Система камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем для процесса каталитической дегидрогенизации

Авторы патента:

ЛИ, Ливэй (US)

САНДОВАЛ, Фермин, А. (US)

ПРЕТЦ, Мэттью, Т. (US)

ШОУ, Дон, Ф. (US)

УОЛТЕР, Ричард, Э. (US)

B01J8/18 - с псевдоожиженными частицами

Владельцы патента RU 2736375:

ДАУ ГЛОУБЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ ЛЛК (US)

Предоставлена система камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем для процесса каталитической дегидрогенизации, содержащая корпус, имеющий нижнюю часть и верхнюю часть; множество диффузоров для впрыска воздуха, расположенных в нижней части этого корпуса; множество диффузоров для впрыска топливного газа, расположенных на распределителях топливного газа, расположенных в указанном корпусе на расстоянии от множества диффузоров для впрыска воздуха и над ними, причем диффузоры для впрыска топливного газа размещены таким образом, чтобы максимизировать равномерное распределение массы топливного газа, выпрыскиваемого через диффузоры топливного газа в указанном корпусе; причем каждый топливный распределитель содержит трубу, имеющую множество диффузоров для впрыска топливного газа, один или более опциональных узлов решетки, расположенных в указанном корпусе на расстоянии от множества диффузоров для впрыска воздуха и над ними, и расположенных на расстоянии от распределителей топливного газа и под ними для максимизации равномерного распределения массы воздуха; и один или более узлов решетки, расположенных в указанном корпусе на расстоянии над распределителями газового топлива. 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

Область техники

Настоящее изобретение относится к системе камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем для процесса каталитической дегидрогенизации.

Уровень техники

Известные процессы реактивации или регенерации катализатора, при которых обрабатывают катализаторы со сниженной каталитической активностью, по меньшей мере частично обусловленной осаждением кокса на каталитические поверхности, включают удаление этого кокса обычно посредством контакта таких катализаторов при высокой температуре (например, по меньшей мере 450 градусов Цельсия (ºC) для катализатора дегидратации этанола и по меньшей мере 650°C для катализатора каталитического крекинга с флюидизированным катализатором (FCC, fluid catalyst cracking)) с воздухом или другим кислородосодержащим газом. Обычные процессы регенерации катализатора не обеспечивают достаточного количества теплоты для проведения реакции эндотермической дегидрогенизации. Следовательно, к некоторым процессам должно быть добавлено дополнительное топливо. Дополнительное топливо дополнительно дезактивирует катализатор в процессе каталитической дегидрогенизации, использующем галлиево-платиновый катализатор на алюмооксидном или алюмосиликатном носителе, т.е. катализаторы, используемые в каталитической дегидрогенизации этана, пропана, бутана, изобутана, бутилена и этилбензола. Специалистам, практикующим дегидрогенизацию алканов, в частности дегидрогенизацию пропана (PDH, propane dehydrogenation), понятно, что если для проведения эндотермической реакции не обеспечивается достаточное количество теплоты, выработка алкенов снижается до точки, где экономика процесса диктует добавление дополнительных источников теплоты для проведения реакции.

Во время процесса регенерации активность дегидрогенизации нарушена из-за сгорания внешнего источника топлива. Распределение источника топлива является критическим для достижения максимального сгорания внешнего источника топлива на катализаторе, а также минимизации любой возможной дезактивации катализатора из-за неравномерного распределения топлива.

Одно ограничение состоит в том, что сами трубы распределителя не могут блокировать высокий процент проходного сечения камеры сгорания, или камера сгорания будет заполнена до этого уровня, или катализатор не будет способен к обратному смешиванию и будет образовывать плотный слой. Например, в одной существующей разработке трубы распределителя блокируют ~26% проходного сечения. Базовая поверхностная скорость равна примерно 3,5 - 4 фут/с (приблизительно 1 - 1,2 м/с) на этом уровне в камере сгорания. С такой блокировкой фактическая скорость будет 4,7 - 5,4 фут/с (приблизительно 1,4 - 1,6 м/с), что будет ниже максимума в 8,0 фут/с (приблизительно 5,4 м/с), где катализатор не будет способен протекать вниз.

