УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ, ВКЛЮЧАЮЩАЯ РЕАКЦИОННУЮ ЗОНУ, В КОТОРУЮ ПОСТУПАЕТ ТРАНСПОРТИРУЕМЫЙ КАТАЛИЗАТОР
PLANT FOR HYDROCARBON CONVERSION INCLUDING REACTION ZONE WITH DELIVERY OF TRANSPORTED CATALYST TO SUCH ZONE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к установке для проведения конверсии углеводородов, включающей реакционную зону, в которую поступает транспортируемый катализатор.
Уровень техники
Известно много химических процессов, в которых твердые частицы материала например, катализатор, и углеводородсодержащий газ контактируют друг с другом. Обычно химические реакции и физические процессы протекают в течение предварительно заданного периода времени в реакционной зоне, заключенной, например, в реакторе с подвижным или неподвижным слоем. Часто контактирование газа и твердых частиц происходит непрерывно или полунепрерывно, а не при проведении периодического процесса. В подобном случае частицы катализатора могут быть введены в реактор и отведены из реактора, который может находиться при более высоком давлении, чем источник твердых частиц катализатора, например, регенератор.
Установки для конверсии углеводородов могут содержать реактор, имеющий одну или большее количество реакционных зон с подвижным катализатором, и используемый вместе с регенератором. Реактор может включать несколько реакционных зон и может быть выполнен в виде вертикальной реакционной трубы или для уменьшения общей высоты может быть разделен на секции. Как правило, регенератор с газовой средой, включающей кислород, работает при более низком давлении, чем реактор с газовой средой, включающей водород. После того, как катализатор перемещен из зоны более низкого давления в зону более высокого давления, для дальнейшей транспортировки регенерированного катализатора в реактор может быть использован подъемный трубопровод. После истощения катализатора другой подъемный трубопровод может быть использован для транспортировки катализатора от реактора к регенератору. Обычно для предотвращения нежелательных побочных реакций необходимо разделение газовых сред реактора и регенератора
Ввод частиц катализатора в реактор высокого давления из регенератора может быть связан с трудностями. Оборудование, например, шнековый транспортер и звездообразный клапан может дробить твердый катализатор на небольшие частицы, которые, в свою очередь, могут приводить к истиранию и наносить царапины на технологическое оборудование. Другим вариантом может быть использование передаточной (переходной) емкости, имеющей сдвоенные запорно-выпускные шаровые клапаны для управления вводом регенерированного катализатора в эту емкость и выводом из нее. Поступающий в указанную емкость катализатор перед подачей в реактор может быть продут азотом для удаления кислорода и в емкости может быть повышено давление до уровня давления в реакторе с помощью водорода. После вывода катализатора из емкости эта емкость может быть подвергнута продувке азотом для удаления водорода перед тем, как вновь заполнить ее катализатором. Такая передаточная емкость может отделять водородную атмосферу, существующую в реакторе, от кислородной атмосферы в регенераторе. Однако для этой емкости может потребоваться, чтобы сдвоенные запорно-выпускные шаровые клапаны поддерживались в исключительных рабочих условиях. Неплотность в каком-либо из этих сдвоенных запорно-выпускных шаровых клапанов может привести к утечке газа, затрудняющей транспортирование катализатора через передаточную емкость.
Другой передаточной емкостью может служить бесклапанный шлюзовый бункер, который может содержать три секции. Обычно катализатор поступает в верхнюю секцию, из которой его периодически перемещают в среднюю секцию. Средняя секция позволять катализатору поступать в нее перед перемещением в нижнюю секцию. В средней секции диаметр стояка (вертикальной трубы для перетока катализатора) может иметь такую величину, что газ, протекающий вверх, может препятствовать протеканию катализатора через среднюю секцию, позволяя в то же время катализатору проходить через другой стояк. Это может быть достигнуто за счет попеременного открытия и закрытия клапанов уравнивания давления, установленных на трубопроводе, сообщающемся со всеми тремя секциями, параллельно потоку катализатора. В качестве примера, если клапан выравнивания давления, установленный между верхней и средней секциями, открыт, а клапан между средней и нижней секциями закрыт, то в этом случае газ, протекающий вверх из нижнего стояка, будет предотвращать поток катализатора из средней зоны через находящийся ниже стояк, позволяя, однако, катализатору втекать в среднюю зону через вышерасположенный стояк. Многократное повторение циклов работы уравнительных клапанов будет обеспечивать регулируемое протекание катализатора из регенератора низкого давления в реактор высокого давления.
Однако может быть желательным уменьшить высоту установки для конверсии углеводородов с целью снижения стоимости конструкции и затрат на техническое обслуживание эксплуатацию. В частности, конструкции большой высоты могут требовать дополнительных затрат на усиление оснований для того, чтобы сохранять устойчивость конструкции при больших высотах и последующего воздействия суровых погодных условий. Кроме того, высота сооруженных конструкций может превышать 60-90 метров, что влечет за собой более высокие эксплуатационные расходы по сравнению с установками меньшей высоты.
Регенератор часто устанавливают параллельно реактору. Регенератор может включать другие емкости, например, разделительную емкость и бесклапанный шлюзовый бункер. Даже, если реакторные вертикальные трубы разделяют для уменьшения их высоты, регенератор обычно представляет собой единственную емкость и может, однако, иметь значительную высоту, чтобы обеспечить достаточную производительность для регенерации катализатора, используемого в одном или большем количестве реакторов. Кроме того, как правило, с регенератором состыкованы другие емкости, например, разделительную емкость и передаточную емкость. Соответственно, общая высота трех этих емкостей может быть вполне существенной, даже если реакторы разделены.
Если разность давлений между регенератором и реактором велика, то обычно стояки в бесклапанном шлюзовом бункере имеют большую длину. Более длинные стояки могут увеличивать общую высоту бесклапанного шлюзового бункера, и таким образом, всей установки. В таком случае было бы желательно уменьшить общую высоту конструкции регенератора, в особенности, если реактор разделен на секции. Было бы желательно уменьшить высоту конструкции регенератора, чтобы она была такой, как высота реактора. Кроме того, иногда желательно функционирование установки при больших разностях давления между основанием регенератора и подъемным трубопроводом с тем, чтобы обеспечить большую устойчивость к нарушению технологических параметров. Однако функционирование при большей разности давлений может увеличить протяженность трубопроводов, и, следовательно, может дополнительно увеличить высоту установки.
Соответственно, желательно уменьшить общую высоту установки для конверсии углеводородов, в частности, конструкции регенератора. Кроме того, желательно использовать устройство для транспортировки катализатора, имеющее меньший размер по вертикали по сравнению с другими устройствами для транспортировки.
