УСТРОЙСТВО, ИСПОЛЬЗУЕМОЕ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ РЕАКЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ
DEVICE USED IN FLUIDISED REACTION PROCESS

Область техники
Настоящее описание относится к устройству, используемому в псевдоожиженном реакционном процессе.
Уровень техники
Во многих псевдоожиженных реакционных процессах, таких как крекинг с псевдоожиженным катализатором (FCC), получение олефинов из метанола, каталитическое дегидрирование и т.п., в каждом резервуаре для регенерации катализатора существуют лифт-реакторы (райзеры), а резервуары для разделения псевдоожиженного катализатора и углеводородного продукта обычно называют реакторами FCC. В случае резервуара для регенерации катализатора райзеры проходят вертикально в разбавленную фазу регенератора (надслоевое пространство), чтобы обеспечить достаточный объем для накопления катализатора под устройством в кольцевом пространстве. В случае резервуара для разделения псевдоожиженного катализатора и углеводородного продукта (обычно называемого реактором FCC) в райзере протекает реакция и происходит перенос катализатора в циклонное разделительное устройство(-а). Следовательно, ввиду большой длины и высокой температуры, направление райзера, опираемого на дно резервуара в фиксированном положении, должно быть определено боковой опорой с одновременной компенсацией расширения и сжатия. Способ направления райзера должен быть гибким, чтобы учитывать большое осевое термическое расширения райзера относительно корпуса резервуара.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлено схематическое изображение первого варианта реализации резервуара согласно настоящему изобретению, используемого в резервуаре для разделения псевдоожиженного катализатора и углеводорода;
на фиг. 2 представлено увеличенное схематическое изображение прикрепления опоры 12 к направляющему устройству 40 райзера, менее детально представленного на фиг. 1;
на фиг. 3 представлен вид в поперечном сечении райзера 15, иллюстрирующий множество ребер 50 райзера;
на фиг. 4A представлено схематическое изображение положения и конфигурации опоры 15 райзера при температуре окружающей среды до термического расширения;
на фиг. 4B представлено схематическое изображение положения и конфигурации опоры 15 райзера при повышенной температуре во время термического расширения;
на фиг. 5 представлено увеличенное изображение прикрепления усилительной накладки к внутренней поверхности резервуара 10, менее детально представленного на фиг. 1;
на фиг. 6 представлено схематическое изображение второго варианта реализации резервуара согласно настоящему изобретению, используемого в резервуаре для регенерации катализатора; и
на фиг. 7 представлено увеличенное изображение соединения направляющих опор с направляющим устройством райзера, менее детально показанного на фиг. 6.
Сущность изобретения
В настоящем описании представлено новое устройство для направления и поддержки райзера, используемого в псевдоожиженных реакционных процессах. Указанное устройство прямо или косвенно обеспечивает боковое направление райзера в резервуаре. Кроме того, указанное устройство направляет райзер во время значительного термического расширения, как в горизонтальном, так и вертикальном направлении, во время псевдоожиженного реакционного процесса.
Подробное описание изобретения
В одном из вариантов реализации настоящего описания представлено устройство, используемое в псевдоожиженном реакционном процессе, содержащее: резервуар; райзер, расположенный в резервуаре; и множество наклонных направляющих опор, каждая из которых содержит трубчатую секцию, имеющую первый конец и второй конец; первый шарнир, первый конец которого соединен с первым концом трубчатой секции, второй шарнир, первый конец которого соединен со вторым концом трубчатой секции, при этом второй конец первого шарнира соединен с внутренней поверхностью резервуара, а второй конец второго шарнира соединен с направляющим устройством райзера.
В данном контексте шарнир представляет собой элемент, который сгибается, обеспечивая вращение трубчатой секции. Например, шарнир может представлять собой гибкий металлический лист или пластину, или гибкий металлический стержень или штифт.
В данном контексте термин «соединен» означает прямое или косвенное прикрепление или вставку. Например, «второй конец первого шарнира соединен с внутренней поверхностью резервуара» означает, что второй конец может быть прикреплен непосредственно к внутренней поверхности или, альтернативно, второй конец может быть прикреплен к пластине, которая, в свою очередь, напрямую прикреплена к внутренней поверхности резервуара.
Направляющее устройство райзера в данном контексте означает любую непрерывную по окружности конструкцию вокруг внешней стороны райзера. Например, направляющее устройство райзера может представлять собой непрерывное металлическое кольцо, охватывающее райзер. Альтернативно, направляющее устройство райзера может представлять собой множество пластин, соединенных непрерывной кольцевой полосой, охватывающей райзер.