Топливо часто впрыскивают при температуре окружающей среды, что вызывает его нагрев по мере его прохождения по трубе распределителя в слое, который работает при температуре 680-800°C и, предпочтительно, от 700-770°C. По мере нагрева топлива по мере его прохождения по заданному трубчатому распределителю плотность газа уменьшается, что приводит к неравномерному распределению. Первая часть трубы будет выпускать большую массу топлива, чем та часть трубы, которая позволяет газу находиться в корпусе дольше. Следовательно, возникает неравномерное распределение. Неравномерное распределение может побуждать части камеры сгорания иметь более стехиометрическое топливо, чем воздух локально, что означает, что топливо должно будет смешиваться с дополнительным воздухом и/или катализатором перед сжиганием. Такое топливо, контактирующее с катализатором при высокой температуре, приводит к дезактивации катализатора, что является нежелательным.

Раскрытие сущности изобретения

В одном варианте осуществления настоящее изобретение предоставляет систему камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем для процесса каталитической дегидрогенизации, содержащую корпус, имеющий нижнюю часть и верхнюю часть; множество диффузоров для впрыска воздуха, расположенных в нижней части этого корпуса; опциональные распределители мазута для пуска; множество диффузоров для впрыска топливного газа, расположенных на распределителях топливного газа, расположенных в указанном корпусе на расстоянии от множества диффузоров для впрыска воздуха и над ними, причем диффузоры для впрыска топливного газа размещены таким способом, чтобы максимизировать равномерное распределение массы топливного газа, выпрыскиваемого через диффузоры топливного газа в указанном корпусе; один или более опциональных узлов решетки, расположенных в указанном корпусе на расстоянии от множества диффузоров для впрыска воздуха и над ними, и расположенных на расстоянии от распределителей топливного газа и под ними для максимизации равномерного распределения массы воздуха; и один или более узлов решетки, расположенных в указанном корпусе на расстоянии над распределителями газового топлива.

Краткое описание чертежей

Для целей иллюстрации настоящего изобретения на чертежах показаны примерные виды; однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается показанными точными компоновками и средствами.

На фиг. 1 показан вид в вертикальном разрезе корпуса, используемого в регенерации катализатора, в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 2 показан вид сверху первого варианта осуществления распределителей топливного газа;

на фиг. 3 показан вид в сечении первого варианта осуществления усиленной трубы;

на фиг. 4 показан вид сверху второго варианта осуществления распределителей топливного газа;

на фиг. 5 показан вертикальный схематичный вид в поперечном сечении нижней части корпуса, иллюстрирующий распределители топливного газа и распределителей горючей смеси; и

на фиг. 6 показан вертикальный схематичный вид в поперечном сечении второго варианта осуществления трубы и распределителя впрыска топливного газа.

Осуществление изобретения

Со ссылкой на фиг. 1 показан вид в вертикальном разрезе варианта осуществления корпуса 1, используемого в качестве системы камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем для процесса каталитической дегидрогенизации. Корпус 1 содержит нижнюю часть 2, в целом имеющую форму цилиндра, и верхнюю часть 3 в форме усеченной пирамиды. Угол между усеченной пирамидой 3 и внутренней горизонтальной воображаемой линией, выполненной на пересечении усеченной пирамиды 3 и нижней части 2, может находиться в диапазоне от 10 до 80 градусов. В настоящем документе раскрыты и включены в него все индивидуальные значения и поддиапазоны от 10 до 80 градусов; например, угол между этими трубчатым компонентом и компонентом в форме усечённой пирамиды может быть в диапазоне от нижнего предела, равного 10, 40 или 60 градусам, до верхнего предела, равного 30, 50, 70 или 80 градусам. Например, угол может быть от 10 до 80 градусов, или в альтернативном варианте осуществления от 30 до 60 градусов, или в альтернативном варианте осуществления от 10 до 50 градусов, или в альтернативном варианте осуществления от 40 до 80 градусов. Кроме того, в альтернативных вариантах осуществления угол может изменяться по высоте усеченной пирамиды либо непрерывно, либо дискретно. В некоторых вариантах осуществления корпус 1 может быть или может не быть облицован огнеупорным материалом.

