Реактор для каталитической переработки углеводородов Советский патент 1989 года по МПК B01J19/18 

1

Изобретение относится к конструкции устройств для проведения реакций превращения углеводородов в присутствии зернистого катализатора и может найти применение в химической

и нефтехимической промьшгленности, например, для проведения процессов каталитического реформирования бензинов-, дегидрирования парафинов и т.п.

314

Целью изобретения является увеличение производительности реактора з счет улучшения использования его рабочего объема.

На чертеже схематично представлен описываемый реактор, разрез.

Реактор содержит корпус Т, штуцер 2 для ввода реагентов, соединенный с верхней частью корпуса, штуцер 3 для вывода продуктов реакции, соединенный с собирающим коллектором 4 в виде перфорированной трубы, установленной по оси реактора, помещенную в корпус катализаторнзпо камеру с перфорированной внутренней боковой стенкой 5, примыкающей к собирающему коллектору, наружную перфорированную боковую стенку 6, ограничивающую совместно с корпусом открытое сверху пространство 7 раздающего коллектора. ,Снизу катализатор- ная камера ограничена днищем-8, а сверху - крьш1к6й 9, снабженной перевернутым стаканом 10 с дном 11. В кольцевое пространство катализатор- ной камеры загружен зернистый катализатор, причем крышка 9 может быть выполнена с перфорацией.

Реактор работает следующим образом.

Реагенты, например в виде газопаровой смеси, поступают внутрь корпуса 1 через штуцер 2, направляются в пространство 7, ограниченное корпусом реактора и наружной перфорированной боковой стенкой 6 ката- лизаторной камеры, и проходят через слой катализатора, контактируя, с ним, в результате чего претерпевают

химическое превращение Продукты реакции проходят через, перфорированные стенки катапизаторной камеры 5 и коллектора 4 и удаляются через штуцер 3. Часть потока реагентов входит в слой катализатора через зазор а между краем крьшки . 9 и наружной боковой стенкой 6 катализаторной камеры, при этом включается в работу катализатор, находящийся непосредственно под крышкой.

По мере оседания слоя катализатора в процессе работы реактора крышка катализаторной камеры опускается, при этом стенка стакана 10 перекрывает перфорацию верхней части внут- ренней боковой стенки 5 катализаторной камеры, препятствуя проскоку

0

5

0

0

5

0

5

потока реагентов над слоем катализатора. В этом случае характер распределения потока реагентов по всей высоте катализаторной камеры остается неизменным На протяжении всего периода работы катализатора.

Исследование на крупномасштабных моделях показало, что наличие радиального зазора а начинает оказывать заметное влияние на улучшение работы верхней части слоя катализатора уже в том случае, когда площадь проходного сечения этого зазора составляет 20% от площади проходного сечения собирающего коллектора.

При этом часть катализатора, расположенного у поверхности, непорред- ственно примыкающей к зазору а (лобовой слой), работает с некоторой перегрузкой. Однако при величине зазора, не превышающей 200% от вьш1еуказанной площади, количество такого катализатора невелико и это не приводит к заметному ухудшению использования катализатора в целом, что проявляется лишь при дальнейшем увеличении -зазора а.

Кроме того, часть потока реагентов может быть направлена в слой катализатора через перфорационные отверстия, вьшолненные в 9, что уменьшает величину гидродинамической тени и ухудшает использование катализатора, расположенного непосредственно под крьш1кой, но в то же время, не создает перегрузки лобового слоя.

Положительный эффект от перфорирования поверхности диска, проявляется уже в том случае, когда проходное сечение перфорации составляет 5% от площади перфорации собирающего коллектора. При увеличении площади перфорации свьш1е 100% положительный эффект исчезает вследствие того, что слишком большая часть потока реагентов поступает в верхнюю часть катали- заторного слоя и с.оздаются условия для проскока реагентов в собирающий коллектор, минуя основную массу катализатора.

