Реактор для переработки нефтяных дистиллятов

 

1. РЕАКТОР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ ДИСТИЛЛЯТОВ, включающий цилиндрический корпус, слой катализатора, распределительную тарелку, патрубки ввода сьфья и вывода продуктов, крьппку и днище, отличающийс я тем, что, с целью повьшения глубины гидрообессеривания сырья путем увеличения времени пребывания жидкой фазы в реакционной зоне, он снабжен центральной трубой, нижний конец которой соединен с патрубком вывода продуктов, а верхний размещен на уровне верхнего слоя катализатора, перевернутым стаканом, установленным соосно снаружи центральной трубы, верхний закрытый торец которого расположен над торцом центральной трубы , и разделительной перфорированной кольцевой перегородкой, один торец которой соединен с открытым торцом стакана, а другой - с днищем, при этом размеры центральной трубы и стакана находятся в соотношении 1: d, Pgft di К 6 1 V d. где внутренний диаметр реактоan 5 ра, м; d. внутренний диаметр стакана , м; d внешний диаметр центральной трубы, м; V газосодержание рабочей смеси (Qr/Q,); коэффициент пропорциональК ности . 2. Реактор поп.1, отлич. аю00 ел ел . :Щ и и с я тем, что перфорация разделительной кольцевой перегородки увеличивается сверху вниз. :о

.аа (11) coos ООВетсних

СО,ИЦ °

РЕСПУБЛИК

3С59 В 01 J 8 04 госуди ственный комитет сссР по делАм изоБРетений и ОТНРытий

4 ф(» °,ч

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

d К

d„

d1

do (21) 3616941/23-26 (22) 01.07.83 (46) 23.06.84. Бюл. У 23 (72) О.А. Чефранов, В.С. Генкин, С.M. Мельников. А.И. Васейко, И.Г.Фадеев, Г.Я. Дукельский, С.Я. Кулиев, P.H. Кулиев, С.P. Шамилови В.В.Гурский (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения (53) 66.023(088.8) .(56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 191493, кл. В 01 J 8/06.

2. Патент США У 3685971, кл, 23-288. (54)(57) 1. РЕАКТОР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ

НЕФТЯНЫХ ДИСТИЛЛЯТОВ, включающий цилиндрический корпус, слой катализатора, распределительную тарелку, патрубки ввода сырья и вывода продуктов, крьппку и днище, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения глубины гидрообессеривания сырья путем увеличения времени пребывания жидкой фазы в реакционной зоне, он снабжен центральной трубой, нижний конец ко" торой соединен с патрубком вывода продуктов, а верхний размещен на уровне верхнего слоя катализатора, перевернутым стаканом, установленным соосно снаружи центральной трубы, верхний закрытый торец которого расположен над торцом центральной трубы, и разделительной перфорированной кольцевой перегородкой, один торец которой соединен с открытым торцом стакана, а другой — с днищем, при этом размеры центральной трубы и стакана находятся в соотношении где 0 „- внутренний диаметр реактора, м;

d — внутренний диаметр стака1 на, м;

dä †внешний диаметр центральной трубы, м; газосодержание рабочей смей,й);

К вЂ” коэффициент пропорциональности.

2. Реактор по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что перфорация разделительной кольцевой перегородки увеличивается сверху. вниз.

1098559

Изобретение относится к реакторам для гидрогенизационной переработки нефтяного сырья в неподвижном слое гранулированного катализатора и может быть использовано в процессах гидрокрекинга, гидроочистки и гидроизомеризации нефтяных дистиллятов.

В этих реакторах процессы осуществляют при высоких температурах и ,давлениях, и эффективность их ра- 10 боты зависит от условий контактирова. ния,газожидкостного. потока с катализатором. При неудовлетворительных условиях контактирования, т. е. в тех случаях, когда не вся поверхность 15 катализаторного слоя контактирует с жидкостью, показатели процесса массообмена резко ухудшаются и снижается срок службы катализатора.

