Реактор с движущимся слоем катализатора Советский патент 1989 года по МПК B01J8/08 

Изобретение относится к NmorocTy- пенчатому каталнтическом реактору с радиальным потоком, который с успехом может быть использован, в частности, для превращеьгия различных углеводородных материалов в паровой фазе.

Цель изобретения - интенсификация процесса разгрузки за счет устранения застойных зон.

Па фиг.1 изображен реактор, нерти- кальный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - выходные отверстия; на фиг.4 - разрез Н-Б на фиг.3.

Реактор содержит корпус I,внутри которого установлены реакционные секции 2 и 3 ,

В верхнем ко}1де корпуса I над первой секцией 2 расположена секпия 1еплообмепп1 ка ч с п/:однь1м отверс-тием

5 для потока реагента и входным OT-I верстием 6 для катализатора. Отверстие 6 связано с входным отсеком 7 для катализатора, подвешенным к фланцу 8. Из входного отсека 7 катализатор распределяется и передается через множество труб 9 для катализатора. Из передающих труб 9 катализатор подается в отсек 10 перераспре- .деления, снабженный множеством разнесенных на равные расстояния выходов 11, связанных с трубопроводом 12 для подачи катализатора. Поступающий через через вход 5 предвариательно нагретый поток реагента вводится в контакт с множеством передающих труб 9 для катализатора с целью теплообмена с проходящими через эти трубы частицами катализатора. Нагретый таким образом катализатор в присутствии водорода в предпочтительном варианте

со

00

со

см

1.()«ич

Hiu i T ан.чн.пинас гся н трубе 9 it и .к-рс- им 1Ч н.чш-мной и viiK i jiir-.j ii. Скру

,е,:-.и 1 t- тьном стсеке 10 для кага-И .м -гь С отстоит от cf TOK I J н 14 на

Т Г р, .|1. ;(. ни:, ч,, гцрчппаккц ч ныпу к

Иоруиии рс акпиони л л ; .-i: ui .. ij;,. iniM, H:;u ,;i( i нио чето

i ii.) цинч T|-vh i; I Г1 (cihv 1 .aJiHir. Ji cr-Ho : i. ;: .г, ь ,11 a -;i iiopi libiayr I. ; ИМИ h,i I ,1 1ИЧ ,1 I opa r аЬр1 ГММl--- :-. .; н l.ii .1 y; , i ; .|:.,-чу ,чу1 р H; V l РИ

i l M , Cc Kri 1 i p,r liM.f M I CO .; и( КI . ;ii )г , I, I , ,: i , j a.111,).Ii i HHi

41 у 1 pil на ; ч ,и; ii ( i , Ч :( и ,; ni JIT) -i: i :; i . v,-ii: ч -j H .

аЛЬНО 1 руОчаТСИ ;Ч-ТКИ I t I ,- ;-,, T- a 111 м К.1И,1Л fl ЛПЯ imi OKa aiuii. M r-4 x;iy iiiiMi- ).iitM-.-ч о oir; b,,-ia, I 1-4, ri -i MH. U : iu:pxiniii Koiiei rji, i

1 лля v;u p 4ni ката Л М ора. ,vjifHiitai ctTKn ) i; яьп- одным отверсл И1 1Ч-ИК(Ч1 сосуда и ( гьь ча() i, i aKi r: оС.р-т-юм, П и ;;. ц лрмы1 |

к и lu н v,u.-; 1 к.. ми. i /i г а аи ра о , . U- ч K;I а t-ч , а, ал(Ч1; к iii.i i - i

: ,а ЧОЦ аи а иаружиач кочм ьаи p.i ; , -; ; Т 1та ч-роч 1м:рхнии коч-М;

U аггел ЬИ. riH чона. ill Д.Л . Ц-а гс .ч l j ,. Ь Н(Ч р/агИ. ;. ли :Ч,111,ЦОГ rio;;ii, г,:,

г vjTa ciui чс;) U ii;-;a4 n -. ::,ni i / ( иос, i ,|,иу ri-; |м .: , ; .1 i ,

r -iiiajia ijoi Ч-. i;cai rHTa fi aiuin; i stпер чип ач;-) nii v pa; niij- ;.-: I4H bo uaie Bi i: paiai;) /дс-л in e4J.ni.ui Ч1Ч , In iii.u -,,44.. 1 -i. Г;;, i 4Hji ; рсагсчп .: , 1 Де i:po;i, чпдлт г ,.JL л ll. p. Ti-i ч д . и 1ЧЧ . ч дл И: ,а

