Способ измерения скорости циркуляции мелкодисперсного катализатора

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано в процессах с циркулирующим потоком мелкодисперсного катализатора. Способ определения скорости циркуляции мелкодисперсного катализатора в линии циркуляции между реактором и регенератором, включающей подъемник катализатора, заключается в том, что измеряют температуру подъемника и определяют скорость циркуляции мелкодисперсного катализатора по предварительно определенной зависимости между указанной скоростью и температурой подъемника. Реактор предпочтительно представляет собой реактор окислительной конверсии этана в этилен. Подъемник катализатора предпочтительно изолирован от окружающей среды. Технический результат - упрощение способа, возможность измерения скорости циркуляции катализатора без применения дополнительного оборудования и без прерывания технологического процесса. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано в процессах с циркулирующим потоком мелкодисперсного катализатора.

В современных процессах с циркулирующим катализатором, в частности в процессе окислительной конверсии этана в этилен [С.Н. Хаджиев и др. Окислительное дегидрирование этана в этилен в системе с циркулирующим микросферическим оксиднометаллическим переносчиком кислорода: 1. Синтез и изучение каталитической системы // Нефтехимия, 2015. Т. 55, №6. С. 506], одним из основных параметров, требующих измерения и контроля, является скорость циркуляции катализатора. Скорость циркуляции выражается через массу катализатора, прошедшего через реактор (либо другой участок установки) за определенное время. В настоящее время в доступных литературных источниках отсутствует информация о наличии прямых методов определения скорости циркуляции мелкодисперсного твердого материала в режиме пневмотранспорта или псевдоожиженного слоя в условиях высоких температур (500-700°C), позволяющих проводить измерения без нарушения технологического режима. Традиционные способы определения скорости циркуляции имеют ряд недостатков: увеличение перепада давления в системе, возможность проведения измерений при температурах не более 200°C и др., что делает невозможным их применение для определения скорости циркуляции оксиднометаллического катализатора в условиях проведения окислительного дегидрирования этана в этилен при температурах 500-700°C.

Известен способ измерения скорости циркуляции твердых частиц, основанный на сравнении сигналов флуктуационных шумов, полученных с помощью пары прецизионных конденсаторов, установленных на разной высоте. Скорость частиц определяется по времени задержки второго сигнала. Концентрация потока частиц определяется по изменению емкостного сопротивления [G.E. Klinzing. Pneumatic Conveying of Solids A Theoretical and Practical Approach // Springer Science+Business Media B.V. 2010 ISBN 978-90-481-3608-7].

Известен способ измерения скорости циркуляции твердых частиц методом электротомографии [P.R. Tortora et al. // International Journal of Multiphase Flow 32 (2006) 972-995].

Известен способ измерения скорости циркуляции твердых частиц с помощью оптико-волоконных датчиков. Метод основан на измерении интенсивности отраженного света, коррелирующей с концентрацией твердых частиц [Н. Zhang et al. // Powder Technology 100 (1998) 260-272].

Известен способ измерения скорости циркуляции твердых частиц с помощью измерения разности длины волн излучаемого и отраженного света лазера (эффект Доплера) [M.N. Pantzalietal. / Chemical Engineering Science 101 (2013) 412-423].

Наиболее близким к заявленному является способ измерения скорости циркуляции мелкодисперсного катализатора, согласно которому непрерывно собирают самообучающуюся выборку статистических данных о динамике перераспределения катализатора между реактором и регенератором, связанных между собой посредством пневмотранспорта [Нагиев А.Г., Халилов С.А., Агаев У.Х., Гусейнова А.С. Самонастраивающаяся система косвенного измерения скорости пневмотранспорта катализатора в реакционно-регенерационных системах химической промышленности // Автоматизация в промышленности, 2012, №12, с. 52-56].

Недостатком известного способа является его сложность. Он требует разработки и установки сложных и дорогостоящих автоматизированных самонастраивающихся систем, надежно функционирующих в условиях проведения реакции (при повышенных температурах и давлениях).

Задача изобретения заключается в разработке простого способа измерения скорости циркуляции мелкодисперсного катализатора с целью определения количества катализатора, прошедшего через реактор, особенно реактор окислительной конверсии этана в этилен, в системе с циркулирующим катализатором за единицу времени без нарушения технологического режима.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения скорости циркуляции мелкодисперсного катализатора в линии циркуляции между реактором и регенератором, включающей подъемник катализатора, измеряют температуру подъемника и определяют скорость циркуляции мелкодисперсного катализатора по предварительно определенной зависимости между указанной скоростью и температурой подъемника.

