Суспензионный аппарат



Суспензионный аппарат
Суспензионный аппарат
Суспензионный аппарат
Суспензионный аппарат

 


Владельцы патента RU 2566406:

СЭСОЛ ТЕКНОЛОДЖИ (ПРОПРИЕТЕРИ) ЛИМИТЕД (ZA)

Изобретение относится к суспензионному аппарату и способу его работы. Способ эксплуатации суспензионного аппарата включает подачу одного или нескольких газообразных реагентов в суспензию твердых частиц, суспендированных в суспензионной жидкости в сосуде со свободным пространством над суспензией, причем один или несколько газообразных реагентов подают в суспензию через газораспределитель, который имеет направленные вниз выходы для газа, и подают на непроницаемую для жидкости перегородку, перекрывающую сосуд ниже газораспределителя, причем перегородка делит сосуд на объем суспензии над перегородкой и придонный объем ниже перегородки, и поддержание перепада давления над перегородкой в заданных пределах путем варьирования давления в придонном объеме или давая ему измениться с помощью канала переноса давления, устанавливающего поток или связь давлений между придонным объемом и свободным пространством над суспензией. Изобретение позволяет минимизировать неохлаждаемый объем, занимаемый газораспределителем, и неохлаждаемый объем ниже газораспределителя, препятствует и предотвращает оседание и отложение катализатора, а также позволяет иметь надежную и простую механическую конструкцию. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к суспензионному аппарату. В частности изобретение относится к способу работы суспензионного аппарата и самому суспензионному аппарату.

Трехфазные реакторы или барботажные колонные суспензионные реакторы часто используют в промышленных химических процессах. Обычно их используют для реакций, в которых участвуют газообразные реагенты, продукты включают жидкости и необходим твердый катализатор. Такие реакции часто являются эндотермическими. В таких реакциях газ инжектируют в суспензию, которая содержит суспендированные в жидкости частицы катализатора. Обычно для введения газа в суспензию используют газораспределитель или разбрызгиватель. В обычных рабочих условиях суспензию обычно поддерживают в состоянии постоянного перемешивания.

В WO 2005/084790 раскрыт газораспределитель для суспензионного реактора с выходами для подачи газа, которые находятся как можно ближе к днищу реактора и которые приспособлены для выпуска газа вдоль днища реактора при выгрузке катализатора, что улучшает распределение катализатора по реактору. В WO 2005/084790 указано, что объем, находящийся ниже газораспределителя, находится вне области действия охлаждающих средств, так что при выгрузке катализатора с днища удаляется только катализатор из зоны, расположенной непосредственно над газораспределителем, где находится основная часть охлаждающих змеевиков. Из фигуры 1 в патенте WO 2005/08470 видно, что форма газовых выходов следует кривизне глухого днища реактора.

В WO 2005/094979 раскрыт газораспределитель с направленными вниз газовыми соплами, которые во время работы обеспечивают формирование струй, направленных внутрь суспензии. Эти струи дочиста омывают поверхность днища реактора, что препятствует осаждению катализатора на поверхности днища. В WO 2005/094979 указана плотность распределения сопел и также оптимальное расстояние между соплами и поверхностью днища реактора, с тем чтобы, с одной стороны, обеспечить суспендирование катализатора и, с другой стороны, препятствовать эрозии. На фигуре 2 в WO 2005/094979 показано искривление поверхности днища реактора и расположение колец газораспределителя для обеспечения постоянного пространства между кольцами и поверхностью днища реактора. Это достигается путем использования трубок различной длины для соединения колец с коллекторами. В WO 2005/094979 указано, что в плоском, т.е. помещенном в горизонтальной плоскости, газораспределителе с трубками одинаковой длины расстояние между соплами и поверхностью днища реактора будет переменным, что может привести к проблемам с эрозией в одной части реактора, в то время как катализатор находится в другой части.

Конструкции, предложенные в WO 2005/094979 и WO 2005/084790, включают значительный неохлаждаемый объем реактора, т.к. газораспределитель омывает глухое днище реактора. Кроме того, глухое днище реактора составляет часть оболочки для поддержания давления в реакторе и испытывает удары газовых струй на выходе из газораспределителя.

В GB 2410906 рассмотрено распределение газа в суспензионном аппарате и также суспензионный аппарат с проницаемым для жидкости поддоном с отверстиями под разбрызгивателем. Поддон с отверстиями удерживает 90% масс.ч. Ввод жидкости для прерывания находится ниже поддона с отверстиями.

В WO 2007/086612 раскрыт барьерный элемент, расположенный перед выбросом потока газа вниз из газораспределителя в суспензионный реактор. Примерами таких барьеров служат экран, пластина с фильтром и твердая пластина. В некоторых вариантах барботажный колонный реактор по WO 2007/086612 имеет барьер между газораспределителем и выходом жидкости, который помещается в днище реактора, причем барьер содержит отверстия для удержания частиц катализатора.