Сущность изобретения
Один пример воплощения изобретения может включать устройство для транспортировки катализатора из зоны регенерации в реакционную зону в установке для конверсии углеводородов. Установка для конверсии углеводородов может содержать передаточную емкость, и первый, второй и третий трубопроводы. Передаточная емкость может передавать регенерированный катализатор из зоны регенерации, находящейся при первом давлении, в реакционную зону, находящуюся при втором давлении, при этом второе давление больше, чем первое давление. Обычно первый трубопровод транспортирует катализатор в передаточную емкость и соединен с первым клапаном, чтобы обеспечить подачу катализатора в передаточную емкость, а второй трубопровод транспортирует катализатор из передаточной емкости и соединен со вторым клапаном, чтобы обеспечить отвод катализатора из передаточной емкости. Третий трубопровод, вообще, обеспечивает пропускание через него газа, который может находиться в трубопроводе при более высоком давлении, чем первое давление, и имеет первый участок, сообщающийся с передаточной емкостью, и второй участок, соединенный с третьим и четвертым клапанами. Каждый из третьего и четвертого клапанов может иметь первое положение, который является открытым положением, и второе положение - закрытое, что может соответствовать открытию и закрытию первого и второго клапанов соответственно, посредством чего обеспечивается протекание газа.
Другой пример воплощения может включать установку для конверсии углеводородов. Эта установка для конверсии углеводородов может включать устройство для обеспечения прохождения катализатора из зоны более низкого давления в зону более высокого давления, и реакционную зону. Обычно регенерированный катализатор поступает в реакционную зону из указанного устройства за счет транспортирования с помощью силы тяжести.
Еще одно воплощение может также включать установку для конверсии углеводородов. Указанная установка для конверсии углеводородов может включать первую, вторую и третью системы. Первая система может содержать ряд емкостей, включая емкость для регенерации. Вторая система может содержать ряд емкостей, включая устройство для транспортирования регенерированного катализатора из области первого давления в область второго давления. Обычно второе давление больше, чем первое давление, и в указанное устройство регенерированный катализатор поступает за счет транспортирования с помощью силы тяжести. Третья система может иметь некоторое количество емкостей, включая, по меньшей мере, одну реакционную емкость. Как правило, первая, вторая и третья системы включены в отдельные схемы, с обеспечением в пределах одной системы одной или более емкостей для приема катализатора за счет действия силы тяжести, при этом может быть осуществлена транспортировка катализатора между указанными системами.
В соответствии с изложенным установка для конверсии углеводородов может создавать различные преимущества. В частности, установка для конверсии углеводородов может обеспечить использование устройства, которое может включать ряд емкостей для транспортировки регенерированного катализатора из зоны более низкого давления в зону более высокого давления. Использование ряда емкостей меньшего размера вместо одной большой емкости может, помимо того, уменьшить имеющийся в установке запас катализатора и эксплуатационные расходы. Обычно такая конструкция является более компактной и способствует уменьшению общей высоты установки для конверсии углеводородов. Кроме того, это может обеспечить дополнительную гибкость в том, что такое устройство может быть использовано вместе с емкостями регенератора или с реакционной емкостью (или реакционными емкостями) при их расположении по существу вертикально одна над другой. Кроме того, наличие отдельных емкостей в устройстве для транспортировки может уменьшить количество емкостей, используемых с реакционной системой. Фактически использование указанных емкостей в общем ряду размещенных одна над другой емкостей может уменьшить стоимость и сложность установки. Помимо этого, использование параллельного трубопровода для выравнивания давления позволяет использовать клапаны, которые имеют утечки газа. Такая особенность может позволить клапанам функционировать при различных условиях и позволяет использовать их, несмотря на значительные утечки, что в других схемах размещения оборудования потребовало бы прекращения работы установки для замены этих клапанов. Эта особенность может способствовать снижению затрат на техническое обслуживание и ремонт клапанов и продлить срок функционирования устройства для транспортировки катализатора между проведениями текущего ремонта.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схематическое изображение примера установки для конверсии углеводородов.
Фиг.2 - схематическое изображение другого примера установки для конверсии углеводородов.
Фиг.3 - схематическое изображение следующего примера установки для конверсии углеводородов.
Фиг.4 - схематическое изображение еще одного примера установки для конверсии углеводородов.
Фиг.5 - схематическое изображение другого устройства для транспортирования катализатора.
Определения
Используемый здесь термин «транспортирование с помощью силы тяжести» может подразумевать расположение емкостей на одной оси в достаточной степени вертикально, чтобы катализатор протекал, по меньшей мере, частично, за счет силы тяжести, по меньшей мере, из одной емкости, находящейся на более высоком уровне, по меньшей мере, в одну емкость, расположенную на более низком уровне.
Используемый здесь термин «параллельно» может означать трубопровод или емкость, расположенную с возможностью сообщения, непосредственно или косвенно, с другим трубопроводом или емкостью во множестве точек указанных трубопровода или емкости. При этом отсутствует необходимость в том, чтобы параллельный трубопровод или емкость были в физическом смысле (геометрически) параллельны другому трубопроводу или емкости.
Используемый термин «зона» может относиться к некоторой области, включающей одну или более единиц оборудования и/или одну или более подзон. Кроме того, единица оборудования, такая, как реактор или емкость, может дополнительно включать одну или более зон или подзон.
Используемый здесь термин «система» (комплект) может означать некоторое количество емкостей, расположенным таким образом, чтобы обеспечить транспортировку с помощью силы тяжести твердых частиц, например, катализатора, из одной емкости в другую емкость. Такая система может быть отнесена к отдельной компоновке емкостей. Кроме того, термины «первая система», «вторая система» и «третья система» могут относиться к любой комбинации из емкостей, например, реактор, регенератор или устройство, которое транспортирует катализатор из одной емкости в другую емкость с помощью силы тяжести.
Используемый здесь термин «регенерированный», например, регенерированный катализатор, может относиться к катализатору, который пропущен через регенератор, хотя могут быть проведены и дополнительные процессы регенерации, например, восстановление.
Подробное раскрытие изобретения
Раскрытые ниже воплощения могут быть использованы в большом количестве установок для транспортировки катализатора между двумя зонами, в которых содержатся текучие среды, сообщение между которыми желательно предотвратить. Одно такое применение, при котором может быть необходимым предотвратить сообщение между текучими средами двух зон, заключается в транспортировке катализатора между реакционной зоной, содержащей водород, и зоной регенерации, содержащей кислород. Как правило, эти зоны находятся при различных давлениях, при этом реакционная зона обычно находится при более высоком давлении, чем зона регенерации. Обычно весьма предпочтительным является предотвращение сообщения между зонами, поскольку текучие среды в этих двух зонах могут реагировать друг с другом, создавая нежелательные побочные реакции. Примеры реакционных зон и зон регенерации описаны, например, в патентных документах US 6881391 B1 (Sechrist) и US 6034018 B1 (Sechrist et al.).
Такие системы, включающие реакционную зону, содержащую водород, и зону регенерации, содержащую кислород, могут быть использованы в различных реакциях конверсии углеводородов, включающих каталитический риформинг, алкилирование, гидроочистку, гидрокрекинг, дегидрогенизацию, гидрогенизацию, гидрообработку, изомеризацию, дегидроизомеризацию, дегидроциклизацию и паровой риформинг. Обычно катализаторы в этих технологических процессах используют в одной или большем количестве реакционных зон, в которых находятся углеводороды, в атмосфере, содержащей водород. Со временем катализатор в реакционной зоне (реакционных зонах) может стать дезактивированным из-за накапливания на нем осаждений кокса. Восстановлению активности катализатора может способствовать его регенерация, производимая для удаления осаждений кокса. Обычно осаждения кокса удаляют из катализатора посредством контактирования катализатора с кислородсодержащим газом, в результате чего в зоне регенерации происходит сжигание и удаление кокса. Для проведения многих из вышеуказанных технологических процессов используют реакционную зону и зону регенерации, примыкающие друг к другу. В таких системах катализатор непрерывно или полунепрерывно удаляют из реакционной зоны и транспортируют в зону регенерации для удаления кокса. После удаления кокса катализатор может быть извлечен из зоны регенерации и транспортирован обратно в реакционную зону. Следовательно, существует необходимость в транспортировке катализатора туда и обратно между реакционной зоной, содержащей водород, и зоной регенерации, содержащей кислород, при отсутствии сообщения или взаимного перемешивания газообразных сред, находящихся в этих зонах.
