БИМОДАЛЬНЫЙ РЕАКТОР С РАДИАЛЬНЫМ ПОТОКОМ
BIMODAL REACTOR WITH RADIAL FLOW

ЗАЯВЛЕНИЕ О ФИНАНСИРУЕМОМ ИЗ ФЕДЕРАЛЬНОГО БЮДЖЕТА ИССЛЕДОВАНИИ ИЛИ РАЗРАБОТКЕ
[0001] Не применяется.
ССЫЛКА НА МИКРОФИШУ
[0002] Не применяется.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0003] Раскрытые устройства, системы и способы относятся к реакторам с радиальным потоком. Более конкретно, раскрытые устройства, системы и способы относятся к бимодальным реакторам с радиальным потоком. Еще более конкретно, раскрытые устройства, системы и способы относятся к бимодальным реакторам с радиальным потоком, содержащим по меньшей мере три кольцевые паровые зоны и по меньшей мере две зоны катализатора.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0004] Радиальный реактор содержит цилиндрический корпус реактора, содержащий специально приспособленные внутренние устройства реактора. Основными внутренними устройствами реактора, которые обеспечивают радиальную картину потока в обычном реакторе с радиальным потоком с неподвижным слоем, являются входной барьер (дисковые пластины), входной распределительный коллектор и осевой выходной сборный коллектор. Два основных типа входных распределителей включают клиновые металлические сита и ряд волнообразных неровностей, при этом каждая волнообразная неровность представляет собой перфорированный полуцилиндр относительно небольшого диаметра, расположенный по окружности емкости. Осевой выпускной сборный коллектор может иметь форму перфорированного цилиндра или «центральной трубы». Катализатор, как правило, загружается в кольцевое пространство, расположенное между впускным распределительным коллектором и центральной трубой, а верх слоя катализатора накрывается накладной пластиной.
[0005] В зависимости от осевого направления потока в распределительном канале и центральной трубе реакторы с радиальным потоком могут быть классифицированы как реакторы z-проточного или π-проточного типа. В зависимости от радиального направления потока в реакторе, реакторы с радиальным потоком также могут быть классифицированы как реакторы с центростремительным (CP) или центробежным (CF) типом потока. В реакторе с CP типом потока газ подается в распределительный канал и проходит радиально от внешнего сита к центральной трубе, при этом в реакторе с CF типом потока газ подается в центральную трубу и проходит радиально от центральной трубы к внешнему ситу. Таким образом, для обычных реакторов с радиальным потоком типичными являются четыре конфигурации потока; они могут быть классифицированы как CP-z, CP-π, CF-z и CF-π конфигурации.
[0006] Таким образом, обычные реакторы с радиальным потоком содержат единственный слой катализатора, при этом исходный газ вводится в распределительный канал или центральную трубу, а продукт отводится в том же или противоположном осевом направлении от центральной трубы или распределительного канала после прохождения через единственный слой катализатора.
[0007] Реакторы с радиальным потоком часто используются для проведения эндотермических реакций. Реакции риформинга, например, процессы AROMAX, производимые химической компанией Chevron Phillips Chemical Company LP, г. Вуддендс, штат Техас, являются чрезвычайно эндотермичными. Когда испаренное сырье проходит через слой катализатора в реакторе (например, от металлического сита или волнообразных неровностей к центральной трубе), температура катализатора может быстро упасть ниже температуры активации для реакций дегидрирования. Когда рабочий катализатор дезактивируется, температуру на входе в реактор повышают для того, чтобы компенсировать потерю активности. Дезактивированный катализатор также является менее селективным катализатором и имеет значительную активность в реакциях крекинга углеводородов. Этот дезактивированный катализатор также имеет более высокую температуру, что также приводит к образованию большего количества продуктов крекинга. Продукты крекинга представляют собой значительно более низкую категорию от стоимости более дорогого сырья (оцениваемого как компоненты смешения бензинов) для легких углеводородов (оцениваемых как топливный газ). Экономически эффективное окончание цикла достигается тогда, когда величина потери стоимости легких углеводородов в результате крекинга превышает или равна стоимости замены катализатора и стоимости производственных потерь в процессе замены. В случае, если достигнут экономический критерий окончания цикла, большая часть катализатора вблизи зоны выхода пара не используется полностью.
[0008] Соответственно, существует потребность в улучшенных реакторах с радиальным потоком, а также в системах и способах, в которых используются такие реакторы. Желательно, чтобы такие реакторы, системы и способы позволяли усовершенствовать использование катализатора, минимизировать время простоя и/или минимизировать коксование.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0009] В данном документе раскрыт бимодальный реактор с радиальным потоком, содержащий: цилиндрический внешний корпус, окружающий по меньшей мере пять цилиндрических концентрических зон, включая по меньшей мере три кольцевые паровые зоны и по меньшей мере две зоны катализатора, причем по меньшей мере две зоны катализатора содержат внешнюю зону катализатора и внутреннюю зону катализатора, и при этом по меньшей мере три кольцевые паровые зоны содержат внешнюю кольцевую паровую зону, среднюю кольцевую паровую зону и центральную кольцевую паровую зону, и при этом внешняя зона катализатора расположена между внешней кольцевой паровой зоной и средней кольцевой паровой зоной, и при этом внутренняя зона катализатора расположена между средней кольцевой паровой зоной и центральной кольцевой паровой зоной; а также распределительный трубопровод, выполненный с возможностью вертикального ввода сырья в нижний конец каждой из одной или двух из по меньшей мере трех кольцевых паровых зон и отведения продукта с нижнего конца каждой из одной или двух оставшихся из по меньшей мере трех кольцевых паровых зон.
[0010] Также в данном документе раскрыт бимодальный реактор с защитным слоем с радиальным потоком, содержащий: цилиндрический внешний корпус, окружающий по меньшей мере пять цилиндрических концентрических зон, включая по меньшей мере две кольцевые паровые зоны, по меньшей мере две зоны катализатора и зону разделения слоя, при этом по меньшей мере две зоны катализатора содержат внешнюю зону катализатора и внутреннюю зону катализатора, при этом по меньшей мере две кольцевые паровые зоны содержат внешнюю кольцевую паровую зону и центральную кольцевую паровую зону, и при этом внешняя зона катализатора расположена между внешней кольцевой паровой зоной и зоной разделения слоя, и при этом внутренняя зона катализатора расположена между зоной разделения слоя и центральной кольцевой паровой зоной; а также распределительный трубопровод, выполненный с возможностью вертикального ввода сырья в нижний конец внешней кольцевой паровой зоны и отведения продукта с нижнего конца центральной кольцевой паровой зоны.
[0011] Также в данном документе раскрыт бимодальный реактор с радиальным потоком, содержащий: цилиндрический внешний корпус, окружающий пять цилиндрических концентрических зон, включая три кольцевые паровые зоны и две зоны катализатора, причем две зоны катализатора содержат внешнюю зону катализатора и внутреннюю зону катализатора, при этом внутренняя зона катализатора и внешняя зона катализатора выполнены в виде съемных корзин для катализатора, и при этом три кольцевые паровые зоны содержат внешнюю кольцевую паровую зону, среднюю кольцевую паровую зону и центральную кольцевую паровую зону, и при этом внешняя зона катализатора расположена между внешней кольцевой паровой зоной и средней кольцевой паровой зоной, и при этом внутренняя зона катализатора расположена между средней кольцевой паровой зоной и центральной кольцевой паровой зоной; а также распределительный трубопровод, выполненный с возможностью вертикального ввода сырья в нижний конец каждой из одной или двух из трех кольцевых паровых зон и отведения продукта с нижнего конца каждой из одной или двух оставшихся из трех кольцевых паровых зон.
[0012] Также в данном документе раскрыта система реакторов, содержащая бимодальный реактор с радиальным потоком с защитным слоем, по меньшей мере один бимодальный реактор с радиальным потоком со съемной корзиной для катализатора и по меньшей мере один бимодальный реактор с радиальным потоком с неподвижным слоем, причем бимодальный реактор с радиальным потоком с защитным слоем расположен перед по меньшей мере одним бимодальным реактором с радиальным потоком со съемной корзиной для катализатора, и при этом по меньшей мере один бимодальный реактор с радиальным потоком со съемной корзиной для катализатора расположен перед по меньшей мере одним бимодальным реактором с радиальным потоком с неподвижным слоем.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0013] В подробном описании будут делаться ссылки на чертежи, кратко описанные ниже, где одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые части, если не указано иное.
[0014] На Фиг. 1 проиллюстрирована упрощенная схема бимодального реактора с радиальным потоком по данному изобретению;
[0015] На Фиг. 2А проиллюстрирована схема бимодального реактора с радиальным потоком в соответствии с вариантом осуществления этого изобретения;
[0016] На Фиг. 2В проиллюстрирован вид сверху верха цилиндрического внешнего корпуса 5 бимодального реактора с радиальным потоком (BRFR, bi-modal radial flow reactor) 10 с неподвижным слоем по Фиг. 2А;
[0017] На Фиг. 3А проиллюстрирована схема бимодального реактора с радиальным потоком в соответствии с другим вариантом осуществления этого изобретения;
[0018] На Фиг. 3В проиллюстрирован вид сверху нижней стороны крышки 130, где изображены фланец 132 крышки, прижимная накладная пластина 133А, прижимная накладная пластина 133В и опорная конструкция 109А/В;
[0019] На Фиг. 3С проиллюстрирован вид сверху верха цилиндрического внешнего корпуса 105 реактора 110 по Фиг. 3А;
[0020] На Фиг. 4А проиллюстрирована схема внутренней корзины 120В' для катализатора, внешней корзины 120А' для катализатора и цилиндрического внешнего корпуса или корпуса 105' реактора в соответствии с вариантами осуществления этого изобретения;
[0021] На Фиг. 4В проиллюстрирован вид сверху внутренней корзины 120В' для катализатора по Фиг. 4А;
[0022] На Фиг. 4С проиллюстрирован вид сверху внешней корзины 120А для катализатора по Фиг. 4А;
[0023] На Фиг. 5А проиллюстрирована схема бимодального реактора с защитным слоем с радиальным потоком в соответствии с вариантом осуществления этого изобретения;
[0024] На Фиг. 5В проиллюстрирован вид сверху верха цилиндрического внешнего корпуса 205 реактора 210 по Фиг. 5А;
[0025] На Фиг. 6 проиллюстрирован схематически вид сверху бимодального реактора с радиальным потоком в соответствии с вариантами осуществления этого изобретения;
[0026] На Фиг. 7 проиллюстрирована схема интегрированной конструкции контура реакторной установки, содержащей бимодальный реактор с радиальным потоком с защитным слоем, бимодальный реактор с радиальным потоком со съемной корзиной для катализатора и бимодальный реактор с радиальным потоком с неподвижным слоем в соответствии с вариантом осуществления этого изобретения.
[0027] На Фиг. 8 проиллюстрирована схема интегрированной конструкции контура реакторной установки, содержащей бимодальный реактор с радиальным потоком с защитным слоем, три бимодальных реактора с радиальным потоком со съемной корзиной для катализатора и три бимодальных реактора с радиальным потоком с неподвижным слоем в соответствии с вариантом осуществления этого изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0028] Со ссылкой на Фиг. 1, где проиллюстрирована упрощенная схема бимодального реактора с радиальным потоком 10/110 по этому изобретению (которая будет подробно описана ниже со ссылкой на Фиг. 2 и 3), в данном документе раскрыты бимодальный реактор с радиальным потоком (BRFR) 10/110, который содержит по меньшей мере три кольцевые паровые зоны 15А/115А, 15В/115В и 15С/115С и по меньшей мере две зоны 20А/120А и 20В/120 В катализатора, системы, содержащие бимодальный реактор с радиальным потоком, а также способы использования бимодального реактора с радиальным потоком и систем, содержащих его. BRFR выполнен таким образом, чтобы объем катализатора был разделен внутри отдельного реактора на две или более отдельные зоны катализатора и переслоенные кольцевые паровые зоны. Конструкция проточных каналов бимодального реактора с радиальным потоком может позволить улучшить использование катализатора, минимизировать время простоя и/или минимизировать коксование по сравнению с обычными «унимодальными» реакторами с радиальным потоком. Например, в вариантах осуществления изобретения, в ходе первой части цикла сырье может быть сначала введено в среднюю кольцевую паровую зону 15В/115В, может сначала проходить через внутреннюю зону катализатора 20В/120 В и выходить из реактора 10/110 через центральную кольцевую паровую зону 15С/115С; в процессе второй части цикла сырье может быть сначала введено в среднюю кольцевую паровую зону 15В/115В, может сначала проходить через внешнюю зону катализатора 20А/120А и выходить из реактора 10/110 через внешнюю кольцевую паровую зону 15А/115А. Таким образом, в вариантах осуществления изобретения, раскрытые в данном документе система и способ могут быть использованы для разделения объема катализатора на секции (например, пополам), и каждая секция может быть использована по-разному. Хотя периодически в описании делается ссылка на катализаторы и реакции риформинга/ароматизации, следует понимать, что раскрытый в данном документе BRFR может быть подходящим для использования с другими катализаторами и для других реакций.
[0029] В вариантах осуществления изобретения по меньшей мере две зоны катализатора в BRFR содержат съемные корзины для катализатора. Такие съемные корзины для катализатора могут быть извлечены через верх BRFR. В вариантах осуществления изобретения по меньшей мере две зоны катализатора в BRFR содержат неподвижные слои, которые в вариантах осуществления изобретения могут быть обеспечены неподвижными корзинами с катализатором или «неподвижными корзинами для катализатора». В таких вариантах осуществления изобретения одна или обе из по меньшей мере двух зон катализатора могут быть выполнены с одним или более отверстиями, соединенными по текучей среде с их нижним концом, таким образом, катализатор может быть извлечен через отверстия.
