РЕАКТОР ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ЗАКОКСОВАННОГО ГРАНУЛИРОВАННОГО КАТАЛИЗАТОРА

Полезная модель относится к области процессов и аппаратов химической технологии и может быть использована для осуществления регенерации закоксованного гранулированного катализатора в химических и нефтехимических процессах, в частности, в процессе каталитического риформинга нефтепродуктов в движущемся слое катализатора.
Регенерация закоксованных катализаторов обычно проводится в несколько стадий, включающих, как минимум, окисление кокса кислородом воздуха, а также другие стадии, например, в случае регенерации катализатора риформинга нефтяных фракций - окислительное хлорирование и восстановление активного компонента. Важной особенностью процесса регенерации, определяющей специфику конструкций реакторов для его осуществления, является необходимость загрузки, выгрузки и транспорта катализатора.
Известна конструкция реактора (Пат. Франции №2780316, B01J 37/00, C07C 5/27, 24.06.1998), в котором перемещение катализатора производится с помощью вибрирующего шнека. Недостатком такой конструкции является возможность механического разрушения гранул катализатора, а также технические сложности с герметизацией реакционного объема.
Известен ряд конструкций реакторов для регенерации катализаторов с кипящим слоем катализатора (Пат. Франции №2777806, B01J 23/96, C10G 35/12, 22.04.1998; Пат. Франции №2862548, B01J 23/96, C10G 35/06, 20.11.2003). Эти реактора могут содержать несколько зон регенерации. Такие конструкции эффективны в плане утилизации тепла сгорания кокса и управления температурами осуществления процесса. Недостатком таких реакторов является сложность их конструкций, особенно в случае реакторов большой мощности, вероятность механического истирания гранул катализатора, а также сложности технологического разделения отдельных стадий процесса регенерации.
Наиболее широко распространенной на сегодня в промышленной практике конструкцией реактора для регенерации закоксованного катализатора является многозонный реактор с движущимися радиальными слоями катализатора (Пат. США №6689331, B01J 23/96, C10G 35/12, 14.04.1997). Такая конструкция позволяет проводить непрерывную регенерацию катализатора. Недостатками такой конструкции являются сложность конструкции, вероятность неравномерного распределения катализатора по периметру радиального слоя, а также существенная неоднородность распределения регенерирующего потока по высоте радиального слоя катализатора, что может приводить к снижению эффективности регенерации катализатора. Кроме того, в этой конструкции возникает проблема герметизации реакционных зон и возможности перетока регенерирующих потоков различного типа из одной зоны в другую, что снижает надежность и безопасность процесса.
Полезная модель решает задача разработать конструкцию реактора, обеспечивающую высокую эффективность регенерации катализатора в сочетании с его технологической простотой, безопасностью, умеренным гидравлическом сопротивлением, а также высокой технологической гибкостью при применении сложных многостадийных процедур регенерации катализаторов.
Задача достигается тем, что в реакторе для регенерации закоксованного гранулированного катализатора, состоящем из герметичного корпуса, включающего реакционную камеру, устройств для загрузки и выгрузки катализатора, а также узлов подачи и отвода регенерирующих газовых потоков, реакционная камера выполняется в виде комбинации вертикальной цилиндрической обечайки, расположенного под ней конического днища и расположенного под ним цилиндрического перфорированного узла подачи или отвода регенерирующих потоков. При этом в верхней части реакционной камеры может располагаться распределительное устройство, обеспечивающее равномерное распределение катализатора по горизонтальному сечению реакционной камеры, которое, в частности, может быть выполнено в виде одного или нескольких вложенных усеченных конусов, располагаемых на вертикальной оси реакционной камеры. Узел подачи регенерирующий газовых потоков может выполняться в виде одного или нескольких штуцеров, расположенных тангенциально к поверхности герметичного корпуса реактора. Устройство загрузки катализатора могут располагать над реакционной камерой, а устройство выгрузки катализатора - под реакционной камерой.
