БЛОК ДЕСОРБЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ВЫТЕСНЕНИЯ ЗАХВАЧЕННОГО ГАЗА ИЗ ЧАСТИЦ КАТАЛИЗАТОРА Российский патент 2020 года по МПК B01J8/34 

Область техники

Изобретение относится к блоку десорбционной обработки псевдоожиженного катализатора для вытеснения захваченного газа из частиц катализатора.

Уровень техники

В каталитическом процессе дегидрогенизации алкана или алкилированного ароматического углеводорода может возникать обход погружного стояка вторичного циклона и обход десорбера. Во вторичных циклонах данное считается возникающим вследствие низкой нагрузки по твердой фазе и низким падением давления погружного стояка, что дает газу возможность подъема по погружному стояку и обуславливают неэффективность вторичного циклона при удалении частиц. Другой потенциальной эксплуатационной проблемой является возможное возникновение обхода газа в слое псевдоожиженного катализатора вследствие образования пузырей в не ограниченных связями псевдоожиженных слоях, применяемых при низком давлении, которое обуславливает неэффективную десорбционную обработку катализатора. Данная плохая десорбционная обработка катализатора приводит к перемещению ценного продукта в камеру сгорания и сгорание.

Сущность изобретения

В одном варианте осуществления изобретения предложен блок десорбционной обработки псевдоожиженного катализатора для вытеснения захваченного газа из частиц катализатора, содержащий: резервуар, в котором размещены секция двухступенчатой циклонной сепарации, которая содержит одно или более устройств первичной циклонной сепарации и один или более вторичных циклонов; десорбционная секция, которая содержит внутреннюю оснастку; и впуск, сообщающийся по текучей среде с каталитическим реактором, для подачи суспензии частиц и текучей среды в секцию двухступенчатой циклонной сепарации; при этом каждое устройство первичной циклонной сепарации содержит внутреннюю цилиндрическую поверхность для сепарирования главной фракции частиц из суспензии и формирования завихрения с уменьшенным содержанием частиц; выпускное отверстие для выпуска частиц из каждого вторичного циклона в десорбционную секцию; при этом выпускное отверстие для выпуска частиц вторичного циклона погружено в слой катализатора, который расположен выше внутренней оснастки десорбера, и при этом десорбционная секция содержит одну или более разрушающих пузыри решеток, расположенных выше десорбционной внутренней оснастки десорбционной секции и ниже уровня катализатора.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан вид сбоку в разрезе реактора каталитической дегидрогенизации алкана или алкилированного ароматического углеводорода и блок десорбционной обработки псевдоожиженного катализатора согласно одному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 2 показан вид сбоку в разрезе части секции десорбционной обработки, включающей в себя погружной стояк вторичного циклона, согласно одному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 3 показан вид сверху первой разрушающей пузыри решетки, расположенной на некотором уровне выше выпускного отверстия для выпуска частиц погружного стояка вторичного циклона.

На фиг. 4 показан вид сверху второй разрушающей пузыри решетки, расположенной на некотором уровне выпускного отверстия для выпуска частиц погружного стояка вторичного циклона.

Подробное описание изобретения

Как показано на фиг. 1, патентоспособный блок десорбционной обработки псевдоожиженного катализатора для вытеснения захваченного газа из частиц катализатора согласно вариантам осуществления, раскрытым в данном документе, содержит резервуар 1, имеющий секцию двухступенчатой циклонной сепарации, которая включает в себя первичный циклон 13 и вторичный циклон 12. Резервуар 1 дополнительно включает в себя впуск 9 для подачи суспензии частиц и текучей среды в секцию двухступенчатой циклонной сепарации. Каждый из первичного и вторичного циклонов 13 и 12, соответственно, имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность (не показано), которая действует, сепарируя главную фракцию частиц катализатора из суспензии и образуя завихрение с уменьшенным содержанием частиц. Вторичный циклон 12 имеет погружной стояк 22 вторичного циклона, который заканчивается в выпускном отверстии 4 для частиц. Выпускное отверстие 4 для частиц вторичного циклона 12 погружено в слой 24 катализатора (показано тоном из мелких точек на фиг. 2). Резервуар 1 дополнительно включает в себя выпуск 17 продукта, впуск 14 реагента, впуск 16 катализатора, реакторную секцию 15 и выпуск 18 для использованного катализатора. Ниже выпускного отверстия 4 для частиц и слоя 24 катализатора расположена внутренняя оснастка 26 секции десорбционной обработки, показана перекрестной штриховкой на фиг. 1.

В альтернативном варианте осуществления резервуар 1 включает в себя больше одного комплекта первичных и вторичных циклонов. В частном варианте осуществления продукт, входящий во впуск продукта, является пропаном, а применяемый катализатор является известным в технике катализатором дегидрогенизации пропана.