Ожидается, что конструкции с дырчатыми перегородками, как показано в GB 2410906 и WO 2007/086612, приведут к тому, что по меньшей мере некоторое количество катализатора будет проникать ниже дырчатой перегородки и оседать или застревать в дырчатой перегородке (следует иметь в виду, что во время работы суспензионного реактора происходит истирание катализатора из-за его постоянного взмучивания). Осажденный или застрявший катализатор в этом неохлаждаемом объеме с высокой концентрацией или парциальным давлением реагента в непосредственной близости к месту подачи реагента создаст проблемы типа локальных горячих пятен с последующим разрушением оборудования и катализатора.

Указанных трудностей можно избежать по меньшей мере до некоторой степени или уменьшить путем применения непроницаемой для жидкости перегородки. Однако выясняется, что непроницаемый для жидкости барьер или перегородка могут сами по себе создавать конструкционные и эксплуатационные проблемы. При этом следует отметить, что суспензионные барботажные колонны для синтеза углеводородов по Фишеру-Тропшу могут работать при давлении выше 30 бар.

Подход с применением непроницаемой для жидкости перегородкой был предложен в CN 1233454С и US 2010/0216896. В этих патентах предлагается непроницаемый для жидкости барьер, расположенный в направлении газа, выбрасываемого вниз из газораспределителя, при подаче газообразных реагентов через придонный объем ниже непроницаемой для жидкости перегородки в газораспределитель. В обоих изобретениях газообразные реагенты подают в придонный объем через главную вводную трубку, открывающуюся в придонный объем, со связью потоков между придонном объемом и газораспределителем через трубки, проходящие через непроницаемую для жидкости перегородку. Согласно CN 1233454 С, преимуществом данного подхода является то, что суспензия, засасываемая обратно в придонный объем при уменьшении газового потока или его прерывании, только входит в придонный объем и не может сразу же войти в трубку главного ввода, в то время как в US 2010/0216896 описаны вспомогательные системы для отвода суспензии, стекающей в придонный объем. Поэтому подход с введением непроницаемого для жидкости барьера, как в CN 1233454 С и US 2010/0216896, приводит к прохождению суспензии ниже барьера. Кроме того, в случае блокады газораспределителя непроницаемый для жидкости барьер будет подвергаться большим перепадам давления (см., например, максимальное давление в источнике синтез-газа, обычно используемое в суспензионной барботажной колонне синтеза углеводородов) и соответственно потребуется механическая конструкция с учетом этих больших перепадов давления.

Поэтому желательно предложить способ работы суспензионного аппарата или суспензионный аппарат, который минимизирует неохлаждаемый объем суспензионного аппарата, занимаемый газораспределителем, и неохлаждаемый объем ниже газораспределителя, препятствует или предотвращает оседание и отложение катализатора и также позволяет иметь надежную и простую механическую конструкцию.

Раскрытие изобретения

Согласно одному аспекту настоящего изобретения, предложен способ работы суспензионного аппарата, включающий:

подачу одного или более газообразных реагентов в суспензию твердых частиц, суспендированных в суспензионной жидкости в сосуде со свободным пространством над суспензией, причем один или несколько газообразных реагентов подают в суспензию через газораспределитель, который имеет направленные вниз выходы для газа, и направляют к непроницаемой для жидкости перегородке, перекрывающей сосуд ниже газораспределителя, причем перегородка делит сосуд на объем суспензии над перегородкой и придонный объем ниже перегородки; и

поддержание перепада давления над перегородкой в заданных пределах путем варьирования давления в придонном объеме или давая ему измениться с помощью канала переноса давления, устанавливающего поток или связь давлений между придонным объемом и свободным пространством над суспензией.

Обычно твердые частицы являются катализатором и способ включает:

обеспечение возможности одному или нескольким газообразным реагентам реагировать по мере прохождения наверх через суспензию с образованием жидкой фазы и газообразных компонентов и отвод газообразных компонентов из свободного пространства над суспензией; и

отделение жидкой фазы от суспензии в точке выше перегородки для сохранения суспензии на желательном уровне в объеме суспензии.

В данном описании термин «выход газа» относится к тому выходу, где газ покидает газораспределитель и поступает в суспензию. Таким образом, выход газа можно, например, определить как направленные вниз инжекторы газа или как трубки диффузора, направленные вниз от газовых инжекторов.

Кроме того, в данном описании «непроницаемая для жидкости перегородка» не означает, что перегородка не может иметь другие проходящие через нее каналы. «Непроницаемая для жидкости перегородка» означает перегородку, изготовленную из непроницаемого для жидкости материала, так что суспензия или компоненты суспензии из объема суспензии выше перегородки не могут перетекать из суспензии в придонный объем; однако при желании одна или несколько трубок могут проходить через перегородку для массопереноса или переноса давления суспензии снаружи в придонный объем.

Перегородка обычно плоская или пологая и расположена перпендикулярно к продольной вертикальной центральной оси сосуда, которая обычно имеет форму вертикально вытянутой оболочки колонны. Другими словами, перегородка обычно располагается горизонтально и определяет съемный пол или днище сосуда.