Одним из широко используемых на практике технологических процессов конверсии углеводородов является каталитический риформинг. Поэтому нижеследующее описание будет относиться к этому технологическому процессу. Вместе с тем, раскрытые в описании воплощения применимы и к другим процессам.
Обычно при каталитическом риформинге исходное сырье смешивают с рециркуляционным потоком, содержащим водород, и приводят в контакт с катализатором в реакционной зоне. Обычно используемым сырьем для проведения каталитического риформинга является нефтяная фракция, известная как нафта, и имеющая начальную температуру кипения равную 80°С и конечную точку кипения 205°С. Температуры на входе в реактор могут изменяться в интервале 450-560°С. Процесс каталитического риформинга может быть, в частности, использован для обработки бензинов прямой перегонки, состоящих из относительно больших концентраций нафтеновых и в значительной степени парафинистых углеводородов с прямыми цепями, которые могут быть подвержены ароматизации посредством реакций дегидрогенизации и/или циклизации.
Процесс риформинга может быть определен как дегидрогенизация циклогексанов и дегидроизомеризация алкилциклопентанов с получением ароматических соединений, дегидроциклизация парафинов и олефинов с получением ароматических соединений, изомеризация н-парафинов, изомеризация алкилциклопарафинов с получением циклогексанов, изомеризация замещенных ароматических соединений, и гидрокрекинг парафинов. Дополнительную информацию относительно процессов риформинга можно найти, например, в патентном документе US4409095 (Peters).
Реакцию каталитического риформинга обычно осуществляют в присутствии твердых частиц катализатора, в состав которого входят один или большее число драгоценных металлов Группы VIII (например, платина, иридий, родий и палладий) и галоген, объединенный с пористым носителем, таким, как оксид алюминия. Указанные частицы обычно являются сфероидальными и имеют диаметр в интервале от 1,6 до 3,2 мм, хотя они могут достигать диаметра 6,4 мм. Примеры катализаторов описаны в патентном документе US 6034018 (Sechrist et al.). В процессе проведения реакции риформинга частицы катализатора могут быть дезактивированы в результате действия механизмов, таких, как осаждение кокса на этих частицах; то есть, по истечении некоторого периода времени использования способность частиц катализатора активизировать реакции риформинга может уменьшиться до такой степени, что этот катализатор больше не может быть полезным. Этот катализатор должен быть восстановлен или регенерирован перед его повторным использованием в процессе риформинга.
В одной предпочтительной форме в риформинг-установке будут использованы реакционная зона с подвижным слоем и зона регенерации. Обычно частицы свежего катализатора подают в реакционную зону, которая может быть образована из нескольких подзон, и частицы протекают через зону путем транспортировки с помощью силы тяжести. Катализатор может быть отведен из нижней части реакционной зоны и транспортирован в зону регенерации, где может быть проведен процесс многоступенчатой регенерации для удаления отложений кокса и восстановления катализатора с тем, чтобы восстановить его способность активизировать реакцию риформинга. Обычно зона регенерации содержит кислород и в большинстве случаев функционирует при температуре 370-538°C. Как правило, катализатор протекает посредством транспортировки с помощью силы тяжести через различные ступени регенерации и затем его отводят из зоны регенерации при температуре, обычно не превышающей 200°C, и доставляют в реакционную зону. Катализатор, отведенный из зоны регенерации, может быть назван регенерированным катализатором. Перемещение катализатора через зоны часто называют непрерывным, хотя, на практике оно может быть полунепрерывным. Полунепрерывное перемещение может означать циклическую транспортировку относительно небольших количеств катализатора через очень небольшие промежутки времени. В качестве примера из нижней части реакционной зоны может быть выгружена одна партия катализатора в минуту, и сам отвод катализатора может происходить в течение полминуты, то есть, катализатор может протекать в течение полминуты. Если общая загрузка в реакционной зоне велика, то слой катализатора можно рассматривать как непрерывно перемещающийся. Система с подвижным слоем может иметь преимущество в возможности поддерживания технологического процесса во время удаления или замены катализатора.
Перед обращением к фигурам чертежей следует отметить, что установка для конверсии углеводородов может включать реакционную емкость, емкость для регенерации, трубопроводы и оборудование, имеющие отношение к этим резервуарами, описанное в патентных документах US 6881391 B1 (Sechrist) и US 6034018 B1 (Sechrist et al.). Вообще, нижеследующие установки в контексте настоящих воплощений описаны схематически и в масштабе не показаны. Поток углеводородов протекает через реакционную емкость и сопутствующее оборудование, например, теплообменники и печи, известные специалистам, исключены, хотя ниже приведенное описание сконцентрировано на потоке катализатора, протекающего в и из реакционную зону и зону регенерации.
На фиг.1 представлен пример установки 100 для конверсии углеводородов. Иллюстративная установка 100 для конверсии углеводородов содержит первую систему 104 по существу вертикально расположенных в одну линию (в один ряд) емкостей и второй ряд 106 по существу вертикально расположенных в одну линию емкостей. В пределах каждой системы 104 или 106 емкости обычно расположены так, что катализатор может быть транспортирован из одной емкости в другую с помощью силы тяжести. Сами по себе эти емкости не должны быть расположены вертикально, а лишь должны быть расположены в достаточной степени вертикально, так, чтобы отклонение от вертикали составляло менее 40 градусов, чтобы обеспечить транспортировку под действием силы тяжести. Хотя емкости описаны как расположенные в значительной степени вертикально, следует понимать, что эти емкости могут быть наклонены до определенной степени, но, однако, это позволяет, по меньшей мере, часть катализатора транспортировать, по меньшей мере, частично, с помощью сил гравитации.
Предпочтительно, емкости устанавливают по существу вертикально. Обычно катализатор из первой системы 104 во вторую систему 106 и обратно транспортируют посредством первого подъемного трубопровода 310 и второго подъемного трубопровода 314. Катализатор может быть также транспортирован вверх посредством различных шнековых транспортеров, ковшей и других механических приспособлений. Предпочтительно катализатор падает в приемник или подающее устройство подъемного трубопровода и транспортируется с помощью псевдоожижающего газа, который уносит катализатор вверх по каналу трубопровода. Газовый поток может включать водород, азот, воздух или метан. Пример подъемного трубопровода для текучей среды раскрыт в патентном документе US 5338440 (Sechrist et al).
