Гидропроцессный каталитический реактор Российский патент 2025 года по МПК B01J8/00 B01D3/20 C10G45/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к гидропроцессным каталитическим реакторам, в частности, к реакторам каталитического риформинга.

Уровень техники

Из уровня техники известно устройство распределения жидкости и пара для использования в двухфазных сосудах с параллельным нисходящим потоком, содержащее колпачковый распределитель, внутри которого установлен канал для нисходящего потока (патент US 5942162, опубликовано 24.08.99). Недостатком данного известного средства является то, что входом для нисходящего потока внутри колпачка является открытый торец канала. Такое решение усложняет изготовление изделия, поскольку закрепление колпачка необходимо осуществить на боковой стороне канала, а для этого необходимо удержать на весу колпачок, не опирая его на торец канала. Другим недостатком является то, что входное сечение для нисходящего потока ограничено площадью открытого торца и имеет постоянную форму.

Сущность изобретения

Задачей изобретения является создание реактора, имеющего более высокую эффективность распределения прямоточного двухфазного потока.

Достигаемый технический результат заключается в упрощении изготовления распределительного устройства и повышении эффективности движения нисходящих потоков за счет увеличения впускной площади каналов.

Указанный технический результат достигается тем, что гидропроцессный каталитический реактор содержит корпус, внутри которого размещены слой катализатора и внутренние устройства, включая распределительное устройство, упомянутое распределительное устройство выполнено в виде прямолинейных параллельно установленных рядов из колпачков, каждый из которых включает общий колпачок и трубки, разделенные перегородками, упомянутый общий колпачок установлен на верхних торцах упомянутых трубок, а канал для нисходящего потока образован вырезами на боковых сторонах верхних частей упомянутых трубок.

Трубки могут иметь отверстия, расположенные ниже уровня тарелки, для интенсификации распределения нисходящего потока на катализатор.

Отличительной особенностью изобретения является то, что колпачок устанавливается на верхние торцы трубок и верхние торцы служат опорой колпачка, а впускным окном для потоков пара в нисходящие каналы служат вырезы на боковой поверхности верхних участков труб.

Перечень фигур чертежей

На Фиг. 1 показана схема реактора.

На Фиг. 2 показан вид сборки колпачков.

На Фиг. 3 показан вид сборки колпачка с дополнительными отверстиями.

На Фиг. 4-6 показаны варианты исполнения впускных окон в трубках.

Осуществление изобретения

В настоящее время увеличивается количество сернистых и высокосернистых нефтей, поступающих на НПЗ, которые содержат большее количество серосодержащих, азотсодержащих, кислородсодержащих соединений, а также олефинов. Удаление сернистых соединений из дистиллятов способствует значительному увеличению моторесурсов двигателей, снижению или полному устранению коррозии аппаратуры при переработке и транспортировании нефтепродуктов, улучшению их цвета и запаха, а также увеличению их стабильности к смолообразованию при хранении.

Содержание серы является важным показателем у современных дизельных топлив. Совместно со снижением серы происходит насыщение непредельных углеводородов, снижение содержания смол, кислородсодержащих соединений. Поэтому задача создания эффективных технологий снижения содержания серы в нефтепродуктах становится все более актуальной.

Для снижения содержания серы применяются различные гидропроцессы - процессы химического превращения веществ под воздействием водорода при высоком давлении и температуре.

Одним из таких процессов является гидроочистка. Промышленному развитию гидроочистки способствовало широкое внедрение каталитического риформинга, обеспечивающего получение необходимого для процесса водорода.

Условием дальнейшего улучшения характеристик установок с высокоактивным катализатором является улучшение эффективного распределения реагирующих веществ в реакторе, а также наружное смачивание частиц катализатора. От конструкции распределителя зависит качество распределения массовых потоков в гидропроцессорных реакторах.

Реакторы гидропроцессов обычно имеют цилиндрическую форму, их размеры рассчитывают в зависимости от объемной скорости потока жидкости и газа, допустимой скорости жидкости для поддержания требуемого режима потока и допустимого перепада давления.