[0030] Описанный в данном документе BRFR дополнительно содержит распределительный трубопровод, который позволяет как вводить сырье, так и отводить продукт из нижнего конца BRFR. Поскольку распределительный трубопровод содержит трубопроводы как для подачи сырья, так и для отведения отходящего потока с нижнего конца BRFR, требуется меньше трубопроводов, а извлечение съемных корзин для катализатора с верхнего конца BRFR облегчается конфигурациями BRFR со съемными корзинами для катализатора.
[0031] Также в данном документе раскрыт бимодальный реактор с радиальным потоком с защитным слоем (BRFGBR, bi-modal radial How guard bed reactor), содержащий no меньшей мере две кольцевые паровые зоны, по меньшей мере две зоны катализатора и зону разделения слоя. В вариантах осуществления изобретения по меньшей мере две зоны катализатора в BRFGBR содержат съемные корзины для катализатора. Использование такого бимодального реактора с защитным слоем с радиальным потоком может устранить необходимость в предохранительном реакторе с более высоким перепадом давления или в адсорбере-конвертере серы, что может снизить капитальные затраты по сравнению с системами без BRFGBR.
[0032] В данном документе также раскрыта система, содержащая более одного из раскрытых в данном документе реакторов. В вариантах осуществления изобретения система по этому изобретению содержит по меньшей мере два реактора, выбранных из раскрытых в данном документе BRFR и BRFGBR. Система по этому изобретению может содержать по меньшей мере два реактора, выбранных из BRFR со съемной корзиной для катализатора, BRFR с неподвижной корзиной для катализатора или с неподвижным слоем катализатора, и BRFGBR. В вариантах осуществления система по этому изобретению содержит BRFGBR, по меньшей мере один BRFR со съемной корзиной для катализатора и по меньшей мере один BRFR с неподвижной корзиной для катализатора. В вариантах осуществления система по этому изобретению содержит BRFGBR со съемной корзиной для катализатора, три BRFR со съемными корзинами для катализатора и три BRFR с неподвижными корзинами для катализатора. В таких вариантах осуществления изобретения три BRFR со съемными корзинами для катализатора могут быть меньшего размера (то есть иметь меньший общий объем катализатора и/или диаметр реактора), чем BRFR с неподвижными корзинами для катализатора; для конструкции, когда желаемые взаимодействия химических веществ влекут за собой сильно эндотермичные реакции, например, когда слои катализатора большего диаметра не могли бы быть полностью использованы из-за быстрого перепада температуры реакции в радиальных слоях. Также предложены способы использования раскрытых в данном документе реакторов и установок.
[0033] В унимодальном реакторе путь технологического потока имеет одно направление, при этом в бимодальном реакторе, как описано в данном документе, путь технологического потока может иметь два направления в пределах одного кожуха реактора. Бимодальный реактор обеспечивает возможность одновременного протекания технологического потока через несколько слоев, содержащихся в одном и том же реакторе, таким образом, уменьшая количество кожухов реактора, необходимых для заданной массы или объема используемого катализатора; в альтернативном варианте технологический поток может быть предпочтительно увеличен или уменьшен через каждый слой катализатора в одном и том же реакторе для улучшения использования катализатора. Другими словами, унимодальный реактор имеет только один максимум в поперечном сечении реактора для тепла, выделяемого в экзотермических реакциях, или для тепла, поглощаемого в эндотермических реакциях. В бимодальном реакторе может быть два или более максимумов в поперечном сечении реактора для тепла, выделяемого в экзотермических реакциях, или для тепла, поглощаемого в эндотермических реакциях. Используемый в данном документе термин «бимодальный» при использовании для описания реактора с радиальным потоком, таким образом, означает многовариантный реактор с разделенным слоем, с разветвленным потоком и радиальным потоком, который имеет два различных пути потока через два слоя, где процентный расход потока между двумя слоями может варьироваться.
[0034] В данном документе раскрыт BRFR. В вариантах осуществления изобретения бимодальный реактор с радиальным потоком содержит цилиндрический внешний корпус или корпус реактора, окружающий по меньшей мере пять цилиндрических концентрических зон, включая по меньшей мере три кольцевые паровые зоны и по меньшей мере две зоны катализатора. По меньшей мере две зоны катализатора содержат внешнюю зону катализатора и внутреннюю зону катализатора, а по меньшей мере три кольцевые паровые зоны содержат внешнюю кольцевую паровую зону, среднюю кольцевую паровую зону и центральную кольцевую паровую зону. Внешняя зона катализатора расположена между внешней кольцевой паровой зоной и средней кольцевой паровой зоной, а внутренняя зона катализатора расположена между средней кольцевой паровой зоной и центральной кольцевой паровой зоной. BRFR дополнительно содержит распределительный трубопровод, выполненный с возможностью вертикального ввода сырья в нижний конец каждой из одной или двух из по меньшей мере трех кольцевых паровых зон и отведения продукта с нижнего конца каждой из одной или двух оставшихся из по меньшей мере трех кольцевых паровых зон. Зоны катализатора в BRFR по этому изобретению могут содержать неподвижные слои катализатора (также называемые в данном документе неподвижными «корзинами» для катализатора) или съемные слои катализатора (также называемые в данном документе съемными «корзинами» для катализатора). Хотя это потенциально менее желательно, BRFR, содержащий по меньшей мере одну зону катализатора, которая представляет собой неподвижную корзину для катализатора, и по меньшей мере одну зону катализатора, которая представляет собой съемную корзину для катализатора, также находится в пределах объема этого изобретения.
[0035] Как было отмечено выше, BRFR по этому изобретению может содержать неподвижный слой катализатора или корзину с катализатором. BRFR с неподвижным слоем в соответствии с вариантом осуществления этого изобретения теперь будет описан со ссылкой на Фиг. 2А. Как было отмечено выше, в вариантах осуществления изобретения BRFR по этому изобретению содержит цилиндрический внешний корпус, окружающий по меньшей мере пять цилиндрических концентрических зон, включая по меньшей мере три кольцевые паровые зоны и по меньшей мере две зоны катализатора. BRFR 10 с неподвижным слоем содержит цилиндрический внешний корпус или корпус 5 реактора, окружающий пять цилиндрических концентрических зон, включая три кольцевые паровые зоны и две зоны катализатора. Две зоны катализатора содержат внешнюю зону 20А катализатора и внутреннюю зону 20В катализатора, а три кольцевые паровые зоны содержат внешнюю кольцевую паровую зону 15А, среднюю кольцевую паровую зону 15В и центральную кольцевую паровую зону 15С. Внешняя зона катализатора 20А расположена между внешней кольцевой паровой зоной 15А и средней кольцевой паровой зоной 15В, а внутренняя зона катализатора 20В расположена между средней кольцевой паровой зоной 15В и центральной кольцевой паровой зоной 15С.

[0036] Внешняя зона 20А катализатора и внутренняя зона 20В катализатора могут быть разграничены решетчатыми корзинами, которые могут быть прикреплены на место болтами. Неподвижные слои катализатора или корзины с катализатором могут быть обеспечены ситами Vee-Wire, клиновыми металлическими ситами или любыми соответствующими металлическими ситами, которые отделяют две или более зоны катализатора от трех или более кольцевых паровых зон. Сита Vee-Wire или Johnson Screens - это бренд клиновых металлических сит от Bilfinger Water Technologies GmbH. В вариантах осуществления изобретения внешняя зона 20А катализатора и внутренняя зона 20В катализатора содержат катализатор риформинга. Катализатор риформинга может быть любым подходящим катализатором риформинга, известным специалистам в данной области техники. В вариантах осуществления изобретения катализатор риформинга представляет собой катализатор, подробно описанный в данном документе ниже. Перфорированные пластины 12 могут быть использованы для настройки перепада давления.
[0037] Как было отмечено выше, BRFR в соответствии с этим изобретением дополнительно содержит распределительный трубопровод, выполненный с возможностью вертикального ввода сырья в нижний конец каждой из одной или двух из по меньшей мере трех кольцевых паровых зон и отведения продукта с нижнего конца каждой из одной или двух оставшихся из по меньшей мере трех кольцевых паровых зон. BRFR 10 с неподвижным слоем содержит распределительный трубопровод 40. Распределительный трубопровод 40 может быть расположен по существу под или на нижнем конце цилиндрического внешнего корпуса 5. Распределительный трубопровод 40 содержит трубопроводы 42А, 42В и 42С. Трубопроводы 42А, 42В и 42С выполнены с возможностью ввода сырья и/или отведения продукта из внешней кольцевой паровой зоны 15А, средней кольцевой паровой зоны 15В и центральной кольцевой паровой зоны 15С, соответственно. Желательно, чтобы распределительный трубопровод 40 мог функционировать таким образом, чтобы направление потока можно было изменять. Например, трубопровод 42В первоначально может быть использован для ввода сырья в среднюю кольцевую паровую зону 15В, при этом трубопровод 42А используется для отведения продукта из внешней кольцевой паровой зоны 15А, а трубопровод 42С используется для отведения продукта из центральной кольцевой паровой зоны 15С. Впоследствии направление потока может быть изменено (например, без ограничения, процесс регенерации или очистки реактора при удалении кокса, побочных продуктов реакции и загрязняющих веществ или процесс добавления регенерирующих жидкостей может быть улучшен посредством изменения направления технологического потока через слои катализатора) с использованием трубопроводов 42А и 42С, используемых для ввода сырья или другого газа во внешнюю кольцевую паровую зону 15А и центральную кольцевую паровую зону 15С, соответственно, при этом трубопровод 42В используется для отведения продукта или другого газа из средней кольцевой паровой зоны 15В.
[0038] Распределительный трубопровод 40 может дополнительно содержать боковой трубопровод 43, выполненный с возможностью комбинированного отведения газа из трубопровода 42А или 42В. Например, в варианте осуществления изобретения по Фиг. 2А боковой трубопровод 43 (который может быть выровнен или не выровнен по вертикали вдоль стороны BRFR 10 с неподвижным слоем) соединен по текучей среде с трубопроводом 42А и трубопроводом 42С, посредством чего газ (например, газообразный продукт), отводимый через них, может быть объединен и отведен из BRFR 10 с неподвижным слоем.
[0039] Как было отмечено выше, для BRFR с неподвижным слоем или с корзиной одно или более спускных отверстий могут быть выполнены с возможностью извлечения катализатора из по меньшей мере двух зон катализатора. Например, в варианте осуществления изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 2А, спускные отверстия 44А и 44С соединены по текучей среде с внешней зоной 20А катализатора, а спускное отверстие 44В соединено по текучей среде с внутренней зоной 20В катализатора. Клапаны могут быть выполнены с возможностью регулирования количества потока в трубопроводы 42А, 42В и 42С и/или из них, между трубопроводом 42А и трубопроводом 42В, между трубопроводом 42В и трубопроводом 42С, между трубопроводом 42А и боковым трубопроводом 43, а также между трубопроводом 42С и боковым трубопроводом 43. Например, клапан А может быть расположен вдоль трубопровода 42А, где он соединяется с боковым трубопроводом 43 и выполнен с возможностью регулирования количества потока по трубопроводу 42А (например, по направлению к корпусу реактора с неподвижным слоем BRFR 10 или от него); клапан В может быть расположен вдоль трубопровода 42С, где он соединяется с боковым трубопроводом 43 и выполнен с возможностью регулирования количества потока по трубопроводу 42С (например, по направлению к корпусу реактора или от него); клапан АА может быть расположен таким образом, чтобы он байпасировал клапан А, и выполнен с возможностью регулирования небольшого количества потока между трубопроводом 42А и боковым трубопроводом 43; и клапан ВВ может быть расположен таким образом, чтобы он байпасировал клапан В (например, больше не изменяя направления потока в ходе цикла, но обеспечивая небольшой поток, чтобы зона не застаивалась), и может быть выполнен с возможностью регулирования небольшого количества потока между трубопроводом 42С и боковым трубопроводом 43.
[0040] Реактор с неподвижным слоем BRFR 10 может дополнительно содержать съемную крышку 30, выполненную с возможностью герметизации верха реактора. Крышка 30 может быть неподвижно соединена с фланцем 6 реактора в верхней части цилиндрического внешнего корпуса 5. Крышка 30 содержит верхний купол 31 и фланец 32 крышки, который, как известно специалистам, может быть неподвижно соединен с фланцем 6 реактора в верхней части цилиндрического внешнего корпуса 5. В вариантах осуществления изобретения фланец 32 крышки 30 прикреплен болтами к фланцу 6 реактора.
[0041] На Фиг. 2В проиллюстрирован вид сверху верха цилиндрического внешнего корпуса 5 реактора с неподвижным слоем BRFR 10 по Фиг. 2А. На Фиг. 2В отчетливо показано чередование прослоек внешней зоны 20А катализатора с внешней кольцевой паровой зоной 15А и со средней кольцевой паровой зоной 15В, а также чередование прослоек внутренней зоны 20В катализатора со средней кольцевой паровой зоной 15В и центральной кольцевой паровой зоной 15С. На Фиг. 2В также показано, как фланец реактора 6, прочно соединенный с цилиндрическим внешним корпусом 5, может быть прикреплен болтами к фланцу 32 крышки 30. Опоры 7А и 7В могут быть неотъемлемой частью внешней зоны 20А катализатора и внутренней зоны 20В катализатора и выполнены с возможностью обеспечения для них конструкции/опоры. В вариантах осуществления изобретения опоры 7А и/или 7В могут отсутствовать.