Первая система 104 может включать разделительную емкость 120, емкость 140 для снижения давления, зону регенерации 160, емкость 180, содержащую азот, и устройство 200. Обычно емкость 120 для разделения принимает отработанный катализатор из подъемного трубопровода 314. Разделительная емкость 120 может быть соединена с трубопроводами 116, 122, 132 и 138, клапанами 118 и 124 и сборником 130 пыли. Как правило, в емкость 120 поступает отработанный катализатор, и по трубопроводу 116 в нее подают азот. Пыль и твердые частицы катализатора могут быть унесены газом, включающим азот, и выходят через трубопровод 132. Указанные пыль и частицы катализатора (т.е. все шарики катализатора) могут быть отделены от газа, путем пропускания объединенного потока через пылесборник 130. Все шарики могут быть классифицированы и возвращены в технологический процесс по трубопроводу 134. Газ может быть направлен на рециркуляцию в разделительную емкость 120 по трубопроводу 122 или в подъемный трубопровод 314. Типичное разделительное устройство описано в патентном документе US 4615772 (Greenwood).
Емкость 140 для снижения давления может принимать отработанный катализатор из разделительной емкости 120 посредством трубопровода 138. Обычно катализатор проходит через пару трубопроводов или отрезков 144 трубопроводов в емкость 170 для регенерации.
Зона регенерации 160 может включать емкость для регенерации или регенератор 170, который, в свою очередь, может включать зону горения, зону галогенизации, зону сушки и зону охлаждения. Типичные емкости для регенерации описаны в патентном документе US 5824619 (Sechrist et al.). Отработанный катализатор может поступать в верхнюю часть емкости 170 для регенерации через отрезки 144 трубопроводов и выходить по трубопроводу 154. Обычно в емкости 170 для регенерации имеется зона горения для сжигания отложений кокса и зона галогенизации, служащая для повторного распределения металла на катализаторе за счет добавления агента, включающего галоген, как правило, хлор. Емкость 170 для регенерации может снабжаться воздухом через трубопровод 146 и имеет давление, регулируемое внутри емкости с помощью регулирующего клапана 148, установленного в выпускном трубопроводе 152. Емкость 170 для регенерации может функционировать при избыточном давлении в интервале от 0 до 6900 кПа, предпочтительно от 240 до 410 кПа, более предпочтительно от 228 до 262 кПа, от 231 до 265 кПа или от 234 до 255 кПа, а оптимальное избыточное давление составляет 240 кПа.
Из трубопровода 154 катализатор может затем поступать в емкость 180, содержащую азот. Указанная содержащая азот емкость 180 может снабжаться азотом, проходящим через регулирующий клапан 176. Азот может продувать емкость 180 с целью удаления какого-либо количества кислорода, поступающего из емкости 170 для регенерации. Давление можно регулировать так, чтобы давление в емкости 180 превышало давление в нижней части емкости 170 для регенерации и превышало давление в устройстве 200. Продувка азотом может способствовать предотвращению смешивания кислорода, находящегося в емкости 170 для регенерации, с водородом в верхней части устройства 200, и в то же время не препятствует протеканию катализатора, транспортируемого с помощью силы тяжести.
Устройство 200 может принимать регенерированный катализатор из трубопровода 182 и включает емкость 210 для хранения, передаточную емкость 230 и вторую емкость для хранения, например, накопительную емкость 250. Обычно один трубопровод или первый трубопровод 214 сообщается с емкостями 210 и 230 и один трубопровод или второй трубопровод 234 сообщается с емкостями 230 и 250. Кроме того, один трубопровод или третий трубопровод 270 может сообщаться с емкостями 210, 230 и 250. При этом третий трубопровод может включать первый участок 274, сообщающийся с передаточной емкостью 230 и пересекающий второй участок 278, который, в свою очередь, может иметь один конец 280 и другой конец 282. Обычно конец 280 подсоединяют к трубопроводу 228 для выпуска газа из емкости 210 для хранения, а другой конец 282 сообщается с накопительной емкостью 250. Указанный выпускной трубопровод 228 может служить для выпуска газа, как правило, при определенном фиксированном давлении, и направляет его на рециркуляцию с целью использования в установке 100 для конверсии углеводородов или отвода газа, например, в коллектор топливного газа. Обычно регулирующие клапаны 218 и 238 соединены с трубопроводами 214 и 234 соответственно, а регулирующие клапаны 286 и 294 соединены со вторым участком 278 с противоположных сторон от места его соединения с первым участком 274. Хотя на фиг.1 показан только один клапан 218 или 238, следует понимать, что каждый из клапанов 218 и 238 может включать в себя два или большее количество клапанов для облегчения, например, технического обслуживания и ремонта передаточной емкости 230, поскольку это способствует ее изоляции. Кроме того, во второй участок 278 по трубопроводу 202 можно подавать водород и по трубопроводу 264 направлять его в накопительную емкость 250. Регулирующие клапаны 204 и 262, соединенные с трубопроводами 202 и 264 соответственно, будут рассмотрены более подробно ниже. Обычно катализатор перемещается посредством транспортировки с помощью силы тяжести через емкости 210, 230 и 250, поступает в подъемный трубопровод 310 и затем во вторую систему 106.
Вторая система 106 может включать емкость 320 для восстановления и, по меньшей мере, одну реакционную емкость или реактор 330. Емкость 320 для восстановления принимает регенерированный катализатор из подъемного трубопровода 310. Для восстановления катализатора перед его поступлением в реактор 330 через трубопровод 322 и клапан 324 в емкость 320 подают водород. Избыток водорода может быть удален через трубопровод 326. Затем катализатор по трубопроводам 328 может быть направлен в реактор 330.
Реактор 330 может включать множество зон конверсии, например, первую реакционную зону 340, вторую реакционную зону 350, третью реакционную зону 360 и четвертую реакционную зону 370. Несмотря на то, что указанные зоны 340, 350, 360 и 370 показаны заключенными внутри одного единственного реактора, следует принимать во внимание, что эти зоны 340, 350, 360 и 370 могут находиться внутри ряда отдельных реакторов. На фиг.1 показаны четыре реакционные зоны, но следует понимать, что может быть использовано любое количество реакционных зон. Обычно зоны конверсии образованы в конструкции реактора с расположенными одна над другой секциями или в примыкающих друг к другу реакторах. Реакторы с подвижным слоем (катализатора) известны специалистам в данной области техники, и типичные реакторы с подвижным слоем описаны в патентном документе US 4409095 (Peters). Зоны 340, 350, 360 и 370 могут функционировать при избыточном давлении в интервале от 0 до 6900 кПа, желательно от 620 до 1030 кПа. Катализатор может выходить из реактора 330 по трубопроводу 380 и затем через подъемный трубопровод 314 в первую систему 104, где осуществляется его регенерация.
Первая система 104 установки 100 для конверсии углеводородов может быть снабжена несколькими дифференциальными регуляторами давления. В частности, могут быть использованы дифференциальные регуляторы давления 162, 164, 166, 206 и 266. Регулятор 162 может иметь отбор 156 давления у основания емкости 170 для регенерации и отбор 198 давления на выпускном трубопроводе 228, или же в альтернативном воплощении на емкости 210 для хранения. Регулятор 162 может посылать сигнал 172 на регулирующий клапан 148 для регулирования потока газов, выходящих из емкости 170 для регенерации по трубопроводу 152. В качестве примера дифференциальный регулятор 162 давления может быть отрегулирован так, чтобы поддерживать избыточное давление в основании емкости 170 для регенерации на уровне 255 кПа при разности давления 0 кПа между основанием емкости 170 для регенерации и выпускным трубопроводом 228.
