реактор для дегидрирования парафиновых углеводородов c ₃-c₅

Формула изобретения

Реактор для дегидрирования парафиновых углеводородов С ₃-С₅ с кипящим слоем мелкозернистого катализатора, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, секционирующие решетки с возрастающим по высоте реактора свободным сечением, патрубки ввода сырья и вывода контактного газа, ввода и вывода циркулирующего катализатора и циклоны с пылеспускными стояками, отличающийся тем, что верхняя решетка имеет свободное сечение, составляющее более 60 и менее 90% от сечения корпуса, при этом торцы патрубков ввода циркулирующего катализатора и пылеспускных стояков циклонов установлены над верхней решеткой ниже уровня кипящего слоя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтехимии, в частности к реакторам для дегидрирования парафиновых углеводородов С ₃-C₅ в соответствующие олефиновые углеводороды, используемые для получения основных мономеров синтетического каучука, а также при производстве полипропилена, метилтретичнобутилового эфира и др.

Известен реактор для дегидрирования парафиновых углеводородов с кипящим слоем мелкозернистого катализатора, содержащий вертикальный цилиндрический корпус и секционирующие решетки, установленные по высоте кипящего слоя ("Промышленность синтетического каучука", Москва, ЦНИИТЭНефтехим, 1968, №2, стр.8, Р.К.Михайлов, А.Н.Бушин "Совместное дегидрирование бутана и изопентана в кипящем слое мелкозернистого катализатора").

Однако в этом реакторе секционирующие решетки имеют одинаковое свободное сечение, что определяет неравномерное распределение катализатора по секциям реактора и низкие показатели дегидрирования - выходы олефинов на пропущенное и разложенное сырье.

Наиболее близким по технической сущности является реактор для дегидрирования парафиновых углеводородов С₃-С₅ с кипящим слоем мелкозернистого катализатора, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, секционирующие решетки с возрастающим по высоте реактора свободным сечением, патрубки ввода сырья и вывода контактного газа, ввода и вывода циркулирующего катализатора и циклоны с пылеспускными стояками (Патент РФ №2156161 от 31.03.1999. Реактор для дегидрирования парафиновых углеводородов С ₃-C₅). В указанном реакторе нижняя решетка имеет свободное сечение, составляющее 10-30% от сечения корпуса, а верхняя - 20-60%. При этом торцы патрубков ввода циркулирующего катализатора и пылеспускных стояков циклонов расположены в приповерхностной зоне кипящего слоя (в надслоевом пространстве реактора).

Конструкция известного реактора устраняет недостатки приведенного выше аналога, однако в свою очередь характеризуется низкой производительностью и относительно невысокими показателями дегидрирования.

Повышение производительности известного реактора за счет увеличения диаметра корпуса приводит к нерациональному увеличению его металлоемкости и возникновению проблем, характерных для перехода к реакторам большого масштаба и связанных с увеличением неравномерностей распределения потоков газа и циркулирующего катализатора, а также температуры в сечении реактора.

Повышение производительности реактора за счет увеличения скорости газа в его сечении также встречает значительные трудности. При этом в условиях работы верхней решетки известного реактора, близких к режиму захлебывания, при минимальном перемешивании (рециркуляции) катализатора на решетке существенно ухудшаются условия ввода потоков циркулирующего катализатора из регенератора и уловленной в циклонах катализаторной пыли в объем кипящего слоя ниже верхней решетки, что препятствует вовлечению этих потоков в циркуляцию через реакционный объем. Поступающий в верхнюю часть кипящего слоя над верхней решеткой катализатор подвергается вторичному уносу в надслоевое пространство реактора. Указанное приводит к увеличению выноса катализатора из реактора через циклоны, к увеличению его потерь в производстве, а также к увеличению температуры в надслоевом пространстве реактора и соответственно к нежелательным превращениям углеводородов в объеме этого пространства. Кроме того, при увеличении скорости газа в известном реакторе в верхней части кипящего слоя возникает существенная тепловая неравномерность, связанная с увеличением перепада температуры на верхней решетке, что также приводит к уменьшению показателей дегидрирования.

Указанные недостатки известного реактора, связанные с параметрами верхней решетки, усугубляются вводом в приповерхностную часть кипящего слоя (в надслоевое пространство) перегретого циркулирующего катализатора из регенератора и охлажденного катализатора из циклонов.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности работы реактора за счет увеличения его производительности и показателей дегидрирования.