[0042] Набивка 8 может быть расположена вокруг кольцевой канавки внешней зоны 20А катализатора. Такая набивка 8 может содержать высокотемпературную изоляцию, например, без ограничения, изоляцию из керамического волокна в виде веревки или одеяла. Kaowool является примером изоляции из керамического волокна, доступной от Morgan Thermal Ceramics. Разделительное кольцо 11 для выравнивания по окружности может служить ограничителем потока для внешней кольцевой паровой зоны 15А. Разделительное кольцо 11 может быть приварено к корпусу или прикреплено, что очевидно специалистам в данной области техники. Внутренние колпачки 9, расположенные в верхней части средней и центральной кольцевых зон, могут быть изготовлены из металла, аналогичного или совместимого с ситами и корзинами для катализатора, и могут быть соединены болтами или приварены к ним. Твердая металлическая пластина 11 может быть использована для выравнивания корзин для катализатора внутри реактора 10. Внешний колпачок может быть приварен к внешнему корпусу 5 и Kaowool, что позволяет расширять корзины для катализатора.
[0043] Как было отмечено выше, в вариантах осуществления изобретения BRFR по этому изобретению содержит съемный слой или съемную корзину для катализатора. BRFR со съемным слоем в соответствии с вариантом осуществления этого изобретения теперь будет предложен со ссылкой на Фиг. 3А. Как было отмечено выше, в вариантах осуществления изобретения BRFR по этому изобретению содержит цилиндрический внешний корпус, окружающий по меньшей мере пять цилиндрических концентрических зон, включая по меньшей мере три кольцевые паровые зоны и по меньшей мере две зоны катализатора. BRFR 110 со съемной корзиной для катализатора содержит цилиндрический внешний корпус или корпус 105 реактора, окружающий пять цилиндрических концентрических зон, включая три кольцевые паровые зоны и две зоны катализатора. Две зоны катализатора содержат внешнюю зону 120А катализатора и внутреннюю зону 120 В катализатора, а три кольцевые паровые зоны содержат внешнюю кольцевую паровую зону 115А, среднюю кольцевую паровую зону 115В и центральную кольцевую паровую зону 115С. Внешняя зона катализатора 120А расположена между внешней кольцевой паровой зоной 115А и средней кольцевой паровой зоной 115В, а внутренняя зона катализатора 120В расположена между средней кольцевой паровой зоной 115В и центральной кольцевой паровой зоной 115С.

[0044] Внешняя зона 120А катализатора и внутренняя зона 120 В катализатора в BRFR ПО со съемной корзиной для катализатора могут быть выполнены в виде корзин для катализатора. Корзины для катализатора могут быть извлечены из BRFR через его верхний конец. На Фиг. 4А проиллюстрирована схема внутренней корзины 120В' для катализатора, внешней корзины 120А' для катализатора и цилиндрического внешнего корпуса или корпуса 105' реактора в соответствии с вариантами осуществления этого изобретения, с подробным описанием съемных корзин для катализатора, также указан фланец реактора 106'. На Фиг. 4В проиллюстрирован вид сверху внутренней корзины 120В' для катализатора по Фиг. 4А. На Фиг. 4С проиллюстрирован вид сверху внешней корзины 120А для катализатора по Фиг. 4А. Корзины с катализатором 120А/120А' могут быть изготовлены из сит Vee-Wire, из клиновых металлических сит или из любых соответствующих металлических сит, которые отделяют две или более зоны катализатора от трех или более кольцевых паровых зон. Перфорированная металлическая пластина 114В может быть расположена на дне внутренней корзины 120В/120В' для катализатора; перфорированная металлическая пластина 114А может быть расположена на дне внешней корзины 120а/120А' для катализатора.
[0045] В вариантах осуществления изобретения внешняя зона 120А/120А' катализатора и внутренняя зона 120В/120В' катализатора содержат катализатор риформинга. Катализатор риформинга может быть любым подходящим катализатором риформинга, известным специалистам в данной области техники. В вариантах осуществления изобретения катализатор риформинга представляет собой катализатор, подробно описанный в данном документе ниже. Перфорированные пластины 112 могут быть использованы для настройки перепада давления.
[0046] Как было отмечено в данном документе выше со ссылкой на BRFR 10 с неподвижным слоем, BRFR в соответствии с этим изобретением дополнительно содержит распределительный трубопровод, выполненный с возможностью вертикального ввода сырья в нижний конец каждой из одной или двух из по меньшей мере трех кольцевых паровых зон и отведения продукта с нижнего конца каждой из одной или двух оставшихся из по меньшей мере трех кольцевых паровых зон. BRFR 110 со съемной корзиной для катализатора содержит распределительный трубопровод 140. Распределительный трубопровод 140 может быть расположен по существу под или на нижнем конце цилиндрического внешнего корпуса 105. Распределительный трубопровод 140 содержит трубопроводы 142А, 142В и 142С. Трубопроводы 142А, 142В и 142С выполнены с возможностью ввода сырья и/или отведения продукта из внешней кольцевой паровой зоны 115А, средней кольцевой паровой зоны 115В и центральной кольцевой паровой зоны 115С, соответственно. Желательно, чтобы распределительный трубопровод 140 мог функционировать таким образом, чтобы направление потока можно было изменять. Например, трубопровод 142В первоначально может быть использован для ввода сырья в среднюю кольцевую паровую зону 115В, при этом трубопровод 142А используется для отведения продукта из внешней кольцевой паровой зоны 115А, а трубопровод 142С используется для отведения продукта из центральной кольцевой паровой зоны 115С. Впоследствии направление потока может быть изменено (например, без ограничения, процесс регенерации или очистки реактора при удалении кокса, побочных продуктов реакции и загрязняющих веществ или процесс добавления регенерирующих жидкостей может быть улучшен посредством изменения направления технологического потока через слои катализатора) с использованием трубопроводов 142А и 142С, используемых для ввода сырья или другого газа во внешнюю кольцевую паровую зону 115А и центральную кольцевую паровую зону 115С, при этом трубопровод 142В используется для отведения продукта или другого газа из средней кольцевой паровой зоны 115В.
[0047] Распределительный трубопровод 140 может дополнительно содержать боковой трубопровод 143, выполненный с возможностью комбинированного отведения газа из трубопроводов 142А, 142В и/или 142С. Например, в варианте осуществления изобретения по Фиг. 3А, боковой трубопровод 143 (который может быть или не может быть выровнен вертикально вдоль стороны реактора 110) соединен по текучей среде с трубопроводом 142А и трубопроводом 142С, в результате чего газ (например, газообразный продукт), отводимый через него, может быть объединен и отведен из реактора 110.
[0048] Как было отмечено в данном документе выше со ссылкой на BRFR 10 с неподвижным слоем по Фиг. 2А, в BRFR со съемной корзиной для катализатора клапаны могут быть выполнены с возможностью регулирования количества потока в трубопровод 142А, 142В и 142С и/или из него, между трубопроводом 142А и трубопроводом 142В, между трубопроводом 142В и трубопроводом 142С, между трубопроводом 142А и боковым трубопроводом 143, а также между трубопроводом 142С и боковым трубопроводом 143. Например, клапан А может быть расположен вдоль трубопровода 142А, где он соединяется с боковым трубопроводом 143, и выполнен с возможностью регулирования количества потока по трубопроводу 142А (например, по направлению к корпусу реактора 110 или от него); клапан В может быть расположен вдоль трубопровода 142С, где он соединяется с боковым трубопроводом 143, и выполнен с возможностью регулирования количества потока по трубопроводу 142С (например, по направлению к корпусу 105 реактора или от него); клапан АА может быть расположен как байпас между трубопроводом 142А и боковым трубопроводом 143, и выполнен с возможностью регулирования количества потока между ними; и клапан ВВ может быть расположен как байпас между трубопроводом 142С и боковым трубопроводом 143, и выполнен с возможностью регулирования количеством потока между ними.
[0049] BRFR 110 со съемной корзиной для катализатора может дополнительно содержать съемную крышку 130, выполненную с возможностью герметизации верха реактора. Крышка 130 может быть неподвижно соединена с цилиндрическим внешним корпусом 105 через фланец 132 крышки и фланец 106 реактора. Крышка 130 содержит верхний купол 131 и фланец 132 крышки, который, как известно специалистам, может быть неподвижно соединен с фланцем 106 реактора в верхней части цилиндрического внешнего корпуса 105. В вариантах осуществления изобретения фланец 132 крышки 130 прикреплен болтами к фланцу 106 реактора. Крышка 130 может содержать прижимную накладную пластину 133А и прижимную накладную пластину 133В. Когда реактор 110 закрыт, прижимная накладная пластина 133А может совпадать с верхом внутренней центральной кольцевой паровой зоны 115С. Аналогичным образом, когда реактор 110 закрыт, прижимная накладная пластина 133В может совпадать с отверстием вверху средней кольцевой паровой зоны 115В. На Фиг. ЗВ проиллюстрирован вид сверху нижней стороны крышки 130, где изображены фланец 132 крышки, прижимная накладная пластина 133А, прижимная накладная пластина 133В и опорная конструкция 109А/В. Опорная конструкция 109А и опорная конструкция 109В выполнены с возможностью прикрепления прижимных накладных пластин 133А и 133В, соответственно, к крышке 130 посредством пружин 134А и 134В, соответственно.
[0050] На Фиг. 3С проиллюстрирован вид сверху верха цилиндрического внешнего корпуса 105 реактора 110 по Фиг. 3А. На Фиг. 3С отчетливо показано чередование прослоек внешней зоны 120А катализатора с внешней кольцевой паровой зоной 115А и со средней кольцевой паровой зоной 115В, а также чередование прослоек внутренней зоны 120В катализатора со средней кольцевой паровой зоной 115В и с центральной кольцевой паровой зоной 115С. На Фиг. 3С также показано, как фланец реактора 106, прочно соединенный с цилиндрическим внешним корпусом 105, может быть прикреплен болтами к фланцу 132 крышки 130. Опоры 107А и 107В могут быть неотъемлемой частью внешней корзины 120А для катализатора и внутренней корзины 120 В для катализатора и выполнены с возможностью обеспечения для них конструкции/опоры.

[0051] Набивка 108 может быть расположена вокруг кольцевой канавки внешней зоны 120А катализатора и между разделительным кольцом 111 для выравнивания по окружности. Такая набивка 8 может содержать высокотемпературную изоляцию, например, без ограничения, изоляцию из керамического волокна в виде веревки или одеяла. Kaowool является примером изоляции из керамического волокна, доступной от Morgan Thermal Ceramics. Разделительное кольцо 111 для выравнивания по окружности вместе с набивкой 108 может служить ограничителем потока для внешней кольцевой паровой зоны 115А. Разделительное кольцо 111 для выравнивания по окружности может быть приварено к корпусу или прикреплено, что очевидно специалистам в данной области техники. В верхней части центральной кольцевой зоны 115С внутренний колпачок 9 не требуется, поскольку колпачок обеспечен посредством 133А. Твердая металлическая пластина 111 может быть использована для выравнивания корзин для катализатора внутри реактора 110. Внешний колпачок может быть приварен к внешнему корпусу 105 и Kaowool, что позволяет расширять корзины для катализатора.
[0052] Как было отмечено выше, в данном документе также раскрыт бимодальный реактор с защитным слоем с радиальным потоком или «BRFGBR» (bi-modal radial now guard bed reactor). BRFGBR содержит цилиндрический внешний корпус или корпус реактора, окружающий по меньшей мере пять цилиндрических концентрических зон, включая по меньшей мере две кольцевые паровые зоны, по меньшей мере две зоны катализатора и зону разделения слоя. По меньшей мере две зоны катализатора содержат внешнюю зону катализатора и внутреннюю зону катализатора и по меньшей мере две кольцевые паровые зоны содержат внешнюю кольцевую паровую зону и центральную кольцевую паровую зону. Внешняя зона катализатора расположена между внешней кольцевой паровой зоной и зоной разделения слоя, а внутренняя зона катализатора расположена между зоной разделения слоя и центральной кольцевой паровой зоной. Таким образом, одна из по меньшей мере трех кольцевых паровых зон в BRFR заменяется зоной разделения слоя в BRFGBR. BRFGBR дополнительно содержит распределительный трубопровод, выполненный с возможностью вертикального ввода сырья в нижний конец внешней кольцевой паровой зоны и отведения продукта с нижнего конца центральной кольцевой паровой зоны, и может быть выполнен с возможностью изменения направления этого потока.

[0053] Бимодальный реактор с защитным слоем с радиальным потоком в соответствии с вариантом осуществления этого изобретения теперь будет предложен со ссылкой на Фиг. 5А. BRFGBR 210 содержит цилиндрический внешний корпус или корпус 205 реактора, окружающий внешнюю зону 220А катализатора и внутреннюю зону 220 В катализатора, внешнюю кольцевую паровую зону 215А и центральную кольцевую паровую зону 215С, а также зону 215В разделения слоя. Как и в случае BRFR 10 с неподвижным слоем и BRFR 110 со съемной корзиной для катализатора, по меньшей мере две зоны катализатора содержат внешнюю зону 220А катализатора и внутреннюю зону 220 В катализатора. Кольцевые паровые зоны в BRFGBR 210 содержат внешнюю кольцевую паровую зону 215А, зону 215В разделения слоя и центральную кольцевую паровую зону 215С (215С может быть твердой перфорированной трубой, над которой вставляется/устанавливается внутренняя ситовая корзина Vee-Wire 220В для катализатора). Внешняя зона катализатора 220А расположена между внешней кольцевой паровой зоной 215А и зоной разделения слоя 215В, а внутренняя зона катализатора 220 В расположена между зоной разделения слоя 215В и центральной кольцевой паровой зоной 215С. Зона 215В разделения слоя содержит корзину разделения слоя, которая может быть обеспечена, например, посредством сит Vee-Wire, клиновых металлических сит или любых соответствующих металлических сит.