1.ч 11 деденио Ич h pi-- - и ; ;; ; .чорн i- i ,v v ч.. ri /ii MM . сч; i a ,p4njU t: ГЧН i ; ia;iiiV . у И iio -; ; - и и- , i; г pi -1 ч -а и н ; , -.. ,j j,,

Ч Л: чаж. Лимкиц Л ч лтс-ек Г; ha iaii ja-; м.:., (д, у(Ч .а(- -:о;ч . ao,i

iv:pa. 1К.1Верх кодьцеьч j-i О1чч-;-,: ,, v; а ича ач ора , JJKOJI :,i,(i раниог- р 4:1 кагадичатера с 1 чио1;л1 иа Kj:;..:ii:4 1 : - . 1 ;-,( ,ir i;i;n чо длии лоя

и Д-)Де ,11, , (К П СЧПЧ-П иа1 Ч1Ц;Ч рчл.|-I .l : ,г ::. . , :.уг,,,. .,,;;;)1 (Ч М,

ijit.Hoe иаг1;к1нл. iio,4iKa pijanaiia, i-, и. .г чмиор .,1г:чч.л реамч;-, F-O

Ч а.ерок каталл ч а уора. i; ii|;i ii ii- ai .ч чм1 1-: ji,4 ир.е;ч:;лмт1Ч1Ь1:оя ч.ч;.

с I ву1ошая его движемию вина , При iip- -ра иа чч i-n и-а;--, ;;;-: .рос MJ. ч

:.;о, ;ич.|11 |,1диальич иаирч чдсчш: ч . ч,чч :, Ч: . а. , i,,,., |, ч и ; i а а-,и i ,. i i .

ii4i. ha реа:Ч-:ч1ТО|; iii4iepi;K С ; :) . 1. ч,: i ,. ;,r .., , ; ;,

-. ijpa 1ча тал ;: a 11 p , ч, i, |, , j ,| ч , ; ч p. ч- i- ч , ii i ; i ч, j;, ; i ;

i , не orfatMi ii Н1/модчили1 .M, И iiaijUc Oi.j ; иже 1 I 1 4 И- ,мч . 1- i мо,,: дгч .м .ч , .

Ч1.ПМ t iMc. Tii,I l пачь : ,1 iip4i; : iric, -.о,- pabhoin С еткн ,- и1Я .aaiHH ка/ .(чнаад о ,чi не ,ч:ц, ь 0|jo;: nioj о Mariojja н

i4ia;vtf4 bl М « Ж1Д I И М рачи./., (ДПИ-И Ь:р -е i l р Лч- ЛИ ч iTil-l ; Ч|Ч) j (Я jt Q с

о 4(4 И Ч(ЧЧИЧс p. li стоя ИИ(. - 14) V joll ;i: : |, .а lil olii с и;; -Ч1М ЧМ И С i- . , р.о, TII i Ч

дчн i, (Uv: ::ie4niiai U,nx раниомери-ч -и ;м и и;1, i ciiut; р.1(Ч11)ед(ч11нт-чаъ ка-чалиалч o;ia jif Ш р.чки ,.р( д, -.) ;) ич СИ r.,ai- 1Ь, la:-; ; 19 ц. ( И. cv; с Чч 10 н гчча ьт1,е ло:: о, , Ч i ИМ i. i 114 С К рос Ч И ii 14 ) иаиора

чс Ч 1 Д,Л1И )1 iiT I li -i Ч о IKI , Kojiiri. c ; jioиа вход).. н ьор:-;нг М конци р- ич р е/ е.аи- laiaix р 1 ОИ),1чь1 ччнцсит У дчамеч- ч, чччои С иы 16 л иа и.(ходо в в; рхией

ра (Ч гс.Д .а, I игч дчоц I и r pjTi.HoKi HI;.и-II чи р асп ч /1епич ьччьиой чонь, ).