Дифференциальные регуляторы 164 и 166 давления могут регулировать давление в емкости 180, содержащей азот, таким образом, чтобы оно превышало давление в нижней части емкости 170 для регенерации и вверху емкости 210 для хранения. Дифференциальные регуляторы 164 и 166 давления могут иметь общий отбор 158 давления, сообщающийся с емкостью 180, содержащей азот, при этом дифференциальный регулятор 164 давления может иметь общий отбор 156 давления с дифференциальным регулятором 162 давления, а дифференциальный регулятор 166 давления может иметь общий отбор 198 давления с дифференциальным регулятором 162 давления. Дифференциальные регуляторы 164 и 166 давления могут посылать сигнал 178 на регулирующий клапан 176 для регулирования потока азота, поступающего в емкость 180, содержащую азот.
В качестве примера, если избыточное давление в основании емкости 170 для регенерации составляет 255 кПа, избыточное давление в емкости 180, содержащей азот, может составлять 257 кПа. Следовательно, емкость 180, содержащая азот, может поддерживаться при избыточном давлении, превышающем на 2 кПа давление в основании емкости 170 для регенерации и выпускном трубопроводе 228, с тем, чтобы создать желательный поток азота в их направлении.
Обычно дифференциальный регулятор 206 давления сообщается с отбором 208 давления, который, в свою очередь, сообщается с отбором 212 давления, который, кроме того, может сообщаться с концом 282 трубопровода 270, находящимся с противоположной стороны от регулирующего клапана 294. Регулятор 206 может измерять давление в передаточной емкости 230 и накопительной емкости 250, и может регулировать приток водорода из трубопровода 202 в передаточную емкость 230 путем подачи сигнала 216 на регулирующий клапан 204. Добавление водорода может ускорить выравнивание давления между емкостями 230 и 250 и позволяет катализатору проходить из передаточной емкости 230 в накопительную емкость 250. В некоторых альтернативных воплощениях регулятор 206 и трубопровод 202 могут быть исключены, и после открытия клапанов 238 и 294 может быть обеспечено выравнивание давления между емкостями 230 и 250, и катализатор может последовательно падать вниз и транспортироваться под действием силы тяжести.
Подобным же образом регулятор 266 может сообщаться через отбор 268 давления с накопительной емкостью 250 и с основанием подъемной трубы 310 через отбор 272 давления с подачей сигнала 284 на регулирующий клапан 262 для обеспечения подачи водорода из трубопровода 264 в накопительную емкость 250. В качестве примера, можно подавать водород и поддерживать нулевую разность давления между накопительной емкостью 250 и подъемным трубопроводом 310 для облегчения транспортировки катализатора из накопительной емкости 250 и подъемного трубопровода 310.
При работе установки отработанный катализатор может поступать в первую систему из подъемного трубопровода 314 и направляться в разделительную емкость 120, в которую по трубопроводу 116 добавляют азот. Катализатор может выходить из разделительной емкости 120 посредством трубопровода 138 и проходить в емкость 140 снижения давления. Обычно указанная емкость 140 снижения давления имеет такое же давление, что и емкость 170 для регенерации. В качестве примера давление в емкости 140 снижения давления позволяет уменьшить давление от высокого давления, достигающего 620 кПа, которое, как правило, может быть таким же, как и давление в реакторе 330, до давления в регенераторе, например, до 240 кПа. После этого катализатор для проведения регенерации может проходить через отрезки 144 трубопровода в емкость 170 для регенерации.
После выхода из емкости 170 для регенерации катализатор может проходить в емкость 180, содержащую азот. Указанная емкость 180, содержащая азот, может обеспечить создание атмосферы из азота при немного более высоком давлении, которое, однако, не достаточно для того, чтобы препятствовать транспортировке регенерированного катализатора с помощью силы тяжести.
Катализатор затем посредством трубопровода 182 может поступать в устройство 200, как правило, в накопительную емкость 210, путем транспортирования с помощью силы тяжести из емкости 180, содержащей азот. Емкость 170 для регенерации, как правило, функционирует в непрерывном режиме или полунепрерывном режиме, в то же время устройство 200 может перемещать регенерированный катализатор из области более низкого давления в область более высокого давления за счет последовательного перемещения катализатора.
Для перемещения катализатора из емкости 210 в передаточную емкость 230, клапаны 218 и 286 открыты обычно, а регулирующие клапаны 238 и 294 закрыты. Закрытие регулирующих клапанов 238 и 294 может изолировать катализатор, находящийся в емкости 210 для хранения, от давления в реакторе 330. В качестве примера, избыточное давление в емкости 210 для хранения может составлять 255 кПа, в то время как первоначально избыточное давление в передаточной емкости 230 может достигать 620 кПа. Открытие регулирующих клапанов 218 и 286 позволяет стравливать давление из передаточной емкости 230 через второй участок 278 третьего трубопровода 270 в выпускной трубопровод 228. Кроме того, если регулирующий клапан 238 не уплотнен надлежащим образом, то газ из накопительной емкости 250 может протекать через передаточную емкость 230, через первый и второй участки 274 и 278 к выпускному трубопроводу 228. Обычно, это предотвращает протекание газа из зоны более высокого давления, существующей в емкости для хранения 250, вверх по трубопроводам 234 и 214 и предотвращает перетекание катализатора из емкости 210 для хранения в передаточную емкость 230. При открытии регулирующих клапанов 218 и 286 катализатор может из емкости 210 для хранения падать в передаточную емкость 230.
После этого, для протекания катализатора из передаточной емкости 230 в накопительную емкость 250, могут быть закрыты регулирующие клапаны 218 и 286, а регулирующие клапаны 238 и 294 могут быть открыты. Как вариант, из трубопровода 202 может быть добавлен водород посредством открытия регулирующего клапана 204 с тем, чтобы уравнять давление между передаточной емкостью 230 и накопительной емкостью 250, и облегчить тем самым перемещение катализатора путем его транспортировки с помощью силы тяжести. Если в регулирующих клапанах 218 и 286 происходят значительные утечки, вытягивающие газ в направлении вверх, открытие регулирующего клапана 294 позволяет этим газам протекать через третий трубопровод 270 и в передаточную емкость 230, что облегчает выравнивание давления, в то же время не создавая положительный (противодействующий течению) градиент давления в трубопроводе 234, что могло бы препятствовать перемещению катализатора с помощью силы тяжести из передаточной емкости 230 в накопительную емкость 250. Кроме того, объем, занятый азотом под давлением в емкости 180, может предотвращать поступление газов в емкость 170 для регенерации. Предпочтительно эти газы могут выходить по выпускному трубопроводу 228. Далее, катализатор из накопительной емкости 250 может быть выпущен постоянными партиями в подъемный трубопровод 310 для текучей среды.
