РЕАКТОРНО-РЕГЕНЕРАЦИОННЫЙ БЛОК УСТАНОВКИ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ

ч (.
/
01 J 38/22
ГГХ
РЕАКТОРНО-РЕГЕНЕРАЦИОННЫИ БЛОК УСТАНОВКИ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ
Полезная модель относится к нефтехимической аппаратуре, конкретно к устройству реакторно-регенерационного блока установки каталитической конверсии углеводородов с непрерывной регенерацией твердого сыпучего катализатора. Блок предназначен для комплексной переработки углеводородного сырья.
Реакторно-регенерационный блок может быть применен в составе крупнотоннажных промышленных установок каталитического риФорминга, дегидрирования и ароматизации алканов и т.д. 1.
Известно устройство реакторно-регенерационного блока установки каталитического крекинга с непрерывной регенерацией алюмосиликатного шарикового катализатора 2. Блок содержит два основных аппарата: реактор для непрерывного крекирования сырья в присутствии подвижного слоя катализатора и регенератор для непрерывного удаления кокса с поверхности катализаторных частиц. Реактор и регенератор имеют равновысотное расположение и соединены пневмотранспортными катализаторопроводами. Интенсивная циркуляция катализатора между реактором и регенератором, обусловленная особенностями технологии крекинга и конструкцией аппаратуры, позволяет применять лишь высокопрочный и сравнительно недорогой катализатор, так как последний подвергается при своем движении повышенному механическому износу.
Также известно устройство реакторно-регенерационного блока установки каталитического риФорминга с непрерывной регенерацией гранулированного платиносодержащего катализатора.
Практически применяется два основных варианта выполнения конструкции реакторно-регенерационного блока такой установки. Один из них разработан Французским институтом нефти (ФИН) и представляет собой сочетание реакторного и регенерационного узлов, расположенных на одном уровне 3,
Реакторный узел ФИН содержит многоступенчатый реактор, каждая ступень которого оформлена в виде отдельного аппарата. Количество реакционных аппаратов составляет 3 - 4, причем объем аппаратов увеличивается от первой ступени к последней, а все аппараты монтируются на одном уровне на небольшом возвышении над землей. Над каждьш аппаратом расположен приемный бункер для поступающего катализатора, а под аппаратом - разгрузочное устройство и пневмотранспортный питатель. Таким образом, каждая реакторная ступень содержит несколько аппаратов различного назначения, установленных по вертикали один над другим. Это необходимо для обеспечения свободного прохождения всей массы катализатора в пределах одной ступени сплошным потокрм сверху вниз под действием силы тяжести. Реакторные ступени расположены последовательно одна за другой по ходу движения катализатора.
Регенерационный узел также содержит несколько аппаратов, установленных друг за другом по вертикали в следующем порядке (сверху вниз): приемный бункер, шлюзовое устройство, регенератор (одно- или двухступенчатый с расположением второй ступени под
- первой), шлюзовое устройство, расходный бункер, питатель пневмотранспорта. Такое расположение аппаратов обеспечивает возможность последовательного пропускания через них катализатора при движении его под действием силы тяжести.
Для обеспечения циркуляции катализатора от реакторного узла к узлу регенерации и обратно служат пневмотранспортные катализаторопроводы, по которым осуществляется регулируемое перемещение катализатора из питателя регенерационного узла в приемный бункер первой реакторной ступени, а также из питателя последней ступени - в приемный бункер, расположенный над регенератором. Последовательное перемещение катализатора в пределах реакторного блока из одной ступени в другую также осуществляется при помощи пневмотранспорта.
Наличие большого количества транспортных катализаторопроводов для перемещения катализатора является одним из недостатков известной конструкции реакторно-регенерационного блока ФИН, усложняющим его эксплуатацию.
Другая известная и широко применяемая конструкция реакторнорегенерационного блока установки каталитического риФорминга с непрерьганой регенерацией катализатора разработана Фирмой ЮОП (США), является наиболее близкой к заявляемой и принята в качестве прототипа полезной модели 4.
