ЦЕНТРАЛЬНАЯ ТРУБА РАДИАЛЬНОГО КАТАЛИТИЧЕСКОГО РЕАКТОРА Российский патент 2008 года по МПК B01J8/02 

Изобретение относится к внутренним устройствам реакторов для проведения каталитических процессов в стационарном слое катализатора и может быть использовано в нефтехимической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.

Известна центральная труба (ЦТ), включающая два участка: участок для ввода сырья, имеющий открытый торец, и рабочий участок, имеющий заглушенный торец. Рабочий участок выполнен перфорированным (патент Российской Федерации №2102131, 6 В01J 8/02, 1998 г.).

Недостатком данной конструкции являются высокие скорости входа потока сырья (из отверстий, выполненных на рабочем участке ЦТ) в слой загруженного в корпус реактора катализатора, который размещен вокруг ЦТ, что приводит к неравномерному распределению реакционной смеси по объему катализатора и повышенному расходу катализатора.

Известна также принятая за прототип ЦТ, включающая два участка: участок для ввода сырья, имеющий открытый торец, и рабочий участок, имеющий заглушенный торец и ступенчатый гаситель скорости потока сырья, выполненный в виде коаксиально установленных при помощи разделительных колец внутренней и выходной трубы с площадью перфорации не менее 20% от ее поверхности (патент Российской Федерации № 2217229, 7 В01J 8/02, 2003 г.).

Конструктивные решения прототипа направлены на улучшение условий протекания целевых реакций и сокращение удельного расхода дорогостоящего катализатора.

Однако наличие отверстий в выходной трубе, площадь которых, как указано выше, достигает не менее 20% от ее наружной поверхности, может привести к попаданию катализатора в полость ЦТ при его загрузке в реактор, а это приводит к образованию кокса, горению кокса при регенерации катализатора и повышению при этом температуры элементов реактора выше допустимых значений. Кроме того, поток сырья на выходе из выходной трубы недостаточно равномерно распределяется по объему окружающего ее катализатора, что снижает эффективность его работы.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно дальнейшее понижение скорости потока сырья на входе в катализатор, обеспечение равномерного распределения его в слое катализатора и за счет этого повышение эффективности работы катализатора, снижение его расхода, а также исключение попадания катализатора в полости ЦТ и улучшение за счет этого условий эксплуатации реактора.

Поставленная задача решается тем, что рабочий участок центральной трубы каталитического реактора, имеющий заглушенный торец и ступенчатый гаситель скорости потока сырья, выполненный в виде коаксиально установленных при помощи разделительных колец внутренней и выходной трубы с площадью перфорации не менее 20% от ее поверхности, снабжен щелевым экраном, выполненным в виде коаксиально установленного на выходной трубе и подкрепленного шпангоутами, опирающимися на ее поверхность, цилиндрического кожуха, изготовленного из продольных стержней треугольного сечения, вершины которых направлены вовнутрь, а величина щелевого зазора между стержнями составляет 30...80% от минимального размера катализатора, при этом суммарная площадь щелей экрана превышает площадь перфорации выходной трубы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид реактора, на фиг.2 - выносной элемент А на фиг.1, показывающий ЦТ, на фиг.3 - сечение ББ на фиг.2, на фиг.4 - вид В на фиг.2.

ЦТ 1 размещена коаксиально в цилиндрическом корпусе 2 реактора, заполненном катализатором 3. Верхний участок 4 ЦТ 1 предназначен для ввода сырья и имеет открытый торец 5. Рабочий участок 6 трубы имеет заглушенный торец 7. Рабочий участок 6 выполнен трехслойным и включает коаксиально монтированные одна в другой при помощи разделительных колец 8 внутреннюю 9 и выходную 10 трубы, перфорированные радиальными отверстиями 11 и 12, и коаксиально монтированный на трубе 10 при помощи шпангоутов 13 щелевой экран 14. Диаметр отверстий 12, выполненных на поверхности выходной трубы 10, превышает диаметр отверстий 11, выполненных на поверхности внутренней трубы 9. Щелевой экран 14 изготовлен из продольно расположенных вокруг трубы 10 стержней 15. Стержни 15 имеют в сечении форму треугольника 16, вершина 17 которого обращена вовнутрь, в сторону стенки трубы 10. Расстояние δ между стержнями 15 составляет величину 30...80% от наименьшего размера гранул катализатора 3, загружаемого в корпус 2 реактора. Расстояние между деталями 9-10 и 10-12 выбирается из условия обеспечения минимального перепада давления на ЦТ 1 и получения скорости потока сырья на выходе из ЦТ 1, исключающей разрушение катализатора 3 и обеспечивающей наилучшие условия протекания целевых реакций.