Реактор предпочтительно представляет собой реактор окислительной конверсии этана в этилен. Данный способ может быть применен и в других процессах с пневмотранспортом катализатора между реактором и регенератором, например, в гидрокрекинге.

Подъемник предпочтительно хорошо изолирован от окружающей среды. Это предотвращает влияние ее тепловых воздействий и повышает точность измерений.

Способ является простым и не требует дополнительного оборудования.

Для выражения зависимости температуры подъемника и скорости циркуляции катализатора для каждого типа катализатора предварительно строят градуировочный график (возможно представить зависимость и в форме таблицы). Для этого проводят серию экспериментов с различной скоростью циркуляции, фиксируя расход катализатора по одной из двух методик.

Методика 1. Подъемник отсоединяют от системы, производят отбор катализатора в течение определенного промежутка времени, затем измеряют массу отобранного катализатора. Рассчитывают скорость циркуляции катализатора по формуле где G - скорость циркуляции катализатора, кг/с;

m - масса катализатора, кг;

τ - время, с.

Методика 2. Определяют содержание решеточного кислорода в катализаторе методом температурно-программированного восстановления (ТПВ) [1. Герзелиев И.М., Усачев Н.Я., Попов А.Ю., Хаджиев С.Н. Парциальное окисление низших алканов активным решеточным кислородом оксиднометаллических систем: 1. Экспериментальные методы и установки // Нефтехимия. - 2011. - Т. 51, №6. - С. 420-426]. Методом газовой хроматографии определяют концентрацию кислорода в смеси газов из реактора окисления этана в этилен. Составляют материальный баланс реактора окисления по кислороду за 1 час и вычисляют скорость циркуляции катализатора.

Скорость циркуляции катализатора рассчитывают по формуле:

где G - скорость циркуляции катализатора, кг/с;

m - масса кислорода, ушедшего из реактора окисления за 1 час, кг;

ω - содержание решеточного кислорода в катализаторе, мас. %.

Первая из приведенных методик является универсальной, вторую можно использовать в тех случаях, когда реактор представляет собой реактор окислительной конверсии (окисления) этана в этилен.

На Фиг. 1 представлена схема устройства для окислительной конверсии этана в этилен.

На Фиг. 2 представлен градуировочный график зависимости между температурой подъемника и скоростью циркуляции катализатора.

Возможность осуществления изобретения подтверждается примерами.

Окислительную конверсию этана в этилен проводят в устройстве (см. Фиг. 1), представляющем собой вертикальный цилиндрический аппарат с узлом подачи сырья (7), и реактор окислительной регенерации катализатора (4), также представляющий собой вертикальный аппарат, оснащенный штоком (12) и сепаратором (5) с узлом вывода технического азота (11). Над реактором дегидрирования этана (1) находится сепаратор реактора дегидрирования этана (2), к которому присоединены узел вывода продукта - этилена (3) и стояк (8). Реактор дегидрирования этана (1) и реактор окислительной регенерации катализатора (4) находятся в соединении посредством линии циркуляции катализатора между реактором дегидрирования этана и реактором окислительной регенерации катализатора. Эту линию в совокупности составляют подъемник катализатора (6), стояк (8) и транспортная линия (13). В нижней части транспортной линии (13) существует зона, в которой накапливается катализатор. Узлы ввода транспортного азота (9) и (10) присоединены к реактору дегидрирования этана (1) и подъемнику катализатора (6) соответственно. От узла вывода технического азота к узлам ввода транспортного азота (9) и (10) идет линия рецикла технического азота (не показана на рисунке, за исключением направления потока рецикла).

С внешней стороны подъемника катализатора (6) устанавливается термоэлектрический преобразователь (14), соединенный с вторичным преобразователем сигнала (15), регистрирующим значение температуры поверхности подъемника. Подъемник катализатора является необогреваемой линией, в которой осуществляется пневмотранспорт катализатора и не протекает каких-либо химических реакций, поэтому температура его поверхности зависит исключительно от величины теплового потока, проходящего через подъемник, которая, в свою очередь, зависит от скорости циркуляции катализатора. Подъемник хорошо изолирован для предотвращения влияния тепловых воздействий окружающей среды.

Используют катализатор, содержащий 10% V2O5/Al2O3. Катализатор представляет собой микросферический порошок оранжевого цвета. Проводят серию экспериментов с различной скоростью циркуляции с разъединенным от сепаратора реактора окисления подъемником. Записывают температуру t подъемника и массу отобранного катализатора m. Время отбора катализатора - 60 с.

Результаты измерений представлены в табл. 1.

По полученным данным вычисляют скорость циркуляции катализатора по формуле и строят градировочный график, отображающий соотношение скорости циркуляции и температуры подъемника (см. Фиг. 2).