Технический эффект заявляемой полезной модели заключается в том, что применение аксиального слоя катализатора вместо радиального позволяет существенно упростить конструкцию реактора, а также минимизировать неоднородности распределения как катализатора по реакционному объему, так и потоков регенерирующего газа по объему катализатора.
На Фиг. показан в разрезе пример реактора для регенерации закоксованного гранулированного катализатора.
Реактор для регенерации закоксованного гранулированного катализатора состоит из вертикального герметичного цилиндрического корпуса 1, внутри которого расположена реакционная камера, состоящая из вертикальной цилиндрической обечайки 2, расположенного под ней конического днища 3 и расположенного под ним цилиндрического перфорированного патрубка 4 для отвода регенерирующих потоков. В верхней части реактора расположен узел подачи исходного закоксованного катализатора 5, под которым расположено распределительное устройство 13, состоящее из двух вложенных усеченных конусов. В нижней части реактора располагается узел выгрузки катализатора 6, через который происходит выгрузка отрегенерированного катализатора. В верхней части корпуса 1 находятся тангенциальные штуцеры 7 для подачи исходного регенерирующего газового потока, в нижней части - штуцеры 8 для вывода отработанного регенерирующего газового потока.
Реактор работает следующим образом.
Закоксованный катализатор 11 загружают в реактор через узел подачи 5. Распределительное устройство 13 предотвращает накапливание катализатора в осевой части камеры 2 и таким образом обеспечивает его равномерное распределение по сечению камеры 2. Во время регенерации катализатор находится в реакционной камере 2, 3, 4 (заштрихованная область), при этом в реактор через штуцеры 7 подают потоки регенерирующего газа (например, воздуха или смеси воздуха с азотом) 9. Потоки газа проходят последовательно через слой катализатора в цилиндрической 2 и конической 3 частях реакционной камеры и выходят через перфорированные стенки патрубка 4 в подслоевое пространство, откуда выводятся через штуцеры 8. После завершения регенерации отрегенерированный катализатор 12 выгружают из реактора через узел выгрузки 6. Штуцеров 7 может быть несколько, что позволяет последовательно или параллельно подавать в реактор различные виды регенерирующих потоков, при необходимости гибко и оперативно чередуя различные стадии регенерации. При таком чередовании стадии регенерации разделяются во времени, что предотвращает смешение в реакционном объеме регенерирующих потоков различного вида и, таким образом, обеспечивает безопасность процесса. Тангенциальное расположение штуцеров 7 обеспечивает равномерное распределение газового потока по сечению слоя катализатора, необходимое для эффективной регенерации катализатора. Расположение узлов загрузки 5 и выгрузки катализатора 6 в верхней и нижней частях реактора соответственно позволяет производить перемещения катализатора внутри реактора исключительно с помощью силы тяжести, без использования каких-либо дополнительных устройств. Верхняя цилиндрическая часть реакционной камеры 2 имеет относительно большой диаметр, обеспечивающий невысокую скорость фильтрации регенерирующих потоков и, соответственно, низкое гидравлическое сопротивление основной части слоя катализатора. Нижний цилиндрический патрубок 4 имеет диаметр, соответствующий характерному размеру узла выгрузки катализатора 6, что позволяет быстро и равномерно выгружать весь загруженный катализатора. При этом вывод регенерирующего потока через его перфорированные стенки позволяет эффективно регенерировать катализатор в этой части реакционной камеры. Коническое сужение 3 между цилиндрическими частями 2 и 4 обеспечивает как высокий уровень равномерности распределения газового потока по сечению слоя катализатора в ходе регенерации, так и беспрепятственный сток катализатора во время его выгрузки.
Предложенный реактор отличается высокой степенью однородности как распределения катализатора в реакционной камере, так и распределения газовых регенерирующих потоков по объему слоя катализатора. Это обеспечивает высокую эффективность регенерации при технологической простоте конструкции реактора, его безопасности и умеренном гидравлическом сопротивлении, а также высокой технологической гибкости при применении сложных многостадийных процедур регенерации катализаторов.