После поступления регенерированного катализатора в подъемный трубопровод 310 он может быть направлен в емкость 320 для восстановления. Обычно катализатор, поступающий в емкость 320 для восстановления, подвергают в ней воздействию водорода, вводимого из трубопровода 322 и регулируемого с помощью клапана 324. После этого, регенерированный катализатор по трубопроводам 328 может быть направлен в реактор 330. Избыточное количество водорода может проходить из емкости 320 для восстановления по трубопроводу 326. Регенерированный катализатор может поступать в реактор 330 и может быть использован при проведении конверсии углеводородного сырья. Последовательно катализатор из реактора 330 может поступать в трубопровод 380 и затем в подъемный трубопровод 314 для повторения рабочего цикла.
Устройство 200 может обеспечить уменьшение общей высоты установки за счет уменьшения длины трубопровода, необходимой для транспортировки катализатора из областей более низкого давления, относящихся к емкости 170 для регенерации, в области с более высоким давлением, относящиеся к реактору 330. В частности, использование трех отдельных емкостей в устройстве для транспортировки может уменьшить высоту, запас катализатора и эксплуатационные расходы по сравнению с единственной емкостью большего размера.
На фиг.2 иллюстрируется другой пример воплощения установки 400 для конверсии углеводородов. В некоторых случаях желательно уменьшить высоту зоны 160 регенерации по сравнению с высотой реактора 330. Часто зона 160 регенерации может включать лишь одну емкость 170 для регенерации, обеспечивающую регенерацию катализатора для ряда реакторов. В таком случае емкостью 170 для регенерации может быть самая высокая емкость в установке 400 для конверсии углеводородов. Минимизация количества емкостей, установленных в значительной степени вертикально вместе с емкостью 170 для регенерации, может уменьшить общую высоту установки 400. В этом примере установки 400 устройство 440 размещено выше реактора 330 для уменьшения высоты разделительной емкости 120 и регенератора 170. Кроме того, как описано выше, такое расположение может уменьшить количество емкостей и дифференциальных регуляторов давления в устройстве для транспортировки катализатора.
Установка 400 для конверсии углеводородов может включать первую систему 404 по существу вертикально расположенных емкостей и вторую систему 406 по существу вертикально расположенных емкостей. При этом первая система 404 может включать вторую разделительную емкость 410, устройство 440, емкость 320 для восстановления и, по меньшей мере, одну реакционную емкость 330. Емкость 320 для восстановления и, по меньшей мере, одна реакционная емкость были рассмотрены выше. Вторая система 406 может включать разделительную емкость 120, емкость 140 для снижения давления и емкость 170 для регенерации, описанные выше. Как правило, подъемные трубопроводы 454 и 460 обеспечивают подачу катализатора к первой системе 404 и второй системе 406 соответственно, и являются подобными описанным выше подъемным трубопроводам 310 и 314.
В этой иллюстративной установке 400 могут быть использованы две разделительные емкости 120 и 140 для извлечения пыли и частиц катализатора. Катализатор может разрушаться, например, в процессе транспортирования между системами 404 и 406 в подъемных трубопроводах 454 и 460. Пыль, как таковая, может отрицательно воздействовать на проведения операций вследствие засорения решеток и другого оборудования, увеличивая тем самым затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание. Использование второй разделительной емкости 410 может способствовать удалению пыли и облегчению эксплуатации установки.
Как правило, регенерированный катализатор поступает через подъемный трубопровод 454 и входит в разделительную емкость 410. В разделительную емкость 410 по трубопроводу 422 может быть введен азот, который протекает через регулирующий клапан 424, более подробно описанный ниже. Обычно азот удаляет пыль и цельные шарики регенерированного катализатора и может быть отведен через трубопровод 412 в пылесборник 414. В пылесборнике 414 пыль может быть отделена от газа, а цельные шарики катализатора могут быть отфильтрованы и возвращены в технологический процесс. Затем газ может проходить через трубопровод 416. Часть азота может быть возвращена обратно в разделительную емкость 410 по трубопроводу 420 с прохождением через клапан 418. Другая часть газа, проходящего через трубопровод 416, может транспортироваться по трубопроводу 428 и поступает в подъемный трубопровод 454. Соответственно катализатор может проходить через разделительную емкость 410 в емкость 210 для хранения и через клапан 218 по трубопроводу 214 в передаточную емкость 230. Обычно устройство 440, в основном, является подобным устройству 200 и включает емкость 210 для хранения, передаточную емкость 230, первый, второй и третий трубопроводы 214, 234 и 270, а также дифференциальный регулятор 206 давления. Устройство 440 может функционировать по существу таким же образом, что и устройство 200, за исключением того, что устройство 440 не включает накопительную емкость 250 и дифференциальный регулятор 268 давления. Предпочтительнее катализатор протекает путем транспортировки с помощью силы тяжести непосредственно в емкость 320 восстановления. Обычно емкость 320 восстановления принимает катализатор для последующей транспортировки в реактор 330. В рассматриваемом иллюстративном воплощении емкость 320 для восстановления может заменять накопительную емкость 250 и служить в качестве второй емкости для хранения. Соответственно, она может служить для приема катализатора из передаточной емкости 230 перед последующим прохождением через реактор 330.
Подъемные трубопроводы 454 и 460 могут содержать азот, по меньшей мере, частично поступающий из разделительных емкостей 410 и 120 соответственно. При этом азот используют для транспортировки катализатора в и из первой системы 404 и второй системы 406.
Как правило, емкость 170 для регенерации может функционировать при вышеуказанном давлении. Типичное избыточное давление находится в интервале от 230 кПа до 260 кПа. Обычно для того, чтобы предотвратить перемешивание воздуха, выходящего из емкости 170 для регенерации, с водородной атмосферой реактора 330, разность давления может составлять 14 кПа. Соответственно, для предотвращения перемешивания указанных газов такую разность давления поддерживают между нижней частью емкости 170 для регенерации и основанием подъемного трубопровода 454 вблизи сочленения с трубопроводом 470. Обычно обеспечивается достаточное давление, и поэтому из основания подъемного трубопровода 454 в трубопроводе 470 создают противоточное течение азота в направлении емкости 170 для регенерации. В соответствии с типичным давлением в емкости 170 для регенерации избыточное давление в основании подъемного трубопровода 454 может составлять 260-280 кПа.
Кроме того, разность давления 14 кПа может поддерживаться между разделительной емкостью 410 и емкостью 210 для хранения. Как правило, эта разность давления поддерживается с помощью регулятора 426 давления. Указанный регулятор давления 426 может сообщаться посредством отборов 432 и 434 давления с разделительной емкостью 410 и емкостью 210 для хранения соответственно, и обеспечивает подачу сигнала 436 к регулирующему клапану 424, который может регулировать подвод азота к разделительной емкости 410. Желательно, чтобы разность давлений между разделительной емкостью 410 и емкостью 210 для хранения составляла 14 кПа. В качестве примера разделительная емкость 410 может находиться под избыточном давлением 260 кПа, и емкость 210 для хранения может находиться под избыточном давлением 240 кПа.