[0054] Внешняя и внутренняя зоны 220А и 220В катализатора, соответственно, в BRFGBR 210 могут быть выполнены в виде съемных корзин для катализатора, аналогичных (хотя, вероятно, меньшего размера) съемным корзинам для катализатора в BRFR 110. Таким образом, съемные корзины для катализатора могут быть извлечены из BRFGBR через его верх и, по существу, как описано в отношении Фиг. 3 и Фиг. 4А-4С.
[0055] Как и BRFR 10 с неподвижным слоем и BRFR 110 со съемной корзиной для катализатора, BRFGBR в соответствии с этим изобретением дополнительно содержит распределительный трубопровод. В варианте осуществления изобретения по Фиг. 5А, распределительный трубопровод 240 выполнен с возможностью вертикального ввода сырья в нижний конец внешней кольцевой паровой зоны 215А и отведения продукта с нижнего конца центральной кольцевой паровой зоны 215С. Распределительный трубопровод 240 может быть расположен по существу под или на нижнем конце цилиндрического внешнего корпуса 205. Распределительный трубопровод 240 содержит трубопроводы 242А и 242С. Трубопроводы 242А и 242С выполнены с возможностью ввода сырья и/или отведения продукта из внешней кольцевой паровой зоны 215А и центральной кольцевой паровой зоны 215С, соответственно. Желательно, чтобы распределительный трубопровод 240 мог функционировать таким образом, чтобы направление потока можно было изменять. Например, трубопровод 242А может быть использован для ввода сырья во внешнюю кольцевую паровую зону 215А, при этом трубопровод 242С используется для отведения продукта из центральной кольцевой паровой зоны 215С. Впоследствии направление потока может быть изменено (например, без ограничения, процесс регенерации или очистки реактора при удалении кокса, побочных продуктов реакции и загрязняющих веществ или процесс добавления регенерирующих жидкостей может быть улучшен посредством изменения направления технологического потока через слои катализатора) с использованием трубопровода 242С, используемого для ввода сырья или другого газа в центральную кольцевую паровую зону 215С, при этом трубопровод 242А используется для отведения продукта или другого газа из внешней кольцевой паровой зоны 215А. Как описано в вариантах осуществления изобретения по Фиг. 2 и 3, BRFGBR 210 может дополнительно содержать боковой трубопровод 243, распределительный трубопровод 240, крышку 230, набивку 208, показанную на Фиг. 5А, разделительное кольцо 211 для выравнивания по окружности, показанное на Фиг. 5А, и/или опоры 207А и 207В, показанные на Фиг. 5В.
[0056] На Фиг. 5В проиллюстрирован вид сверху верха цилиндрического внешнего корпуса 205 реактора 210 по Фиг. 5А. На Фиг. 5В отчетливо показано чередование прослоек внешней зоны 220А катализатора с внешней кольцевой паровой зоной 215А и с зоной 215В разделения слоя, а также чередование прослоек внутренней зоны 220В катализатора с зоной 215В разделения слоя и с центральной кольцевой паровой зоной 215С. На Фиг. 5В также показано, как фланец реактора 206, прочно соединенный с цилиндрическим внешним корпусом 205, может быть прикреплен болтами к фланцу крышки (например, крышки 30 через фланец 32 крышки по Фиг. 2А).
[0057] В вариантах осуществления изобретения BRFGBR по этому изобретению содержит катализатор риформинга (например, катализатор риформинга, известный специалистам в данной области техники или предложенный в данном документе ниже) во внутренней зоне 220В катализатора и внешней зоне 220А катализатора. В вариантах осуществления BRFGBR по этому изобретению содержит катализатор риформинга (например, катализатор риформинга, известный специалистам в данной области техники или предложенный в данном документе ниже) во внутренней зоне 220В катализатора и отличный катализатор во внешней зоне 220А катализатора. В вариантах осуществления изобретения внутренняя зона 220В катализатора содержит катализатор риформинга (например, катализатор риформинга, известный специалистам в данной области техники или предложенный в данном документе ниже), наполнитель, адсорбирующий серу, или то и другое. В вариантах осуществления изобретения внешняя зона 220А катализатора содержит наполнитель, улавливающий железо. Такие наполнители, адсорбирующие серу, и наполнители, улавливающие железо, известны специалистам в данной области техники.
1
1
[0058] Большинство приведенных ниже размеров будет предложено со ссылкой на Фиг. 4А-4С и Фиг. 6, которые представляют собой схематический вид сверху бимодального реактора 10/110 с радиальным потоком в соответствии с вариантами осуществления этого изобретения. В вариантах осуществления изобретения центральная кольцевая паровая зона 15С/115С/215С имеет радиус или ширину R=W в диапазоне от около 1 фута (0,30 метра (м)) до около 2 футов (0,61 м), от около 1,5 фута (0,46 м) до около 2 футов (0,61 м) или от около 0,5 фута (0,15 м) до около 2 футов (0,61 м).
2
2
1
2
2
1
1
[0059] В вариантах осуществления изобретения внутренняя зона катализатора или внутренняя корзина для катализатора 20В/120В/120В'/220В имеет ширину или толщину катализатора W в диапазоне от около 0,5 фута (0,15 м) до около 2 футов (0,61 м), от около 1,5 фута (0,46 м) до около 2 футов (0,61 м) или от около 1 фута (0,30 м) до около 3 футов (0,91 м). В вариантах осуществления изобретения внутренняя зона катализатора или внутренняя корзина для катализатора 20В/120В/120В'/220В имеет внешний радиус R, который по существу равен R+W. В вариантах осуществления изобретения внутренняя зона катализатора или внутренняя корзина для катализатора 20В/120В/120В'/220В имеет внешний радиус R в диапазоне от около 2 футов (0,61 м) до около 4 футов (1,22 м), от около 3,5 футов (1,07 м) до около 4 футов (1,22 м) или от около 1,5 фута (0,46 м) до около 4 футов (1,22 м), а внутренний радиус по существу равен R. В вариантах осуществления изобретения внутренняя зона катализатора или внутренняя корзина для катализатора 20В/120В/120В'/220В имеет высоту катализатора H в диапазоне от около 10 футов (3,05 м) до около 40 футов (12,19 м), от 10 футов (3,05 м) до около 50 футов (15,24 м) или от около 5 футов (1,52 м) до около 50 футов (15,24 м).
3
3
2
3
2
[0060] В вариантах осуществления изобретения средняя кольцевая паровая зона 15В/115В или зона 215В разделения слоя имеет ширину или толщину катализатора W в диапазоне от около 0,5 фута (0,15 м) до около 1,5 фута (0,46 м), от около 0,75 фута (0,23 м) до около 1,25 фута (0,38 м) или от около 0,25 фута (0,08 м) до около 2 футов (0,91 м). В вариантах осуществления изобретения средняя кольцевая паровая зона 15В/115В или зона 215В разделения слоя имеет внешний радиус R, который по существу равен R+W3. В вариантах осуществления изобретения R находится в диапазоне от около 2,25 футов (0,68 м) до около 6 футов (1,83 м), от около 2,5 футов (0,76 м) до около 5,5 футов (1,68 м) или от около 2,75 футов (0,84 м) до около 5,25 футов (1,60 м), а внутренний радиус по существу равен R.
4
4
3
4
4
О
[0061] В вариантах осуществления изобретения внешняя корзина для катализатора 20А/120А/120А'/220А имеет ширину или толщину катализатора W в диапазоне от около 0,75 фута (0,23 м) до около 1,75 фута (0,53 м), от около 1 фута (0,30 м) до около 1,5 фута (0,46 м) или от около 1 фута (0,30 м) до около 1,75 фута (0,53 м). В вариантах осуществления изобретения внешняя корзина для катализатора 20А/120А/120А'/220А имеет внешний радиус R, который по существу равен R+W. В вариантах осуществления изобретения внешняя корзина для катализатора 20А/120А/120А'/220А имеет внешний радиус R в диапазоне от около 3,25 футов (0,99 м) до около 7,5 футов (2,29 м), от около 3,25 футов (0,99 м) до около 7,75 футов (2,36 м) или от около 3 футов (0,91 м) до около 7,25 футов (2,21 м), а внутренний радиус по существу равен R3. В вариантах осуществления изобретения внешняя корзина для катализатора 20А/120А/120А'/220А имеет высоту катализатора Н в диапазоне от около 10 футов (3,05 м) до около 40 футов (12,19 м), от 10 футов (3,05 м) до около 50 футов (15,24 м) или от около 5 футов (1,52 м) до около 50 футов (15,24 м).
5
5
4
5
5
R
4
5
[0062] В вариантах осуществления изобретения внешняя кольцевая паровая зона 15А/115А/215А имеет ширину или толщину W в диапазоне от около 0,25 фута (0,08 м) до около 2 футов (0,61 м), от около 0,50 фута (0,15 м) до около 1,25 фута (0,38 м) или от около 0,75 фута (0,23 м) до около 1,0 фута (0,31 м). В вариантах осуществления изобретения внешняя кольцевая паровая зона 15А/115А/215А имеет внешний радиус R, который по существу равен R+W. В вариантах осуществления изобретения внешняя кольцевая паровая зона 15А/115А/215А имеет внешний радиус R, по существу равный ½ D, и внутренний радиус, по существу равный R. В вариантах осуществления изобретения внешняя кольцевая паровая зона 15А/115А/215А имеет внешний радиус R в диапазоне от около 3,00 футов (1,07 м) до около 10 футов (3,05 м), от около 3,5 футов (1,07 м) до около 9 футов (2,74 м) или от около 3,75 футов (1,14 м) до около 10 футов (3,05 м).
R
R
TR
R
[0063] В вариантах осуществления изобретения цилиндрический внешний корпус или корпус 5/105/105'205 реактора имеет внутренний диаметр D и радиус, равный ½ D, то есть в диапазоне от около 3 футов (0,91 м) до около 10 футов (3,05 м), от около 3 футов (0,91 м) до около 10 футов (3,05 м) или от около 4 футов (1,22 м) до около 9 футов (2,74 м). В вариантах осуществления изобретения цилиндрический внешний корпус или корпус 5/105/1057205 реактора имеет высоту вертикальной стенки Hp в диапазоне от около 10 футов (3,05 м) до около 40 футов (12,19 м), от 10 футов (3,05 м) до около 50 футов (15,24 м) или от около 5 футов (1,52 м) до около 50 футов (15,24 м), а общая высота по вертикали H равна H плюс ΔН, где ΔН находится в диапазоне от около 0,5 дюйма (0,01 м) до около 6 дюймов (0,15 м), от около 1 дюйма (0,02 м) до около 1 фута (0,31 м) или от около 0,5 дюйма (0,01 м)до около 1 фута (0,31 м).
[0064] В одном варианте осуществления изобретения внешняя зона 20А/120А/120А'/220А катализатора содержит объем катализатора, который приблизительно равен объему катализатора во внутренней зоне 20В/120В/120В'/220В катализатора. В варианте осуществления изобретения две или более из внешней кольцевой паровой зоны 15А/115А, средней кольцевой паровой зоны 15В/115В и/или центральной кольцевой паровой зоны 15С/115С имеют одинаковый или аналогичный объем (например, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 или 20%).
p
R
[0065] В вариантах осуществления изобретения BRFR представляет собой более высокий реактор (например, с высотой реактора H, превышающей или равной приблизительно 20, 30 или 40 футам (6,1, 9,1 или 12,2 м) с меньшим диаметром (например, с диаметром реактора D менее или равным приблизительно 6, 7 или 8 футам (1,8, 2,1 или 2,4 м), что может облегчить работу с более низким перепадом давления. (Как будет рассмотрено ниже в данном документе, использование гранул катализатора разного диаметра в разных зонах катализатора также может служить для снижения нарастания перепада давления). В альтернативных вариантах осуществления изобретения BRFR представляет собой реактор большего диаметра (например, с диаметром реактора DR, превышающим или равным приблизительно 20, 30 или 40 футам (6,1, 9,1 или 12,2 м), с большими объемами катализатора во внешней зоне катализатора или во внешней корзине 20А/120А/120А'/220А для катализатора, и/или во внутренней зоне катализатора или во внутренней корзине 20В/120В/120В'/220В для катализатора. Такой больший общий запас катализатора может способствовать увеличению продолжительности цикла. Такая более длительная продолжительность цикла может включать катализаторные циклы, превышающие или равные 3, 4 или 5 годам.
[0066] Как было отмечено выше, реакторы с радиальным потоком по этому изобретению могут быть подходящими для использования с разнообразными катализаторами, известными специалистам в данной области техники. В вариантах осуществления изобретения BRFR по этому изобретению используется для проведения эндотермической реакции. В вариантах осуществления изобретения BRFR используется для проведения реакций риформинга. В вариантах осуществления изобретения внешняя зона 20А/120А/120А'/220А катализатора, внутренняя зона 20 В/120В/120В'/220В катализатора или обе зоны содержат катализатор риформинга. В вариантах осуществления изобретения внутренняя зона 20В/120В/120В'/220В катализатора содержит катализатор, который отличается от катализатора во внешней зоне 20А/120А/120А'/220А катализатора по меньшей мере по одному параметру, выбранному из группы, состоящей из размера, формы, состава и загрузки. Включение отличного катализатора может позволить контролировать перепад давления во внутренней зоне катализатора, внешней зоне катализатора или в обеих зонах. В вариантах осуществления изобретения перепад давления во внутренней зоне 20В/120В/120В'/220В катализатора такой же или по существу такой же (например, в пределах ± 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 или 20%), как перепад давления во внешней зоне 20А/120А/120А'/220А катализатора.