Важно подчеркнуть, что в результате поддержания перепада давления над перегородкой и управления им в заданных пределах перегородка не должна составлять часть суспензионного аппарата или его оболочки. Давление на перегородку можно установить на основании максимального перепада давления над перегородкой, ожидаемого для разных режимов работы (например, запуска, нормальной работы, флуктуации давления во время работы, сползания слоя и т.п.) в направлениях наверх и вниз, с учетом заданных пределов перепада давления. Обычно перегородка рассчитана на давление ниже 600 кПа, более предпочтительно ниже 300 кПа, даже более предпочтительно ниже 200 кПа. Важно, что предпочтительны значительно меньшие давления, чем рассчитанные давления для оболочки сосуда, которые могут доходить до 4000 кПа.

Таким образом, заданные пределы давления находятся в пределах рассчитанного давления на перегородку, например, примерно 500 кПа или примерно 200 кПа или даже всего лишь 50 кПа.

Преимущества пониженных давлений на непроницаемой для жидкости перегородке особенно заметны, когда диаметр сосуда увеличивают в случае конкретного применения данного изобретения в сосудах диаметром более 5 м, более предпочтительно более 7.5 м, даже более предпочтительно более 9 м. Это преимущество еще усиливается в случае плоской или пологой перегородки.

Таким образом, давлению в придонном объеме можно давать меняться автоматически в соответствии с изменением давления в объеме суспензии или свободном пространстве, с тем чтобы поддерживать перепад давления над перегородкой в заданных пределах. Обычно существует разность между откликом давления в придонном объеме вслед за изменениями давления в объеме суспензии или в свободном пространстве и величиной перепада давления над перегородкой в результате переноса давления, также зависящего от размера канала переноса давления. Таким образом, важно, чтобы канал переноса давления был предпочтительно такой величины, которая учитывала бы различные операции переноса (например, быстрое снятие давления в объеме суспензии), с тем чтобы перепад давления на перегородке оставался в заданных пределах.

Придонный объем может быть заполнен жидкостью, или газом, или смесью жидкость/газ, или как жидкостью, так и газом, но предпочтительно использовать газ.

В результате использования канала переноса давления и установления связи давления между придонным объемом и свободным пространством над суспензией прекращается поток суспензии, более конкретно твердых частиц катализатора, в придонный объем, но давление между свободным пространством и придонным объемом переносится или выравнивается.

Канал для переноса давления или трубка через перегородку или вокруг нее может проходить через перегородку или вокруг нее, что способствует переносу давления в придонный объем или из него. Таким образом, канал переноса давления может быть внутри сосуда или вне его.

Канал переноса давления может быть установлен непосредственно между придонным объемом и свободным пространством с помощью по меньшей мере одной трубки, т.е. прямым потоком для связи давлений между придонным объемом и свободным пространством.

Альтернативно канал переноса давления может обеспечить поток или связь давления между придонным объемом и по меньшей мере одной трубкой, связанной со свободным пространством.

Обычно отвод газообразного продукта из суспензионного аппарата начинается в свободном пространстве над суспензией. В одном варианте изобретения канал устанавливает поток связи со свободным пространством с помощью линии отвода газообразного продукта. Также важно, что такое расположение препятствует потоку суспензии и в частности проникновению твердых частиц или катализатора в придонный объем.

Придонный объем может быть снабжен вентилем или сливной линией. Обычно непрореагировавшие реагенты возвращают в суспензионный аппарат. Небольшую порцию такого рецикла удобно использовать в качестве постоянного вентиля при придонном объеме.

Суспензионный аппарат может применяться в процессе, который выбирают из группы, включающей ожижение угля, синтез метанола, синтез высших спиртов, процессы гидрогенизации и синтез углеводородов из монооксида углерода и водорода. Однако ожидалось, что способ по данному изобретению найдет особое применение в работе суспензионной барботажной колонны синтеза углеводородов, в которой углеводороды синтезируют из монооксида углерода и водорода в присутствии железного или кобальтового катализатора, т.е в синтезе Фишера-Тропша.

Согласно другому аспекту изобретения предложен суспензионный аппарат, который включает

сосуд с суспензией, содержащей жидкие и твердые вещества, со свободным пространством над суспензией;

газораспределитель в нижней части сосуда, который определяет направленные вниз выходы для газа;

непроницаемую для жидкости перегородку, перекрывающую сосуд с суспензией ниже газораспределителя, которая разделяет сосуд на объем суспензии выше перегородки и придонный объем ниже перегородки; и

канал или трубку переноса давления, проходящую через перегородку или вокруг нее, через которую происходит перенос давления в придонный объем или из него, причем канал переноса давления устанавливает поток или связь давлений между придонным объемом и объемом свободного пространства в суспензионном сосуде выше объема суспензии, поддерживая перепад давления над перегородкой в заданных пределах путем регулирования давления в придонном объеме или давая ему измениться.

Аппарат может включать один или несколько следующих элементов:

линию подачи газообразных реагентов в газораспределитель;

вывод газообразного продукта в верхней части сосуда для связи с линией отвода газообразного продукта; и

вывод жидкой фазы выше перегородки, но ниже вывода газообразного продукта для связи с линией отвода жидкой фазы.

Непроницаемая для жидкости перегородка описана выше. Перегородка может быть непроницаемой для твердого потока, например, она может быть плоской пластиной, обычно круглой. Одна или несколько трубок могут проходить через перегородку.

Канал переноса давления описан выше.

Сосуд с суспензией описан выше.

