RU2113452C1

RU2113452C1 - Catalytic reactor

Info

Publication number: RU2113452C1
Application number: RU96100931A
Authority: RU
Inventors: Валерий Георгиевич Леонтьевский; Анатолий Георгиевич Корольков
Original assignee: Валерий Георгиевич Леонтьевский; Анатолий Георгиевич Корольков
Priority date: 1996-01-16
Filing date: 1996-01-16
Publication date: 1998-06-20

Abstract

FIELD: petroleum processing. SUBSTANCE: invention consists in that portion of reactor space containing catalyst is increased at the expense of decreasing gas-distribution space and eliminating ballast. For that, in the reactor containing vertical cylindrical casing with elliptic bottoms and shell, roof hatch, raw material inlet fitting, reaction product outlet fitting connected with central tube, distributor, wire basket placed in housing with annulus, and gauze-enveloped perforated central tube, (i) second cone-shaped bottom is set having vertical ledge and opening for central tube and forming annulus with casing and interbottom space, (ii) gauze of wire basket is inserted into space adjacent to inside surface of ledge, (iii) distributor includes interbottom space and swirl chamber placed on the outside part of lower elliptic bottom and having annular nick, tangential raw material inlet fitting and axial reaction product- discharge straightway fitting, (iv) central tube has connector and gauze barrier below connector plane, (v) on the inside surface of shell, vertical ribbing is made supporting horizontal rings, on which wire basket is suspended. EFFECT: increased equipment utilization efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию процессов переработки нефтей и газовых конденсатов и может быть использовано в установках каталитического риформинга бензиновых фракций. The invention relates to equipment for oil and gas condensate refining processes and can be used in installations for the catalytic reforming of gasoline fractions.

Известны каталитические реакторы с аксиальным направлением прохода сырья через слой катализатора [1]. Реактор включает корпус с эллиптическими днищами, обечайкой и люками, верхние штуцеры для ввода сырья и вывода продуктов реакции, распределитель, люк для выгрузки катализатора, опорную решетку, футеровку, засыпку катализатора с подстилающей и покровной засыпкой фарфоровыми шариками. Known catalytic reactors with an axial direction of passage of raw materials through the catalyst bed [1]. The reactor includes a housing with elliptical bottoms, a shell and hatches, upper fittings for introducing raw materials and outputting reaction products, a distributor, a hatch for unloading the catalyst, a support grid, a lining, a catalyst backfill with underlying and integumentary backfill with porcelain balls.

Сырье, подаваемое в реактор с соответствующими параметрами, преобразуется, проходя через слой катализатора, и выводится из реактора на дальнейшую обработку. Raw materials supplied to the reactor with the appropriate parameters are converted, passing through the catalyst bed, and removed from the reactor for further processing.

Известны реакторы с радиальным проходом сырья через слой катализатора [2] . Реакторы включают корпус с эллиптическими днищами, штуцеры для ввода сырья и вывода продуктов реакции, штуцеры для выгрузки катализатора, сетчатую корзину, распределитель, центральную трубу, загрузку катализатора и подстилающего слоя фарфоровых шариков, футеровку. Known reactors with a radial passage of raw materials through the catalyst bed [2]. Reactors include a housing with elliptical bottoms, fittings for introducing raw materials and outputting reaction products, fittings for unloading the catalyst, a mesh basket, a distributor, a central pipe, loading the catalyst and the underlying layer of porcelain balls, and a lining.

Газосырьевая смесь, пройдя через распределитель, устремляется в кольцевой зазор между корзиной и корпусом, из которого радиальным потоком проходит через катализатор в направлении к центральной трубе. Продукты реакции выводятся через нижний штуцер. The gas-raw material mixture, passing through the distributor, rushes into the annular gap between the basket and the housing, from which it passes through the catalyst in a radial flow towards the central pipe. The reaction products are discharged through the bottom fitting.