Для решения этой задачи предлагается реактор для дегидрирования парафиновых углеводородов С ₃-C₅ с кипящим слоем мелкозернистого катализатора, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, секционирующие решетки с возрастающим по высоте реактора свободным сечением, патрубки ввода сырья и вывода контактного газа, ввода и вывода циркулирующего катализатора и циклоны с пылеспускными стояками, в котором верхняя решетка имеет свободное сечение, составляющее более 60 и менее 90% от сечения корпуса, а торцы патрубка ввода циркулирующего катализатора и пылеспускных стояков циклонов установлены над верхней решеткой ниже уровня кипящего слоя.

В предлагаемом реакторе повышение свободного сечения верхней решетки в сочетании с заглублением в кипящий слой точек ввода циркулирующего катализатора и возврата уловленного циклонами катализатора позволяет улучшить условия вовлечения указанных потоков катализатора в циркуляцию через объем кипящего слоя за счет увеличения перемешивания катализатора в верхней части слоя (в зоне расположения верхней решетки реактора) и введения потоков катализатора непосредственно в зону кипящего слоя с интенсивным перемешиванием катализатора. При этом снижается вторичный унос в надслоевое пространство реактора поступающих в верхнюю часть кипящего слоя потоков катализатора и как следствие появляется возможность увеличения производительности реактора за счет увеличения скорости газа в его сечении. Одновременно выравнивается профиль изменения температуры вдоль реактора, увеличиваются показатели дегидрирования (выход олефинов на пропущенное и разложенное сырье). Уменьшаются также потери катализатора в производстве и улучшается экология процессов дегидрирования.

На чертеже изображена схема предлагаемого реактора.

Реактор имеет корпус 1, трубопроводы и патрубки для ввода 2 и вывода 3 циркулирующего катализатора, ввода сырья 4 и вывода контактного газа 5. Реактор также содержит распределитель сырья 6. Кипящий слой катализатора в реакторе с уровнем 7 разделен на секции секционирующими решетками (нижняя решетка 8, верхняя решетка 9, над которой располагается высокотемпературная зона кипящего слоя 10). Реактор имеет отпарную зону 11 с трубопроводом подачи в нее инертного газа 12, сепарационную зону (надслоевое пространство реактора) 13, в которой расположены циклоны 14 с пылеспускными стояками 15. Трубопровод ввода перегретого катализатора из регенератора в реактор 2 имеет патрубки 16 с выпускными торцами 17. Пылеспускные стояки циклонов 15 имеют выпускные торцы 18.

Реактор работает следующим образом.

Испаренные парафиновые углеводороды (сырье) подаются в реактор по трубопроводу и патрубку 4 через распределитель 6. В отпарную зону 11 по трубопроводу 12 подается инертный газ на отпарку от углеводородов отходящего из реактора катализатора. В нижней части реактора (между распределителем и нижней решеткой) пары сырья смешиваются с поднимающимися из отпарной зоны газами отпарки и далее поднимаются по кипящему слою катализатора, проходя последовательно секционирующие решетки, попадая затем в сепарационную зону 13. Уловленный в циклонах 14 и охлажденный в сепарационной зоне катализатор возвращается по стоякам 15 через выпускные торцы 18 в высокотемпературную часть кипящего слоя над верхней секционирующей решеткой 9.

Подвод тепла для обеспечения эндотермической реакции дегидрирования производится циркулирующим через регенератор катализатором. Отрегенерированный и подогретый катализатор поступает из регенератора по трубопроводу 2 и патрубки 16 через выпускные торцы 17 в высокотемпературную часть кипящего слоя над верхней секционирующей решеткой 9 и далее проходит секции реактора с кипящим слоем катализатора противоточно поднимающимся парам сырья, постепенно охлаждаясь в ходе осуществления эндотермической реакции дегидрирования, и через отпарную зону 11 по трубопроводу и патрубок 3 в зауглероженном и восстановленном виде возвращается в регенератор на выжиг кокса, окисление и подогрев. При этом формируется температурный профиль реактора с увеличением температуры от первой (нижней) секции реактора, располагаемой между распределителем и нижней решеткой, до его высокотемпературной зоны над верхней секционирующей решеткой.

Контактный газ дегидрирования после обеспыливания в сепарационной зоне13 и циклонах 14 по трубопроводу 5 направляется на охлаждение и извлечение полученных олефиновых углеводородов.

Таким образом, в предложенном реакторе за счет более эффективной организации его работы достигается увеличение производительности реактора, улучшение показателей дегидрирования (увеличение выходов олефинов на пропущенное и разложенное сырье, снижение расхода катализатора), улучшается также экология процессов дегидрирования в связи с уменьшением загрязнения окружающей среды унесенным катализатором.