Важным фактором является наличие в реакторах гидропроцессов внутренних устройств, которые служат для рационального использования реактора за счет того, что предотвращают струйное попадание сырьевого потока на слой катализатора, обеспечивают движение потока в аппарате с одинаковой скоростью по всему его сечению, равномерно распределяют газосырьевой поток по продольному и поперечному сечению реактора.

Внутренние устройства реакторов размещаются внутри реактора в зонах входа в слой катализатора, на входе и выходе реактора.

На Фиг. 1 показана конструкция гидропроцессорного реактора, включающая диффузор ввода 2 с входным отверстием 1, распределительное устройство 3, слой катализатора 4, решетку катализатора 5, ввод квенча 6, поддерживающее кольцо 7, смесительное устройство 8, инертные шары 9, коллектор 10 с выходным отверстием 11.

Наибольшее влияние на качество гидропроцессов в реакторе оказывают свойства распределительного устройства 3.

Одним из наиболее эффективных распределителей являются парожидкостные распределительные устройства в виде колпачковой тарелки.

Согласно настоящему изобретению, в реакторе используются прямолинейные сборки, объединяющие несколько колпачков и каналов для нисходящего потока.

Сборка, показанная на Фиг. 2, содержит колпачок 12, закрепленный на трубках 13, формирующих каналы нисходящего потока. Трубки 13 имеют одинаковое сечение и их количество в прямолинейной сборке выбирается из условия равномерного перекрытия поперечного сечения реактора при параллельной установке сборок внутри реактора.

Отличительной особенностью изобретения является то, что колпачок 12 при сборке устанавливается на верхние торцы трубок 13 и приваривается через отверстия 18 к боковой поверхности трубок 13. Впускные окна каналов для нисходящего потока пара образовано вырезами 16 на боковых сторонах верхних частей трубок 13. Как показано на Фиг. 4-6, форма вырезов 16 может быть различной, а их общая площадь выбирается исходя из скорости и объема нисходящего потока. Целесообразно, чтобы суммарная площадь боковых вырезов превышала площадь поперечного сечения соответствующей трубки 13, по меньшей мере, на 15%.

Трубки 13 отделены перегородками 14. Перегородки 14 разбивают прямолинейный ряд колпачков на отдельные колпачки. Края колпачка 12 снабжены прорезями 15 для входа потока. Трубки 13 могут иметь отверстия 17, расположенные ниже уровня распределительного устройства.

Устройство устанавливается и работает следующим образом.

Осуществляют сборку реактора. Осуществляют сборку внутренних устройств, в том числе распределительного устройства.

Колпачок 12 устанавливают на верхние торцы ряда равномерно расположенных труб 13 и закрепляют его, формируя сборку. В процессе каталитического риформинга образовавшаяся жидкость поступает под колпачок 12 и вместе с паром поднимается вверх и затем через впускные окна 16 вниз по вертикальным трубкам 13. Расположение впускных окон 16 на боковых поверхностях трубок 13 позволяет обеспечить практически любую их площадь, что уменьшает чувствительность конструкции к неровностям тарелки, поскольку при таком исполнении жидкость на тарелке переносится паром практически без потерь и с минимальным сопротивлением.

Изобретение относится к гидропроцессным каталитическим реакторам, в частности к реакторам каталитического риформинга. Реактор содержит корпус, внутри которого размещены слой катализатора и внутренние устройства, включая распределительное устройство. Распределительное устройство выполнено в виде прямолинейных параллельно установленных рядов из колпачков, каждый из которых включает общий колпачок и трубки, разделенные перегородками. Общий колпачок установлен на верхних торцах трубок, а канал для нисходящего потока образован вырезами на боковых сторонах верхних частей трубок. Технический результат - упрощение сборки. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Гидропроцессный каталитический реактор, содержащий корпус, внутри которого размещены слой катализатора и внутренние устройства, включая распределительное устройство, упомянутое распределительное устройство выполнено в виде прямолинейных параллельно установленных рядов из колпачков, каждый из упомянутых рядов включает общий колпачок и трубки, разделенные перегородками, упомянутый общий колпачок установлен на верхних торцах упомянутых трубок, а канал для нисходящего потока образован вырезами на боковых сторонах верхних частей упомянутых трубок.

2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что трубки имеют отверстия, расположенные ниже уровня тарелки.