При функционировании установки регенерированный катализатор, поступающий в первую систему 404, может входить в разделительную емкость 410 через подъемный трубопровод 454. После этого катализатор может транспортироваться из разделительной емкости 410 в устройство 440 с помощью силы тяжести. Катализатор может проходить из емкости 210 для хранения в передаточную емкость 230 при закрытии указанных выше регулирующих клапанов 238 и 294 и открытии регулирующих клапанов 218 и 286. Соответственно, катализатор может быть перемещен из передаточной емкости 230 в емкость 320 для восстановления посредством открытия регулирующих клапанов 238 и 294 и закрытия регулирующих клапанов 218 и 286 и, по усмотрению, путем подачи водорода по трубопроводу 202. Катализатор может выходить из емкости 320 восстановления и поступать в реактор 330. Далее отработанный катализатор может выходить из реактора 330 по трубопроводу 380 и поступать в подъемный трубопровод 460.
Из подъемного трубопровода 460 отработанный катализатор может входить в разделительную емкость 120. После этого катализатор может проходить через емкость 140 для снижения давления и затем в емкость 170 для регенерации посредством транспортировки с помощью силы тяжести. После регенерации катализатор может выходить из емкости 170 для регенерации и через трубопровод 470 направляться в подъемный трубопровод 454. Затем описанный рабочий цикл может быть повторен.
На фиг.3 представлен еще один пример воплощения установки для конверсии углеводородов. Как правило, указанная установка 500 для конверсии углеводородов включает первую систему 504, образованную из по существу вертикально установленных емкостей, и вторую систему 506 из по существу вертикально установленных емкостей. Обычно первая система 504 может включать разделительную емкость 410, емкость 510, содержащую азот, устройство 440, емкость 320 для восстановления и реактор 330, при этом разделительная емкость 410, устройство 440, восстановительная емкость 320 и реактор 330 выполнены по существу такими же, как в описанной выше установке, за исключением отмеченных ниже особенностей. Вторая система 506 может включать упомянутые выше разделительную емкость 120, емкость 140 для снижения давления и емкость 170 для регенерации. Подъемные трубопроводы 454 и 460 могут транспортировать катализатор туда и обратно между системами 504 и 506, за исключением того, что подъемный трубопровод 454 вместо азота в качестве транспортирующего газа может использовать воздух.
Использование воздуха может создать ряд преимуществ. Одно из преимуществ заключается в том, что разность давлений между основанием регенератора 170 и подъемным трубопроводом 454 может составлять 0 кПа, что может минимизировать необходимую длину трубопроводной линии и, следовательно, высоту системы 506. В качестве примера избыточное давление в емкости 170 для регенерации может меняться в интервале от 231 кПа до 265 кПа, а избыточное давление у основания подъемной трубы может меняться в интервале от 245 кПа до 265 кПа.
Установка 500 для конверсии углеводородов может также включать дифференциальные регуляторы 540, 548, 550 и 552 давления. Дифференциальный регулятор 540 давления может иметь отборы 538 и 542 давления, сообщающиеся с основанием емкости 170 для регенерации и основанием подъемного трубопровода 454 соответственно. Дифференциальный регулятор 540 давления может подавать сигнал на регулирующий клапан 148 и сигнал 560 на регулирующие клапаны 424 и 514 для регулирования разности давлений между основанием емкости 170 для регенерации и основанием подъемного трубопровода 454.
Кроме подъемного трубопровода 454, в котором находится воздух, разделительная емкость 410 может также содержать газовую среду, предпочтительно вместо азота включающую воздух. Соответственно объем, заполненный азотом, может быть образован в емкости 510, содержащей азот, которая может функционировать подобно указанной выше емкости 180, содержащей азот, и может регулироваться дифференциальными регуляторами 548, 550 и 552 давления для разделения газовых сред, существующих в разделительной емкости 410 и в емкости 210 для хранения.
В разделительную емкость 410 воздух можно подавать по трубопроводу 422 через регулирующий клапан 424. Как правило, воздух удаляет пыль из регенерированного катализатора и может выходить через трубопровод 412 в пылесборник 414. В пылесборнике 414 пыль может быть отделена от воздуха, который может затем проходить через трубопровод 416. В рассматриваемом воплощении воздух, выходящий из разделительной емкости 410, может следовать одним из трех путей. Часть этого воздуха может быть направлена на рециркуляцию в разделительную емкость 410 по трубопроводу 420 с прохождением через клапан 418. Другая часть воздуха, протекающая по трубопроводу 416, может проходить через трубопровод 428 и далее через клапан 450 поступать в подъемную трубу 454. Еще одна часть воздуха может быть удалена из пылесборника 414 посредством прохождения по трубопроводу 512 и через регулирующий клапан 514.
Емкость 510, содержащая азот, может принимать азот, поступающий по трубопроводу 520 с прохождением клапана 522. Обычно давление в емкости 510, содержащей азот, находится на уровне, немного превышающем давление в окружающих емкостях 410 и 210, с тем, чтобы предотвратить смешивание газовых сред, содержащих воздух и водород соответственно. В качестве примера, если избыточное давление в разделительной емкости 410 составляет 245 кПа, а избыточное давление в емкости 210 для хранения составляет 241 кПа, то емкость 510, содержащая азот, может находиться под избыточным давлением равным 248 кПа. При этом, емкость 510, содержащая азот, может иметь разность давлений 3 кПа по отношению к разделительной емкости 410 и разность давления 7 кПа по отношению к емкости 210 для хранения.
Чтобы поддерживать это более высокое давление газового объема, дифференциальные регуляторы 548, 550 и 552 давления могут регулировать расход воздуха и азота в разделительной емкости 410 и в емкости 510, содержащей азот. Дифференциальный регулятор 548 давления может сообщаться с разделительной емкостью 410 и емкостью 210 для хранения посредством отборов давления 554 и 558 и посылать сигнал 560 на регулирующие клапаны 424 и 514 с тем, чтобы регулировать расход воздуха, поступающего в разделительную емкость 410 и выходящего из нее соответственно. Дифференциальный регулятор 550 давления может сообщаться посредством отборов 554 и 562 давления с разделительной емкостью 410 и емкостью 510, содержащей азот соответственно. Дифференциальный регулятор 550 давления может посылать сигнал 564 на регулирующий клапан 522 для регулирования расхода азота, поступающего в емкость 510, содержащую азот. Дифференциальный регулятор 552 давления может сообщаться посредством отборов 562 и 558 давления с емкостью 510, содержащей азот, и емкостью 210 для хранения, и обеспечивает сигнал 564 на регулирующий клапан 522 для подачи азота в емкость 510, содержащую азот. Желательно, чтобы давление объема, занятого азотом, создавало поток газа, включающего азот, в направлении емкостей 210 и 410.
При функционировании установки катализатор может быть транспортирован из емкости 170 для регенерации второй системы 506 в разделительную емкость 504 через подъемный трубопровод 454, в котором для транспортировки используется воздух. Из разделительной емкости 410 катализатор может перемещаться с помощью силы тяжести по трубопроводу 518 в емкость 510, заполненную азотом. Давление в резервуаре 510 с азотом должно быть достаточно высоким, чтобы разделить газы, находящиеся в разделительной емкости 410 и в емкости 210 для хранения, не препятствуя в то же время транспортировке катализатора с помощью силы тяжести.