Газораспределитель может включать проходящие вниз трубки диффузора, определяющие направление выхода газа. Такое расположение ограничивает возможность попадания суспензии в газораспределитель. Газораспределитель может находиться в горизонтальной плоскости. Преимущество такой конструкции состоит в том, что при перегородке, расположенной в горизонтальной плоскости, расширяющиеся вниз трубки диффузора могут быть одинаковой длины с газовыми выводами, расположенными на одинаковом расстоянии от перегородки. Обычно трубки диффузора выходят из газовых инжекторов для подачи газа в суспензию, содержащую суспендированные в жидкости твердые частицы, и они могут иметь любую подходящую конструкцию.

Обычно аппарат включает по меньшей мере одно охлаждающее устройство внутри сосуда выше перегородки. Обычно на практике можно было бы поместить любое охлаждающее устройство выше газораспределителя, так чтобы перегородка ограничивала неохлаждаемую часть объема суспензии внутри сосуда ниже самого нижнего охлаждающего устройства внутри сосуда, т.е. внутри объема суспензии, до части объема между перегородкой и указанным самым нижним охлаждающим устройством.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение описано со ссылкой на сопровождающие схематические рисунки, где

Фигура 1 показывает суспензионный аппарат в виде суспензионной барботажной колонны, который работает согласно варианту изобретения;

Фигура 2 показывает в плане газораспределитель в аппарате из фигуры 1;

Фигура 3 показывает суспензионный аппарат в виде суспензионной барботажной колонны, который не соответствует данному изобретению; и

Фигура 4 показывает суспензионный аппарат в виде суспензионной барботажной колонны, который также не соответствует данному изобретению.

Осуществление изобретения

На фигуре 1 под номером 10 обозначена суспензия или суспензионный аппарат, который может работать согласно варианту способа по данному изобретению. Аппарат 10 включает вертикальный цилиндрический сосуд суспензионного реактора 12 для синтеза Фишера-Тропша и газораспределитель 14, помещенный в придонной части сосуда 12. Выход газообразных компонентов 16 находится в верхней части сосуда 12, и газообразные продукты отводят по линии 17, ведущей из сосуда и связанной потоком с выходом газообразных компонентов 16. Твердая плоская перегородка или съемный пол 18 расположен в придонной части сосуда 12. Перегородка 18 делит сосуд 12 на объем суспензии 19 выше перегородки 18 и придонный объем 36 ниже перегородки 18. Выход жидкой фазы 20 находится ниже выхода газообразных компонентов 16, но выше перегородки 18. Блок 22 охлаждающих трубок помещен выше газораспределителя 14, но ниже выхода газообразных компонентов 16.

Газораспределитель 14 связан по потоку с линией подачи газообразных реагентов 26. Газораспределитель 14 может иметь любую конструкцию для подачи газа в слой суспензии при условии, что он включает направленные вниз выходы газа. Например, он может быть изготовлен или включать радиально расходящиеся разветвленные трубки, связанные с концентрическими кольцами или трубчатыми тороидами, или может включать систему горизонтальных распределительных трубок, разветвляющихся на меньшие горизонтальные трубки, или может включать трубку, расположенную по спирали в горизонтальной плоскости. В варианте, показанном на фигуре 2, газораспределитель 14 включает нагреватель 27, связанный потоком со множеством боковых трубок 28 и с линией подачи 26. Несколько диффузоров 30 идут вниз от боковых трубок 28, каждая с диффузором 30, определяющим направленные вниз выходы газа 32, расположенные на равном расстоянии от перегородки 18. Однако важно, что конкретное устройство газораспределителя 14 будет отличаться от одного случая применения к другому и можно применять очень сложные конструкции. Однако другие возможные конструкции газораспределителя в трехфазном суспензионном аппарате не входят в объем данного изобретения и далее не рассматриваются.

Перегородка 18 приварена к сосуду 12 с помощью температурного компенсаторного кольца традиционным способом и может включать также поддоны типа двутаврового профиля, также приваренные к сосуду 12. Конструкция и изготовление сосуда 12 со съемным полом или перегородкой 18 хорошо известны специалистам в данной области, но находятся за пределами настоящего изобретения, и эти аспекты далее не рассматриваются. Обычно перегородка 18 включает по меньшей мере одно смотровое отверстие (не показано) с крышкой для доступа к придонному объему 36 ниже перегородки 18.

На практике объем суспензии образует суспензионный слой 37. Суспензионный слой 37 расширяется вверх до верхней поверхности 38 выше блока 22 охлаждающих трубок, но ниже выхода газообразных компонентов 16, оставляя свободное пространство 40 для удаления газовых компонентов из суспензионного слоя 37.

Канал переноса давления 34 предназначен для управления рабочим давлением и его варьирования в придонном объеме 36, с тем чтобы ограничить перепад давления через перегородку 18. Канал переноса давления 34 располагается между линией отвода газообразных продуктов 17 и придонным объемом 36, что позволяет выравнивать давление в придонном объеме 36 с давлением в линии отвода газообразных продуктов 17, т.е. по существу с давлением в свободном пространстве 40.