Известен реактор, включающий цилинд- Zp рический корпус, заполненный катализа-, тором, патрубки ввода сырья и вывода продуктов, нижнюю распределительную тарелку и затворно-сепарационное устройство в верхней части аппарата 1J. 25

Недостатком реактора является сложность затворно-сепарационного устройства для удержания слоя катализатора в компактном оостоянии и предотвращения его уноса. Возможность закоксо- 3р вывания в переточных патрубках приводит к полной неработоспособности устройства и нарушению эффективности работы реактора.

Наиболее близким к.изобретению по технической сущности является реактор для переработки нефтяных дистиллятов, включающий цилиндрический корпус, слой катализатора, распределительную тарелку, патрубки ввода сырья 4О и вывода продуктов, крышку и днище .I.2)Недостатком известного реактора как аппарата с нисходящим газожидкостным потоком является отсутствие полного контакта фаз с катализатором в 45 широком диапазоне нагрузок. В аппаратах с нисходящим потоком необходимый контакт сырья и катализатора достигается в весьма узком диапазоне нагрузок при плотностях орошения Ф, равных 4,0-4,2 кг/м с.

Целью изобретения является повышение глубины гидрообессеривания сырья путем увеличения времени пребывания жидкой фазы в реакционной зоне.

Для достижения поставленной цели реактор для переработки нефтяных дистиллятов, включающий цилиндрический корпус, слой катализатора, распределительную тарелку, патрубки ввода сырья и вывода продуктов, крышку и днище, снабжен центральной трубой, нижний конец которой соединен с патрубком вывода продуктов, а верхний размещен на уровне верхнего слоя катализатора, перевернутым стаканом, установленным соосно снаружи центральной трубы, верхний закрытый торец которого расположен над торцом центральной трубы, и разделительной перфорированной кольцевой перегородкой, один торец которой соединен с откры-! тым торцом стакана, а другой — с днищем, при этом размеры центральной трубы и стакана находятся в соотношении а Р„dаК

do д„Ч где П вЂ” внутренний диаметр реактоап ра, м;

dz - внутренний диаметр стакана, м;

Йо — внешний диаметр центральной трубы, м

М " гаэосодержание рабочей смеси (Q lQ.);

К вЂ” коэффйциент пропорциональности, При этом перфорация разделительной кольцевой перегородки увеличивается сверху вниз.

На чертеже. представлен предлагаемый аппарат, продольный разрез.

Реактор состоит из цилиндрического корпуса 1, патрубка 2 ввода сырья, распределительной тарелки 3, слоя 4 катализатора, патрубка 5 вывода продуктов с дренажными отверстиями 6, катализатора 7, центральной трубы 8, стакана 9 и перфорированной.разделительной. кольцевой перегородки 10.

Верхний торец стакана 9 расположен выше открытого торца центральной трубы 8, который находится на уровне верхнего слоя 4 катализатора. Нижний торец внутренней трубы соединен с патрубком 5 вывода продуктов, а между нижним торцом стакана и днищем имеется зазор для прохода продуктов реакции. С этой целью имеется зазор между стаканом и центральной трубой.

Для предотвращения попадания ката.лизатора в зазор между трубой 8 и стаканом 9 торец стакана соединен с перфорированной разделительной перегородкой 10 и днищем реактора.

Для обеспечения равномерного рас пределения газожидкостного потока в

59 4

3 10985 слое катализатора перфорация перегородки имеет переменное значение и увеличивается сверху вниз.

Реактор работает следующим образом.

Газожидкостную смесь подают через входной патрубок 2 на распределительную тарелку 3, где поток равномерно распределяется пб сечению реактора.

Сырье движется нисходящим потоком в слое 4 катализатора, проходит раз- !О делительную перфорированную перегородку 10, и далее прореагировавшие продукты по зазору между центральной трубой 8, стаканом 9 и по центральной трубе 8 выводят из реактора через патрубок 5 вывода продуктов. В случае остановки реактора сырье выводят через дренажные отверстия 6.