Отработанный или частично дезактивированный катализатор входит в корпус 1 через спускную трубу 4. В альтернативных конфигурациях отработанный или частично дезактивированный катализатор может входить в корпус 1 из бокового входного отверстия или из нижнего питающего трубопровода, проходя вверх через воздушный распределитель. Использованный катализатор падает на грязевой щиток 5 и распределяется им. Корпус 1 дополнительно содержит воздушные распределители 6, которые расположены на высоте грязевого щитка 5 или незначительно ниже его. Над воздушными распределителями 6 и выходным отверстием 7 спускной трубы находится решетка 8. Над решеткой 8 расположено множество распределителей 9 топливного газа. Над распределителями 9 топливного газа внутри корпуса могут быть расположены одна или более дополнительных решеток 10.

В первом варианте осуществления распределители 9 топливного газа входят в корпус 1 и пересекают его по существу по хорде корпуса 1. Как видно на фиг. 2 и 3, каждый распределитель 9 топливного газа содержит трубу 30 с концом 11 подачи топлива и терминальным концом 12. Обратимся теперь к фиг. 3, на которой видно, что каждая труба 30 может дополнительно содержать по меньшей мере один усиливающий элемент 20, проходящий вдоль по меньшей мере части длины трубы 30. Усиливающий элемент (элементы) 20 могут быть любой формы или выполнены из материала, который добавляет прочность трубе 30, включая, например, прутки квадратного сечения (как показано на фиг. 3) и прутки круглого сечения. Каждый распределитель 9 топливного газа дополнительно содержит множество диффузоров 13 для впрыска топливного газа. Диффузоры 13 для впрыска топливного газа позволяют топливному газу входить в трубу 30 с допустимой скоростью, как правило, 50-300 футов в секунду (приблизительно 15 - 91 м/с) и входить во внутреннее пространство корпуса 1. Небольшое отверстие 14 в начале каждого из диффузоров 13 для впрыска топливного газа создает падение давления и обеспечивает более равномерное распределение топливного газа в слой. Как показано на фиг. 2, концы 11 подачи топлива смежных распределителей 9 топливного газа находятся на противоположных сторонах корпуса 1. Такие чередующиеся концы 11 подачи топлива обеспечивают один способ для максимизации равномерного распределения массы топливного газа, впрыскиваемого через диффузоры 9 топливного газа в корпус 1, благодаря нагреву. Альтернативно, максимизация равномерного распределения массы топлива может быть достигнута посредством использования комплектов из двух труб, которые проходят только по части хорды, входя с противоположных сторон корпуса, как показано на фиг. 2 при помощи распределителей топливного газа, отмеченных ссылочными обозначениями 9а и 9b. Еще один способ максимизации равномерного распределения массы топлива состоит в использовании градиентного распределения диффузоров 13 для впрыска топливного газа с большим количеством диффузоров 13 для впрыска топливного газа по направлению к терминальному концу 12 каждой трубы 30. Еще один способ состоит в увеличении размера диффузоров 13 для впрыска топливного газа и небольших отверстий 14 к терминальному концу 12 каждой трубы 30. Могут быть использованы другие типы конфигураций впрыска топливного газа, такие как трубчатые распределители, которые питаются от одного или более коллекторов 15, что обеспечивает возможность основному потоку топливного газа входа сбоку, сверху или снизу корпуса 1 и питания от множества труб 30, причем каждая труба 30 имеет множество диффузоров 13 для впрыска топливного газа, как показано на фиг. 4. Концы 11 подачи топлива труб 10 на фиг. 4 соединяются с коллектором 15, а терминальные концы 12 расположены вблизи стенки корпуса. Топливный газ может подаваться на различных высотах внутри корпуса 1, хотя в предпочтительном варианте осуществления топливный газ должны подавать на одном уровне.