акте рассч ои}111с сечклми ii,,, (..-(- ;., иаибоч ычие ди ичпе;

i Л для удс-р а1И1Я ката.пиа а чч иЧ чт NK4: - в ни-гчи- м конце; рлспреде)1Лдиусу Оы; ь о la-C CM : L ji -ч:ли геч .гнач ои 1 ( и 19, а наиме)

малым, т.е. отсек 15 для ь.а/галичггг чрчj-anjiOBue - в в.рхирм конце зон 16

должен быть сра -аи1Ч е.ЬН(,1 у ким длям i .

того, чтобы иределыю умей i.iinrn. Нижняя ис-ре 0родка 22 реакциоиио;

переиад давления li ис 1оках ре 1геи1а, . 2 («Орагу. Ч кольцевой капа: ;

чрог;у скасМ1 1 ; череа с лой к;пч1ли: ач о-ч i я качччдн -чпчтр.а, ,1к; 1о;цдй к -aiy;ра КС BBV4 luMiiiC . распредели ;4j.jLi4iyiiч , Г(-гм-; 1 J д-ля уде рАнни. к а га Ч чсмгу 19, сК ратованную ннутреи1и;ч 1.ат .р.ч. Г ччсск /ч дч;| ие1)едачи ката.ииС1 Ч-} С1Й 1 5. ( jii:,ioBai4 4)i}io, для ранчо--, ,; Hi.i - i;ic- - - Ч п. регородки .1.

Mcpni-iri часпрод.чде ПИЯ к ата, ич аччччач И - и - чде 1 11 i ча i-bii i ксч мрчд

1 01(чч.е дгч ч-аччмпи) раелюдо и-гв . :/ : , и:-miciu ними ииу-греннеи 4f,,y,ibpyiy ч ру Ч ЧIpOl ;l| i2 ДЧЯ К . I 14 i Ч И Ч- О -1 , И ) И р е Ч р : (, ц /2, К И у Т р С 111 Я I С( |-ра, p,i г пред | -ч ЧЧЫ( 1о c -, r;i ,;Ч ( м i д; j . |-);J ч Ь i - - - ч 411-реЧН Ч Ч f.

5149

.городкой 26 в нижней чпсгл тр йчятого колодца 25 и обрагзует кольненой коллектор 27 для катализатора, расположенный под отсек(1м 15 п.пя катализа- тора, и является лро/юлжением кольцевого канала ., д/тя катализатора.

Трубчатое Г1.(;здо 28 прикреплено к нижней части поперечной перегородки 2Ь. Внутренняя сетка 13 имеет нижнюю поперечную перегородку 29, к нижней части которой крепится выступ 30, позволяющий устанавливать внутреннюю сетку 3 внутри гнезда 28 . Отсек 24 для передачи катализатора содержит также систему выходов 31 для выпуска катализатора из донной части кольцевого коллектора 27. Разнесенные на ранные расстояния выходные отверстия способствуют равномерному выпуску катализатора из кольцевого отсека 15. На фиг.З показаны наклонно установленные в кольцевом коллекторе 27 между выходами 31 отражатели 32, обеспечивающие воронкообразное движение частиц катализатора под действием силы тяжести из кольцевого канала 23 в указанные выходные отверстия. Передача катализатора из кольцевого канала 23 во множество труб 33 для катализатора обеспечивает уменьшение площади поперечного сечения канала, проходящего между секциями 2 и 3, и сводит к минимальному уровню утечку пара процесса,

пропускаемого через связывающий ука

ванные секции канал. Кроме того, кат лизатор не может задерживаться в зоне наружной сетки 14, так как радиальный поток пара толкает катализатор к центральному трубопроводу, а под действием силы тяжести катализатор движется в полость кольцевого коллектора 27. Очевидно, что описанный выше отсек для передачи катализатора почти не допускает застоя ката- лизатора в какой-либо точке на его пути от кольцевого отсека 15 в следу кщий расположенный ниже отсек ЗА для катализатора.

Открытые снизу трубы 33 для ката- лизатора, проходящие от выхода 31 вниз, обеспечивают передачу катализатора из отсека 15 в лежащий ниже отсек 34 с равномерп1)1м его распределением.