Сообщающийся с катализаторным объемом кольцевой зазор между трубой 20

8 и стаканом 9 позволяет поддерживать заполнение слоя катализатора исходным сырьем на уровне торца центральной трубы 8.

Вследствие увеличения полноты за- 25 полнения слоя катализатора жидкой фазой повышается ее время пребывания, что обеспечивает более полный контакт сырья с катализатором.Применительно к гидрогенизационным. процессам увеличение времени пребывания жидкой фазы приближает реактор переработки нефтяных дистиллятов к автоклаву, где обеспечивается необходимое для превращения время пребывания исходного сырья.

Увеличение времени пребывания жидкой фазы при неизменном общем расходе газожидкостной смеси позволяет уменьшить удельную объемную скорость 40 сырья на единицу объема катализатора и тем самым повысить выход и качество продуктов при тех же технологических условиях в том же реакционном объеме. . 4Я

Время пребывания жидкой фазы и соответственно степень контактирования с катализатором зависит от высоты торца центральной трубы 8, лимитируемой общей высотой реактора и расходными характеристиками газожидкостного потока в кольцевом зазоре между центральной трубой 8 и стаканом 9.

Исследования, проведенные на модельной установке (диаметр реактора S5

1 2 м, высота 4 м) с нефтяными дистиллятами, позволяют определить оптимальные соотношения зазора между трубой 8 и стаканом 9 и плотностью орошения исходящей смеси (расход газа поддерживается постоянным), а также выявить геометрические параметры разделительной перегородки 10.

Основные усредненные данные, связывающие эффективное время пребывания в исследуемой системе и глубину обессеривания, величину зазора ! сю с 1 Ь- соотношение диаметров цен2 1 d тральной трубы и стакана 1 1 оо где Й1 — внутренний диаметр стакана

9, d — наружный диаметр центральной трубы 8) и плотность орошения (соответствующую исходному газосодержанию) приведены в табл. 1.

Плотность орошения меняется в экспериментах в характерном для процессов переработки нефтяных дистиллятов диапазоне 3,6-4,6 кг/м . с.

Эффективное время пребывания определяют индикаторным способом (по кривым отклика на подачу трассера) с учетом коэффициента извилистости зернистого слоя и оценки величины концевых значений функции распределения времени пребывания. Обработка кривых отклика производится по стандартным методикам в соответствии с диффузионной моделью распределения.

Для определения изменения глубины обессеривания при различных условиях экспериментов среднее время пребывания жидкой фазы сырья (a,, с) сопоставляется с условным временем реагирования (величиной, обратной объемной скорости подачи сырья) в процессе гндроочнстки дизельного топлива (фракция 220-380 С) Западно Сибирской нефти с содержанием серы

1,1 мас.X. Параметры гидроочистки: температура 350 С, давление 3,5 МПа, кратность циркуляции газа 300 нм /м сырья, объемная скорость подачи .сырья 3 — 6 г".

Из табл. 1 видно, что наибольшая глубина обессеривания сырья (1„ X) в случаях больших плотностей орошения достигается при увеличенных зазорах и больших значениях величин соотношения диаметров труб.

В табл. 1 также приведены данные по изменению среднего времени пребывания и степени обессеривания в зависимости от плотности орошения (значения известного устройства помечены знаком *). Из данных таблицы видно, S . 109855 что в предлагаемом реакторе степень обессеривания при всех значениях плотности орошения выше, чем в известном.

При малых плотностях орошения большей глубине гидрообессеривания соот" ветствует меньшее значение зазора и меньшее значение соотношения диаметров.

Такой характер зависимостей определяет необходимость введения коэффи- iO циента пропорциональности К для определения оптимального значения величины соотношения диаметров труб при различных значениях плотностей орошения. 15

В табл. 2 представлены зависимости коэффициента пропорциональности

К от плотности орошения и глубины обессеривания, полученные на основе результатов экспериментов, приведен- 20 ных в табл. 1.