Недостатком известных аналогов является малоэффективное использование оборудования, т.к. доля объема загрузки катализатора в общем объеме реактора невелика. A disadvantage of the known analogues is the inefficient use of equipment, because the fraction of the catalyst loading volume in the total reactor volume is small.

Наиболее близким по технической сущности является монометаллический реактор с радиальным проходом сырья через слой катализатора [3]. Реактор включает корпус с эллиптическими днищами, обечайкой и люком, штуцеры для ввода сырья и вывода продуктов реакции, штуцер для выгрузки катализатора, распределитель, сетчатую корзину, центральную трубу, засыпку катализатора и подстилающего слоя фарфоровых шариков. Работа реактора, принятого за прототип, полностью соответствует работе предыдущего аналога. The closest in technical essence is a monometallic reactor with a radial passage of raw materials through the catalyst bed [3]. The reactor includes a housing with elliptical bottoms, a shell and a hatch, fittings for introducing raw materials and outputting reaction products, a fitting for unloading the catalyst, a distributor, a mesh basket, a central pipe, backfilling of the catalyst and the underlying layer of porcelain balls. The operation of the reactor adopted for the prototype is fully consistent with the work of the previous analogue.

Недостатком прототипа является малоэффективное использование оборудования. Недостаток обусловлен тем, что доля объема загрузки в общем объеме реактора невелика и значительные объемы занимает газораспределительное пространство и засыпка фарфоровыми шариками. The disadvantage of the prototype is the inefficient use of equipment. The disadvantage is due to the fact that the fraction of the charge volume in the total reactor volume is small and gas distribution space and backfill with porcelain balls occupy significant volumes.

Изобретение решает задачу повышения эффективности использования оборудования путем увеличения объема загрузки катализатора за счет сокращения объема газораспределительного пространства и исключения засыпки фарфоровых шариков. The invention solves the problem of increasing the efficiency of using equipment by increasing the volume of catalyst loading by reducing the volume of gas distribution space and eliminating backfill of porcelain balls.

Задача решается тем, что в каталитическом реакторе, включающем вертикальный цилиндрический корпус с эллиптическими днищами и обечайкой, верхний люк, штуцер для ввода сырья, нижний штуцер для вывода продуктов реакции, соединенный с центральной трубой, распределитель, сетчатую корзину, установленную в корпусе с кольцевым зазором, перфорированную центральную трубу, обернутую сеткой, установлено второе коническое дно с вертикальными бортами и отверстием для центральной трубы и образующее кольцевой зазор по периметру с корпусом и междудонное пространство, сетка корзины заправлена по внутренней поверхности борта, распределительное устройство включает междудонное пространство и вихревую камеру, установленную на нижнем эллиптическом днище снаружи, имеющую кольцевой пережим, тангенциальный штуцер для ввода сырья и аксиальный проходной штуцер для вывода продуктов реакции, центральная труба выполнена с разъемом и сетчатой перегородкой ниже плоскости разъема. По внутренней поверхности обечайки выполнено вертикальное оребрение, на нем закреплены горизонтальные обручи и сетка подвешена на обручах. The problem is solved in that in a catalytic reactor comprising a vertical cylindrical body with elliptical bottoms and a shell, an upper hatch, a nozzle for introducing raw materials, a lower nozzle for outputting reaction products, connected to a central pipe, a distributor, a mesh basket installed in a housing with an annular gap perforated central pipe wrapped in mesh, a second conical bottom with vertical sides and an opening for the central pipe is installed and forming an annular gap around the perimeter with the body and the double bottom the space, the mesh of the basket is tucked along the inner surface of the side, the switchgear includes a double bottom space and a vortex chamber mounted on the lower elliptical bottom from the outside, having an annular pinch, a tangential fitting for introducing raw materials and an axial passage fitting for outputting reaction products, the central pipe is made with a connector and mesh screen below the plane of the connector. Vertical ribbing is made along the inner surface of the shell, horizontal hoops are fixed on it, and the net is suspended on hoops.