Кроме ЦТ 1 в корпусе 2 реактора имеются штуцеры загрузки 18 и выгрузки 19 катализатора 3, штуцер 20 для вывода продукта реакции риформинга, а также перфорированные желоба 21 и коллектор 22, связанный с желобами 21 перетоками 23 и со штуцером 20.

Работает ЦТ 1 в составе радиального каталитического реактора следующим образом.

Через открытый торец 5 сырье попадает в рабочий участок 6, проходит по ЦТ 1 и через радиальные отверстия 11, 12 и щели щелевого экрана 14 входит в слой катализатора 3, скорость потока по сравнению с прототипом, при этом дополнительно снижается на ≈ 15% за счет увеличения площади проходного сечения щелевого экрана 14 относительно площади проходного сечения отверстий в выходной трубе 10. Продукт реакции риформинга через перфорацию входит в желоба 21 и далее по трубным перетокам 23 поступает в коллектор 22 и выводится из реактора через штуцер 20. На этом процесс каталитического риформирования заканчивается.

Изготовление ЦТ в соответствии с предложением позволяет за счет установки на рабочем участке 6 щелевого экрана 14 добиться дополнительного снижения скорости и более равномерного распределения потока сырья на входе в катализатор и повысить эффективность использования катализатора. Кроме того, наличие щелевого экрана 14, расстояние между стержнями 15 которого меньше наименьшего размера гранул катализатора, загружаемого в корпус реактора, позволяет исключить засорение ЦТ, повысить надежность работы реактора, увеличить его ресурс и сократить эксплуатационные затраты, связанные с его техническим обслуживанием и ремонтом.

В настоящее время научно-производственной фирмой «Рифинг» разработана техническая документация и проводятся подготовительные работы по внедрению предложения на одном из нефтеперерабатывающих заводов Российской Федерации.

Изобретение относится к внутренним устройствам для проведения каталитических процессов в стационарном слое катализатора и может быть использовано в нефтехимической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности. Центральная труба содержит участок для ввода сырья, имеющий открытый торец, и рабочий участок, имеющий заглушенный торец и ступенчатый гаситель скорости потока сырья, который выполнен в виде коаксиально установленных внутренней и выходной трубы с площадью перфорации не менее 20% от ее поверхности и снабжен щелевым экраном. Щелевой экран выполнен в виде коаксиально установленного на выходной трубе цилиндрического кожуха, который изготовлен из продольных стержней треугольного сечения, с вершинами, направленными вовнутрь. Величина щелевого зазора между стержнями составляет 30÷80% от минимального размера катализатора, а суммарная площадь щелей экрана превышает площадь перфорации выходной трубы. Обеспечивается дополнительное снижение скорости и более равномерное распределение потока сырья на входе в катализатор, что повышает эффективность использования катализатора, а также исключение попадания катализатора в полости центральной трубы и улучшение за счет этого условий эксплуатации реактора. 4 ил.

Центральная труба каталитического реактора, содержащая два участка: участок для ввода сырья, имеющий открытый торец, и рабочий участок, имеющий заглушенный торец и ступенчатый гаситель скорости потока сырья, выполненный в виде коаксиально установленных при помощи разделительных колец внутренней и выходной трубы с площадью перфорации не менее 20% от ее поверхности, отличающийся тем, что рабочий участок снабжен щелевым экраном, выполненным в виде коаксиально установленного на выходной трубе и подкрепленного шпангоутами, опирающимися на ее поверхность, цилиндрического кожуха, изготовленного из продольных стержней треугольного сечения, вершины которых направлены вовнутрь, а величина щелевого зазора между стержнями составляет 30÷80% от минимального размера катализатора, при этом суммарная площадь щелей экрана превышает площадь перфорации выходной трубы.