Соответственно катализатор посредством транспортировки с помощью силы тяжести может проходить через вышеуказанное устройство 440 и поступать в емкость 320 для восстановления. После этого катализатор может проходить через реактор 330 посредством транспортировки с помощью силы тяжести, где происходит конверсия углеводородов, и выходит через трубопровод 380. Затем отработанный катализатор может быть транспортирован с помощью подъемного трубопровода 460, использующего азот, подобно вышеуказанным подъемным трубопроводам 310 и 313. Азот может быть подведен из указанной выше разделительной емкости 120.
После этого катализатор может поступать в разделительную емкость 120 второй системы 506. Указанный катализатор может проходить через емкость 140 для снижения давления и емкость 170 для регенерации посредством транспортировки с помощью силы тяжести и выходит через трубопровод 470. Регенерированный катализатор может повторять рабочий цикл путем его подачи в подъемный трубопровод 454 с помощью воздуха, по меньшей мере, частично поступающего по трубопроводу 428 в качестве транспортирующего газа.
На фиг.4 представлен еще один пример установки 600 для конверсии углеводородов, которая включает первую систему 604, вторую систему 606 и третью систему 608. Каждая система 604, 606 и 608 может включать ряд емкостей, которые установлены одна над другой по одной линии по существу вертикально. Такое расположение емкостей обеспечивает, в частности, транспортировку катализатора с помощью силы тяжести из одной емкости в другую. Кроме того, создание трех систем емкостей может способствовать дополнительному уменьшению общей высоты установки 600 и позволяет использовать большие разности давления между кислородной и водородной средами для уменьшения вероятности прекращения работы установки вследствие нарушений технологического процесса. Катализатор может быть транспортирован между системами 604, 606 и 608 с помощью подъемных трубопроводов 310, 314 и 614, которые используют газы, включающие водород, азот и азот соответственно, и могут обеспечить постоянный поток катализатора. Вообще, эти подъемные трубопроводы 310, 314 и 614 такие, как описанные выше, или они по существу подобны вышеуказанным.
Первая система 604 может включать вышеуказанные первую разделительную емкость 120, емкость 140 для снижения давления и емкость 170 для регенерации. Газ, включающий азот, отведенный из разделительной емкости 120, может быть использован для транспортирования катализатора в подъемном трубопроводе 314. В одном примере воплощения разность давлений между нижней частью емкости 170 для регенерации и основанием подъемного трубопровода 614 может составлять 14 кПа. Такое повышение разности давлений от 2 кПа может позволить установке 600 функционировать с большей устойчивостью к нарушениям работы установки.
Вторая система 606 может включать описанные выше вторую разделительную емкость 410 и устройство 200. Обычно водород подают в разделительную емкость 410 посредством трубопровода 422, а избыточное количество азота может быть направлено в подъемный трубопровод 614 по трубопроводу 636.
Третья система 608 может включать вышеописанные емкость 320 для снижения давления и реактор 330. Катализатор может проходить из емкости 320 для восстановления в реактор 330 посредством транспортировки с помощью силы тяжести.
При работе установки, начиная с первой системы 604, отработанный катализатор, проходящий из подъемного трубопровода 314, может поступать в разделительную емкость 120. Катализатор может быть транспортирован с помощью силы тяжести из разделительной емкости 120 в емкость 140 для снижения давления и после этого может быть транспортирован в емкость 170 для регенерации также с помощью силы тяжести.
После выхода из емкости 170 для регенерации регенерированный катализатор по трубопроводу 154 может поступать в подъемный трубопровод 614, по меньшей мере, частично снабжаемый азотом из второй разделительной емкости 410, и затем входит во вторую разделительную емкость 410 второй системы 606. Катализатор может проходить из разделительной емкости 410 в устройство 200 за счет транспортировки с помощью силы тяжести. После выхода из накопительной емкости 250 катализатор может входить в подъемный трубопровод 310, который снабжается водородом.
Катализатор может выходить из подъемного трубопровода 310 и поступать в емкость 320 для восстановления. Затем катализатор может быть транспортирован из емкости 320 для восстановления с помощью силы тяжести и поступать в реактор 330. После проведения конверсии потока углеводородов отработанный катализатор может выходить из реактора 330 через трубопровод 380 и входить в подъемный трубопровод для повторного проведения рабочего цикла.
По усмотрению, для обеспечения разности давления равной 7 кПа между емкостями 410 и 210 и разности давлений равной 14 кПа между основанием подъемного трубопровода 636 и основанием емкости 170 для регенерации могут быть использованы один или большее количество дифференциальных регуляторов давления, сообщающихся с емкостью 210 для хранения и емкостью 170 для регенерации. Кроме того, разделительная емкость 410 может находиться при разности давлений 7 кПа по отношению к емкости 210 для хранения с тем, чтобы облегчить разделение газовой среды реактора 330, выходящей из подъемного трубопровода 614.
Хотя выше были описаны транспортирующие устройства 200 и 440, могут быть использованы и другие транспортирующие устройства. В качестве примера вместо устройства 200, может быть использовано типичное устройство 800, например, в виде бесклапанного шлюзового бункера 800, показанного на фиг.5. Бесклапанный шлюзовый бункер 800 может включать первую камеру 820, вторую камеру 830 и третью камеру 840. Для того, чтобы катализатор мог последовательно перемещаться под действием силы тяжести, с бесклапанным шлюзовым бункером 800 могут сообщаться трубопроводы. В частности, катализатор может поступать в первую камеру 820 и последовательно проходить через вторую камеру 830 и затем через третью камеру 840. Примеры бесклапанных шлюзовых бункеров описаны в патентных документах US 4576712 (Greenwood) и US 4872969 (Sechrist).
Хотя выше и не раскрывается, но следует понимать, что для предотвращения перемешивания газов, содержащих кислород и водород, могут быть установлены различные устройства защиты, такие как отсечные клапаны. Кроме того, выше были указаны некоторые величины разности давления, но следует принимать во внимание, что могут быть задействованы любые подходящие разности давления. В качестве примера, для установки, которой присуща большая устойчивость к нарушениям работы, могут быть предпочтительны большие разности давления. При этом по сравнению со случаем меньших разностей давления, кроме того, могут потребоваться трубопроводы большей длины. Следует также отметить, что описанные выше схемы регулирования являются только примером, и могут быть использованы другие механизмы управления, например, для того чтобы обеспечить наличие объема азота при большем давлении, чем давление снаружи емкости и/или трубопроводов. Кроме того, может быть использован любой подходящий трубопровод или клапан, хотя выше уже были указаны определенные устройства, например, регулирующие клапаны и выпускные трубопроводы.
Без приведения дальнейшего более детального описания можно считать, что специалист в данной области техники, используя приведенное выше описание, может использовать настоящее изобретение во всем его полном объеме. Поэтому раскрытые выше предпочтительные конкретные воплощения следует рассматривать лишь как иллюстративные, и совершено не ограничивающие каким-либо образом остальное описание.
В вышеизложенном описании все температуры приведены без учета поправок в градусах Цельсия, все части и проценты являются массовыми, если не оговорено иное.
Из приведенного выше описания специалист в данной области техники может легко установить существенные признаки настоящего изобретения и, без выхода за пределы объема и сущности изобретения, может выполнить различные изменения и модификации изобретения с тем, чтобы приспособить его к различным случаям применения и различным условиям.