В другом альтернативном варианте осуществления резервуар 1 включает в себя одно устройство первичной циклонной сепарации и один или более вторичных циклонов. Устройства первичной циклонной сепарации известны в технике и включают в себя, например, первичные циклоны и системы, серийно выпускаемые и имеющиеся в продаже под названиями VSS, LD² и RS². Первичные циклоны описаны, например, в патентах U.S. 4,579,716; 5,190,650 и 5,275,641.

Как показано на фиг. 2, слой 24 катализатора проходит от верха внутренней оснастки секции десорбционной обработки (показано пунктирной линией 28 на фиг. 2) до точки выше разрушающей пузыри решетки 2, установленной выше выпускного отверстия 4. Выпускное отверстие 4 закрыто шарнирно закрепленной крышкой, показанной на фиг. 2, как крышка 19, закрепленная шарнирным соединительным устройством 20. Шарнирное соединительное устройство 20 может быть любым механизмом, который обеспечивает перемещение крышки 19 от выпускного отверстия 4, когда давление приложено изнутри погружного стояка 22, и перемещение в упор на наружную кромку выпускного отверстия 4, когда любое такое давление отсутствует. Такое шарнирное соединение обеспечивает подачу одностороннего действия из выпускного отверстия 4 для частиц в слой 24 катализатора. Слой 24 катализатора также присутствует между решетками 2 и 3, но не показан на фиг. 2, при этом детали выпускного отверстия 4, крышки 19 и решеток 2 и 3 могут быть лучше показаны. Один или более узлов 2 разрушающих пузыри решеток установлены над нижним участком выпускного отверстия 4 частиц. В частном случае, один или более узлов 3 разрушающих пузыри решеток устанавливают на уровне или ниже уровня выпускного отверстия 4 для частиц. Решетки 2 и 3 могут иметь, в некоторых вариантах осуществления виды, раскрытые в патентных заявках U.S. Patent Application No. 14/755,008, зарегистрирована 30 июня 2015 г. и U.S. Patent Application No. 14/751,424, зарегистрирована 26 июня 2015 г., которые включены в данный документ посредством ссылки. В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, решетки 2 и 3 удерживаются на месте опорами 8. Как показано на фиг. 2, решетка 3 подвешена на решетке 2 с применением подвесов 10. Подкос 7 функционирует для обеспечения несения решетки 2. Подкос 7 и держатели 8 соединены друг с другом и с решетками 2 и 3 шарнирными соединительными устройствами 30. В альтернативном варианте осуществления решетки 2 и 3 можно поддерживать любым приемлемым способом, например, консольной опорой, держателями, проходящими по хорде резервуара, или выступом, проходящим по окружности внутренней поверхности резервуара.

Показанная крупными точками часть указывает присутствие опционного огнеупорного материала 6 частично или полностью образующего облицовку внутри резервуара 1. Любые подходящие огнеупорный материал и фиксацию можно применять, в том числе, например, RESCOCAST AA22S, RESCOCAST 4LI, 7, 8 и 9 и R-MAX MP (все серийно выпускаемые и имеющиеся в продаже от компании Resco Products, Inc. (Питтсбург, Пенсильвания, США), ACTCHEM 85 (серийно выпускаемые и имеющиеся в продаже от компании ARTech Inc.). На фиг. 3 показан схематичный вид сверху первой разрушающей пузыри решетки 2. Разрушающая пузыри решетка 2 установлена выше выпускного отверстия 4 для частиц. Как показано на фиг. 3, решетка 2 может быть выполнена из множества секций 11 решетки. Конкретные секции 12 решетки включают в себя открытые области для обеспечения прохода погружного стояка 22 через решетку 2. На фиг. 1 показано присутствие одного комплекта первичных и вторичных циклонов, а на фиг. 3 и 4 показан вариант осуществления, в котором имеются три комплекта первичных и вторичных циклонов. Таким образом, на фиг. 3 показано три погружных стояка 22, по одному из каждого из трех вторичных циклонов.

На фиг. 4 показан схематичный вид сверху разрушающей пузыри решетки 3 и выпускных отверстий 4 для частиц. Как можно видеть из фиг. 4, секции 11 решетки образуют разрушающую пузыри решетку 3 способом, аналогичным разрушающей пузыри решетке 2. Вместе с тем, разрушающая пузыри решетка 3 может не включать в себя секции 11 решетки в областях, занимаемых выпускными отверстиями 4 для частиц. Поскольку на фиг. 4 показаны варианты осуществления с тремя комплектами первичных и вторичных циклонов, на фиг. 4 показано три выпускных отверстия 4 для частиц. Как показано на фиг. 4, выпускное отверстие 4 для частиц обращено в открытую область между стенкой резервуара 1 и впуском 9. На фиг. 2 выпускное отверстие 4 показано обращенным к стенке 9 впуска. В предпочтительном варианте осуществления выпуск 4 выполнен, как показано на фиг. 4.