Углеводородное сырье, такое как метан, может начинать коксоваться в этих щелях и отжимать диффузор от трубы. Диффузоры могут быть приварены к наружной части этой трубы, при этом указанное отверстие просверлено через трубу, или любым способом, который предупреждает внутренние щели, в которые может входить углеводород. На фиг. 6 показан другой вариант осуществления трубы и диффузоров для впрыска топливного газа. На фиг. 6 в поперечном сечении изображены труба 30 и один диффузор 39 для впрыска топливного газа. Как видно на фиг. 6, нет усиливающих элементов или огнеупорного материала. Диффузор 39 для впрыска топливного газа содержит кожух 41, который прикреплен на трубу 30, и проходное отверстие 43, проходящее через наружную стенку трубы 30 и сообщающееся с внутренним каналом 45 кожуха 41. Кожух 41 прикреплен к трубе 30 таким образом, чтобы не допускать открытую щель между внутренней частью трубы 30 и диффузором 39 для впрыска топливного газа. Как показано на фиг. 6, такое прикрепление выполнено посредством сварного шва 47, который проходит вокруг наружной поверхности кожуха 41 на месте его соединения с наружной поверхностью трубы 30.

Альтернативные способы максимизации равномерного распределения массы топливного газа могут быть выполнены с использованием альтернативных конфигураций, таких как конфигурации питающего распределителя, показанного на фиг. 2 патента США 8,894,940, содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.

Топливный газ может являться метаном, природным газом, этаном, пропаном, водородом или любым газом, содержащим энергетическую ценность при сгорании.

Корпус 1 может дополнительно содержать один или более компонентов, выбранных из группы, состоящей из входного отверстия 33 для кислородосодержащего газа, сообщающегося с пространством 49, входного отверстия для дополнительного топлива, входного отверстия 35 для отработанного катализатора, входного отверстия катализатора рециркуляции регенератора и выходного отверстия 37 корпуса.

Настоящее изобретение дополнительно предоставляет систему для впрыска топлива в соответствии с любым вариантом осуществления изобретения, раскрытым в настоящем документе, за исключением того, что одна или более усиленных труб по меньшей мере частично покрыты огнеупорным материалом для минимизации теплопередачи от слоя к газообразному топливу. Со ссылкой на вариант осуществления, показанный на фиг. 3, труба 30 имеет два усиливающих элемента 11. Между каждыми усиливающими элементами 11 труба 30 покрыта опциональным огнеупорным материалом 16. Аналогично, огнеупорный материал может быть расположен между диффузорами 13 для впрыска топливного газа и усиливающими элементами 11. Могут быть использованы любые подходящие огнеупорный материал и способ крепления, включая, например, материалы ESCOCAST AA22S, RESCOCAST 7, 8 и 9 и R-MAX MP (доступны в продаже от Resco Products, Inc. (Питтсбург, Пенсильвания, США)), ACTCHEM 85 (доступен в продаже от ARTech Inc.). Как правило, для высокотемпературных применений может быть использован тонкий слой облицовки огнеупорным материалом ½-1 дюйм (приблизительно 1,27 - 2,54 см) в специализированной крепежной системе, такой как шестигранная сетка или выступы трубы, как известно из уровня техники.

Под распределителями 9 топливного газа находится узел 8 решетки. Узел 8 решетки способствует максимизации равномерного распределения массы воздуха. В некоторых вариантах осуществления узлы 8 и 10 решетки могут иметь формы, раскрытые в заявке на патент США № 14/755,008 от 30.06.2015 и заявке на патент США № 14/751,424 от 26.06.2015, содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.

Выходное отверстие 7 спускной трубы 4 расположено под распределителями 9 топливного газа и узлом 8 решетки и опорожняется в пространство между узлом 8 решетки и воздушным распределителем 6.

Воздушный распределитель 6 содержит множество диффузоров 16 для впрыска воздуха. Между диффузорами 16 для впрыска воздуха может быть использован опциональный огнеупорный материал. В конкретном варианте осуществления для минимизации температуры диффузоров 16 для впрыска воздуха могут быть использованы от трех до семи дюймов (приблизительно 7,6 - 17,8 см) огнеупорного материала, такого как материал RESCOCAST 8. Например, воздух, входящий в диффузоры для впрыска воздуха, может быть при температуре около 635°C, при этом температура решетки 8 приблизительно равна 750°C. В таком примере температура диффузоров для впрыска воздуха будет около 640°C.

Диффузоры 16 для впрыска воздуха могут быть расположены на плоской решетчатой пластине и полом цилиндре, на вогнутой решетчатой пластине и полом цилиндре или на трубчатом решетчатом распределителе. В некоторых вариантах осуществления воздушный распределитель 6 на своей нижней части может иметь более тонкую металлическую окантовку.