[0067] В некоторых вариантах осуществления изобретения катализатор риформинга представляет собой катализатор AROMAX, как описано, например, в патенте США №9,085,736. Катализатор риформинга может содержать неорганический носитель, металл VIII группы, например, платину, и один или более галогенидов, например, фтора, хлора, йода, брома или их комбинаций. В некоторых вариантах осуществления изобретения катализатор может содержать металлы VIII группы на неорганическом носителе, например, платину на оксиде алюминия, Pt/Sn на оксиде алюминия и Pt/Re на оксиде алюминия. В других вариантах осуществления изобретения катализатор может содержать благородные металлы VIII группы на цеолитном носителе, например, Pt, Pt/Sn и Pt/Re на цеолитных носителях, которые могут содержать связующее и цеолиты, например, L-цеолиты, ZSM-5, силикалит и бета; и благородные металлы VIII группы на L-цеолитах с обменом на щелочные и щелочноземельные металлы. Катализатор может содержать крупнопористый цеолит в качестве неорганического носителя, заполненный по меньшей мере одним металлом VIII группы. В вариантах осуществления изобретения металл VIII группы может включать платину, которая может быть более селективной в отношении дегидроциклизации и которая может быть более устойчивой в условиях реакции риформинга, чем другие металлы VIII группы. В других вариантах осуществления изобретения катализатор может содержать металл VIII группы, например, рений, или металл IV группы, или полуметалл, например, олово.
[0068] В одном варианте осуществления изобретения катализатор может включать некислотный катализатор, который может содержать некислотный цеолитный носитель в качестве неорганического носителя, металл VIII группы и один или более галогенидов. Подходящие галогениды включают хлорид, фторид, бромид, йод ид или их комбинации. Подходящие металлы VIII группы включают железо, кобальт, никель, рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платину или их комбинации.
[0069] Неорганические носители для катализаторов риформинга (например, катализаторов ароматизации), как правило, могут включать любой неорганический оксид. Эти неорганические носители включают связанные крупнопористые алюмосиликаты (цеолиты), аморфные неорганические оксиды и их смеси. Крупнопористые алюмосиликаты включают, но не ограничиваются ими, L-цеолит, Y-цеолит, морденит, омега-цеолит, бета-цеолит и т.п. Аморфные неорганические оксиды включают, но не ограничиваются ими, оксид алюминия, диоксид кремния и диоксид титана. Подходящие связующие агенты для неорганических носителей включают, но не ограничиваются ими, диоксид кремния, оксид алюминия, глины, диоксид титана, оксид магния и их комбинации.
4
4
[0070] Неорганический носитель может быть алюмосиликатом, например, цеолитом. В вариантах осуществления изобретения катализатор риформинга может включать цеолитный катализатор. Известно, что цеолитные материалы, как природные, так и синтетические, обладают каталитическими свойствами для многих углеводородных процессов. Термин «цеолит», в целом, относится к определенной группе гидратированных кристаллических алюмосиликатов металлов. Эти цеолиты обладают сетчатой структурой тетраэдра SiO и AlO, в которой атомы алюминия и кремния сшиты в трехмерный каркас посредством общих атомов кислорода. Полости и каналы по всему кристаллическому материалу цеолитов взаимосвязаны и, как правило, могут иметь размер, позволяющий селективное разделение углеводородов. В трехмерном каркасе отношение атомов кислорода к общему количеству атомов алюминия и кремния может быть равно 2. Указанный каркас проявляет отрицательную электровалентность, которая, как правило, уравновешена включением в кристалл катионов, например, металлов, щелочных металлов, щелочноземельных металлов или водорода. Таким образом, цеолиты представляют собой группу природных или синтетических гидратированных алюмосиликатных минералов, которые, как правило, содержат щелочные и щелочноземельные металлы. Цеолиты характеризуются решетчатой структурой, которая охватывает взаимосвязанные полости, занятые ионообменными крупными катионами металлов, например, калия, и молекулами воды, обеспечивающими обратимую дегидратацию. Фактическая формула цеолита может меняться без изменения кристаллической структуры. В варианте осуществления изобретения мольное отношение кремния к алюминию (Si/Al) в цеолите может варьироваться от около 1,0 до около 3,5.
[0071] В вариантах осуществления изобретения катализатор риформинга может содержать крупнопористый цеолит. Термин «крупнопористый цеолит» может быть определен как цеолит, имеющий эффективный диаметр пор от около 6 ангстрем (Å) до около 15 Å; в альтернативном варианте от около 7 Å до около 9 Å. Примерами крупнопористых кристаллических цеолитов являются L-цеолит, цеолит X, цеолит Y, омега-цеолит, бета-цеолит, ZSM-4, ZSM-5, ZSM-10, ZSM-12, ZSM-20, REY, USY, RE-USY, LZ-210, LZ-210-A, LZ-210-M, LZ-210-T, SSZ-24, SSZ-26, SSZ-31, SSZ-33, SSZ-35, SSZ-37, SSZ-41, SSZ-42, SSZ-44, МСМ-58, морденит, маззит, фожазит и их комбинации. В одном варианте осуществления изобретения крупнопористый цеолит может иметь изотипическую каркасную структуру. В одном варианте осуществления изобретения катализатор риформинга может содержать L-цеолит.
[0072] L-цеолит, его рентгенограмма, его свойства и способы его получения подробно описаны в патенте США №3,216,789, содержание которого включено в данный документ посредством ссылки. Цеолит X описан в патенте США №2,882,244. Маззит описан в патентах США №4,503,023 и 4,021,447. Морденит описан в патенте США №4,503,023. Цеолит Y описан в патенте США №3,130,007. Патенты США №3,216,789; 2,882,244; 4,503,023; 4,021,447; а также 3,130,007 включены в данный документ посредством ссылки, чтобы показать цеолиты, применимые для процессов риформинга.
[0073] В вариантах осуществления изобретения катализатор риформинга может содержать крупнопористый L-цеолит. Цеолитные катализаторы L-типа являются подгруппой цеолитных катализаторов. Типичные цеолиты L-типа содержат мольные соотношения оксидов в соответствии со следующей формулой:
где «М» представляет собой по меньшей мере один обменный катион, например, бария, кальция, церия, лития, магния, калия, натрия, стронция и цинка, а также неметаллические катионы, например, ионы гидрония и аммония, которые могут быть заменены другими обменными катионами, не вызывая существенного изменения основной кристаллической структуры цеолита L-типа. «n» в приведенной формуле представляет собой валентность «М»; «х» может быть равен 2 или более; и «у» равен количеству молекул воды, содержащихся в каналах или пустотах, сообщающихся с цеолитом.
[0074] Было обнаружено, что особенно желательными являются связанные цеолиты L-типа калия или цеолиты KL. В контексте данного документа термин «цеолит KL» означает цеолиты L-типа, в которых основной катион М, включенный в цеолит, может включать катион калия. Цеолит KL может быть подвергнут катионному обмену или пропитан другим металлом и одним или более галогенидами с получением пропитанного платиной галогенированного цеолита или катализатора на основе Pt-галогенида, нанесенного на цеолит KL. В одном варианте осуществления изобретения цеолит может включать цеолит типа L. В вариантах осуществления изобретения катализатор риформинга может содержать цеолит L-типа калия, в дальнейшем называемый KL-цеолитом, который относится к цеолитам L-типа, в которых основным способным к обмену катионом М, включенным в цеолит, является калий.
[0075] Один или более металлов VIII группы могут быть добавлены к носителю катализатора с образованием металлизированного носителя катализатора. Металл может быть добавлен к носителю катализатора с использованием множества известных и традиционных методов, например, ионного обмена, начальной влажности, заполнения пор, пропитки, осаждения из паровой фазы и т.д. В вариантах осуществления изобретения платина и, необязательно, один или более галогенидов могут быть добавлены к цеолитному носителю любым подходящим способом, например, пропиткой раствором содержащего платину соединения и одного или более галогенидсодержащих соединений. В одном варианте осуществления изобретения металл может быть добавлен к носителю катализатора посредством пропитки металлсодержащим раствором. Металл в металлсодержащем растворе может включать по меньшей мере один металл VIII группы; в альтернативном варианте Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, Os или их комбинации. В одном варианте осуществления изобретения металл может включать платину, которая может быть добавлена к носителю катализатора посредством контакта с металлосодержащим раствором, содержащим по меньшей мере одно содержащее платину соединение. Примеры содержащих платину соединений, подходящих для приведения в контакт с носителем катализатора, включают, без ограничения, соединения платины, которые образуют в растворе положительно заряженные ионы платинового комплекса, например, соли платины, например, хлориды и нитраты; комплексы платины с аминами; или их комбинации. Например, соединение, содержащее платину, может представлять собой любое разлагаемое соединение, содержащее платину, включая, но не ограничиваясь ими, тетрахлороплатинат аммония, хлороплатиновую кислоту, нитрит диамминплатины (II), хлорид бис(этилендиамин)платины (II), ацетилацетонат платины (II), дихлородиамминплатину, хлорид платины (II), гидроксид тетраамминплатины (II), хлорид тетраамминплатины и нитрат тетраамминплатины (II). В одном варианте осуществления изобретения источник платины может содержать хлорид тетрааминплатины (ТАРС). Количество платины в металлизированном носителе катализатора может находиться в диапазоне от около 0,1 до около 5% мас., в альтернативном варианте от около 0,1 до около 3% мас., в альтернативном варианте от около 0,3 до около 1,8% мас.
[0076] В варианте осуществления изобретения катализатор может содержать крупнопористый цеолитный носитель с содержащим платину соединением и по меньшей мере одним галогенидом. Один или более галогенидов могут быть добавлены к носителю катализатора посредством приведения в контакт с галогенсодержащим соединением с образованием галогенидного носителя катализатора. Галогениды могут быть добавлены в носитель катализатора отдельно; в альтернативном варианте галогениды могут быть добавлены к носителю катализатора одновременно. Такие галогениды могут быть включены в процессе добавления металла, в альтернативном варианте галогениды могут быть включены на отдельной стадии, которая может быть проведена до или после добавления металла, с образованием галогенидного металлизированного носителя катализатора. Примеры подходящих галогенидов включают, без ограничения, фторид, хлорид, бромид, йодид или их комбинации. Такие галогениды могут быть введены в виде соединения галогенида аммония.
4
4
[0077] В варианте осуществления изобретения катализатор может содержать крупнопористый цеолитный носитель с содержащим платину соединением и по меньшей мере с одним соединением галогенида аммония. Соединение галогенида аммония может включать одно или более соединений, представленных формулой N(R)X, где X может включать галогенид, и где R представляет собой водород или молекулу, содержащую замещенную или незамещенную углеродную цепь, имеющую 1-20 атомов углерода, при этом все R могут быть одинаковыми или разными. В варианте осуществления изобретения R может включать метил, этил, пропил, бутил или их комбинации. Примеры подходящего органического соединения аммония, представленные формулой N(R)X, могут включать хлорид аммония, фторид аммония и галогениды тетраалкиламмония, например, хлорид тетраметиламмония (ТМАС), фторид тетраметиламмония (TMAF), хлорид тетраэтиламмония, фторид тетраэтиламмония, хлорид тетрапропиламмония, фторид тетрапропиламмония, хлорид тетрабутиламмония, фторид тетрабутиламмония, хлорид метилтриэтиламмония, фторид метилтриэтиламмония или их комбинации.
4
4
[0078] В варианте осуществления изобретения соединение галогенида аммония может включать по меньшей мере один галогенангидрид и по меньшей мере один гидроксид аммония, представленный формулой N(R')(DH, где R' может включать водород или молекулу, содержащую замещенную или незамещенную углеродную цепь, имеющую 1-20 атомов углерода, при этом все R' могут быть одинаковыми или разными. В варианте осуществления изобретения R' может включать метил, этил, пропил, бутил или их комбинации. Примеры подходящего гидроксида аммония, представленного формулой N(R')OH, могут включать гидроксид аммония, гидроксиды тетраалкиламмония, например, гидроксид тетраметиламмония, гидроксид тетраэтиламмония, гидроксид тетрапропиламмония, гидроксид тетрабутиламмония и их комбинации. Примеры подходящих галогенангидридов могут включать HCl, HF, HBr, HI или их комбинации.
4
4
[0079] В одном варианте осуществления изобретения соединение галогенида аммония может включать (а) соединение, представленное формулой N(R)X, где X может включать галогенид и где R представляет собой водород или молекулу с замещенной или незамещенной углеродной цепью, имеющую 1-20 атомов углерода, при этом все R могут быть одинаковыми или разными, и (b) по меньшей мере один галогенангидрид и по меньшей мере один гидроксид аммония, представленный формулой N(R')OH, где R' может включать водород или молекулу с замещенной или незамещенной углеродной цепью, имеющую 1-20 атомов углерода, при этом все R' могут быть одинаковыми или разными.