В альтернативном варианте осуществления резервуар включает в себя от 1 до 12 двенадцати комплектов циклонов. Все индивидуальные величины и подгруппы от 1 до 12 комплектов циклонов включены в объем и раскрыты в данном документе; например, число двойных комплектов циклонов может находиться в диапазоне от нижнего предела в 1, 3, 5, 7, 9 или 11 до верхнего предела в 2, 4, 6, 8, 10 или 12. Например, резервуар может вмещать от 1 до 12 комплектов двойных циклонов или, в альтернативном варианте, от 6 до 12 комплектов двойных циклонов или, в альтернативном варианте, от 1 до 6 комплектов двойных циклонов или, в альтернативном варианте, от 3 до 9 комплектов двойных циклонов.

В альтернативном варианте осуществления резервуар включает в себя одно устройство первичной циклонной сепарации и 1 - 12 вторичных циклонов. Устройства первичной циклонной сепарации являются известными в технике и включают в себя, например, первичные циклоны и системы, серийно выпускаемый и имеющиеся в продаже под названиями VSS, LD² и RS².

В альтернативном варианте осуществления давление в резервуаре 1 может находиться в диапазоне 5 - 40 фунт/кв.дюйм абс. (34-276 кПа). Все индивидуальные величины и подгруппы от 5 до 40 фунт/кв.дюйм абс. (34-276 кПа) включены в объем и раскрыты в данном документе; например, давление может находиться в диапазоне от нижнего предела в 5, 10, 15, 25, или 35 фунт/кв.дюйм абс. (34, 69, 103, 172 или 242 кПа) до верхнего предела в 10, 20, 30 или 40 фунт/кв.дюйм абс. (69, 138, 207 или 276 кПа). Например, давление в резервуаре 1 может иметь диапазон от 5 до 40 фунт/кв.дюйм абс. (34-276 КПа) или, в альтернативном варианте, от 15 до 25 фунт/кв.дюйм абс. (103-172 кПа) или, в альтернативном варианте, от 25 до 40 фунт/кв.дюйм абс. (172-276 кПа) или, в альтернативном варианте от 18 до 38 фунт/кв.дюйм абс. (124-262 кПа).

В альтернативном варианте осуществления приведенная скорость прохождения газа через десорбер может находиться в диапазоне от 0,1 до 2 фут/с (фут в секунду) (0,03-0,6 м/с). Все индивидуальный величины и подгруппы от 0,1 до 2 фут/с (0,03-0,6 м/с) включены в объем и раскрыты в данном документе; например, приведённая скорость газа может находиться в диапазоне от нижнего предела в 0,1, 0,5, 1 или 1,5 фут/с (0,03, 0,15, 0,3 или 0,45 м/с) до верхнего предела в 0,3, 0,8, 1,4, 1,8 или 2 фут/с (0,09, 0,24, 0,42, 0,54 или 0,6 м/с). Например, приведённая скорость может находиться в диапазоне от 0,1 до 2 фут/с (0,03 до 0,6 м/с) или, в альтернативном варианте, от 0,1 до 1 фут/с (0,03-0,3 м/с) или, в альтернативном варианте, от 1 до 2 фут/с (0,3-0,6 м/с) или, в альтернативном варианте, от 0,5 до 1,5 фут/с (0,15-0,45 м/с).

В альтернативном варианте осуществления расход катализатора, проходящего через кольцевой десорбер, находится в диапазоне от 1 до 50 фунт/фут² с (фунт на фут²·секунда)(0,04-2 кг/м.кв/с). Все индивидуальный величины и подгруппы от 1 до 50 фунт/фут²с (0,04-2 кг/м.кв/с) включены в объем и раскрыты в данном документе; например, расход катализатора может находиться в диапазоне от нижнего предела в 1, 10, 20, 30, или 40 фунт/фут²с (0,04, 0,4, 0,8 1,2 или 1,6 кг/м.кв/с) до верхнего предела в 5, 15, 25, 35, 45 или 50 фунт/фут²с (0,2, 0,6, 1, 1,4, 1,8 или 2 кг/м.кв/с). Например, расход катализатора может находиться в диапазоне от 1 до 40 фунт/фут²с (0,04-1,6 кг/м.кв/с), или, в альтернативном варианте, от 1 до 20 фунт/фут²с (0,04-0,8кг/м.кв/с), или, в альтернативном варианте, от 20 до 40 фунт/фут²с (0,4-0,8 кг/м.кв/с), или, в альтернативном варианте, from 10 до 30 фунт/фут²с (0,4-1,2 кг/м.кв/с). Каждая из первой и второй разрушающих пузыри решеток имеют достаточные открытые области для обеспечения фактической скорости прохода газа через решетки меньше 8 фут/с (2,4 м/с). Все индивидуальные величины и подгруппы от меньше 8 фут/с (2,4 м/с) включены в объем и раскрыты в данном документе. Например, фактическая скорость газа, проходящего через первую и вторую разрушающие пузыри решетки может быть меньше 8 фут/с (2,4 м/с), или, в альтернативном варианте, меньше 7,0 фут/с (2,1 м/с), или, в альтернативном варианте меньше 6 фут/с (1,8 м/с), или в альтернативном варианте меньше 5 фут/с (1,5 м/с).