Аппарат 10 может иметь много дополнительных элементов, которые присутствуют в суспензионных барботажных колоннах или в аналогичном суспензионном аппарате, таких как средства загрузки и выгрузки катализатора, дренажные устройства, средства для отделения катализаторов от жидкой фазы фильтрованием и т.п. Однако такие элементы обычно являются традиционными и известны специалистам в данной области, поэтому нет необходимости их обсуждать.

Аппарат 10 можно использовать, например, в синтезе углеводородов из монооксида углерода и водорода по Фишеру-Тропшу в присутствии соответствующего катализатора типа нанесенного железного или кобальтового катализатора. Синтез-газ, содержащий главным образом монооксид углерода и водород, поступает в погруженный газораспределитель 14 из линии подачи газообразного реагента 26 и подается в слой суспензии 37 через направленные вниз выходы газа 32 для поддержания слоя суспензии в перемешиваемом турбулентном состоянии. Таким образом, газ выбрасывается вниз через диффузоры 30 и выходит через выходы газа 32 в направлении к перегородке 18.

Суспензионный слой 37 включает частицы катализаторы, суспендированные в жидком продукте, т.е. в жидком воске, получаемом в сосуде 12 в результате реакции газообразных реагентов. Частицы катализатора остаются в суспендированном состоянии 37 с помощью средств турбулизации, создаваемой на пути газа наверх.

В реакциях типа Фишера-Тропша сосуд 12 обычно поддерживают при рабочем давлении примерно 10-40 бар, более типично примерно 20-30 бар, и при рабочей температуре между 180°С и 280°С, обычно примерно 220°С-260°С. Выбранные рабочее давление и рабочая температура зависят от природы и распределения газов, целевого жидкого продукта и типа применяемого катализатора. Естественно, аппарат 10 предложен вместе со средствами соответствующего температурного контроля, такими как блок 22 охлаждающих трубок для регулирования температуры реакции, а также средствами регулирования давления типа одного или нескольких вентилей для поддержания нужного давления.

В реакционном сосуде 12 при прохождении синтез-газа через суспензионный слой 37 монооксид углерода и водород реагируют с образованием набора продуктов в соответствии с известными реакциями Фишера-Тропша. Некоторые из этих продуктов находятся в газообразном состоянии в рабочих условиях сосуда 12, и их отводят вместе с непрореагировавшим синтез-газом через выход газообразных компонентов 16. Некоторые из полученных продуктов, такие как уже упомянутый воск, находятся в жидком состоянии при рабочих условиях сосуда 12 и действуют как суспензионная среда для частиц катализатора. По мере образования жидких продуктов уровень 38 суспензионного слоя 37, естественно, повышается и тогда для сохранения уровня суспензии 38 и нужного свободного пространства 40 жидкие продукты отводят через выход жидкой фазы 20. Частицы катализатора можно отделить от жидкой фазы либо внутри сосуда 12, используя подходящие фильтры (не показаны), либо вне реактора. Естественно, если разделение проводят вне реакционного сосуда, предпочтительно возвратить катализатор в суспензионный слой 37.

В результате установления давления или манипуляции или балансирования через канал переноса давления 34 перегородка 18 не должна быть частью оболочки аппарата 10, т.к. перепад давления над перегородкой 18 можно поддерживать в заданных пределах, которые на порядок меньше величины рабочего давления в сосуде 12. Рассчитанное давление на перегородку 18 определяется максимальным перепадом давления одновременно над и под перегородкой 18 для различных режимов работы (например, в осевшем слое) в направлении вверх и вниз соответственно. Так, например, перегородку 18 следует конструировать так, чтобы она выдерживала массу слоя суспензии в условиях оползания суспензии вниз. Однако в нормальных рабочих условиях с помощью канала переноса давления 34 перепад давления над перегородкой 18 можно ограничить, например, величиной менее примерно 50-150 кПа.

На фигуре 3 номер ссылки 100 указывает суспензионный аппарат, который не соответствует данному изобретению. Аппарат 100 имеет общие элементы с аппаратом 10 и, пока не указано иное, для обозначения тех же или похожих частей или элементов используют те же номера ссылок.

В аппарате 100 трубка балансирующего потока 102 проходит между линией сырья 26 и придонным объемом 36. На практике трубка балансирующего потока 102 позволяет выровнять давление в придонном объеме 36 с давлением в линии подачи сырья 26.

На фигуре 4 номером 200 обозначен суспензионный аппарат, который также не согласуется с данным изобретением. Аппарат 200 также имеет общие черты с аппаратом 10 и, если не указано иное, для обозначения аналогичных или похожих частей или элементов используют те же номера ссылок.

В аппарате 200 линия подачи газообразных реагентов 26 ведет в придонный объем 36. Придонный объем 36 напрямую связан потоком с газораспределителем 14 с помощью трубки подачи 202, проходящей через перегородку 18. Таким образом, на практике придонный объем 36 сжат до давления газообразных реагентов, протекающих по линии подачи газообразных реагентов 26.

Таким образом, аппараты 100 и 200 согласуются с данными патентов CN 1233454 С и US 2010/0216896. Однако, как было указано выше, можно полагать, что эти подходы страдают опасностью попадания суспензии ниже перегородки 18, т.к. путь потока проходит от суспензии 37 в придонный объем 36. Кроме того, в случае блокады газораспределителя 14 перегородка 18 испытывает большие перепады давления (например, максимальное давление подачи синтез-газа, обычно применяемое в суспензионных барботажных колоннах синтеза углеводородов) и соответственно необходима механическая конструкция с учетом этих больших перепадов давления.