4
4
[0080] Галогенидсодержащее соединение может дополнительно включать галогенид аммония, например, хлорид аммония, фторид аммония или то и другое в различных комбинациях с соединениями галогенида аммония, описанными выше. Более конкретно, хлорид аммония, фторид аммония или то и другое могут быть использованы (а), как описано ранее, с соединением, представленным формулой N(R)X, где X может включать галогенид и где R представляет собой водород или молекулу с замещенной или незамещенной углеродной цепью, имеющую 1-20 атомов углерода, при этом все R могут быть одинаковыми или разными, и/или (b), как описано ранее, по меньшей мере с одним галогенангидридом и по меньшей мере с одним органическим гидроксидом аммония, представленным формулой N(R')OH, где R' может включать молекулу с замещенной или незамещенной углеродной цепью, имеющую 1-20 атомов углерода, при этом все R' могут быть одинаковыми или разными. Например, первое фторид- или хлоридсодержащее соединение может быть введено в виде галогенида тетраалкиламмония, а второе фторид-или хлоридсодержащее соединение может быть введено в виде галогенида аммония. В одном варианте осуществления изобретения хлорид тетраалкиламмония может быть использован с фторидом аммония.
[0081] В одном варианте осуществления изобретения катализатор риформинга может включать металлизированный галогенидный носитель, а количество галогенида в катализаторе находится в диапазоне от около 0,05% мас. до около 5,0% мас. В одном варианте осуществления изобретения галогенидный носитель катализатора может содержать хлорид, присутствующий в количестве от около 0,1% мас. до около 5% мас.; в альтернативном варианте от около 0,1% мас. до около 3% мас.; в альтернативном варианте от около 0,3% мас. до около 1,8% мас. В одном варианте осуществления изобретения галогенидный носитель катализатора может содержать фторид, присутствующий в количестве от около 0,1% мас. до около 5% мас.; в альтернативном варианте от около 0,1% мас. до около 3% мас.; в альтернативном варианте от около 0,3% мас. до около 1,8% мас.. В одном варианте осуществления изобретения галогенидный носитель катализатора может содержать как хлорид, так и фторид, которые могут присутствовать в соотношении C1:F от около 1:10 до 10:1; в альтернативном варианте от около 1:5 до 5:1; в альтернативном варианте от около 1:2 до 2:1.
6
6
6
6
6
6
[0082] В вариантах осуществления изобретения катализатор может содержать низкокислотный носитель цеолита L-типа калия, связанный с диоксидом кремния, платину, хлорид и фторид. В вариантах осуществления изобретения катализатор риформинга может легко преобразовать почти линейные Cs (то есть С углеводороды с не более чем одним ответвлением), но не может легко преобразовать С углеводороды, имеющие более одного ответвления, например, диметилпентан. Такие легко преобразуемые С углеводороды упоминаются в данном документе как «поддающиеся превращению С». В некоторых вариантах осуществления изобретения катализатор риформинга содержит низкокислотный носитель цеолита L-типа калия, связанный с диоксидом кремния, платину, хлорид и фторид. В вариантах осуществления изобретения раскрытый способ обеспечивает превращение более чем около 75%; в альтернативном варианте более чем около 80%; в альтернативном варианте более чем около 83% поддающихся превращению С.

[0083] Примерами катализаторов и систем реакторов, пригодных для использования с реакторами, системами и способами, описанными в данном документе, являются технологические процессы и катализаторы AROMAX, доступные от Chevron Phillips Chemical Company из г. Те-Вудлендс, штат Техас. Конкретным примером подходящего коммерчески доступного катализатора риформинга является катализатор AROMAX II, доступный от Chevron Phillips Chemical Company LP из г. Те-Вудлендс, штат Техас. Подходящие катализаторы риформинга также раскрыты в патенте США 7,153,801, выданном Wu, озаглавленном «Aromatization Catalyst and Methods of Making and Using Same», и патенте США 6,812,180, выданном Fukunaga, озаглавленном «Method for Preparing Catalysts, каждый из которых включен в данный документ посредством ссылки, как если бы он был воспроизведен в полном объеме.
[0084] Также в данном документе раскрыт способ использования BRFR в соответствии с этим изобретением. В вариантах осуществления изобретения, как было отмечено в данном документе выше, BRFR используется в каталитическом риформинге углеводородов для преобразования нафт нефтеперерабатывающего завода, перегнанных из сырой нефти (как правило, с низким октановым числом), в высокооктановые жидкие продукты или «продукты риформинга», которые представляют собой смеси премиум-класса для высокооктанового бензина. В указанном технологическом процессе низкооктановые линейные углеводороды (парафины) превращаются в разветвленные алканы (изопарафины) и циклические нафтены, которые затем частично дегидрируют с получением высокооктановых ароматических углеводородов.
6
8
5
5
5
5
9
9
9
5
6
6
6
6
6
-
-
+
+
-
+
-
[0085] В вариантах осуществления изобретения углеводородное сырье, вводимое в BRFR (например, реактор ароматизации), содержит неароматические углеводороды, имеющие по меньшей мере шесть атомов углерода. В вариантах осуществления изобретения углеводородное сырье содержит комбинацию углеводородов, имеющих от около пяти до около девяти атомов углерода. В вариантах осуществления изобретения углеводородное сырье для BRFR содержит смесь углеводородов, включающую углеводороды от С до C, содержащие до около 10% мас. С и более легких углеводородов (С) от массы сырья; в альтернативном варианте до около 15% мас. С и более легких углеводородов (С), и содержащие до около 10% мас. С и более тяжелых углеводородов (С) от массы сырья. Низкие уровни углеводородов С и С максимизируют выход ценных ароматических соединений. На образование кокса могут влиять компоненты, образующие кокс, например, циклопентан и соединения С9 в сырье. В некоторых вариантах осуществления изобретения сырье максимально повышает процентное содержание углеводородов С. Такое сырье может быть получено посредством разделения углеводородного сырья, например, неочищенной нафты, на фракцию сырья из легких углеводородов и фракцию сырья из тяжелых углеводородов, а также использования в сырье легкой фракции. В вариантах осуществления изобретения сырье максимально повышает превращение поддающихся превращению С. В вариантах осуществления изобретения сырье содержит до около 50% мас. поддающихся превращению С; в альтернативном варианте до 60% мас. поддающихся превращению С; в альтернативном варианте до 70% мас. поддающихся превращению С от массы сырья.
[0086] В определенных вариантах осуществления изобретения сырье содержит нафту. Сырье из нафты может содержать легкий углеводород с температурой кипения в диапазоне от около 70°F (21°С) до около 450°F (232°С). Сырье из нафты может содержать алифатические, нафтеновые или парафиновые углеводороды. Эти алифатические и нафтеновые углеводороды могут быть превращены по меньшей мере частично в ароматические углеводороды в BRFR или в каталитической системе реакторов, содержащей BRFR. Хотя каталитическая ароматизация, как правило, означает превращение нафты, также могут быть обработаны другие виды сырья с получением продукта, обогащенного ароматическими соединениями. Следовательно, хотя превращение нафты может быть одним из вариантов осуществления изобретения, данное изобретение может быть применимо для превращения или ароматизации различных видов сырья, например, парафиновых углеводородов, олефиновых углеводородов, ацетиленовых углеводородов, циклических парафиновых углеводородов, циклических олефиновых углеводородов и их смесей, и, в частности, насыщенных углеводородов.
[0087] В одном варианте осуществления изобретения сырье может по существу не содержать серы, азота, металлов и других известных ядов для катализаторов риформинга. В одном варианте осуществления изобретения углеводородный поток может иметь содержание серы в диапазоне от менее 200 ppbw, в альтернативном варианте менее 100 ppbw, в альтернативном варианте от около 10 частей на миллиард по массе (ppbw) до около 100 ppbw. Если такие яды присутствуют, их можно удалить с использованием методов, известных специалистам в данной области техники. В некоторых вариантах осуществления изобретения сырье может быть очищено сначала с использованием обычных методов гидроочистки, а затем с использованием сорбентов для удаления оставшихся ядов, как известно специалистам в данной области техники. Такие методы гидроочистки и сорбенты могут быть использованы в описанных в данном документе системах и способах.
[0088] Реакции риформинга могут протекать в условиях процесса, которые термодинамически способствуют реакции дегидроциклизации и ограничивают нежелательные реакции гидрокрекинга. Рабочие диапазоны для типичного процесса каталитического риформинга, например, процесса ароматизации, могут включать температуры на входе в реактор от 700°F (371°С) до 1050°F (566°С); давление в системе от 0 фунтов на квадратный дюйм изб. (фунт/кв.дюйм изб.) (0 МПа изб.) до около 500 фунт/кв.дюйм изб. (3,447 МПа изб); скорость рециркуляции водорода, достаточную для получения мольного отношения водорода к углеводороду для сырья в зону реактора риформинга от 0,1 до 20; и часовую объемную скорость жидкости для углеводородного сырья над катализатором риформинга от 0,1 до 10. Рабочие температуры, в целом, могут включать температуры на входе в реактор от около 700°F до около 1050°F.
[0089] Как показано на Фиг. 2 и 3, сырье может быть введено в среднюю кольцевую паровую зону 15В/115В BRFR через первое отверстие или впускное отверстие в нижней части средней кольцевой паровой зоны 15В/115В и второе отверстие или впускное отверстие в нижней части средней кольцевой паровой зоны 15В/115В через трубопровод 42В/142В распределительного трубопровода 40/140, а продукт, содержащий ароматические углеводороды, может быть отведен из внешней кольцевой паровой зоны 15А/115А через первое отверстие или выпускное отверстие в нижней части внешней кольцевой паровой зоны 15А/115А и второе отверстие или выпускное отверстие в нижней части внешней кольцевой паровой зоны 15А/115А через трубопровод 42А/142А, а также отведен из центральной кольцевой паровой зоны 15С/115С через трубопровод 42С/142С, соответственно, распределительного трубопровода 40/140. В таких вариантах осуществления изобретения средняя кольцевая паровая зона 15 В/115 В, расположенная между центральной кольцевой паровой зоной 15С/115С и внешней кольцевой паровой зоной 15А/115А, может быть использована как вход технологического процесса, при этом центральная кольцевая паровая зона 15С/115С и внешняя кольцевая паровая зона 15А/115А могут быть использованы как выходы технологического процесса.
[0090] В альтернативных вариантах осуществления изобретения сырье может быть введено в центральную кольцевую паровую зону 15С/115С BRFR через трубопровод 42С/142С распределительного трубопровода 40/140, а продукт, содержащий ароматические углеводороды, может быть отведен из внешней кольцевой паровой зоны 15А/115А и средней кольцевой паровой зоны 15В/115В через трубопроводы 42А/142А и 42В/142В, соответственно, распределительного трубопровода 40/140. В таких вариантах осуществления изобретения центральная кольцевая паровая зона 15С/115С может быть использована как вход технологического процесса, при этом средняя кольцевая паровая зона 15 В/115 В и внешняя кольцевая паровая зона 15А/115А могут быть использованы как выходы процесса.
[0091] В вариантах осуществления изобретения один вход и выход регулируются клапаном А и клапаном В, при этом клапаны АА и ВВ могут быть открыты для устранения мертвых зон. В вариантах осуществления изобретения клапаны АА и ВВ меньше, чем клапаны А и В. При их применении сырье может ступенчато подаваться к одному слою катализатора за раз. Например, сырье может быть введено в одно впускное отверстие (например, посредством открытия клапана А и закрытия клапана В) в течение первой половины цикла, а затем введено во второе впускное отверстие (например, посредством открытия клапана В и закрытия клапана. А) в течение второй половины цикла. В таком режиме работы очень небольшой поток может быть введен в слой катализатора, который в настоящее время не используется, чтобы минимизировать или исключить наличие мертвых зон. При таких режимах, когда клапан А открыт, клапан ВВ также может быть открыт, а клапаны В и АА закрыты.
[0092] В вариантах осуществления изобретения внутренняя зона катализатора или внутренняя корзина 20В/120В/120В'/220В для катализатора и внешняя зона катализатора или внешняя корзина 20А/120А/120А'/220А для катализатора загружены разными типами/составами катализаторов, катализаторами разного размера, катализаторами разной формы и/или катализаторами с разным процентным содержанием/загрузкой благородных металлов. Использование катализатора разного диаметра/объема/размера во внутренней зоне катализатора или внутренней корзине 20В/120В/120В'/220В для катализатора и внешней зоне катализатора или внешней корзине 20А/120А/120А'/220А для катализатора может обеспечить снижение перепада давления в процессе работы. В некоторых вариантах осуществления изобретения катализатор во внешней зоне 20А/120А/120А'/220А катализатора имеет меньший средний кольцевой диаметр и/или объем гранул, чем катализатор во внутренней зоне катализатора или внутренней корзине 20В/120В/120В'/220В для катализатора. В других вариантах осуществления изобретения катализатор во внешней зоне 20А/120А/120А'/220А катализатора имеет больший средний кольцевой диаметр и/или объем гранул, чем катализатор во внутренней зоне 20В/120В/120В'/220В катализатора. В вариантах осуществления изобретения средняя кольцевая паровая зона 15В/115В используется в качестве зоны подвода тепла между внутренней зоной катализатора или внутренней корзиной 20В/120В/120В' для катализатора и внешней зоной катализатора или внешней корзиной 20А/120А/120А' для катализатора внутри BRFR. Таким образом, углеводородное сырье может быть введено в центральную кольцевую паровую зону 15С/115С или внешнюю кольцевую паровую зону 15А/115А, а продукт может быть отведен из внешней кольцевой паровой зоны 15А/115А или центральной кольцевой паровой зоны 15С/115С, соответственно. В вариантах осуществления изобретения дополнительный подвод тепла в среднюю кольцевую паровую зону 15В/115В обеспечивается за счет углеводородного сырья и/или потока водорода, направляемого из выпускного отверстия теплопередающего устройства (например, печи или пламенного подогревателя); в таком варианте осуществления изобретения трубопровод выполнен с возможностью введения «горячего» углеводородного сырья и/или водорода из выпускного отверстия нагревательного устройства в трубопровод 42В/142В распределительного трубопровода 40/140 для ввода в среднюю кольцевую паровую зону 15В/115В. В вариантах осуществления изобретения трубы лучистого нагрева, выполненные с возможностью прохождения потока источника тепла через трубы или другие внутренние устройства реактора, расположены таким образом, чтобы обеспечить дополнительный подвод тепла в зону(ы) катализатора. В таких вариантах осуществления изобретения теплоноситель не входит в слой(и) катализатора, а скорее обеспечивает лучистое тепло через трубы или другие внутренние устройства реактора. Например, теплоноситель может быть обеспечен горячим отходящим потоком (например, отходящим потоком установки риформинга, содержащим ароматические углеводороды), электрическими нагревательными элементами, системой горячего масла, топочным дымовым газом и/или другим способом нагрева, известным специалистам в данной области техники.