В известных технических решениях не обнаружены признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа. Поэтому заявляемое решение обладает существенными отличиями. In the known technical solutions, no signs are found that are similar to those distinguishing the claimed solution from the prototype. Therefore, the claimed solution has significant differences.

Изменения внесены в систему распределения газового потока при существенном уменьшении объема, но при сохранении ее пропускной способности. Вихревая камера с тангенциальным штуцером для ввода сырья и кольцевым пережимом позволяет равномерно распределить в междудонном пространстве газовый поток, который выходит из пережима с углом раскрытия, примерно равным 90^o, и двигается далее в направлении кольцевого зазора между корзиной и корпусом реактора. Через осевую зону вихревой камеры пропущен проходной штуцер для вывода продуктов реакции. Он не нарушает существенным образом структуру вихревого потока газа, вводимого в реактор. Исключена засыпка подстилающего слоя фарфоровых шариков, являющаяся балластом для реакторов радиального типа. Удлиненная центральная труба позволяет заполнить реактор катализатором доверху. При снятой верхней части трубы проводится механизированная выгрузка катализатора сверху через люк, а сетчатая перегородка, установленная ниже плоскости разъема, препятствует забиванию центральной трубы отработанным катализатором. Кроме того, открывается доступ внутрь реактора через люк для проведения внутреннего осмотра, технического обслуживания, ремонта. Указанное расположение сетки сетчатой корзины относительно борта второго дна препятствует пересыпанию катализатора из корзины в кольцевой зазор и газораспределительное пространство.Changes were made to the gas flow distribution system with a significant decrease in volume, but while maintaining its throughput. A vortex chamber with a tangential fitting for introducing raw materials and an annular pinch allows evenly distributing a gas stream in the double bottom space that exits the pinch with an opening angle of approximately 90 ^° and moves further in the direction of the annular gap between the basket and the reactor vessel. A passage fitting is passed through the axial zone of the vortex chamber to withdraw the reaction products. It does not substantially disrupt the structure of the vortex gas stream introduced into the reactor. Excluded backfill porcelain balls, which is the ballast for radial type reactors. An elongated central pipe allows the reactor to be filled with catalyst to the top. When the upper part of the pipe is removed, mechanized unloading of the catalyst from above through the hatch is carried out, and a mesh partition installed below the plane of the connector prevents the spent catalyst from clogging the central pipe. In addition, access is opened into the reactor through the hatch for internal inspection, maintenance, and repair. The specified location of the mesh basket relative to the side of the second bottom prevents the pouring of the catalyst from the basket into the annular gap and the gas distribution space.

Внутреннее оребрение обечайки и закрепленные на нем обручи обеспечивают надежную подвеску сетки и гарантированный кольцевой зазор между сеткой и корпусом, по которому восходящим потоком перемещается газ. The inner fins of the shell and the hoops attached to it provide a reliable suspension of the mesh and a guaranteed annular gap between the mesh and the casing, through which the gas moves upward.

На чертеже приведен общий вид предложенного каталитического реактора. На нем изображены: эллиптические днища 1 и 2, обечайка 3, верхний люк 4, штуцер для ввода сырья 5, штуцер для вывода продуктов реакции 6, центральная труба 7, сетчатая корзина 8, кольцевой зазор 9, второе дно 10, борт 11, междудонное пространство 12, вихревая камера 13, кольцевой пережим 14, разъем 15, сетчатая перегородка 16, уровень заполнения реактора 17, внутреннее оребрение 18, обручи 19. The drawing shows a General view of the proposed catalytic reactor. It shows: elliptical bottoms 1 and 2, shell 3, upper hatch 4, fitting for introducing raw materials 5, fitting for outputting reaction products 6, central pipe 7, mesh basket 8, annular gap 9, second bottom 10, side 11, double bottom space 12, vortex chamber 13, ring pinch 14, connector 15, mesh partition 16, fill level of reactor 17, internal fins 18, hoops 19.

