Реактор для каталитического крекинга углеводородного сырья

 

Изобретение относится к устройствам реакторов, используемых при проведении реакций крекинга, висбрекинга, пиролиза и других термоконтактных процессов переработки углеводородного сырья с использованием порошкообразных катализаторов и контактов. Оно может найти применение в нефтепереработке и нефтехимии для осуществления процессов переработки газов, нефтяных фракций и тяжелых остатков. Реактор содержит зоны реакции и сепарации, отпарную секцию, сырьевые форсунки и патрубок для ввода катализатора в реактор. Зона сепарации представляет собой участок горизонтальной трубы, тангенциально входящей в первичный циклон, зоной сепарации служит кольцевая камера, образованная цилиндрическим корпусом первичного циклона и его выводной трубой. Внутри выводной трубы первичного циклона размещен батарейный циклон для улавливания частиц катализатора из отходящих продуктов реакции. Сырьевые форсунки и патрубок для ввода катализатора в реактор установлены в начале участка горизонтальной трубы. Предложенное изобретение позволяет создать простой по конструкции и удобный для монтажа и эксплуатации реактор установки каталитического крекинга углеводородного сырья в присутствии порошкообразного катализатора. Применение реактора одновременно позволяет исключить расходование водяного пара на цели пневмотранспорта катализатора по вертикальной трубе лифт-реактора, существенно снизить капитальные и эксплуатационные расходы на установке. 1 ил.

Изобретение относится к конструкциям реакционных устройств, применяющихся для проведения термокаталитических и термоконтактных процессов переработки углеводородного сырья. В частности, оно может быть использовано в нефтепереработке в качестве реактора для проведения процесса каталитического крекинга газойлевых фракций нефтей.

Известен реактор установки каталитического крекинга нефтяного сырья, состоящий из зоны реакции, заполняемой плотным слоем проходящего гранулированного катализатора, зоны сепарации для отделения гранул катализатора от паров продуктов реакции, отпарной секции для удаления с поверхности отработанного катализатора адсорбированных углеводородов, штуцеров для подвода сырья и катализатора в зону реакции и штуцеров для вывода продуктов реакции и отработанного катализатора в другой аппарат (Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. Ч. 2-я. - М.: 1980, рис. 49, с. 157).

Существенным недостатком данного реактора является то, что в нем невозможно проводить эффективный крекинг углеводородного сырья в псевдоожиженном слое порошкообразного катализатора.

Известен также реактор установки каталитического крекинга, предназначенный для осуществления процесса в псевдоожиженном слое порошкообразного катализатора. В отличие от предыдущего аналога, он состоит из зоны реакции с кипящим слоем катализатора, зоны сепарации, находящейся выше уровня кипящего слоя, в которой происходит гравитационное разделение газопаровой и твердой фаз, циклонов, установленных в зоне сепарации (зоны отстоя для осаждения частиц катализатора, увлекаемых из слоя продуктами реакции), отпарной секции, расположенной ниже зоны реакции, патрубков для ввода сырья и катализатора в зону реакции и патрубков для отвода продуктов реакции и катализатора в другие аппараты (Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. Ч. 2-я. - М.: Химия, 1980, рис. 56, с. 167).

Реактор данной конструкции имеет преимущество перед первым. Он позволяет проводить процесс крекинга с большим выходом целевой продукции на массу катализатора, одновременно находящуюся в зоне реакции, увеличить пропускную способность зоны реакции и оптимизировать режим крекинга за счет изменения объема кипящего слоя по ходу процесса. Однако этому реактору присущи недостатки. К их числу относятся большие габариты, необходимость расходования водяного пара на поддержание псевдоожиженного слоя, избыточная продолжительность контакта сырья с катализатором из-за большого объема зоны реакции, что приводит к превращению бензина в газ.

Ближайшим к изобретению по технологической сущности (прототипом) является реактор, используемый для осуществления процесса каталитического крекинга на порошкообразном катализаторе, описанный в патенте RU N 2079541 C1 (ЮОП), 20.05.97. "Способ проведения каталитического крекинга сырья в псевдоожиженном слое и устройство для его осуществления".

Известный реактор, называемый лифт-реактором, состоит из зоны реакции в виде вертикальной трубы 26, зоны сепарации 28, в которой размещены группы из двух последовательных осадительных циклонов 36 и 42 специального сепарирующего устройства, служащие для отделения порошкообразного катализатора от продуктов реакции, отпарной секции 52, патрубков для ввода катализатора 14 и сырья 24 и патрубков 44 для вывода продуктов реакции из зоны сепарации 28.

Крекинг сырья по прототипу осуществляется в трубе лифт-реактора 26. Для этого в ее нижнюю часть через патрубок 14 вводится горячий регенерированный катализатор 12, подхватываемый водяным паром 20, с помощью которого производится вертикальный разгон и транспорт катализатора. Через вышерасположенные патрубки 24 в поток движущегося катализатора подается диспергированное сырье.

Отработанный катализатор из циклонов - осадителей 36 и 42 по спускным трубам 48 и 50 отводится в отпарную секцию 52, откуда после обработки водяным паром 56 он выводится в регенератор 10. Пары продуктов реакции и водяной пар из циклонов по патрубкам 44 отводятся во фракционирующую колонну.