Реакторно-регенерационный блок конструкции прототипа включает расположенные на одном уровне реакторный узел и узел регенерации, каждый из которых содержит несколько аппаратов, размещенных друг за другом по вертикали с возможностью пропускания через них
. yi/(
-  катализатора, движущегося под действием силы тяясести. Верхним аппаратом каждого узла является приемный бункер, а нижним питатель пневмотранспортного катализаторопровода. Самотечное движение катализатора в аппаратах реакторного узла возможно, благодаря тому, что многоступенчатый реактор выполнен в виде единой реакторной колонны с вертикальным соосным расположением ступеней. При зтом питатель реакторного узла связан с приемным бункером узла регенерации, а приемный бункер реакторного узла - с питателем узла регенерации пневмотранспортными катализаторопроводами, обеспечивающими возможность регулируемого перемещения катализатора.
Необходимо отметить, что понятие непрерывная регенерация во всех рассматриваемых случаях означает осуществление реактивации прощедшего все или часть ступеней контактирования катализатора путем его окислительной регенерации в отделенном от реактора аппарате регенераторе одновременно с проведением целевого реакционного процесса каталитической конверсии сырья. При этом собственно регенерация катализатора в регенераторе может осуществляться как в непрерывном 4 так и в периодическом режиме 3, а транспортирование катализатора от реакторного узла к узлу регенерации и обратно может быть либо строго непрерывным 3, либо короткопериодическим малыми порциями 4. Поток катализатора, опускающегося по вертикальной цепи аппаратов реакторного узла или узла регенерации, также может быть либо сплощным (как, например, в пределах вертикальной цепи аппаратов отдельной реакторной ступени установки 3), либо разрывным, как в конструкции прототипа.
Общим недостатком вышеперечисленных известных конструкций
- 4 реакторно-регенерационного блока является отсутствие возможности комплексной переработки углеводородного сырья широкого Фракционного состава.
Известные блоки обычно способны экономично перерабатывать лишь одну узкую Фракцию, при этом каждая Фракция перерабатывается наилучшим образом при определенном технологическом режиме (в частности, при определенных значениях температуры, давления, нагрузки на катализатор и других режимных показателей). Несмотря на то, что указанные режимы могут быть различными для отдельных реакторных ступеней известных блоков, между ними существует, как правило, жесткая взаимосвязь, не позволяющая произвольно изменять режим в сторону оптимизации в отдельно взятой ступени без нарушения оптимальных режимов в других ступенях. Кроме того, последовательное пропускание катализатора от первой ступени к последней приводит к тому, что полностью отрегенерированный катализатор поступает лишь в первую (верхнюю) ступень, а в следующие ступени он попадает уже дезактивированным в той или иной степени в зависимости от технологических режимов предшествующих ступеней и их числа. Последнее обстоятельство также не позволяет оптимизировать режим всех ступеней с тем, чтобы можно было в каждой ступени надлежащим образом перерабатывать отдельную узкую сырьевую Фракцию, выделенную из исходного сырья, поступающего на комплексную переработку.
Выделение предназначенных для каталитической переработки углеводородных Фракций из исходного нефтяного сырья осуществляется с использованием специальных блоков подготовки сырья, обычно функционирующих отдельно от реакторно-регенерационного блока и
- 5 обслуживающих несколько таких блоков или установок. В ряде случаев секция подготовки сьфья может входить в состав реакторнорегенерационного блока. Это целесообразно при комплексной переработке всего исходного сырья на одном реакторнорегенерационном блоке. Разделение исходного сырья на перерабатываемые Фракции обычно осуществляется ректификацией.
Технической задачей, стоящей перед авторами предлагаемой конструкции, является обеспечение возможности комплексной переработки в одном реакторно-регенерационном блоке углеводородного сырья широкого Фракционного состава путем каталитической конверсии двух или более узких Фракций, получаемых из исходного сырья, в различных взаимно независимых технологических режимах в присутствии одного и того же катализатора, подвергаемого непрерывной регенерации в едином узле.
