РЕГЕНЕРАТОР УСТАНОВКИ РИФОРМИНГА С ПОДВИЖНЫМ СЛОЕМ КАТАЛИЗАТОРА

Полезная модель относится к нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к устройствам для проведения окислительной регенерации катализаторов процесса риформинга.
Каталитический риформинг является одним из важнейших процессов переработки бензиновых фракций с целью повышения детонационных свойств бензинов и получения ароматических углеводородов. Одним из способов повышения эффективности процесса риформинга является смещение химического равновесия в реакциях дегидрирования и дегидроциклизации за счет снижения рабочего давления в системе. При этом ведение процесса при более низком рабочем давлении сопровождается более быстрой дезактивацией катализатора за счет увеличения скорости коксообразования на поверхности катализатора.
Увеличение скорости образования кокса на поверхности катализатора требует сокращения межрегенерационных циклов использования катализатора в процессе. Это может достигаться за счет применения системы непрерывной циркуляции катализатора через реакционную и регенерационную секции установки каталитического риформинга. Примером такой системы может служить реакционно-регенерационный блок риформинга в соответствии с патентом RU 186090, 2018.
Одной из ключевых стадий регенерации катализатора процесса риформинга в установках с непрерывно циркулирующим катализатором является выжиг кокса с поверхности катализатора.
Известны устройства для регенерации катализаторов риформинга, в которых катализатор движется непрерывно, последовательно проходя несколько камер, между которыми расположены устройства для перегрузки катализатора в виде разгрузочных труб. При этом разгрузочное устройство за счет меньшего сечения препятствует проникновению газовой среды из секции в секцию. [Масагутов P.M. Регенерация катализаторов в нефтепереработке и нефтехимии / Масагутов P.M., Морозов Б.Ф., Кутепов Б.И. - М.: Химия, 1987. 144 с.].
Недостатком таких аппаратов является наличие застойных зон между трубами, возникающих при движении катализатора из вышерасположенной зоны регенератора в нижерасположенную.
Наиболее близким к заявляемому решению является устройство ступенчатого выжига кокса для регенерации катализатора риформинга в движущемся слое катализатора, состоящее из корпуса, снабженного патрубками для подачи и отведения катализатора и газовых сред, в котором расположены соосно кольцевые секции, содержащие катализатор, причем секции связаны между собой устройствами для транспортировки катализатора из секции в секцию в виде разгрузочных труб (RU 2192925, 2000). После выжига катализатор поступает в зону оксихлорирования.
Недостатком является образование застойных зон около разгрузочных труб катализатора, что снижает эффективность процесса.
Технической задачей являлось создание регенератора установки риформинга с подвижным слоем катализатора, конструкция которого обеспечивает минимизацию застойных зон.
Технический результат достигается созданием регенератора, состоящего из корпуса, снабженного патрубками для подачи и отведения катализатора и газовых сред, в котором расположены связанные между собой устройством для транспортировки катализатора, кольцевые секции зоны выжига кокса, причем между стенкой секции и стенкой корпуса выполнен кольцевой зазор, связанный с патрубками для подачи и отведения газовых потоков, и разделительные приспособления, обеспечивающие прохождение катализатора, но препятствующие прохождению газов, причем в качестве устройства для введения кислородсодержащего газа он содержит центральный перфорированный трубопровод, который перекрыт между секциями газонепроницаемой перегородкой и связан с секциями через газопроницаемые боковые стенки, а разделительное приспособление между секциями состоит из выполненной воронкообразной нижней части вышерасположенной секции, связанной с нижерасположенной секцией устройством для транспортировки катализатора, выполненным в виде соосного центральному трубопроводу кольцевого канала, диаметр которого меньше диаметра секций, причем зона оксихлорирования, размещенная в корпусе регенератора, соединена с нижней секцией зоны выжига устройством для транспортировки катализатора, выполненным в виде разгрузочных труб, а ниже зоны оксихлорирования он содержит зону прокалки, соединенную с зоной оксихлорирования воронкообразным устройством для транспортировки катализатора.