[0093] Как было отмечено выше, BRFR по этому изобретению выполнены с распределительным трубопроводом, выполненным с возможностью изменения направления потока пара через зоны катализатора. Для обеспечения более полного использования катализатора может быть использовано изменение направления технологического потока на обратное, например, когда должны использоваться слои катализатора большего диаметра. Изменение направления потока пара на обратное может также обеспечить улучшение распределения реагентов в процессе специальных процедур, например, регенерации катализатора in situ.
[0094] Также в данном документе раскрыта интегрированная система, содержащая два или более бимодальных реактора с радиальным потоком в соответствии с этим изобретением. Такая интегрированная система может содержать любые два из раскрытых в данном документе BRFR, выбранных из BRFR с неподвижным слоем, BRFR со съемной корзиной для катализатора и BRFGBR. В вариантах осуществления изобретения интегрированная система в соответствии с этим изобретением содержит BRFGBR перед одним или более BRFR со съемными корзинами для катализатора. В вариантах осуществления изобретения интегрированная система в соответствии с этим изобретением содержит BRFGBR перед одним или более BRFR с неподвижным слоем. В вариантах осуществления изобретения интегрированная система в соответствии с этим изобретением содержит один или более BRFR со съемной корзиной для катализатора перед одним или более BRFR с неподвижным слоем. В вариантах осуществления изобретения интегрированная система в соответствии с этим изобретением содержит BRFGBR перед одним или более BRFR со съемными корзинами для катализатора, причем один или более из BRFR со съемными корзинами для катализатора сами по себе находятся перед одним или более BRFR с неподвижным слоем.
[0095] Интегрированная система в соответствии с вариантом осуществления этого изобретения теперь будет описана со ссылкой на Фиг. 7. Интегрированная система I варианта осуществления по Фиг. 7 содержит первый реактор R1, второй реактор R2 и третий реактор R3. В вариантах осуществления изобретения первый реактор R1 представляет собой BRFGBR в соответствии с этим изобретением, второй реактор R2 представляет собой BRFR со съемной корзиной для катализатора в соответствии с этим изобретением, а третий реактор R3 представляет собой BRFR с неподвижным слоем в соответствии с вариантом осуществления этого изобретения. В вариантах осуществления изобретения первый, второй и/или третий реакторы R1, R2 и/или R3 представляют собой реакторы риформинга, содержащие катализатор риформинга. Следовательно, каждый реактор может быть связан с нагревательным устройством перед ним. Например, на Фиг. 7 теплообменник HI служит для передачи тепла между потоком горячего продукта системы и сырьем, таким образом, нагревая/испаряя сырье перед вводом в BRFGBR R1, а пламенные подогреватели FH могут быть использованы для повышения температуры выходящего из реактора потока перед вводом в следующий реактор в ряду последовательно соединенных реакторов.
[0096] В вариантах осуществления изобретения интегрированная система содержит два или три BRFR со съемной корзиной для катализатора и два или три BRFR с неподвижным слоем. Схема такой системы II представлена на Фиг. 8. Система II содержит реактор с защитным слоем, GR, соединенный последовательно с тремя BRFR со съемной корзиной для катализатора, R1, R2 и R3, а также тремя BRFR с неподвижным слоем, R4, R5 и R6. Теплообменник HI сырья/выходного потока выполнен с возможностью повышения температуры/испарения углеводородного сырья НС, вводимого в него, посредством теплообмена с продуктом Р6 системы. Пламенные подогреватели F1-F6 служат для повышения температуры выходящего потока PGR-P6 из соответствующего реактора перед вводом в следующий реактор, соединенный последовательно, как известно в области риформинга.
[0097] В вариантах осуществления изобретения объем каждого из трех бимодальных реакторов R1, R2 и R3 с радиальным потоком со съемной корзиной для катализатора меньше объема каждого из трех бимодальных реакторов R4, R5 и R6 с радиальным потоком с неподвижным слоем. В вариантах осуществления изобретения BRFR со съемной корзиной для катализатора имеют объем катализатора, который по меньшей мере на 10%, 20% или 30% меньше объема катализатора в BRFR с неподвижным слоем. В вариантах осуществления изобретения защитный реактор GR представляет собой BRFGBR, например, BRFGBR 210 по Фиг. 5А и 5В, и содержит внутреннюю корзину для катализатора, например, внутреннюю корзину 220 В для катализатора по Фиг. 5А, содержащую катализатор риформинга и/или наполнитель, адсорбирующий серу, и внешнюю корзину для катализатора, например, внешнюю корзину 220А для катализатора по Фиг. 5А, содержащую наполнитель, улавливающий железо.
[0098] BRFR по этому изобретению могут обеспечить ряд преимуществ по сравнению с обычными реакторами с радиальным потоком. Без ограничения, ниже в данном документе будет описан ряд потенциальных преимуществ. Конфигурация внутренних устройств реактора для создания по меньшей мере трех кольцевых паровых зон и по меньшей мере двух зон катализатора такая, чтобы обеспечивались соответствующие разделение и расстояние между внешней кольцевой паровой зоной, средней кольцевой паровой зоной и центральной кольцевой паровой зоной и по меньшей мере двумя зонами катализатора, что в вариантах осуществления изобретения улучшит использование катализатора. С использованием вариантов осуществления системы и способа, раскрытых в данном документе, объем катализатора может быть разделен (например, пополам), и каждая половина может быть использована по-разному. Как было отмечено выше, реакции риформинга, например, процессы AROMAX, являются сильно эндотермичными. Когда испаренное сырье проходит через слой реактора от волнообразных неровностей к центральной трубе, температура катализатора может быстро упасть ниже температуры активации для реакций дегидрирования. Таким образом, когда рабочий катализатор дезактивируется, температура на входе в реактор, в целом, повышается, чтобы компенсировать потерю селективности. Высокая температура в зонах дезактивации приводит к интенсивным реакциям крекинга, которые определяют критерии окончания цикла. Таким образом, большая часть катализатора вблизи зоны выхода пара не используется полностью. Описанные в данном документе BRFR могут обеспечивать более полное использование катализатора по сравнению с обычными реакторами с радиальным потоком, в которых катализатор вблизи (единственной) зоны выхода пара имеет тенденцию не использоваться полностью в конце цикла. В вариантах осуществления изобретения более полное использование катализатора, предложенное раскрытыми в данном документе BRFR, может позволить уменьшить количество печей и реакторов в реакторной линии. Например, использование одного или более BRFR по этому изобретению в реакторной линии риформинга, включающей ряд соединенных последовательно реакторов риформинга и связанные с ними печи, может позволить уменьшить общее количество пар реактор/печь, необходимое для обеспечения желаемого превращения или селективности. Кроме того, обеспечение более полного использования катализатора может привести к уменьшению объема катализатора, необходимого для данной продолжительности цикла и/или желаемого выхода продукта, без ущерба для срока эксплуатации. В контексте данного документа термин «полностью использованный» или «полное использование» катализатора относится к катализатору, который в конце цикла (который определяется экономическими факторами, связанными с производством нежелательных побочных продуктов) дает выход продукта ниже желаемого, например, снижается качество продукта из-за крекинга, в результате которого образуется больше легких фракций, оцениваемых как топливный газ. Для процесса Aromax это условие окончания цикла может быть приравнено к катализатору, израсходованному на 65, 70 или 75%. В вариантах осуществления изобретения BRFR по этому изобретению обеспечивает более длительную продолжительность рабочего цикла до замены катализатора по сравнению с обычным одномодальным реактором риформинга с радиальным потоком, работающим с обеспечением эквивалентной селективности. В вариантах осуществления изобретения продолжительность рабочего цикла увеличивается на 25, 30 или 35 процентов.
[0099] Более полное использование катализатора, обеспечиваемое BRFR по этому изобретению, может позволить работу с более низкой температурой реактора в конце цикла. Такое снижение температуры в конце цикла приводит к более низким внутренним температурам металла, что может обеспечить сопутствующее снижение уровня науглероживания и потерь металла в печных трубах печей, связанных с BRFR. Кроме того, BRFR по этому изобретению могут, таким образом, обеспечивать работу в условиях, близких к изотермическим, что может привести к повышению селективности.
[00100] Введение сырья вертикально в паровую(ые) зону(ы) BRFR может устранить необходимость в отдельных распределителях потока, дисковых накладных пластинах, которые являются типичными средствами обеспечения отклонения потока в верхней части слоя реактора, и связанных с ними способов крепления болтами для прикрепления накладных пластин. Поскольку трубопровод для ввода сырья и трубопровод отведения выходящего потока продукта оба расположены в нижней части раскрытого в данном документе BRFR, может потребоваться меньше трубопроводов по сравнению с обычными реакторами с радиальным потоком. Конструкция раскрытых в данном документе BRFR может исключить наполнитель в виде шаров носителя, как правило, используемый в реакторах с радиальным потоком. В вариантах осуществления изобретения нижний наполнитель-носитель исключается из-за конструкции внутренних устройств реактора, а наполнитель-носитель, который, как правило, устанавливается вверху реактора с радиальным потоком, также может быть исключен, поскольку только небольшой слой катализатора осаждения установлен вверху реактора выше пути потока пара (например, пар не поступает и не выходит через верх слоя катализатора).
[00101] Спускные отверстия катализатора в BRFR с неподвижным слоем и съемные корзины для катализатора в BRFR со съемной корзиной для катализатора позволяют выполнять плановую замену катализатора, в некоторых вариантах осуществления изобретения без входа человека в реактор. Это может обеспечить более безопасную работу в процессе выгрузки и загрузки катализатора. Кроме того, облегчение извлечения и замены катализатора в раскрытых в данном документе BRFR может позволить замену катализатора за меньшее количество времени (например, в вариантах осуществления изобретения за одну треть времени), которое в настоящее время требуется для типовой выгрузки и загрузки катализатора для обычных реакторов с радиальным потоком. Это сокращение времени может обеспечить существенную экономию, связанную с издержками из-за простоев. Потенциал для реакторов меньшего объема (из-за более полного использования катализатора) и сокращение времени ремонта, обеспечиваемое облегчением замены катализатора, может обеспечить снижение капитальных затрат в процессе строительства завода и экономию постоянных затрат, связанных с ремонтом реактора. В вариантах осуществления изобретения BRFR с неподвижным слоем обеспечивает сокращение времени замены катализатора по меньшей мере на 5%, 10% или 12% по сравнению с обычным соразмерным реактором с радиальным потоком с неподвижным слоем катализатора. В вариантах осуществления изобретения BRFR со съемным слоем обеспечивает сокращение времени замены катализатора по меньшей мере на 25%, 50% или 75% по сравнению с обычным соразмерным реактором с радиальным потоком с неподвижным слоем катализатора. В вариантах осуществления изобретения BRFR обеспечивает минимальное время простоя. Например, в вариантах осуществления изобретения запасные корзины могут быть загружены до отключения.
[00102] Как было рассмотрено выше, предложенная в данном документе бимодальная конструкция может использоваться в качестве защитного реактора с радиальным потоком (то есть BRFGBR), что может обеспечить отказ от обычного защитного реактора с более высоким перепадом давления и/или адсорбера-конвертера серы. Использование такого защитного реактора может дополнительно снизить капитальные затраты, связанные с реакторной системой, содержащей BRFGBR.
[00103] Для областей применения, в которых желательна регенерация катализатора, регенерирующие реагенты могут быть более равномерно распределены по слоям/зонам катализатора раскрытых в данном документе BRFR по сравнению с обычными реакторами с радиальным потоком. Например, при регенерациях с использованием галогенидов это более равномерное распределение может обеспечить достижение более низкой концентрации галогенидов в потоке пара, выходящем из реактора в процессе регенерации, что может помочь защитить материальное оформление реактора/системы из металлов. В вариантах осуществления изобретения окисление отработанного катализатора может быть улучшено за счет использования описанных в данном документе реактора, системы или способа. Такое улучшение окисления отработанного катализатора может привести к снижению затрат, связанных со временем простоя и/или уменьшением вероятности перевозки опасных отходов.
[00104] В вариантах осуществления изобретения BRFR обеспечивает минимизацию крекинга за счет возможности перемещения потока ко второму слою после дезактивации катализатора в начальной зоне.