Реактор работает следующим образом. Исходное сырье в виде парогазовой смеси, имеющее соответствующие параметры (расход, давление, температура), подается на переработку через тангенциальный штуцер 5. В вихревой камере 13 осуществляется закрутка потока и перемещение его в направлении кольцевого пережима 14. Истечение потока из кольцевого пережима происходит с углом раскрытия примерно 90^o и далее поток устремляется по междудонному пространству 12 в направлении кольцевого зазора 9 между обечайкой реактора 3 и сетчатой корзиной 8. Из кольцевого зазора парогазовый поток устремляется через сетку корзины и засыпку катализатора в радиальном направлении к центральной трубе и выводится из реактора через нижний штуцер 6.The reactor operates as follows. The feedstock in the form of a vapor-gas mixture having the appropriate parameters (flow rate, pressure, temperature) is fed for processing through the tangential fitting 5. In the vortex chamber 13, the flow is swirled and moved in the direction of the ring clamp 14. The flow out of the ring clamp occurs with an angle openings of about 90 ^° and then the stream rushes along the double bottom space 12 in the direction of the annular gap 9 between the shell of the reactor 3 and the mesh basket 8. From the annular gap the vapor-gas stream rushes I through the mesh basket and filling the catalyst in the radial direction to the Central pipe and is discharged from the reactor through the lower fitting 6.

В период регенерации катализатора через штуцер 5 подается регенерирующий газ определенного состава и через штуцер 6 выводится из реактора отработанный регенерирующий газ. During the catalyst regeneration period, a regenerating gas of a certain composition is supplied through the nozzle 5 and the spent regenerating gas is discharged from the reactor through the nozzle 6.

Замена катализатора осуществляется после необратимой частичной потери его активности. Для этого вскрывается люк 4, вынимается съемная верхняя часть центральной трубы и отработанный катализатор извлекается из реактора при помощи шланга, соединенного с системой отсасывающего пневмотранспорта. The replacement of the catalyst is carried out after an irreversible partial loss of its activity. To do this, hatch 4 is opened, the removable upper part of the central pipe is removed and the spent catalyst is removed from the reactor using a hose connected to a suction pneumatic transport system.

Загрузка катализатора производится через верхний люк реактора при установленной в рабочее положение верхней части центральной трубы. Коэффициент заполнения реактора катализатором 0,82-0,87. The loading of the catalyst is carried out through the upper hatch of the reactor when the upper part of the central pipe is installed in the working position. The fill factor of the reactor with a catalyst of 0.82-0.87.

Таким образом новые технические решения, внесенные в каталитический реактор в целом, не нарушают его работоспособности, увеличивают долю объема катализатора за счет сокращения объемов газораспределительного пространства и засыпки фарфоровых шариков и доказывают возможность достижения положительного эффекта. Thus, new technical solutions introduced into the catalytic reactor as a whole do not interfere with its operability, increase the fraction of the catalyst volume by reducing the gas distribution space and filling the porcelain balls and prove the possibility of achieving a positive effect.

Claims

1. Catalytic reactor, comprising a vertical cylindrical body with elliptical bottoms and a shell, an upper hatch, a nozzle for introducing raw materials, a lower nozzle for outputting reaction products, connected to a central pipe, a distributor, a mesh basket installed in a housing with an annular gap, a perforated central pipe wrapped in a mesh, characterized in that it has a second conical bottom with a vertical side and an opening for the central pipe mounted on the supports, forming an annular gap along the perimeter with the body ohm and double bottom space, the mesh basket mesh is tucked along the inside of the bead, the distributor includes a double bottom space and a vortex chamber mounted on the outside of the lower elliptical bottom, having an annular clamp, a tangential fitting for introducing raw materials and an axial straight fitting for outputting reaction products, the central pipe is made with a connector and a net partition below the plane of the connector.

2. The reactor according to claim 1, characterized in that vertical ribbing is made on the inner surface of the shell, horizontal hoops are fixed on it, and the mesh of the mesh basket is suspended on hoops.