Конструкция нижней реакционной секции 3 во многом подобна конструк- -ции секции 2, а именно внутри соосно наружной вертикал1) трубчатой сет

g 5 0 5 0

5

о

0

796

К1 35 установлена внутрснин TpvOM;; Тс)я сечка 36 с образованием между ними такого же кольцевого I lteKS дли удержания катализатора. Реакционная секция 3 содержит также наружную рас- |Пределительную зону 37 для потока ре- аг ента, проходящего по всей д.г1ине отсека 34, причем внутренняя распределительная полость 38 образована внутренней сеткой 36, Поверх отсека 34 для катализатора установлена крышка в виде пластины 39, препятствующая прямому перетеканию реагента в указанный отсек для удержания катализатора. Входное отверстие 40 для потока реагента сообщается непосредственно с распределительной зоной 37 для реагента, а выходное отверстие 41 для потока реагента сообщается через выводной канал 42 с внутренней распределительной полостью 38, Подобно секции 2 в верхнем конце секции 3 расположено выходное отверстие 4 для потока реагента, что позволяет уравновешивать значения скоростного напора потока реагента в распределительной зоне 37 и внутренней полости 38. Выпускаемые из реакционной секции 2 через отверстие 21 пототи реагента могут пропускаться известным способом через нагреватель (не показан) до того, как они вводятся через входное отверстие 40 в секцию 3. Следовательно, выпущенный через выходное отверстие 21 из секции 2 поток реагента проходит операцию повторного нагрева прежде, чем вводится через входное отверстие 40 в реакционную секцию 3 и распределительную зону 37, после чего он пропускается через отсек 34 для катализатора в радиальном направлении для выпуска во внутреннюю распределительную полость 38 с последующим выпуском через расположенный вверху канал 42 и выходное отверстие

1 .

Трубчатый выход 43 для катализатора расположен в донной части нижней реакционной секции 3, Нижний конец внутренней сетки 36 для катализатора установлен внутри указанного выходного отверстия соосно ему, образуя кольцевой канал 44 для катализатора, примыкающий непосредственно к указанной сетке 36 и расположенный под отсеком 34 для ктмлизатора. Нижний конец внутренней сетки 36 закрыт поперечной перегородкой 45 с конусообразной заглушкой 46, позволяющей устанавливать указанную сетку в гнездо 47, обеспечивая надежную опору для сетки J6 для удержания катализа- тора. Гнезда 4У концентрично установлены внутри выходного отверстия 43 и крепятся к его стенке с помощью множества разнесенных по радиусу ориентированных вертикально ребер 48,

Устройство работает следующим образом.

В реактор через входное отверстие 5 загружается фракция, полученная в результате перегонки бензина, с температурой кипения в диапазоне от 200 до 400 F (93-204 С), смешанная с обогащенным водородом рецирку- лирующим потоком. Процесс каталитического риформинга фракции бензина в смеси с водородом осуществляется при контактировании с соответствующими сферическими частицами катализатора, вводимыми в верхнюю часть многоступенчатого вертикального реакто- ра через входное отверстие 6.

Сферические частицы катализатора вводятся в систему через входное отверстие 6 в присутствии водорода - носителя для осуществления флюидизи- рованного подъема потока этих частиц из хранилища для свежего катализатора и/или надлежащего средства для регенерации катализатора. Соответственно, проходящий через входное отверстие 5 поток с температурой в диапазоне от 900 до 1100 F (482- ) должен обтекать передающие трубы 9 для теплообмена с содержащимися в них частицами катализатора. Таким образом, катализатор нагревается и восстанавливается в присутствии водорода - носителя, с помощью i oToporo осуществляется флюидизированный подъем. После этого катализатор выпускается из распределительной секции 10 через передающие трубы 12 в отсек 15 для катализатора. В отсеке 15 частицы катализатора вводятся в контакт с направленным радиально из распределительной зоны 1Ь потоком реагента, который пропускается через слой катализатора во внутреннюю распределительную зону

19.

Затем поток реагента направляется из реакционной секции 2 вверх и вы-- пускается из внутренней полости 19 через выпускное отверстие 21. указано , такое устройство оОсч,

0 5

0 Q

0

5

печивает более равномерное распределение пот(тк г) реагента при грохожде- нии его через содержащийся Р отсеке 15 слой катгглизгПора. Это обусловлено сбалансированностью значений скоростного напора потока реагента во внутренней распределительной зоне 19 и распределительной зоне 16, обесг е- чивающей практически равномерный Перепад давления по всей длине коль- Цетзого слоя катализатора.