Основными недостатками лифт-реактора являются большие габариты зоны сепарации и высокое ее расположение относительно нулевой отметки установки, что усложняет ее обслуживание и увеличивает капитальные затраты на строительство самой установки каталитического крекинга. Для транспорта катализатора по вертикальной трубе на большую высоту расходуется много перегретого водяного пара, а из-за резкого поворота высокоскоростного потока катализатора на 90^o, при входе в его осадительные циклоны, возникает большой перепад давления между лифт-реактором и циклонами, не исключается усиленный износ катализатора и входных патрубков циклонов 36. Все эти недостатки существенно усложняют эксплуатацию и обслуживание реактора, удорожают вырабатываемую продукцию.

Предлагаемое изобретение решает задачу создания реактора каталитического крекинга простого по конструкции и удобного для монтажа и обслуживания.

Достигаемый технический результат при реализации изобретения заключается в том, что полностью отпадает необходимость в расходовании водяного пара на процесс пневмотранспорта катализатора по вертикальной трубе, исключается резкий поворот потока катализатора на 90^o при входе его в осадительные циклоны и тем самым существенно снижается износ трубы, катализатора и циклонов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном реакторе для каталитического крекинга углеводородного сырья на порошкообразном катализаторе, состоящем из зон реакции и сепарации, отпарной секции, сырьевых и паровых форсунок, патрубков для катализатора и сырья, согласно изобретению зона реакции представляет собой участок горизонтальной трубы, тангенциально входящей в первичный циклон, зоной сепарации служит кольцевая камера, образованная цилиндрическим корпусом первичного циклона и его выводной трубой, причем внутри выводной трубы первичного циклона размещен батарейный циклон для улавливания частиц катализатора из отходящих продуктов реакции, а сырьевые форсунки и патрубок для ввода катализатора в реактор установлены в начале участка горизонтальной трубы.

Устройство реактора показано на чертеже. Он состоит из участка горизонтальной трубы 1, первичного циклона 2, батарейного выходного циклона 3, отпарной секции 4, камеры сбора продуктов реакции 5, форсунок 6 и патрубков 7, 8, 9, 10, причем участок горизонтальной трубы служит зоной реакции. Он входит в первичный циклон тангенциально, а кольцевая камера 11, образованная выкидной трубой 12 первичного циклона и его цилиндрическим корпусом, выполняет роль зоны сепарации. Батарейный выходной циклон размещен внутри выводной трубы первичного циклона.

Реактор работает следующим образом. Регенерированный горячий катализатор 1 в дозированном количестве поступает в реактор из регенератора по патрубку 7 и входит в зону реакции горизонтальной трубы 1. Туда же, форсунками 6, установленными в торцевой части горизонтальной трубы 1, подается пропорциональное количество крекируемого сырья II, которое диспергируется водяным паром III.

В результате контактирования сырья с горячим катализатором образуются углеводородные пары, которые в смеси с форсуночным водяным паром III с соответствующей скоростью транспортируют катализатор по трубе 1 до ее тангенциального входа в первичный циклон 2. За время их совместного прохождения по участку трубы протекают реакции превращения сырья с образованием паров продуктов реакции, которые также участвуют в процессе горизонтального транспорта катализатора.

При тангенциальном входе в кольцевую камеру первичного циклона 2 смесь паров с катализатором под действием центробежных сил быстро разделяется. Частицы катализатора из зоны сепарации ссыпаются вниз в отпарную секцию 4 реактора, а пары продуктов крекинга через промежуточную полость 13 уходят в батарейный циклон 3. В момент разделения фаз процессы контактного взаимодействия углеводородного сырья с катализатором и реакции крекинга завершаются.

В батарейном циклоне 3 пары продуктов реакции очищаются от мелких частиц катализатора, которые ссыпаются в напорный стояк 14 батарейного циклона 3 и под собственным напором поступают в кипящий слой отпарной секции 4. Очищенные от частиц катализатора пары продуктов реакции IV уходят в сборную камеру 5 и оттуда через патрубок 8 выводятся в следующий технологический аппарат - фракционирующую колонну.

Отпаренный в режиме кипящего слоя от адсорбированных тяжелых углеводородов отработанный катализатор V по патрубку 10 выводится из реактора в последующий технологический аппарат-регенератор. Десорбированные с катализатора углеводороды и отпарочный водяной пар VI уходят из отпарной секции 4 в промежуточную полость 13 циклона. Там они объединяются с основным потоком паров продуктов реакции и совместно с ними проходят очистку в батарейном циклоне 3.

Таким образом, предлагаемый реактор прост по конструкции и удобен в эксплуатации. Он может найти применение также на технологических установках, предназначенных для осуществления процессов пиролиза и контактной переработки тяжелых нефтяных остатков.

Формула изобретения

Реактор для каталитического крекинга углеводородного сырья на порошкообразном катализаторе, состоящий из зон реакции и сепарации, отпарной секции, сырьевых форсунок и патрубка для ввода катализатора в реактор, отличающийся тем, что зона реакции реактора представляет собой участок горизонтальной трубы, тангенциально входящей в первичный циклон, зоной сепарации служит кольцевая камера, образованная цилиндрическим корпусом первичного циклона и его выводной трубой, причем внутри выводной трубы первичного циклона размещен батарейный циклон для улавливания частиц катализатора из отходящих продуктов реакции, а сырьевые форсунки и патрубок для ввода катализатора в реактор установлены в начале участка горизонтальной трубы.

РИСУНКИ

Рисунок 1