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ
[00105] Конкретные варианты осуществления изобретения, описанные выше, являются только иллюстративными, поскольку данное изобретение может быть модифицировано, и его практическое применение можно осуществить различными, но эквивалентными способами, очевидными для специалистов в данной области техники, которые могут использовать преимущества идей, приведенных в данном документе. Кроме того, никакие ограничения не предусмотрены для деталей конструкции, приведенных в данном документе, кроме тех, которые описаны в приведенной ниже формуле изобретения. Следовательно, очевидно, что конкретные иллюстративные варианты осуществления изобретения, описанные выше, могут быть изменены или модифицированы, и все такие варианты рассматриваются в пределах объема и сущности данного изобретения. Альтернативные варианты осуществления изобретения, которые являются результатом объединения, интеграции и/или исключения признаков варианта(ов) осуществления изобретения, также находятся в пределах объема изобретения. Хотя составы и способы описаны в более широких терминах «имеющий», «содержащий» или «включающий» различные компоненты или стадии, указанные составы и способы могут также «по существу состоять из» или «состоять из» различных компонентов и стадий. Использование термина «необязательно» по отношению к любому элементу формулы изобретения означает, что указанный элемент необходим или, в альтернативном варианте, указанный элемент не необходим, причем оба альтернативных варианта находятся в пределах объема формулы изобретения.
[00106] Числа и диапазоны, описанные выше, могут изменяться на некоторую величину. В каждом случае, когда раскрывается числовой диапазон с нижним пределом и верхним пределом, конкретно раскрываются любое число и любой включенный диапазон, попадающие в этот диапазон. В частности, каждый диапазон значений (в форме «от около а до около b» или, что эквивалентно, «от приблизительно а до b», или, что эквивалентно, «от приблизительно а-b»), описанный в данном документе, следует понимать, как описывающий каждое число и диапазон, включенные в более широкий диапазон значений. Также, термины в формуле изобретения имеют свое простое, обычное значение, если иное явно и четко не определено патентообладателем. Кроме того, использование в формуле изобретения определений в единственном числе в данном документе относится к одному или более чем одному определяемому элементу. Если есть какое-либо противоречие в использовании слова или термина в этом описании и одном или большем количестве патентных или других документов, то определения, которые согласуются с этим описанием, должны быть приняты.
[00107] Раскрытые в данном документе варианты осуществления изобретения включают:
[00108] А: Бимодальный реактор с радиальным потоком, содержащий: цилиндрический внешний корпус, окружающий по меньшей мере пять цилиндрических концентрических зон, включая по меньшей мере три кольцевые паровые зоны и по меньшей мере две зоны катализатора, причем по меньшей мере две зоны катализатора содержат внешнюю зону катализатора и внутреннюю зону катализатора, и при этом по меньшей мере три кольцевые паровые зоны содержат внешнюю кольцевую паровую зону, среднюю кольцевую паровую зону и центральную кольцевую паровую зону, и при этом внешняя зона катализатора расположена между внешней кольцевой паровой зоной и средней кольцевой паровой зоной, и при этом внутренняя зона катализатора расположена между средней кольцевой паровой зоной и центральной кольцевой паровой зоной; а также распределительный трубопровод, выполненный с возможностью вертикального ввода сырья в нижний конец каждой из одной или двух из по меньшей мере трех кольцевых паровых зон и отведения продукта с нижнего конца каждой из одной или двух оставшихся из по меньшей мере трех кольцевых паровых зон.
[00109] В: Бимодальный реактор с защитным слоем с радиальным потоком, содержащий: цилиндрический внешний корпус, окружающий по меньшей мере пять цилиндрических концентрических зон, включая по меньшей мере две кольцевые паровые зоны, по меньшей мере две зоны катализатора и зону разделения слоя, при этом по меньшей мере две зоны катализатора содержат внешнюю зону катализатора и внутреннюю зону катализатора, при этом по меньшей мере две кольцевые паровые зоны содержат внешнюю кольцевую паровую зону и центральную кольцевую паровую зону, и при этом внешняя зона катализатора расположена между внешней кольцевой паровой зоной и зоной разделения слоя, и при этом внутренняя зона катализатора расположена между зоной разделения слоя и центральной кольцевой паровой зоной; а также распределительный трубопровод, выполненный с возможностью вертикального ввода сырья в нижний конец внешней кольцевой паровой зоны и отведения продукта с нижнего конца центральной кольцевой паровой зоны.
[00110] С: Бимодальный реактор с радиальным потоком, содержащий: цилиндрический внешний корпус, окружающий пять цилиндрических концентрических зон, включая три кольцевые паровые зоны и две зоны катализатора, причем две зоны катализатора содержат внешнюю зону катализатора и внутреннюю зону катализатора, при этом внутренняя зона катализатора и внешняя зона катализатора выполнены в виде съемных корзин для катализатора, и при этом три кольцевые паровые зоны содержат внешнюю кольцевую паровую зону, среднюю кольцевую паровую зону и центральную кольцевую паровую зону, и при этом внешняя зона катализатора расположена между внешней кольцевой паровой зоной и средней кольцевой паровой зоной, и при этом внутренняя зона катализатора расположена между средней кольцевой паровой зоной и центральной кольцевой паровой зоной; а также распределительный трубопровод, выполненный с возможностью вертикального ввода сырья в нижний конец каждой из одной или двух из трех кольцевых паровых зон и отведения продукта с нижнего конца каждой из одной или двух оставшихся из трех кольцевых паровых зон.
[00111] D: Систему реакторов, содержащую бимодальный реактор с радиальным потоком с защитным слоем, описанный в данном документе, по меньшей мере один бимодальный реактор с радиальным потоком со съемной корзиной для катализатора, описанный в данном документе, и по меньшей мере один бимодальный реактор с радиальным потоком с неподвижным слоем, описанный в данном документе, причем бимодальный реактор с радиальным потоком с защитным слоем расположен перед по меньшей мере одним бимодальным реактором с радиальным потоком со съемной корзиной для катализатора, и при этом по меньшей мере один бимодальный реактор с радиальным потоком со съемной корзиной для катализатора расположен перед по меньшей мере одним бимодальным реактором с радиальным потоком с неподвижным слоем.

2
[00112] Каждый из вариантов осуществления изобретения А, В, С и D может иметь один или более из следующих дополнительных элементов: Элемент 1: в котором бимодальный реактор с радиальным потоком представляет собой бимодальный реактор с радиальным потоком с неподвижным слоем, в котором внутренняя зона катализатора и внешняя зона катализатора выполнены в виде неподвижных слоев. Элемент 2: в котором неподвижные слои обеспечены неподвижными корзинами для катализатора. Элемент 3: в котором неподвижные корзины для катализатора разграничены одним или более материалами, выбранными из группы, состоящей из сит Vee-Wire, клиновых металлических сит и металлических сит. Элемент 4: дополнительно содержащий по меньшей мере одно отверстие, соединенное по текучей среде с нижним концом по меньшей мере одной из по меньшей мере двух зон катализатора, посредством чего катализатор может быть извлечен оттуда. Элемент 5: имеющий диаметр в диапазоне от около 4 футов (1,22 метра) до около 10 футов (3,05 метра), высоту каждой из двух зон катализатора в диапазоне от около 10 футов (3,05 метра) до около 30 футов (9,14 метра) или то и другое. Элемент 6: дополнительно содержащий съемную крышку, прикрепленную с возможностью съема к верхнему концу цилиндрического внешнего корпуса. Элемент 7: в котором бимодальный реактор с радиальным потоком представляет собой бимодальный реактор с радиальным потоком со съемной корзиной для катализатора, в котором внутренняя зона катализатора и внешняя зона катализатора выполнены в виде съемных корзин для катализатора, при этом внутренняя зона катализатора укомплектована внутренней съемной корзиной для катализатора, а внешняя зона катализатора укомплектована внешней съемной корзиной для катализатора. Элемент 8: в котором съемные корзины для катализатора обеспечивают сокращение времени замены катализатора по меньшей мере на 10% по сравнению с обычным реактором сопоставимого размера с радиальным потоком с неподвижным слоем катализатора. Элемент 9: в котором съемные корзины для катализатора извлекаются через верхний конец цилиндрического внешнего корпуса. Элемент 10: дополнительно содержащий съемную крышку, прикрепленную с возможностью съема к верху цилиндрического внешнего корпуса. Элемент 11: дополнительно содержащий накладную пластину, которая закрывает верхний конец центральной кольцевой паровой зоны, верхний конец средней кольцевой паровой зоны или то и другое. Элемент 12: в котором съемная крышка дополнительно содержит прижимную пластину, которая служит накладной пластиной. Элемент 13: дополнительно содержащий разделительное кольцо для выравнивания по окружности, выполненное с возможностью ограничения потока через верхний конец внешней кольцевой паровой зоны. Элемент 14: дополнительно содержащий набивочный материал вокруг верхней кольцевой канавки внешней зоны катализатора. Элемент 15: в котором набивка содержит изоляцию из керамического волокна в виде веревки или одеяла, или прокладку из высокотемпературного волокна. Элемент 16: в котором распределительный трубопровод выполнен с возможностью изменения направления потока на обратное, таким образом, сырье может быть введено в оставшиеся одну или две из по меньшей мере трех кольцевых паровых зон, а продукт может быть отведен из одной или двух из по меньшей мере трех кольцевых паровых зон. Элемент 17: в котором распределительный трубопровод дополнительно содержит клапаны, посредством которых сырье может быть введено в каждое из по меньшей мере двух впускных отверстий одной или двух из по меньшей мере трех кольцевых паровых зон одновременно. Элемент 18: в котором по меньшей мере одна из по меньшей мере двух зон катализатора содержит катализатор. Элемент 19: в котором катализатор способен катализировать эндотермическую реакцию. Элемент 20: в котором катализатор представляет собой катализатор риформинга, способный катализировать превращение по меньшей мере части способных к превращению углеводородов в сырье в ароматические углеводороды, которые присутствуют в продукте. Элемент 21: в котором катализатор риформинга содержит по меньшей мере один металл VIII группы и цеолитный носитель. Элемент 22: в котором металл VIII группы включает платину, и при этом цеолитный носитель включает связанный с кремнеземом L-цеолит. Элемент 23: в котором катализатор риформинга дополнительно содержит по меньшей мере один галоген. Элемент 24: в котором катализатор риформинга дополнительно содержит калий. Элемент 25: в котором катализатор риформинга содержит от около 10% мас. до около 20% мас. KO. Элемент 26: в котором бимодальный реактор с радиальным потоком обеспечивает более длительное время работы до замены катализатора по сравнению с обычным одномодальным реактором риформинга с радиальным потоком, работающим с обеспечением эквивалентной селективности. Элемент 27: в котором бимодальный реактор с радиальным потоком работает при более низкой температуре на входе в конце цикла по сравнению с обычным одномодальным реактором риформинга с радиальным потоком, работающим с обеспечением эквивалентной селективности. Элемент 28: в котором внутренняя зона катализатора содержит катализатор, который отличается от катализатора во внешней зоне катализатора по меньшей мере по одному параметру, выбранному из группы, состоящей из размера, формы, состава и загрузки. Элемент 29: в котором включение другого катализатора позволяет контролировать перепад давления во внутренней зоне катализатора, внешней зоне катализатора или в обеих зонах. Элемент 30: в котором внутренняя зона катализатора содержит катализатор, отличный от катализатора во внешней зоне катализатора. Элемент 31: в котором внутренняя зона катализатора содержит катализатор риформинга, наполнитель, адсорбирующий серу, или то и другое. Элемент 32: в котором внешняя зона катализатора содержит наполнитель, улавливающий железо. Элемент 33: в котором по меньшей мере одна из двух зон катализатора содержит катализатор риформинга, способный катализировать превращение по меньшей мере части способных к превращению углеводородов в сырье в ароматические углеводороды, которые присутствуют в продукте. Элемент 34: содержащий три бимодальных реактора по п. 8 с радиальным потоком со съемной корзиной для катализатора и три бимодальных реактора по п. 2 с неподвижным слоем с радиальным потоком. Элемент 35: в котором объем каждого из трех бимодальных реакторов с радиальным потоком со съемной корзиной для катализатора меньше объема каждого из трех бимодальных реакторов с радиальным потоком с неподвижным слоем. Элемент 36: в котором по меньшей мере один бимодальный реактор с радиальным потоком со съемной корзиной для катализатора и по меньшей мере один бимодальный реактор с радиальным потоком с неподвижным слоем содержат катализатор риформинга, способный катализировать, к тому же, превращение по меньшей мере части способных к превращению углеводородов в сырье в ароматические углеводороды, которые присутствуют, соответственно, в продукте.
[00113] Хотя были показаны и описаны предпочтительные варианты осуществления данного изобретения, специалист в данной области техники может осуществлять их модификации без отклонения от сущности и идей данного изобретения. Варианты осуществления изобретения, описанные в данном документе, являются только иллюстративными и не предназначены для ограничения. Возможны многочисленные вариации и модификации изобретения, описанного в данном документе, и они входят в объем данного изобретения.
[00114] Многочисленные другие модификации, эквиваленты и альтернативные варианты станут очевидными для специалистов в данной области техники, как только описанное выше изобретение будет полностью оценено. Предполагается, что приведенная ниже формула изобретения будет интерпретирована для охвата всех таких модификаций, эквивалентов и альтернативных вариантов, где это применимо. Соответственно, объем правовой охраны не ограничен описанием, изложенным выше, а ограничен лишь приведенной ниже формулой изобретения, и этот объем включает в себя все эквиваленты объектов изобретения в пунктах формулы изобретения. Все без исключения пункты формулы изобретения включены в описание в качестве варианта осуществления данного изобретения. Следовательно, формула изобретения представляет собой дополнительное описание и является дополнением к подробному описанию данного изобретения. Раскрытия всех патентов, патентных заявок и публикаций, процитированных в данном документе, включены в данный документ посредством ссылки.