Поставленния задача решается тем, что реакторно-регенерационный блок, включает секцию подготовки сырья, а также по крайней мере два реакторных узла и узел регенерации, расположенные на одном уровне. Каждый реакторный узел и узел регенерации содержат несколько расположенных друг за другом аппаратов, первым из которых является приемный бункер, а последним - питатель транспортного катализаторопровода. Аппараты каждого из зтих узлов установлены с возможностью последовательного пропускания через них сыпучего катализатора, движущегося внутри аппаратов под действием силы тяжести. Реакторные узлы связаны с единым узлом регенерации и установлены с возможностью пропускания через них катализатора параллельными потоками. Для этого питатель каждого реакторного узла
- 6 связан с приемным бункером узла регенерации, а приемный бункер каждого реакторного узла связан с питателем узла регенерации транспортными катализаторопроводами, обеспечивающими возможность регулируемого перемещения катализатора. Секция подготовки сырья связана с реакторными узлами сырьевыми трубопроводами для независимой подачи сырья в каждый реакторный узел, причем число сырьевых трубопроводов равно числу перерабатываемых сырьевых потоков.
Предложенная конструкция реакторно-регенерационного блока отличается от известных тем, что указанный блок включает не один реакторный узел, а по крайней мере два, связанных с единьш узлом регенерации и установленных с возможностью пропускания через них катализатора параллельными потоками, а секция подготовки сырья связана с реакторными узлами сырьевыми трубопроводами для независимой подачи сырья в каждый реакторный узел, причем число сырьевых трубопроводов равно числу перерабатываемых сырьевых потоков.
Именно благодаря тому, что для переработки различных видов сырья может использоваться один и тот же катализатор, его регенерация производится в едином узле. Таким образом, наличие подобного катализатора является необходимым условием осуществимости заявляемого конструктивного решениия, а состав катализатора рассматривается как материал одного из неотъемлемых элементов заявляемой конструкции. Из вышесказанного следует, что предложенное техническое решение соответствует критерию новизна полезной модели.
- 7 Предлояенная конструкция поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства реакторно-регенерационного блока установки производства высокооктанового компонента моторных топлив из газового конденсата путем ароматизации углеводородных Фракций в присутствии цеолитного галлийсодержащего катализатора 5, подвергаемого непрерывной регенерации.
Авторами установлено, что указанный катализатор позволяет осуществлять высокоэффективную переработку не только углеводородных газов СЗ - С4, но и широких бензиновых Фракций.
Представленная на чертеяе конструкция реакторнорегенерационного блока включает обслуживаемые единым узлом регенерации два реакторных узла. Первый реакторный узел содержит четыре основных аппарата, расположенных друг за другом по вертикали в следующем порядке (сверху вниз): приемный бункер 1, трехступенчатый реактор 2 с соосным трехъярусным расположением ступеней, шлюзовое устройство 3, предназначенное для исключения возможности смешения рабочих сред реактора и регенератора, и питатель 4 пневмотранспортного катализаторопровода 5. Второй реакторный узал также содержит четыре аппарата аналогичного назначения, устройства и расположения: приемный бункер б, реактор 7, шлюзовое устройство 8, питатель 9 катализаторопровода 10.
Реакторно-регенерационный блок включает также узел регенерации, содержащий расположенные друг за другом по вертикали основные аппараты: приемный бункер 11, двухступенчатый регенератор 12, шлюзовое устройство 13, питатель 14 пневмотранспортных катализаторопроводов 15 и 16.
R -
Аппараты каждого узла установлены по вертикали и связаны между собой переточными катализаторопроводами для обеспечения возможности последовательного пропускания через все аппараты (от приемного бункера до питателя) гранулированного катализатора, используемого в технологическом процессе. В пределах каждого узла, в том числе внутри аппаратов, катализатор движется под действием силы тяжести сплошным плотным потоком.