Осуществляют дегидрирование этана. Для нахождения скорости циркуляции катализатора без прерывания технологического процесса определяют температуру подъемника и с помощью калибровочного графика вычисляют искомую величину.

Пример 1. Температура подъемника составляет 278°C. По градуировочному графику находят скорость циркуляции 2,8⋅10-4 кг/с.

Пример 2. Температура подъемника составляет 220°C. По градуировочному графику находят скорость циркуляции 2⋅10-4 кг/с.

1. Способ определения скорости циркуляции мелкодисперсного катализатора в линии циркуляции между реактором и регенератором, включающей подъемник катализатора, отличающийся тем, что измеряют температуру подъемника и определяют скорость циркуляции мелкодисперсного катализатора по предварительно определенной зависимости между указанной скоростью и температурой подъемника.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что реактор представляет собой реактор окислительной конверсии этана в этилен.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что подъемник катализатора изолирован от окружающей среды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам заправки летательных аппаратов на стоянке. Система дозирования жидкой присадки в перекачиваемое по трубопроводу топливо заданной плотности и заданного количества содержит расходный бак (5) с присадкой.

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения параметров газожидкостной смеси, добываемой из нефтяных скважин. Заявленное устройство содержит измерительную колонку с вертикальной ветвью, снабженной первым датчиком разности давления и датчиками абсолютного давления и температуры измеряемой жидкости, и ветвь измерительной колонки, содержащую участок калиброванного трубопровода длиной L1 меньшего диаметра D1 и участок калиброванного трубопровода длиной L2 с резким расширением его диаметра D2 в выходном патрубке, снабженный вторым датчиком разности давления.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения ряда параметров жидких сред в потоке трубопровода. Заявленное устройство содержит измерительную колонку, выполненную в виде двух коаксиальных, установленных с кольцевым зазором вертикальных труб - с внешней трубой и внутренней трубой, датчик разности давления, установленный в верхней части измерительной колонки, два датчика разности давления, установленные в нижней части измерительной колонки, датчик давления и датчик температуры измеряемой жидкости, импульсные трубки с «эталонной» жидкостью, а также регистрирующий блок.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматического обнаружения концентрации технологического материала. Предложено устройство и способ для того, чтобы автоматически переключать матрицы в измерителе для определения концентрации продукта неизвестного материала, который может представлять собой очищающий материал или применяемый материал.

Изобретение относится к системе (200) датчика расхода. Система (200) датчика расхода включает в себя измеритель (202) плотности или удельной массы, включающий в себя сборку датчика (204a) и измерительную электронику (204b) измерителя плотности или удельной массы, сконфигурированную для получения измерения плотности или удельной массы технологического флюида.

Изобретение относится к системе (200) датчика массового расхода потока. Система (200) датчика массового расхода потока включает в себя измеритель (202) плотности, включающий в себя блок (204а) датчика и электронику (204b) измерителя плотности, выполненную с возможностью формировать измерения плотности технологической жидкости.

Изобретение относится к области теплотехнических измерений и учета количества и баланса природного газа и может быть использовано при измерениях количества и составлении фактического баланса природного газа в условиях поставки, транспорта и потребления в системе газораспределительной сети региона.

Изобретение относится к добыче скважинного флюида, в частности к способу измерения мультифазного потока флюида с использованием расходомера. Техническим результатом является повышение точности измерения мультифазного потока флюида.

Изобретение относится к измерительной системе для измерения плотности протекающей по технологической магистрали, изменяющейся вдоль воображаемой оси течения измерительной системы в отношении термодинамического состояния, в частности, по меньшей мере, частично сжимаемой среды посредством датчика температуры, датчика давления, а также, по меньшей мере, временно связанного с датчиками температуры и давления измерительного электронного блока, который, по меньшей мере, временно формирует, по меньшей мере, одно измеренное значение плотности, максимально точно представляющее локальную плотность протекающей среды.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения расхода и количества газообразных сред в транспортных сетях при колебаниях состава и физических свойств газа в системах газоснабжения.

Система предназначена для определения плотностей и пропорций фаз в потоке многофазной текучей среды (ПМТС), которая может включать в себя нефтяную фазу, водную фазу и газовую фазу из скважины.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке способов и устройств для определения процентного содержания жидкой фазы в криогенном газожидкостном потоке.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения величин расходов фаз в двухфазных потоках, например, при добыче или переработке углеводородного топлива.