Поскольку по своей природе процесс риформинг а н целом являет-.я эндотермическим, выпускаемый ич реакционной секции 2 поток в предпочтительном варианте должен пройти повторный нагрев ;г.о ввода его в секцию 3. Обычно достаточно подогреть реагент пр:-- -1..но до 9UU F (482°С) или выше, , одогретый поток реагента вводится через входное отверстие ДО в кольцевую распределительную зону 37, из которой он направляется по радиусу внутрь для кинтактиронания с заполняющим отсек 34 катализатором подобно тому, как движется поток реагента в секции 2. Затем поте, к реагента проходит во внутреннюю рас- пределител1 иун.1 полость ЗЯ, из кото- poii он выпускается через отверстие 41.

Направленный радиально внутрь поток реагента действует на движущиеся под действием силы тяжести через кольцевой отсек 15 частицы катализатора п направляет их в кольцевой канал 23, примыкаюишй к сетке 13 для катализатора, после чего части1№1 катализатора движутся вниз через кольцевой коллектор 27, обес- печинающиГ беспрепятственную их передачу из кольцевой полости йо множество транспортировочных труб. Такой беспрепятственный переход катализатора из кольцевой полости во множество труб позволяет предельно уменьшить площадь поперечного сечения канала, связывающего реакционные секции, и тем caMiiiM свести к минимальному уровню yi ечку паров процесса, проходящих через этот канап. Такой способ исключа т или почти исключает застой катализатора, который напр/п)- ляется расположенными между выходными отверстиями накппниымг чтр.чжатслями 32.

Выходные отверстия предпочтительно имеют диаметр, практически равный ширине коллектора для катализатора.

Под действием силы тяжести части- цы катализатс,,.л движутся из нижнего отсека для кат.1 1изатора Б кольце15ой канал 44, образуемьм нижней частью внутренней сетки 36 и стенкой трубчатого выхода A3 для катализатора. Установленные вертикально отражатели 32 обеспечивают опору для внутренней сетки 36 и одновременно прохождение потока катализатора в кольцевой канал до выпуска его в коллектор для катализатора (не показан). Коллектор сообщаться непосредственно с выходным отверстием 43 и обеспечивать очистку KaTajTiisaTopa обогащенным водо)одом циркулирую1цим потоком для повторной его циркуляции и/или восстановления известным способом.

Формула изобретения

1. Реактор с движущимся слоем катализатора, включающий несколько расположенных одна под другой кольцевых секцизЧ с катализатором, образованных коаксиально установленными цент- jg

с Q 5 0

5

g

рачьной и перифернйнс й пергЬорирп- ванными обечайками, которыми расположены устройства для перегрузки катализатора из секции в секцию, состоящие из разгрузочных труб, снабженных патрубками, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса разгрузки катализатора за счет устранения застойных зон, устройство для перегрузки катализатора между секциями выполнено в виде закрепленных в нижней части реакторных секций распределительных патрубков с заглушками, в которых верхними концами закреплены разгрузочные трубы, при этом нижние концы центральных обечаек размещены в патрубках с образованием кольцевой полости для катализатора.

2. Реактор поп.1, отличающийся тем, что устройство для перегрузки катализатора из нижней секции снабжено установленной на нижнем конце центральной обечайки кони- ческоцилиндрической заглушкой с ра- диально размещенными на внешней поверхности вертикальными ребрами, закрепленными на внутренней поверхности распределительного патрубка.

21

J.4 16

15

IzA

/5

73

Ц

фиг. Z

Изобретение относится к каталитическому реактору с радиальным потоком и позволяет интенсифицировать процесс разгрузки катализатора за счет устранения застойных зон. Реактор включает несколько расположенных одна под другой кольцевых секций с катализатором, между которыми расположено устройство для перегрузки катализатора из секции в секцию, выполненное в виде закрепленных в нижней части реакторных секций распределительных патрубков с заглушками. Секции с катализатором содержат центральную и периферийную обечайки, при этом нижний конец центральной обечайки размещен в патрубках с образованием кольцевой полости. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

фиг Л

22

J/

фиг. 3 Б - Б

33