Крышка катализаторной камеры прижимается к поверхности катализатора силой собственного веса, а также 5 силой динамического напора потока реагентов из штуцера 2. Для лучшего использования динамического напора потока и предотвращения его, вихре5

0

вого движения в верхней части реактора, что может привести к выносу частиц катализатора через зазор а, крышку 9 катализаторной камер следует снабдить вертикальными ребрами, расположенными радиально от стакана 10 до наружного края крышки 9. Ребра придают также дополнительную жесткость крышке, что необходимо для предотвращения ее вибрации, которая ведет к разрушению катализатора.

Аналогичной цели - улучшению распределения потока реагентов по периметру входных сечений раздающего колектора и зазора а - служит придание дну 11 формы соосного цилиндру конуса с вершиной, обращенной вверх, т.е. навстречу потоку.

Предложенная ко нструкция крышки катализаторной камеры позволяет приблизительно на 5-20% по сравнени с прототипом увеличить загрузку реактора катализатором. Дальнейшего улучшения распределения потока реагентов по слою катализатора в его верхней части можно достигнуть приданием крышке 9 конической формы. Заметное уменьшение области гидродинамической тени наблюдается уже при угле наклона конической поверхности крьш1ки 9 к горизонту об 3 . Дальнейшее увеличение угла наклона сопровождается соответствующим улучшением распределения потока реагентов по верхней части слоя катализатора, однако при угле наклона, превьш1ающем 30° , достигнутый выигрыш от улучшения использования катализатора компенсируется уменьшением объема его загрузки в слое высотой, равной высоте усеченного конуса крьш1ки, поэтому выполнение конуса с углом наклона образующей

57987 6

CBbmie 30 нецелесообразно. Засыпка катализатора под конической крьш- кой должна повторять форму крышки g по всей ее поверхности.

Формула изобретения

Реактор для каталитической пере10 работки углеводородов в присутствии неподвижного слоя зернистого катализатора, содержаш 1й корпус, штуцер ввода реагентов, соединенный с верхней частью корпуса, штуцер вы-

15 вода продуктов реакции, соединенный с собирающим коллектором в виде перфорированной трубы, установленной по оси реактора, помещенную в корпус катализаторную камеру с перфо20 рированной внутренней боковой стенкой, примыкающей к собирающему коллектору, наружной перфорированной боковой стенкой, ограничивающей совместно с корпусом открьггое сверху

25 пространство раздающего коллектора, и крышку, свободно установленную на поверхности катализатора, о т л и - , чающийся тем, что, с целью увеличения производительности реак-

30 тора за счет улучшения использования его рабочего объема, крышка катализаторной камеры снабжена установленным по оси перевернутым стаканом, при этом наружные края крьш1qc ки расположены относительно наружной боковой стенки катализаторной камеры с радиальным зазором для прохода части потока реагентов, площадь проходного сечения которого

40 составляет от 20 до 200% площади проходного сечения перфорации собирающего коллектора, а стакан установлен снаружи внутренней боковой стенки катализаторной камеры с возможно4g стью свободного перемещения по вертикали.

Изобретение относится к устройствам для проведения реакций превращения углеводородов в присутствии зернистого катализатора, может найти применение в химической и нефтехимической промьпопенности, например, для проведения процессов каталитического риформирования бензинов, дегидрирования парафинов и позволя- ет повысить производительность реактора за счет улучшения использования его рабочего объема. Реактор содержит корпус, в который помещена катализаторная камера, содержащая перфорированные стенки, днище и крьпчку, а также стакан в виде цилиндра с дном. В кольцевое пространство между стенками загружен катализатор, а поток реагентов проходит через слой катализатора в радиальном направлении от периферии к центру. Часть потока входит в слой через зазор между краем крышки и стенкой, а также через перфорационные отверстия, выполненные в крьш1ке, при этом включается в работу катализатор, находящийся непосредственно под крышкой .катализаторной камеры. По мере оседания слоя катализатора в процессе работы реактора крьш1ка опускается с перекрытием стенкой цилиндра перфорации верхней части стенки, что препятствует проскоку реагентов над слоем катализатора. Лучшему распределению потока реагентов способствует также придание конической формы крьш1ке и дну и оснащение верхней поверхности крьпики радиально распо- . ложенными вертикальными ребрами. 1 ил о i (Л 4 СП ч с& 00