В технике известно, что статическая высота слоя катализатора, требуемая для предотвращения протекания или обхода, является функцией свободного запаса давления, как показано, например, в документе под названием “What is Happening Above Your Fluidized Bed? Tools to Maximize FCC Unit Reliability and Turnaround Cycles” представленном на годовом собрании 2010 г. NPRA. Например, для свободного запаса давления 40 КПа ман., статическая высота слоя катализатора должна составлять два метра или меньше для предотвращения протекания или обхода.

Настоящее изобретение может быть осуществлено в других формах без отхода от его сущности и существенных признаков и, соответственно, следует ссылаться на прилагаемую формулу изобретения, а не на приведенное выше описание, для определения объема изобретения.

Изобретение относится к блоку десорбционной обработки псевдоожиженного катализатора для вытеснения захваченного газа из частиц катализатора. Блок включает резервуар, в котором размещены секция двухступенчатой циклонной сепарации, содержащая одно или более устройств первичной циклонной сепарации и один или более вторичных циклонов, десорбционная секция, содержащая внутреннюю оснастку и одну или более разрушающих пузыри решеток, расположенных в слое катализатора выше десорбционной внутренней оснастки, впуск, сообщающийся по текучей среде с каталитическим реактором для подачи суспензии частиц и текучей среды в секцию двухступенчатой циклонной сепарации, и выпускное отверстие для выпуска частиц из каждого вторичного циклона в десорбционную секцию, погруженное в слой катализатора, который расположен выше внутренней оснастки в секции десорбционной обработки. При этом каждое устройство первичной циклонной сепарации содержит внутреннюю цилиндрическую поверхность для сепарирования главной фракции частиц из суспензии и формирования завихрения с уменьшенным содержанием частиц. Изобретение обеспечивает эффективную десорбционную обработку катализатора. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Блок десорбционной обработки псевдоожиженного катализатора для вытеснения захваченного газа из частиц катализатора, содержащий: резервуар, в котором размещены:

секция двухступенчатой циклонной сепарации, которая содержит одно или более устройств первичной циклонной сепарации и один или более вторичных циклонов;

десорбционная секция, которая содержит внутреннюю оснастку и одну или более разрушающих пузыри решеток;

впуск, сообщающийся по текучей среде с каталитическим реактором для подачи суспензии частиц и текучей среды в секцию двухступенчатой циклонной сепарации; и

выпускное отверстие для выпуска частиц из каждого вторичного циклона в десорбционную секцию;

при этом:

каждое устройство первичной циклонной сепарации содержит внутреннюю цилиндрическую поверхность для сепарирования главной фракции частиц из суспензии и формирования завихрения с уменьшенным содержанием частиц;

выпускное отверстие для выпуска частиц вторичного циклона погружено в слой катализатора, который расположен выше внутренней оснастки десорбера в секции десорбционной обработки; и

одна или более разрушающих пузыри решеток расположены в слое катализатора и выше десорбционной внутренней оснастки.

2. Блок десорбционной обработки псевдоожиженного катализатора по п. 1, в котором одна или более разрушающих пузыри решеток выбраны из группы, состоящей из решетчатого настила, шевронных профилей, набивки, круглых стержней, труб, плоских стержней и стальных уголков.

3. Блок десорбционной обработки псевдоожиженного катализатора по п. 1, в котором одну или более разрушающих пузыри решеток несет шарнирная опорная система.

4. Блок десорбционной обработки псевдоожиженного катализатора по п. 1, в котором одну или более разрушающих пузыри решеток несет консольная опорная система.

5. Блок десорбционной обработки псевдоожиженного катализатора по п. 1, в котором одна или более разрушающих пузыри решеток расположены выше нижнего участка выпускного отверстия для выпуска частиц.