На фиг. 5 показана опция решетчатой пластины и полого цилиндра для поддержки диффузоров 16 для впрыска воздуха. Как показано на фиг. 5, полый цилиндр 17 проходит вниз от воздушного распределителя 6. В конкретном варианте осуществления длина полого цилиндра 17, проходящего вниз от воздушного распределителя 6, может быть в диапазоне от 3 до 7 футов (приблизительно 0,9 - 2,1 м). В конкретном варианте осуществления полый цилиндр 17 может иметь толщину от 0,75 до 3 дюймов (приблизительно 1,9 - 7,6 см) по своей длине, проходящей от воздушного распределителя 6, по длине от 6 до 18 дюймов (приблизительно 15,2 - 45,7 см) с сужением толщины полого цилиндра (не показано) до 0,25 до 0,625 дюймов (приблизительно 0,63 - 1,59 см) далее ниже по длине полого цилиндра. Такое постепенное сужение толщины полого цилиндра обеспечивает большую его прочность вблизи воздушного распределителя 6 для сопротивления термическому напряжению и напряжению давления, а также большей гибкости полого цилиндра в его нижней части.

В альтернативных вариантах осуществления воздушный распределитель 6 может иметь конфигурации, описанные выше, в связи с распределителем топливного газа. То есть, воздушный распределитель может содержать множество труб, входящих в боковую стенку корпуса 1, или может питаться через коллектор.

Использованный катализатор, выходящий из выходного отверстия 7 спускной трубы 4 падает на грязевой щиток 5 и распределяется им. В некоторых вариантах осуществления грязевой щиток 5 может быть по меньшей мере частично покрыт огнеупорным материалом, например, огнеупорным материалом в виде шестигранной сетки толщиной 0,5-1 дюйм (приблизительно 1,27 - 2,54 см).

Настоящее изобретение дополнительно предоставляет систему камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем для процесса каталитической дегидрогенизации в соответствии с любым вариантом осуществления, раскрытым в настоящем документе, за исключением того, что каждая усиленная труба содержит два ряда диффузоров топливного газа с плотностью от 5 до 100 диффузоров на квадратный метр площади поперечного сечения камеры сгорания, причем указанные ряды расположены на расстоянии и под углом вниз от 45 градусов до приблизительно 90 градусов друг от друга. В настоящем документе раскрыты и включены в него все индивидуальные значения и поддиапазоны от 5 до 100 диффузоров на квадратный метр; например, плотность диффузоров топливного газа может быть в диапазоне от нижнего предела, равного 5, 10 или 15, до верхнего предела, равного 100, 90 или 80 диффузорам на квадратный метр. Например, плотность диффузоров топливного газа может быть в диапазоне от 5 до 100 диффузоров на квадратный метр, или в альтернативном варианте осуществления от 10 до 80 диффузоров на квадратный метр, или в альтернативном варианте осуществления от 15 до 70 диффузоров на квадратный метр.

Настоящее изобретение дополнительно предоставляет систему камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем для процесса каталитической дегидрогенизации в соответствии с любым вариантом осуществления, раскрытым в настоящем документе, за исключением того, что воздушный распределитель является трубчатым распределителем, решетчатым распределителем в виде вогнутой пластины или плоской пластины с плотностью воздушных диффузоров от 5 до 100 воздушных диффузоров на квадратный метр. В настоящем документе раскрыты и включены в него все индивидуальные значения и поддиапазоны от 5 до 100 воздушных диффузоров на квадратный метр; например, плотность воздушных диффузоров может быть в диапазоне от нижнего предела, равного 5, 10 или 15 диффузорам на квадратный метр, до верхнего предела, равного 100, 90 или 80 воздушным диффузорам на квадратный метр. Например, плотность воздушных диффузоров может быть в диапазоне от 5 до 100 воздушных диффузоров на квадратный метр, или в альтернативном варианте осуществления от 10 до 90 диффузоров на квадратный метр, или в альтернативном варианте осуществления от 20 до 80 диффузоров на квадратный метр.

