КОЖУХОТРУБНЫЙ КАТАЛИТИЧЕСКИЙ РЕАКТОР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Полезная модель относится к конструкции реактора трубчатого типа и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
Известен кожухотрубный каталитический реактор, содержащий корпус с верхней и нижней крышками и патрубками для входа и выхода реакционной массы и теплоносителя, трубные решетки с пучком труб, внутри которых размещен катализатор, содержит дополнительно слои катализатора, размещенные в двух зонах, одна из которых расположена в верхней крышке, где размещен катализатор, обеспечивающий дополнительное превращение реакционной массы в продукты реакции, другая - в нижней крышке, где помещен отработанный катализатор с равномерно расположенными в нем металлическими трубами, обеспечивающими выравнивание концентрации реакционной массы и температуры на входе в трубчатый пучок (RU №2180266, опубл. 10.03.02).
Недостатком данного реактора является использование готового катализатора для ведения процесса катализа, что требует дополнительных затрат на его приобретение или производство, это повышает стоимость процесса переработки. Для проведения процесса требуется принудительная циркуляция реагентов, непосредственное введение готового катализатора в процесс переработки может вызвать его закоксовывание, а это требует его очистки. В результате этих недостатков усложняется технологический процесс переработки и повышается его стоимость.
Наиболее близким к предлагаемому кожухотрубному каталитическому реактору для переработки нефтепродуктов является конструкция трубчатого теплообменного реактора, содержащая корпус с верхней и нижней крышками и патрубками для входа и выхода реагентов и теплоносителя, отбойники, размещенные в верхней и нижней крышках, и образованный внутри корпуса контур естественной циркуляции с центральной трубой нисходящей циркуляции, с патрубками для ввода реагентов и пучком труб восходящей циркуляции, установленных в трубных решетках (Н.П.Долинин «Установка для нагрева химической аппаратуры высокотемпературными органическими теплоносителями», Машгиз, М., 1963, с.232).
В известном реакторе при проведении процесса без катализатора будет низкий выход готового продукта, а введение готового катализатора усложняет технологический процесс и повышает его стоимость.
Задачей предлагаемой полезной модели является упрощение и снижение стоимости технологического процесса и повышение выхода готового продукта.
Для достижения данного технического результата в кожухотрубном каталитическом реакторе для переработки нефтепродуктов, содержащем корпус с верхней и нижней крышками и патрубками входа и выхода реагентов и теплоносителя, отбойники, размещенные в верхней и нижней крышках, и образованный внутри корпуса контур естественной циркуляции реагентов с центральной трубой нисходящей циркуляции с патрубками для ввода реагентов и пучком труб восходящей циркуляции, установленных в трубных решетках, в верхней и нижней крышках корпуса размещен носитель для катализатора, а в качестве носителя использованы высокодисперсные термостойкие материалы.
Размещение носителя для катализатора в верхней и нижней крышках корпуса в процессе переработки нефтепродуктов обеспечивает адсорбцию металлоорганических соединений из смолисто-асфальтовых веществ на носителе, потому что в качестве носителя использованы термостойкие адсорбенты.
В качестве сырья процесса можно использовать нефть, нефтяные дистилляты, газовые конденсаты или углеводороды вторичного происхождения, например, продукты гидрокрекинга тяжелых нефтяных фракций.
Осажденные на носителе металлоорганические соединения из смолисто-асфальтовых веществ выполняют роль катализатора в процессе переработки нефтепродуктов, что позволяет упростить технологический процесс и снизить его стоимость.
Размещение носителя для катализатора в верхней крышке позволяет повысить время пребывания реагентов в реакторе и повысить степень их превращения в готовый продукт.
На чертеже представлен общий вид кожухотрубного каталитического реактора.
Он содержит корпус 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 теплоносителя, с патрубками входа 6 и 14, 15 выхода реагентов, верхнюю 4 и нижнюю 5 крышки, в которых размещены отбойники 12.
В центре корпуса 1 размещена труба 11 нисходящей циркуляции с патрубками 13 для ввода реагентов.
Трубные решетки 8 закреплены во фланцевые соединения 7 между корпусом 1 и крышками 4 и 5. В трубных решетках 8 установлен пучок труб 9 восходящей циркуляции реагентов. В верхней 4 и нижней 5 крышках размещен носитель для катализатора 10. В качестве носителя использованы термостойкие до 400°С адсорбенты, например, активированный уголь, кварц, окись алюминия, цеолит и др. Использование адсорбента выше 400°С нецелесообразно, т.к. происходит деструкция перерабатываемого сырья.
Кожухотрубный каталитический реактор для переработки нефтепродуктов работает следующим образом.
Теплоноситель подают через патрубок 2 в межтрубное пространство корпуса 1, отработанный теплоноситель выходит через патрубок 3. Нефтепродукты поступают при атмосферном давлении через патрубок 6 в верхнюю крышку 4 корпуса 1 и по патрубкам 13 вводятся в центральную трубу 11 нисходящей циркуляции, где они нагреваются и, опускаясь в нижнюю крышку 5, проходят через носитель для катализатора 10, на котором осаждается основная часть металлоорганических соединений, образующихся в процессе переработки из смолисто-асфальтовых веществ, которые выполняют роль катализатора. Образующаяся при нагревании нефтепродуктов в трубах 9 парожидкостная смесь имеет плотность значительно ниже плотности смеси в центральной трубе 11, т.к. в центральной трубе 11 на единицу объема нефтепродуктов приходится меньшая теплообменная поверхность, чем в трубах 9, вследствие этого в реакторе создается интенсивная естественная циркуляция нефтепродуктов, в трубах 9 снизу вверх, а в центральной трубе 11 сверху вниз. Парожидкостная смесь из пучка труб 9 восходящей циркуляции и центральной трубы 11 нисходящей циркуляции поступает в верхнюю крышку 4, проходит через носитель для катализатора 10, при этом происходит осаждение оставшихся в ней металлоорганических соединений из смолисто-асфальтовых веществ, которые выполняют роль катализатора, и дополнительное превращение нефтепродуктов в готовый продукт. Парожидкостная смесь в верхней крышке 4, проходя через отбойники 12, отделяется от капель жидкости, которые направляются в центральную трубу 11 нисходящей циркуляции, а пар выводится через патрубок 14 на конденсирование.
Образующийся в результате термокаталитической обработки на носителе для катализатора 10 в верхней крышке 4 тяжелый продукт через патрубки ввода увлекается в центральную трубу 11 нисходящей циркуляции и вместе с тяжелым продуктом, образующимся в нижней крышке 5, собирается в нижней части крышки 5 и удаляется из реактора через патрубок 15.
Таким образом, предлагаемый кожухотрубный каталитический реактор для переработки нефтепродуктов обеспечивает образование катализатора непосредственно в процессе переработки нефтепродуктов за счет использования носителя для катализатора из термостойкого адсорбента, размещенного в верхней и нижней крышках корпуса, на котором адсорбируются металлоорганические соединения из смолисто-асфальтовых веществ, выполняющие роль катализатора, что обеспечивает упрощение и снижение стоимости технологического процесса переработки и повышение выхода готового продукта.