Газораспределитель с направленными вниз выходами газов, такой как газораспределитель 14 с направленными вниз выходами газов 32 и диффузорами 30, препятствует оседанию катализатора. Предпочтительным является случай, когда плоская твердая непроницаемая для жидкости перегородка 18 располагается ниже выходов газа, неохлаждаемый объем в сосуде 12 минимизируется и легко достигается равное удаление выходов газов 32 от перегородки 18. Когда перегородка 18 не является частью оболочки аппарата 10, механическая конструкция перегородки 18 значительно упрощается, что приводит к снижению капитальных затрат. Важно, что перегородка 18 препятствует направлению газовых струй на стенку сосуда 12, что предотвращает эрозию, и поэтому перегородку 18 можно использовать как сменный элемент, который гораздо легче починить или заменить, чем стенку сосуда 12. Кроме того, механическая конструкция перегородки 18 в аппарате 10 значительно проще по сравнению с аппаратами 100 и 200, т.к. нет необходимости учитывать блокировку газораспределителя 14.

1. Способ эксплуатации суспензионного аппарата, включающий:
подачу одного или нескольких газообразных реагентов в суспензию твердых частиц, суспендированных в суспензионной жидкости в сосуде со свободным пространством над суспензией, причем один или несколько газообразных реагентов подают в суспензию через газораспределитель, который имеет направленные вниз выходы для газа, и подают на непроницаемую для жидкости перегородку, перекрывающую сосуд ниже газораспределителя, причем перегородка делит сосуд на объем суспензии над перегородкой и придонный объем ниже перегородки; и
поддержание перепада давления над перегородкой в заданных пределах путем варьирования давления в придонном объеме или давая ему измениться с помощью канала переноса давления, устанавливающего поток или связь давлений между придонным объемом и свободным пространством над суспензией.

2. Способ по п.1, в котором перегородка является плоской или пологой и располагается перпендикулярно продольной вертикальной центральной оси сосуда, определяя таким образом съемный пол или днище сосуда.

3. Способ по п.1, в котором перегородка рассчитана на давление ниже 600 кПа и в котором пределы заданного перепада давления находятся в пределах рассчитанного давления на перегородку.

4. Способ по п.1, в котором давлению в придонном объеме дают измениться автоматически в соответствии с изменениями давления в объеме суспензии или свободном пространстве, поддерживая перепад давления над перегородкой в заданных пределах.

5. Суспензионный аппарат, который включает
сосуд с суспензией, содержащей жидкость и твердые частицы, со свободным пространством над суспензией;
газораспределитель в нижней части сосуда, который определяет направленные вниз выходы для газа;
непроницаемую для жидкости перегородку, перекрывающую сосуд с суспензией ниже газораспределителя, которая разделяет сосуд на объем суспензии выше перегородки и придонный объем ниже перегородки; и
канал или трубку переноса давления, проходящую через перегородку или вокруг нее, через которую происходит перенос давления в придонный объем или из него, причем канал переноса давления устанавливает поток или связь давлений между придонным объемом и объемом свободного пространства в суспензионном сосуде выше объема суспензии, поддерживая перепад давления над перегородкой в заданных пределах путем регулирования давления в придонном объеме или давая ему измениться.

6. Аппарат по п.5, в котором непроницаемая для жидкости перегородка является плоской или пологой и расположена перпендикулярно к продольной вертикальной центральной оси сосуда, определяя таким образом съемный пол или днище сосуда.

7. Аппарат по п.5, в котором газораспределитель включает направленные вниз трубки диффузора, определяющие выходы газа, расположенные в горизонтальной плоскости, и включает направленные вниз трубки диффузора одинаковой длины и выходы газа, одинаково удаленные от перегородки.

8. Аппарат по п.5, который включает по меньшей мере одно охлаждающее устройство внутри сосуда над перегородкой, так что перегородка ограничивает неохлаждаемую часть объема суспензии в сосуде ниже любого самого низкого охлаждающего устройства, помещенного внутри сосуда, до части объема между перегородкой и указанным самым низким охлаждающим устройством.