Настоящее изобретение дополнительно предоставляет систему камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем для процесса каталитической дегидрогенизации в соответствии с любым вариантом осуществления, раскрытым в настоящем документе, за исключением того, что воздушный распределитель подает достаточное количество воздуха для обеспечения более, чем 110% стехиометрического требуемого количества кислорода для сгорания топливного газа. В настоящем документе раскрыты и включены в него все индивидуальные значения и поддиапазоны, большие чем 110%. Например, воздушный распределитель может подавать достаточное количество воздуха для обеспечения более, чем 125% стехиометрического требуемого количества кислорода для сгорания топливного газа, или в альтернативном варианте осуществления более, чем 135%, или в альтернативном варианте осуществления более, чем 150%, или в альтернативном варианте осуществления более, чем 165%.

Настоящее изобретение дополнительно предоставляет систему камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем для процесса каталитической дегидрогенизации в соответствии с любым вариантом осуществления, раскрытым в настоящем документе, за исключением того, что воздушный распределитель подает достаточное количество воздуха для обеспечения более, чем 105% стехиометрического требуемого количества кислорода для сгорания топливного газа и кокса. В настоящем документе раскрыты и включены в него все индивидуальные значения и поддиапазоны, большие чем 105%. Например, воздушный распределитель может подавать достаточное количество воздуха для обеспечения более, чем 125% стехиометрического требуемого количества кислорода для сгорания топливного газа и кокса, или в альтернативном варианте осуществления более, чем 135%, или в альтернативном варианте осуществления более, чем 150%, или в альтернативном варианте осуществления более, чем 165%.

Настоящее изобретение дополнительно предоставляет систему камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем для процесса каталитической дегидрогенизации в соответствии с любым вариантом осуществления, раскрытым в настоящем документе, за исключением того, что секции узла решетки содержат средства для блокировки проходного сечения, имеющего проходное сечение от 30% до 98% со скоростями газа через отверстия меньше, чем 8 футов в секунду (приблизительно 5,4 м/с). В настоящем документе раскрыты и включены в него все индивидуальные значения и поддиапазоны от 30 до 98%; например, проходное сечение может быть в диапазоне от нижнего предела, равного 30, 40, 50, 60, 70 или 80%, до верхнего предела, равного 50, 60, 70, 80, 90 или 98%. Например, проходное сечение может быть в диапазоне от 30 до 98%, или в альтернативном варианте осуществления от 30 до 75%, или в альтернативном варианте осуществления от 75 до 98%, или в альтернативном варианте осуществления от 65 до 95% Такие средства содержат, например, уплотнение, шевроны и подземные решетки, а также любые средства, раскрытые в заявке на патент США № 14/755,008 от 30.06.2015 и заявке на патент США № 14/751,424 от 26.06.2015, содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.

В системе камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем для процесса каталитической дегидрогенизации частично дезактивированный или использованный катализатор нагревается до температуры, по меньшей мере равной 660°C, но не больше, чем 850°C, предпочтительно от 700°C до 770°C, более предпочтительно от 720°C до 750°C. Снова предпочтительно, как для реактора дегидрогенизации, что камера сгорания, которая служит в качестве части участка восстановления, и в которой будут сгорать дополнительное топливо и кокс (т.е. окисляться с помощью кислородосодержащего газа) для образования H₂O и CO₂, содержит нижнюю секцию, работающую как быстрый кипящий, турбулентный или пузырьковый слой, и верхнюю секцию, работающую как подъемный участок. Это обеспечивает камере сгорания возможность работы со средним катализатором и потоком газа, перемещающимся одновременно вверх. В этой конфигурации внутренние элементы являются критическими для разрушения пузырей и содействия смешиванию топлива, воздуха и катализатора. Другая возможная конфигурация, разработанная в качестве альтернативы для обеспечения возможности протекания среднего катализатора вниз и протекания среднего газа вверх, содержит быстрый кипящий, турбулентный или пузырьковый слой. Независимо от конфигурации теплота для сгорания регенератора происходит от сочетания сгорания осажденного кокса, т.е. сам кокс поставляет теплоту в результате реакции окисления, и сгорания дополнительного топлива для процессов, которые не производят достаточное количество кокса для проведения реакции в реакторе. Как использован в настоящем документе, термин "дополнительное" означает топливо, отличное от самого кокса.