В данном контексте трубчатая секция представляет собой твердотельный или полый элемент, такой как труба, который является более жестким, чем шарниры, и который может иметь любую форму поперечного сечения, включая, но не ограничиваясь ими, квадрат, прямоугольник, круг, крестовидную форму, T-образную и I-образную форму.
Ссылаясь на фиг. 1, представлен первый вариант реализации устройства согласно настоящему изобретению, где указанное устройство использовано в отношении резервуара 10 для разделения псевдоожиженного катализатора и углеводорода, в котором расположен райзер 15, охваченный направляющим устройством 40 райзера. На фиг. 1 показано, что устройство содержит множество наклонных направляющих опор 12. Каждая направляющая опора 12 содержит трубчатую секцию 17 с первым шарниром 30, соединенным с первым концом трубчатой секции 17, и вторым шарниром 35, соединенным со вторым концом трубчатой секции 17. На фиг. 2 представлено увеличенное изображение в поперечном сечении прикрепления второго шарнира 35 направляющей опоры 12 к направляющему устройству 40 райзера. Прикрепление между вторым шарниром 35 и направляющим устройством 40 райзера. Усилительная накладка 45 обеспечивает укрепление соединения между вторым шарниром 35 и направляющим устройством 40 райзера, например, против сил, вызываемых поперечной вибрацией райзера, возникающей во время термического расширения и сжатия. Как показано на фиг. 2, каждая усилительная накладка 45 представляет собой треугольную металлическую пластину, приваренную к направляющему устройству 40 райзера и к противоположным сторонам второго шарнира 35. Как показано в варианте реализации, изображенном на фиг. 1, направляющее устройство 40 райзера с возможностью скольжения направляет райзер посредством контакта с вертикальными ребрами 50 райзера, которые расположены и приварены по окружности вокруг райзера. Альтернативно, направляющее устройство 40 райзера с возможностью скольжения направляет райзер 15 в отсутствие ребер 50 райзера.
На фиг. 3 представлен вид в поперечном сечении райзера 15, иллюстрирующий множество ребер 50 райзера. Ребра 50 райзера ослабляют действие механического износа и трения с направляющим устройством райзера на внешней поверхности райзера 15. Ребра 50 райзера могут обеспечивать контролируемый клиренс скольжения между двумя концентрическими элементами, райзером и направляющим элементом райзера, которые могут не быть идеально концентрическими или круглыми вследствие условий производства. Ребра 50 также могут регулировать зазор между райзером 15 и направляющим устройством 40 райзера.
На фиг. 4A изображено положение и конфигурация опор 12 райзера, соединенных с направляющим устройством 40 райзера, при температуре окружающей среды и до термического расширения. На фиг. 4B изображено положение и конфигурация опор 12 райзера, соединенных с направляющим устройством 40 райзера, при повышенных температурах во время термического расширения. Сравнивая фиг. 4A и 4B, можно видеть, что при расширении райзера при повышении температуре райзер расширяется вверх, так что направляющее устройство 40 райзера охватывает нижнюю часть райзера 15. Кроме того, шарниры 30 и 35 сгибаются, и угол опор относительно горизонтального положения увеличивается.
На фиг. 5 представлено подробное изображение прикрепления усилительной накладки к внутренней поверхности резервуара 10. Как показано на фиг. 5, внутренняя поверхность резервуара 10 может быть облицована изолирующим огнеупорным материалом 65 для обеспечения возможности использования резервуара при высокой температуре, даже если он изготовлен из металла, такого как углеродистая сталь. Каждый первый шарнир 30 проходит через огнеупорный материал 65 для прикрепления к пластине 37, которая приварена к внутренней поверхности резервуара 10. Усилительная накладка 45 укрепляет соединение между пластиной 37 и шарниром 30. Пластина 37 может быть использована, например, для обеспечения точки для биметаллической сварки в тех случаях, в которых резервуар 10 и шарнир 30 изготовлены из различных металлов. Элемент 39 представляет собой планку из керамического волокна, расположенную между огнеупорным материалом 65 и шарниром 30 для защиты огнеупорного материала 65 во время сгиба и/или отклонения шарнира 30.