9. Аппарат по п.5, в котором сосуд с суспензией имеет диаметр более 5 м.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу и устройству для проведения синтеза Фишера-Тропша. Двухстадийный способ синтеза Фишера-Тропша включает следующие стадии: a) реакцию первой стадии синтеза Фишера-Тропша: введение газового сырья, содержащего СО и H2, в реактор (102) первой стадии синтеза Фишера-Тропша для проведения реакции синтеза Фишера-Тропша под действием катализаторов с получением продуктов реакции первой стадии синтеза Фишера-Тропша; при этом степень превращения CO в реакторе (102) первой стадии синтеза Фишера-Тропша поддерживают при 30-70%, b) разделение продуктов реакции первой стадии синтеза Фишера-Тропша: разделение продуктов реакции первой стадии синтеза Фишера-Тропша таким образом, чтобы отделить воду от непрореагировавшего остаточного газа и получить углеводородные продукты и непрореагировавший остаточный газ (4) реакции первой стадии синтеза Фишера-Тропша, c) реакцию второй стадии синтеза Фишера-Тропша: введение непрореагировавшего остаточного газа (4), полученного на стадии b), в реактор (112) второй стадии синтеза Фишера-Тропша для проведения реакции синтеза Фишера-Тропша под действием катализаторов с получением продуктов реакции второй стадии синтеза Фишера-Тропша, d) разделение продуктов реакции второй стадии синтеза Фишера-Тропша: разделение продуктов реакции второй стадии синтеза Фишера-Тропша таким образом, чтобы отделить воду от непрореагировавшего остаточного газа и получить углеводородные продукты и непрореагировавший остаточный газ (10) реакции второй стадии синтеза Фишера-Тропша, при этом часть (27) непрореагировавшего остаточного газа реакции второй стадии синтеза Фишера-Тропша возвращают в реактор (112) второй стадии синтеза Фишера-Тропша для проведения реакций при рециркуляции, в котором непрореагировавший остаточный газ (4) реакции первой стадии синтеза Фишера-Тропша не возвращают в реактор (102) первой стадии синтеза Фишера-Тропша для проведения реакций при рециркуляции, на стадии а) свежий синтез-газ в качестве сырья проходит через реактор первой стадии синтеза Фишера-Тропша за один проход, в котором разделения на стадиях b) и а) включают разделения типа нефтепродукт-вода-газ верхних продуктов (2; 33) реакций синтеза Фишера-Тропша.

Изобретение относится к способу синтеза главным образом линейных и насыщенных углеводородов С5+. Способ заключается в приведении в контакт загрузки, содержащей синтез-газ, по меньшей мере с одним катализатором, активная фаза которого содержит по меньшей мере один металл группы VIII, нанесенный на носитель, состоящий по меньшей мере из одного оксида, при этом указанный катализатор получают способом, включающим в себя по меньшей мере: i) по меньшей мере одну стадию приведения в контакт по меньшей мере указанного носителя по меньшей мере с одним раствором, содержащим по меньшей мере один предшественник указанного металла группы VIII, ii) по меньшей мере одну стадию приведения в контакт по меньшей мере указанного носителя по меньшей мере с одним органическим соединением, образованным по меньшей мере одним циклическим олигосахаридом, состоящим по меньшей мере из 6 остатков глюкопиранозы, объединенных α-(1,4)-связями, iii) по меньшей мере одну стадию прокаливания для получения по меньшей мере указанного металла указанной группы VIII в форме оксида.

Изобретение относится к вариантам системы переработки остаточного газа синтеза Фишера-Тропша. Один из вариантов включает: реактор синтеза Фишера-Тропша, обеспечивающий наличие источника остаточного газа; первый подогреватель для предварительного нагрева остаточного газа; аппарат гидрирования для гидрирования предварительно нагретого остаточного газа; дросселирующее устройство для понижения давления предварительно нагретого и прогидрированного остаточного газа; второй подогреватель для предварительного нагрева предварительно нагретого, прогидрированного и дросселированного остаточного газа с получением исходного газа, состоящего из остаточного газа и пара; и реактор каталитического риформинга для осуществления риформинга исходного газа в присутствии катализатора.

Изобретение относится к вариантам способа получения низкомолекулярных олефинов путем конверсии сырьевого потока, содержащего монооксид углерода и водород, с применением нанесенного катализатора на основе железа, в котором обеспечивают каталитическую композицию, содержащую железосодержащие частицы, диспергированные на подложке, которая содержит α-оксид алюминия (α-Al2O3), причем указанная подложка содержит по меньшей мере 1 масс.
Изобретение относится к способу получения активированного катализатора синтеза Фишера - Тропша, способного проявлять высокую активность на начальной стадии реакции синтеза Фишера - Тропша.
Изобретения могут быть использованы при получении углеводородов из природного или попутного нефтяного газа. Способ очистки от оксигенатов реакционной воды, образующейся на стадии синтеза углеводородов из синтез-газа в процессе GTL, включает конверсию хотя бы части содержащихся в ней оксигенатов в условиях закалки синтез-газа хотя бы частью реакционной воды при температуре выше 500°С при контакте с катализатором паровой конверсии оксигенатов.
Изобретение относится к способу регенерирования одной или более частицы (частиц) дезактивированного кобальтсодержащего катализатора Фишера-Тропша in situ в трубе реактора, где указанная(ые) частица (частицы) катализатора дезактивируется(ются) посредством использования в процессе Фишера-Тропша, при этом упомянутый способ регенерирования содержит следующие стадии: (i) частицу (частицы) катализатора окисляют при температуре от 20 до 400°C, предпочтительно от 100 до 400°C, более предпочтительно от 200 до 400°C; (ii) частицу (частицы) катализатора обрабатывают растворителем, который содержит карбонат аммония и метиламин, этиламин, пропиламин и/или бутиламин, в течение времени более 5 минут; (iii) частицу (частицы) катализатора сушат и, необязательно, нагревают; и (iv) восстанавливают частицу (частицы) катализатора водородом или водородсодержащим газом.
Изобретение относится к катализатору синтеза Фишера-Тропша, содержащему от 10 до 30 мас.%, в расчете на атомарный металл, металлического кобальта и/или оксида кобальта, по отношению к массе катализатора, поддерживаемого на носителе, содержащем кремнезем, в котором носитель имеет средний диаметр пор от 8 до 25 нм, и металлический кобальт и/или оксид кобальта имеет средний диаметр кристаллитов не менее чем средний диаметр пор носителя и менее чем 35 нм, причем катализатор содержит от 0,5 до 10 мас.% циркония в виде оксида циркония, в расчете на массу катализатора.