Как видно .из табл. 2, при достижении максимальной .глубины гидрообессеривания значение коэффициента пропорциональности К изменяется от 3 до 25

10 по мере увеличения плотности орошения.

Влияние разделительной перегородки на равномерность распределения потока по слою катализатора оценивается методом отбора проб газа и жидкости и, сечению модели аппарата в нижней части слоя катализатора. Анализ полученных данных показывает, что установка перегородки с равномерной перфорацией приводит к преимущественному прохождению газового потока в центральной зоне зернистого слоя. Однородное распределение достигается при увеличении степени перфорации перегородки сверху вниз.

Изобретение позволяет повысить глубину гидрообессеривания путем увеличения времени пребывания жидкой фазы н тем самым увеличить выход и качество продуктов при тех же технологических условиях и в том же реакционном обьеме. При использовании предлагаемой конструкции благодаря увеличению времени пребывания сырья и повышению глубины гидрообессеривания можно повысить производительность реактора на 5-10Х.

I

1

I о о л л

° Л ь л е

° л о л

СФЪ

° В

СЪ л о

QO

° л

СЪ

»,(С

C0 CV

° В ° ом

О\

° л

ОО

D

ССЪ л л

° ° ь л

ССЪ

° л

СГЪ

СЧ

° »

° В л

00 л . J0

° л о

° В

СФЪ

° »

СФЪ

D л л

° В о л

ССЪ

° В о л

СФ\

° л

СЪ о

° л

Vl л

° ° о

ССЪ

° л

Ъ л

С4 л

СО

° В

ССЪ

»4

° В °

00 СО л

° »

О\ л

° В и

I л

СО

° л л

СО

° л

СО

СО

00 л

° л

° В

° л

О л

° В о л вгЪ

° л

D л

СФЪ

° л

СЛ л ю

СО о

° л

СЪ л

° л о л

МЪ

° °

СЪ л

С4 о

СО

° л

СФЪ л (С

СО 00

° В Л л л

° л

СО л л л

СО

° л

° В л

° » О

СО

° В .Щ

СО о л

° В

СФЪ

° ».

° В

С0

t4

СО

D л

° В о л

ОЪ

° л

О

»

С Ъ л

ССЪ о

° л

СЪ

» л

° Ф1

О л

ССЪ

° л

МЪ л

° »

СЧ

СМ

СО

Фл

СФЪ

СО

° В

00

Ф (С

00 л

° л

° »

\ГЪ

° ° сЧ 1

° л

ССЪ л

СЧ

1 л л

° л ь

СГ

° л

СФ)

° В

ССЪ л

О 1

Ю

Ф»

° л

3ГЪ л

° л ь и л

ССЪ л

СЧ

° - о !

° В

CV

Фл

CO

С««

° В

ССЪ 1

° В

СЧ

° л

С

° В о л

МЪ

° л о л

СФЪ

° л мЪ

° 1 л

° В, СЧ

° I л Ф

° ССЪ

В IP О

° л

СФЪ

» О ь

° л л л л

° В

Л

ССЪ

° \

ССЪ л

° » ь

ОЪ л

° л

О

O)

° В

ССЪ л о

СО

° В

Ф»

° л

1

t !

D л

М

Ю о

С 4 О

СФ

М

6(I

1 О

g л!

Ю 1

1 1 ч 1

1 !

I 1

00 t л

С"Ъ 1

I 1

I 1

1 ФФ

1 Х

1 Ф 1 !

С 1 л л л

° л

° \ л

° л С» о л л

° Ф1

Л сО о

» л

° л

ССЪ

» л (с

° л о

В Щ

° л

ill

Л сО

1098559

1 I

Ч !

СФЪ

Ю л

1

1 I

1 1

I 1

I (I t

СЧ I л

Ф 1

1098559

Составитель Н. Кацовская

Редактор О. Юрковецкая Техред Л.Мартяшова КорректорЛ. Пилипенко

Заказ 4399/2 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4