На фиг. 6 представлен еще один вариант реализации устройства согласно настоящему изобретению, используемого в резервуаре 70 для регенерации катализатора. Как показано на фиг. 6, в резервуаре 70 для регенерации катализатора расположен райзер 75, в котором катализатор подвергают длительной обработке кислородом. Такая длительная обработка кислородом описана в одновременно находящейся на рассмотрении заявке того же заявителя PCT WO2013/009820, описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки. Для длительной обработки кислородом используют более высокий райзер, чем в таких резервуарах для регенерации катализатора. Следовательно, опора, расположенная под райзером 75, в некоторых случаях может быть недостаточной для полного регулирования поперечной вибрации и стабилизации райзера 75 во время термического расширения и сжатия при эксплуатации. Как дополнительно показано на фиг. 6, райзер 75 заканчивается в концевом элементе 80. Как показано на фиг. 6, концевой элемент 80 райзера имеет горизонтальную верхнюю поверхность 85. Понятно, что может быть использована любая форма или конфигурация концевого элемента 80 райзера, включая различные конфигурации верхней поверхности 85. Над горизонтальной верхней поверхностью 85 дополнительно показан колпак 95 райзера. Колпак 95 райзера может быть одним целым с концевым элементом 80 райзера или может быть отдельным компонентом, прикрепленным к верхней поверхности 85. Внешняя форма колпака 95 райзера выполнена с возможностью вставки в направляющее устройство 100 райзера. Направляющее устройство 100 райзера соединено с внутренней поверхностью резервуара 70 для регенерации катализатора множеством направляющих опор 12. Каждая направляющая опора 12 выполнена таким же образом, как описано на фиг. 1. Кроме того, прикрепление каждой шарнирной полосы 30 и 35 к стенке резервуара или направляющему устройству райзера, соответственно, укреплено усилительной накладкой 45. Несмотря на то, что на фиг. 1 они показаны в виде плоской шарнирной полосы, шарниры 30 и 35 альтернативно могут быть профилированными, согнутыми или выгнутыми шарнирными полосами. Вставка колпака 95 райзера в направляющем устройстве 100 райзера минимизирует радиальное движение райзера 75 при термическом расширении и сжатии, которое может возникать при эксплуатации регенератора катализатора.
Материал конструкции компонентов, описанных в настоящем документе, например трубчатой секции, шарнирных полос, райзера, усилительных накладок, предпочтительно выбран из материалов, приходных для применения при температуре и давлении целевого процесса. Для случаев каталитического дегидрирования, которое проводят при высоких температурах, может быть выбран такой материал, как нержавеющая сталь 304H.
На фиг. 7 представлено увеличенное изображение скользящего соединения между колпаком 95 райзера и направляющим устройством 100 райзера. Как показано на фиг. 7, внешняя поверхность колпака 95 райзера может содержать множество ребер 50 для минимизации механического износа направляющего устройства 100 райзера и колпака 95 райзера во время термического расширения и сжатия. Такие ребра 50 могут быть расположены вертикально только на части или частях колпака 95 райзера или, альтернативно, по всей высоте колпака 95 райзера. В других вариантах реализации такие ребра 50 могут быть расположены вертикально на частях райзера 75 или, альтернативно, по всей высоте райзера. В альтернативном варианте реализации на внешней стороне колпака 95 райзера не используют ребра.
Дополнительно следует понимать, что резервуар 70 может быть облицован изолирующими огнеупорными материалами, как показано на фиг. 5. Альтернативно, облицовка в резервуаре может отсутствовать.
Как показано на фиг. 1 и 6, наклонные опоры 12 прикреплены таким образом, что обеспечивают наклон относительно горизонтального положения между резервуаром 10 или 70 и райзером 15 или 75, соответственно. В конкретном варианте реализации каждая направляющая опора расположена под углом от 5 градусов до 85 градусов относительно горизонтального положения. В настоящем документе включены и описаны все отдельные значения и поддиапазоны от 5 до 85 градусов. Например, наклонные опоры 12 могут быть расположены под углом от 5 до 85 градусов относительно горизонтального положения, или, в альтернативном варианте, от 15 до 60 градусов относительно горизонтального положения, или в альтернативном варианте, от 20 до 40 градусов относительно горизонтального положения. Такой угол прикрепления обеспечен для содействия сгибанию шарнирных полос 30 и 35 и скольжению направляющего устройства 40 райзера во время вертикального и горизонтального термического расширения и сжатия. Длина шарнирных полос 30 и 35 и трубчатых секций 17, а также угол, образованный в результате прикрепления опор 12, могут варьироваться в зависимости от многих переменных, таких как размер резервуаров 10 и 70 и райзеров 15 и 75, что понятно специалистам в данной области техники.
В конкретном варианте реализации псевдоожиженный реакционный процесс представляет собой процесс каталитического дегидрирования пропана.
Настоящее изобретение может быть реализовано в других формах без отклонения от его общей идеи и принципиальных особенностей и, соответственно, для определения границ объема настоящего изобретения следует руководствоваться прилагаемой формулой изобретения, а не изложенным выше описанием.