Объемная скорость (WHSV, weight hour space velocity) в системе камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем просто может находится в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 100 фунтов (приблизительно 0,04 - 45,36 кг) подачи смеси воздух + топливо в час (ч) на фунт катализатора в камере сгорания (подача, фунт/ч/катализатор, фунт). Например, когда камера сгорания содержит нижнюю часть, которая работает как быстрый реактор с кипящим или турбулентным слоем, и верхнюю часть, которая работает как лифт-реактор, поверхностная скорость газового потока может быть в диапазоне от приблизительно 1 фута в секунду (приблизительно 0,3 м/с) до приблизительно 8 фут/с (приблизительно 24,38 м/с), предпочтительно, от приблизительно 2 фут/с (приблизительно 0,61 м/с) до 10 фут/с (приблизительно 3,05 м/с) в нижней части камеры сгорания, и от приблизительно 20 фут/с (приблизительно 6,09 м/с) до 70 фут/с (приблизительно 21,31 м/с) в верхней части камеры сгорания. В альтернативном, но менее предпочтительном варианте осуществления конфигурация камеры сгорания, которая выполнена полностью подъемного типа, может работать при одной высокой поверхностной скорости газового потока, например, в некоторых вариантах осуществления равной на всем протяжении по меньшей мере 30 фут/с (приблизительно 9,15 м/с).

Отметим, что в вариантах осуществления, таких как камера сгорания, состоящая из двух частей и описанная в настоящим документе выше, поток катализатора предпочтительно равен от приблизительно 1 фунта за квадратный фут-секунду (фунт/фут²-с) (приблизительно 4,89 кг/м²-с) до приблизительно 20 фунт/фут²-с (приблизительно 97,7 кг/м²-с) в нижней части камеры сгорания, и от приблизительно 10 фунт/фут²-с (приблизительно 48,9 кг/м²-с) до приблизительно 200 фунт/фут²-с (приблизительно 489 кг/м²-с) в верхней части камеры сгорания. В нисходящей камере сгорания могут использовать поток катализатора выше, чем 200 фунт/фут²-с, но это в целом не является предпочтительным. Специалисты в данной области техники смогут соответствующим образом регулировать поток катализатора на основе WHSV и соотношения подачи катализатора к подаче воздуха/дополнительного топлива.

Давление в системе камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем находится в диапазоне от 15 до 70 фунтов на квадратный дюйм (приблизительно 103,4 - 482,6 кПа). В настоящем документе раскрыты и включены в него все индивидуальные значения и поддиапазоны от 5 до 70 фунтов на квадратный дюйм. Например, давление в системе камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем может быть в диапазоне от 15 до 70 фунтов на квадратный дюйм (приблизительно 103,4 - 482,6 кПа), или в альтернативном варианте осуществления от 15 до 45 фунтов на квадратный дюйм (приблизительно 103,4 - 310,3 кПа), или в альтернативном варианте осуществления от 25 до 40 фунтов на квадратный дюйм (приблизительно 172,4 - 275,8 кПа), или в альтернативном варианте осуществления от 35 до 70 фунтов на квадратный дюйм (приблизительно 241,3 - 482,6 кПа).

Настоящее изобретение может быть воплощено в других формах без отклонения от его сущности и существенных атрибутов, и, соответственно, должны быть сделаны ссылки на сопутствующую формулу изобретения, а не на приведенное выше описание, как указание на объем настоящего изобретения.

1. Система камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем для процесса каталитической дегидрогенизации, содержащая:

корпус, имеющий нижнюю часть и верхнюю часть;

множество диффузоров для впрыска воздуха, расположенных в нижней части этого корпуса;

опциональные распределители мазута для пуска;

множество распределителей топливного газа, расположенных в указанном корпусе на расстоянии от множества диффузоров для впрыска воздуха и над ними, причем каждый распределитель топливного газа содержит множество диффузоров для впрыска топливного газа, которые размещены таким образом, чтобы максимизировать равномерное распределение массы топливного газа, выпрыскиваемого через диффузоры для впрыска топливного газа в указанном корпусе;

один или более опциональных узлов решетки, расположенных в указанном корпусе на расстоянии от множества диффузоров для впрыска воздуха и над ними, и расположенных на расстоянии от распределителей топливного газа и под ними для максимизации равномерного распределения массы воздуха; и

один или более узлов решетки, расположенных в указанном корпусе на расстоянии над распределителями газового топлива.