Предложен способ получения предшественника катализатора. Способ получения предшественника катализатора включает: получение суспензии, включающей жидкость-носитель, растворимую соль металла, частицы нерастворимой неорганической соли металла и частицы и/или одно или более тел предварительно сформованных носителей катализатора, с осаждением металла из нерастворимой соли металла на частицах носителя за счет хемосорбции, и с осаждением металла из растворимой соли металла внутри и/или на частицах носителя за счет пропитки, при этом хемосорбция и пропитка осуществляются одновременно, и металлы в нерастворимой неорганической соли металла и в растворимой соли металла являются одними и теми же, и представляют собой Со или Ni, и при этом указанный металл является активным компонентом катализатора, с образованием обработанного носителя катализатора, и удаление жидкости-носителя из суспензии с получением высушенного обработанного носителя катализатора, который или непосредственно представляет собой предшественник катализатора, или необязательно подвергается прокаливанию для получения предшественника катализатора.
Изобретение относится к способу получения регенерированного катализатора синтеза Фишера-Тропша, полученного посредством регенерации отработанного катализатора, использованного в реакции синтеза Фишера-Тропша.

Изобретение относится к реактору с псевдоожиженным слоем катализатора и способу гидрирования в таком реакторе. Реактор с псевдоожиженным слоем катализатора включает кожух реактора, установленный вертикально относительно земли, и фазовый сепаратор, установленный в верхней части кожуха, внутреннюю циркуляционную зону, расположенную под фазовым сепаратором, которая включает цилиндр, сужающуюся диффузионную секцию и направляющую конструкцию, при этом как цилиндр, так и сужающаяся диффузионная секция на нижнем конце цилиндра установлены внутри кожуха реактора, направляющая конструкция установлена на внутренней стенке кожуха реактора на нижнем конце сужающейся диффузионной секции и направляющая конструкция представляет собой кольцеобразный выступ на внутренней стенке реактора.

Изобретение относится к усовершенствованному реактору окисления параксилола для получения терефталевой кислоты, который содержит корпус реактора, при этом устройство ввода воздуха распределительного типа и устройство ввода воздуха циклонного типа расположены в нижней части корпуса реактора, устройство ввода воздуха распределительного типа содержит ряд трубок распределения воздуха и устройство циклонного ввода воздуха состоит из нескольких трубок циклонного ввода воздуха, расположенных ниже трубок распределения воздуха, при этом сегмент вывода воздуха указанных трубок циклонного ввода воздуха наклонен на 45-60° относительно радиуса корпуса резервуара.

Изобретение относится к способу гидроконверсии в кипящем слое нефтяного сырья, содержащего существенное количество легких фракций и, наряду с прочим, асфальтены, серосодержащие и металлические примеси.

Изобретение относится к способу получения жидких и газообразных продуктов из газообразных реагентов. .

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения композиции ароматической дикарбоновой кислоты, включающему (а) проведение окисления многофазной реакционной среды в реакторе первичного окисления с получением в результате первой суспензии; (b) проведение дополнительного окисления, по меньшей мере, части указанной первой суспензии в реакторе вторичного окисления, где указанный реактор вторичного окисления представляет собой реактор по типу барботажной колонны, причем способ дополнительно включает введение ароматического соединения в указанный реактор первичного окисления, где, по меньшей мере, приблизительно 80% мас.

Изобретение относится к аппаратам для проведения физико-химических процессов при наличии газа, жидкости и катализатора, а более конкретно - к реакторам для синтеза гидроксиламинсульфата - одного из исходных компонентов производства пластмасс полиамидной группы.

Изобретение относится к способу получения линейных -олефинов путем олигомеризации этилена в реакторе в присутствии растворителя и катализатора, характеризующемуся тем, что из разгрузочного потока, выходящего из реактора, включающего растворитель, катализатор, линейные -олефины и олигомеры в значительной степени высокого молекулярного веса, находящиеся по большей части в твердом состоянии при температуре реакции, отделяют эти олигомеры высокого молекулярного веса в разделительном устройстве, затем разводят их средой разведения и нагревают от 130°С до 200°С, затем разведенные олигомеры высокого молекулярного веса перемещают к устройству для уничтожения отходов, где часть разведенных олигомеров высокого молекулярного веса уничтожают, а другую их часть направляют на рециркуляцию в петлю рециркуляции, расположенную после разделительного устройства, при этом скорости потока в петле составляют от 1 до 50 м 3/ч.

Изобретение относится к соплу в сборе для нагнетания текучей среды в реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем, в частности для нагнетания тяжелых нефтепродуктов, таких как мазут и битум, в реакторы коксования в псевдоожиженном слое.
Наверх