется от воздуха и возвращается в реактор 1.

Промышленные испытания предлагаемого реакторно-регенерационного блока установки каталитического крекинга показали его высокую эффективность. Данные об испытаниях приведены в таблице.

Благодаря более равномерному выводу катализатора из регенератора в виде двух потоков, достигаемому за счет использования наклонного катализаторопровода и дозатора пневмотранспорта данной конструкции, повышается качество регенерации катализатора от коксовых и смолистых отложений (остаточное содержание кокса снижается от 1,2 до 0,8 мас.%), повышается удельная поверхность равновесного катализатора от 55,1 до 60,1 м²/г. Благодаря этому степень конверсии сырья возросла от 46,4 до 58,6%, а выход бензиновых фракций увеличился от 33,1 до 40,1%. Расход катализатора сократился от 2,3 до 1,8 тонн в сутки.

Реакторно-регенерационный блок установки каталитического крекинга относится к области химического и нефтехимического аппаратостроения, а именно к установкам вторичной переработки нефти. Включает последовательно соединенные вертикальные реактор и регенератор с патрубками для ввода и вывода катализатора и продуктов, наклонный катализаторопровод в форме трубы, дозатор пневмоподъемника, выполненный в виде вертикального цилиндрического корпуса с крышкой и днищем, снабженного патрубками для ввода катализатора и вторичного воздуха, патрубком и гильзой для подачи первичного воздуха и пневмостволом, расположенными коаксиально внутри корпуса дозатора и не доходящими до его днища. Катализаторопровод снабжен установленной вдоль оси плоской продольной перегородкой, доходящей верхним концом до середины поперечного сечения патрубка для вывода катализатора. Нижний конец перегородки выполнен в форме вытянутого полукольца, опоясывающего гильзу и разделяющего кольцевое пространство между стенками корпуса дозатора и гильзой по горизонтали на две равные части. Данная конструкция устройства позволяет повысить эффективность технологического процесса крекирования и сократить потери катализатора. 2 з. п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1. Реакторно-регенерационный блок установки каталитического крекинга, включающий последовательно соединенные вертикальные реактор и регенератор с патрубками для ввода и вывода катализатора и продуктов, наклонный катализаторопровод в форме трубы, дозатор пневмоподъемника, выполненный в виде вертикального цилиндрического корпуса с крышкой и днищем, снабженного патрубками для ввода катализатора и вторичного воздуха, патрубком и гильзой для подачи первичного воздуха и пневмостволом, расположенными коаксиально внутри корпуса дозатора и не доходящими до его днища, отличающийся тем, что катализаторопровод снабжен установленной вдоль оси плоской продольной перегородкой, доходящей верхним концом до середины поперечного сечения патрубка для вывода катализатора, при этом нижний конец перегородки выполнен в форме вытянутого полукольца, опоясывающего гильзу и разделяющего кольцевое пространство между стенками корпуса дозатора и гильзой по горизонтали на две равные части. 2. Реакторно-регенерационный блок установки каталитического крекинга по п. 1, отличающийся тем, что к нижним концам перегородки прикреплены две вертикальные радиальные пластины, плотно прилегающие к стенкам дозатора и гильзы и не выступающие нижними краями за пределы среза гильзы. 3. Реакторно-регенерационный блок установки каталитического крекинга по п. 1, отличающийся тем, что в кольцевом пространстве между гильзой и корпусом дозатора установлена кольцевая горизонтальная перфорированная перегородка, расположенная ниже уровня патрубка для вторичного воздуха и снабженная с нижней стороны вертикальными радиальными прямоугольными пластинами, плотно прилегающими боковыми сторонами к стенкам дозатора и гильзы, и нижними краями, выступающими за пределы среза гильзы и образующими карманы с возможностью заполнения их катализатором.