Пневмотранспортные катализаторопроводы 15 и 16, связывающие соответствующие приемные бункеры 1 и 6 с питателем 14, обеспечивают возможность регулируемого перемещения регенерированного катализатора с заданным расходом одновременно в оба реакторных узла. Аналогично катализаторопроводы 5 и 10, связывающие соответствующие питатели 4 и 9 с приемным бункером 11, обеспечивают возможность регулируемого перемещения отработанного в реакторных узлах катализатора в единый узел регенерации. Регулирование производительности пневмотранспорта может осуществляться любым известным и пригодным для зтого способом: периодическим включением его, применением питателей с регулированием расхода и т.д. 61.
Реакторно-регенерационный блок включает также секцию подготовки сырья 17, связанную с реакторными узлами сырьевыми трубопроводами 18, 19 и 20, число которых равно числу перерабатываемых сырьевых потоков.
На чертеже сплошными линиями обозначены катализаторопроводы, пунктирными - сырьевые трубопроводы. Римскими цифрами обозначены ПОТОКИ: I - исходного сырья; II, III, IV - Перерабатываемого сырья.
- 9 Реакторно-регенерационный блок работает следующим образом.
Поток I стабильного газового конденсата поступает в секцию подготовки сырья 17. В секции подготовки сырья из стабильного газового конденсата выделяют три Фракции: пропановую, бутановую и бензиновую. Пропановая и бутановая Фракции при температуре 480 550 оС направляются одновременно в первую и вторую ступени реактора 2 соответственно потоками II и III по трубопровлодам 18 и 19, а бензиновая Фракция при температуре 320 - 380 оС - в реактор 7 потоком IV по трубопроводу 20. В результате химических превращений углеводородов сырьевых Фракций, происходящих в реакторах в присутствии подвижного катализатора, образуются газопродуктовые смеси, направляемые из реакторов в блок разделения продуктов (на чертеже не показан), где из указанных смесей выделяют следующие продукты: водородсодержащий газ. топливный газ. бензол, высокооктановый компонент моторного топлива.
Регенерированный катализатор из приемного бункера 1, медленно двигаясь под действием силы тяжести, поступает в реактор 2 и проходит через все реакторные ступени, начиная с первой. В результате контактирования с сырьем катализатор дезактивируется (закоксовывается). Закоксованный катализатор из реактора 2 поступает через шлюзовое устройство 3 в питатель 4, откуда поднимается по пневмотранспортному катализаторопроводу 5 в приемный бункер 11 узла регенерации. Опускаясь из приемного бункера 11. катализатор под действием силы тяжести проходит через регенератор 12. где восстанавливает свою активность (регенерируется), и шлюзовое устройство 13 в питатель 14. откуда поднимается по
- 10 пневмотранспортному каталиэаторопроводу 15 в приемный бункер 1 реакторного узла. Таким образом цикл циркуляции катализатора через первый реакторный узел замыкается. Аналогичным путем проходит катализатор, циркулирующий через второй реакторный узел, включающий приемный бункер 11, реактор 7, шлюзовое устройство 8 и питатель 9. Оба циркулирующих потока, объдинившись в приемном бункере 11, проходят через узел регенерации совместно, снова разделяясь на два потока в питателе 14.
Интенсивность движения катализатора в каждом реакторном узле может быть различной и целенаправленно изменяемой в зависимости от того, в каком из реакторных узлов катализатор дезактивируется (закоксовывается) быстрее. Общая производительность узла регенерации также может оперативно регулироваться в заданных пределах. Обеспечение равномерного поступления на регенерацию закоксованного катализатора одновременно из двух реакторных узлов, а также распределение регенерированного катализатора на два параллельных потока с заданным соотношением расходов достигается применением регулируемого пневмотранспорта, который может работать как в периодическом так и в непрерывном режиме.
Реакторно-регенерационный блок предложенной конструкции может быть использован в составе любых промышленных нефтехимических установок, пригодных для каталитической переработки различных видов однотипного сырья с использованием единого катализатора, подвергаемого непрерывной регенерации. Например, применение блока в составе установки риФорминга позволяет перерабатывать одновременно широкую и узкую бензиновые Фракции с получением высокооктанового компонента бензина и индивидуальных ароматических углеводородов.
- 11 UI