Замена трубок на воронкообразные фрагменты конструкции секций практически исключает образование застойных зон. При этом для более полного использования катализатора и дальнейшей минимизации застойных зон верхняя часть нижерасположенной секций зоны выжига также выполняется воронкообразной.
Общая схема регенератора приведена на фиг. 1 и 2. На фиг.1 представлена схема регенератора с подачей кислородсодержащего газа в верхнюю и нижнюю секции зоны выжига через центральную трубу регенератора, на фиг. 2 - представлена схема регенератора с подачей кислородсодержащего газа в верхнюю и нижнюю секции зоны выжига через боковые патрубки.
При этом используются следующие обозначения:
1 - корпус регенератора, 2 - верхняя цилиндрическая обечайка регенератора, 3 - конический переход обечайки регенератора, 4 - нижняя цилиндрическая обечайка регенератора, 5 - верхнее эллиптическое днище, 6 - нижнее эллиптическое днище, 7 и 8 - штуцеры для ввода и вывода катализатора, 9-12 штуцеры для ввода и вывода газов зоны выжига, 13-15 - штуцеры ввода и вывода газов зон оксихлорирования и прокалки, 16 - верхняя секция зоны выжига, 17 - нижняя секция зоны выжига, 18 - зона оксихлорирования, 19 - зона прокалки, 20 - перфорированная центральная труба, 21 - перфорированная обечайка верхней секции зоны выжига, 22 - перфорированная обечайка нижней секции зоны выжига, 23 - направляющий конус, 24 - кольцевой канал, 25 - герметичная перегородка, 26 - герметичная тарелка, 27 - разгрузочные трубы зоны выжига, 28 - герметичная перегородка, 29 - стакан, 30 - кольцевой зазор верхней секций зоны выжига, 31 - кольцевой зазор нижней секций зоны выжига, 32 - направляющий конус зоны оксихлорирования, 33 - направляющий конус зоны прокалки, 34 - тарелка с герметичной периферийной зоной, 35 - катализатор.
Регенератор представляет собой вертикальный аппарат, состоящий из двух обечаек разного диаметра, соединенных коническим переходом. Корпус регенератора 1 состоит из верхней цилиндрической обечайки 2 (зона выжига), конического перехода 3, нижней цилиндрической обечайки 4 (зоны оксихлорирования и зоны прокалки), верхнего эллиптического днища 5, нижнего эллиптического днища 6. В днища 5 и 6 врезаны равнорасположенные штуцера для ввода 7 и вывода 8 катализатора 35 соответственно. Для ввода и вывода газов зон выжига, оксихлорирования и прокалки предназначены штуцеры 9-15.
Регенератор содержит верхнюю 16 и нижнюю 17 секции зоны выжига, зону оксихлорирования 18, зону прокалки 19 и оснащен следующими элементами: 20 - перфорированная центральная труба, 21 - перфорированная обечайка верхней секции зоны выжига, 22 - перфорированная обечайка нижней секции зоны выжига, 23 - направляющий конус, 24 – кольцевой канал, 25 - герметичная перегородка, 26 - герметичная тарелка, 27 -разгрузочные трубы зоны выжига, 32 - направляющий конус зоны оксихлорирования, 33 - направляющий конус зоны прокалки, 34 - тарелка с герметичной периферийной зоной.
Нижняя часть центральной трубы 20 фиксируется на тарелке 34, а ее верхняя часть удерживается стаканом 29, установленным на верхнем днище 5. Герметичная перегородка 28, устанавливаемая внутри центральной трубы 20, не позволяет смешиваться газовым потокам верхней секции зоны выжига 16 с газовыми потоками нижней секции зоны выжига 17. Перфорация центральной трубы 20 выполнена таким образом, чтобы обеспечить равномерное прохождение газов верхней и нижней секций зоны выжига через катализатор 35.