Изобретение относится к способу распознавания наличия жидкости (50) в газовом потоке, текущем в трубопроводе, с применением ультразвукового расходомерного устройства (10), причем попарно имеются измерительные контуры, вертикально сдвинутые на одинаковое заданное расстояние относительно центральной оси так, что один лежит в верхней зоне над центральной осью, а другой лежит в нижней зоне под центральной осью, при этом на первом этапе (102) проверяют, выдает ли самый нижний измерительный контур (30) достоверное измеряемое значение скорости течения газа, на втором этапе (104) вычисляют значение турбулентности для каждого измерительного контура (30, 36; 32, 34) пары и устанавливают отношение обоих значений турбулентности и на третьем этапе (106) на обоих измерительных контурах (30, 36; 32, 34) пары вычисляют соответствующую скорость (SoS) звука и устанавливают отношение обеих скоростей (SoS) звука, причем выводят предупреждающий сигнал о жидкости: если на первом этапе выдают недостоверное измеряемое значение, или если на втором этапе отношение значений турбулентности отличается от 1 более чем на заданное допустимое значение, или если на третьем этапе отношение скоростей звука отличается от 1 более чем на заданное допустимое значение.

Многофазный расходомер может быть использован в информационно-измерительных системах нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленностях для измерения дебита нефтяной скважины без предварительной сепарации многофазного потока, а также для измерения расхода компонентов многофазной среды.

Изобретение относится к многофазному рентгеновскому расходомеру. Расходомер содержит первое детекторное средство для измерения объемного расхода многофазной текучей среды внутри секции трубы и второе детекторное средство для определения поглощения рентгеновского или гамма-излучения текучей средой внутри секции трубы по меньшей мере на двух различных длинах волн.

Использование: для измерения состава потока многофазной смеси. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения состава потока многофазной смеси содержит измерительную трубку (1), формирующую трубопровод для потока многофазной смеси, средство (2) излучения для облучения многофазной смеси в измерительной трубке (1) электромагнитным излучением, средство (3) детектирования для детектирования излучения средства (2) излучения, которое проходит через многофазную смесь в измерительной трубке (1), средство (5) анализа для определения состава многофазной смеси на основе детектированного излучения и калибровочных данных по меньшей мере одной жидкой фазы и по меньшей мере одной газообразной фазы, при этом калибровочный сосуд (4) размещен рядом с измерительной трубкой (1) таким образом, что средство (2) излучения может облучать калибровочный сосуд (4), и средство (3) детектирования может детектировать излучение средства (2) излучения, проходящее через калибровочный сосуд (4); калибровочный сосуд (4) может соединяться с измерительной трубкой (1) таким образом, что калибровочный сосуд (4) заполняется многофазной смесью или соответствующими фазами многофазной смеси из измерительной трубки (1); предусмотрено средство (6) сбора данных для получения калибровочных данных из излучения, детектированного средством (3) детектирования, которое проходит через калибровочный сосуд (4), когда калибровочный сосуд (4) заполнен многофазной смесью или соответствующими фазами многофазной смеси из измерительной трубки (1).

Представлен и описан способ эксплуатации резонансной измерительной системы (1), прежде всего в форме массового расходомера Кориолиса или в форме плотномера, причем резонансная измерительная система (1) имеет по меньшей мере одну измерительную трубку (3) с протекающей через нее средой (2), по меньшей мере один генератор (4) колебаний, по меньшей мере один датчик (5а, 5b) колебаний, и по меньшей мере один блок (6) управления и обработки данных, причем измерительную трубку (3) с помощью генератора (4) колебаний приводят в колебательное движение с заданной частотой возбуждения и первой амплитудой, и результирующее колебательное движение измерительной трубки (3) регистрируют посредством по меньшей мере одного датчика (5а, 5b) колебаний.
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения величин расходов многофазного потока без предварительной сепарации, например для измерения дебита нефтяных скважин.

Изобретение относится к области добычи газа и газоконденсата и к измерительной технике и может быть использовано для измерений газоконденсатного фактора в продукции газоконденсатных скважин.

Предлагаемое изобретение относится к средствам измерений количества теплоты, выделяемой нагретыми жидкими, газообразными и многофазными теплоносителями в системах отопления, без нарушения их целостности.

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано в процессах с циркулирующим потоком мелкодисперсного катализатора. Способ определения скорости циркуляции мелкодисперсного катализатора в линии циркуляции между реактором и регенератором, включающей подъемник катализатора, заключается в том, что измеряют температуру подъемника и определяют скорость циркуляции мелкодисперсного катализатора по предварительно определенной зависимости между указанной скоростью и температурой подъемника. Реактор предпочтительно представляет собой реактор окислительной конверсии этана в этилен. Подъемник катализатора предпочтительно изолирован от окружающей среды. Технический результат - упрощение способа, возможность измерения скорости циркуляции катализатора без применения дополнительного оборудования и без прерывания технологического процесса. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Наверх