Перфорированные обечайки 21 и 22, верхней и нижней секции зоны выжига соответственно, служат для обеспечения беспрепятственного прохождения катализатора 35 по всей высоте секций и установлены таким образом, чтобы образовывались кольцевые зазоры 30 и 31 между обечайкой секции 21 или 22 и обечайкой корпуса 2, что обеспечивает равномерное распределение газов при прохождении через катализатор 35.
Для прохождения катализатора 35 между секциями зоны выжига предусмотрены направляющий конус 23 и кольцевой канал 24.
Герметичная перегородка 25 не позволяет газам верхней секции зоны выжига смешиваться с газами нижней секции зоны выжига.
Герметичная тарелка 26 не позволяет газам нижней секции зоны выжига проникать в зону оксихлорирования 18.
Тарелка с герметичной периферийной зоной 34 обеспечивает беспрепятственное прохождение газа от штуцера 12 в центральную трубу 20 и не позволяет им смешиваться с газом из кольцевого зазора 31.
Для ввода катализатора 35 на верхнем днище 5 равномерно расположены штуцеры ввода катализатора 7. Под действием силы тяжести катализатор 35 движется сначала в верхнюю секцию 16, затем через направляющий конус 23 и кольцевой канал 24, попадает в нижнюю секцию 17. Сечение кольцевого канала 24 подбирается таким образом, чтобы обеспечить оптимальное значение гидравлического сопротивления слоя катализатора, для исключения перетока газов между секциями зоны выжига аппарата. Пройдя нижнюю секцию зоны выжига 17, катализатор 35 через разгрузочные трубы зоны выжига 27 поступает сначала в зону оксихлорирования 18, затем в зону прокалки 19, после чего попадает в нижнее днище 6 и выходит из регенератора через штуцеры вывода катализатора 8.
Регенератор работает по одной из следующих схем: при движении газов в зоне выжига от центра к периферии (фиг. 1) и движения газов в зоне выжига от периферии к центру (фиг. 2).
При движении газов зоны выжига от центра к периферии (фиг. 1), газ верхней секции зоны выжига 16 поступает в центральную перфорированную трубу 20 через центральный штуцер 9, расположенный на верхнем днище 5. Далее из центральной трубы 20 газ радиально проходит через слой катализатора 35 верхней секции зоны выжига 16, проходит через перфорированную обечайку 21 верхней секции зоны выжига и поступает в кольцевой зазор 30, откуда выходит через штуцер 10.
В нижнюю секцию зоны выжига 17 газ поступает через штуцер 12, расположенный на коническом переходе 3. Из центральной трубы 20 через слой катализатора 35 и перфорированную обечайку 22 газ поступает в кольцевой зазор 31. Штуцер 11 для выхода газа из нижней секции зоны выжига 17 располагается на верхней обечайке 2 ниже герметичной перегородки 25.
Во втором случае газ через штуцер 10 поступает в верхнюю секцию зоны выжига 16, где из кольцевого зазора 30 через перфорированную цилиндрическую обечайку 21 и слой катализатора 35 верхней секции зоны выжига 16, попадает в центральную трубу 20, откуда выходит через штуцер 9, расположенный на верхнем днище 5.
В нижнюю секцию газ, через штуцер 11, поступает в кольцевой зазор 31 нижней секции зоны выжига 17, откуда через перфорированную цилиндрическую обечайку 24 и слой катализатора 35 нижней секции зоны выжига 17, попадает в центральную трубу 20, откуда выходит через штуцер 12, расположенный на коническом переходе 3.
В ходе процесса под действием силы тяжести катализатор 35 движется из верхней секции зоны выжига 16 через направляющий конус 23 и кольцевой канал 24 и попадает в нижнюю секцию 17. При этом конструкция нижней части верхней секции зоны выжига 16 в виде направляющего конуса 23 и выполнение верхней части нижней секции зоны выжига 17 в виде конического элемента исключает образование застойных зон в области перегрузочного устройства.
Преимуществами заявляемой конструкции регенератора является возможность более равномерной перегрузки катализатора между секциями зоны выжига, что позволяет повысить эффективность процесса.