2. Система камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем по п. 1, в которой каждый распределитель топливного газа содержит трубу, имеющую множество диффузоров для впрыска топливного газа, конец подачи топлива и терминальный конец.

3. Система камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем по п. 1, в которой каждая труба содержит трубу и по меньшей мере один элемент, прикрепленный по существу по длине указанной трубы.

4. Система камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем по п. 1, в которой каждая труба проходит по хорде корпуса, а входные концы смежных усиленных труб расположены на противоположных сторонах корпуса.

5. Система камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем по п. 1, в которой каждая труба проходит около одной половины хорды корпуса.

6. Система камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем по п. 1, в которой одна или более из указанных труб по меньшей мере частично покрыты огнеупорным материалом.

7. Система камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем по п. 1, в которой каждая труба содержит два ряда топливных сопел с плотностью от 5 до 100 элементов на квадратный метр, причем указанные ряды расположены на расстоянии и под углом вниз от 45 градусов до приблизительно 90 градусов друг от друга.

8. Система камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем по п. 1, в которой воздушный распределитель является трубчатым распределителем или вогнутым или пластинчатым решетчатым распределителем с плотностью диффузоров от 5 до 100 элементов на квадратный метр.

9. Система камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем по п. 1, в которой воздушный распределитель подает достаточное количество воздуха для обеспечения более чем 110% стехиометрического требуемого количества кислорода для сгорания топливного газа.

10. Система камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем по п. 1, в которой секции узла решетки содержат подземные решетки, шевроны и другие средства для блокировки проходного сечения, имеющего проходное сечение от 30% до 98% со скоростями газа через отверстия меньшими чем 8 футов в секунду.

11. Система камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем по п. 1, в которой распределители мазута являются распылительными распределителями.

12. Система камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем для процесса каталитической дегидрогенизации по п. 1, в которой камера сгорания работает при температуре, большей или равной 660°С.

13. Система камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем для процесса каталитической дегидрогенизации по п. 1, в которой камера сгорания содержит быстрый кипящий, турбулентный или пузырьковый слой и работает с потоком среднего катализатора, направленным вверх.

14. Система камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем для процесса каталитической дегидрогенизации по п. 1, в которой камера сгорания работает с объемной скоростью подачи от 0,1 до 100 фунтов смеси воздуха и топлива в час на фунт катализатора в камере сгорания.

15. Система камеры сгорания топливного газа с кипящим слоем для процесса каталитической дегидрогенизации по п. 1, в которой камера сгорания содержит нижнюю часть, которая работает как быстрый реактор с кипящим или турбулентным слоем, и верхнюю часть, которая работает как лифт-реактор.

Изобретение относится к способу загрузки катализатора в реактор синтеза (40) типа барботажной колонны, содержащей контур разделения (21). Способ включает следующие стадии: a) заполнение по меньшей мере части реактора синтеза (40) растворителем S1; b) заполнение по меньшей мере части контура разделения (21) указанного реактора синтеза (40) указанным растворителем S1; c) указанный растворитель S1 подвергают циркуляции от реактора синтеза (40) к контуру разделения (21) и от контура разделения к реактору синтеза (40); d) нагревание реактора (40) до температуры меньше или равной 100°C; e) введение в нижнюю часть реактора синтеза (40) инертного газа и повышение давления в реакторе синтеза (40) до достижения абсолютного давления в интервале от 0,1 до 0,6 МПа; f) смешивание указанного катализатора с растворителем S2 в резервуаре (30), с получением смеси твердое/жидкое; g) повышение давления в резервуаре (30) до давления по меньшей мере на 0,2 МПа выше давления в реакторе синтеза (40), затем направляют смеси твердое/жидкое, полученной на стадии f), в реактор синтеза (40); h) отведение по меньшей мере части указанного растворителя S1 и/или S2, содержащегося в реакторе синтеза (40) и/или в контуре разделения (21).

Способ запуска многозонального циркуляционного реактора // 2720816

Изобретение относится к способу запуска многозонального циркуляционного реактора без частиц полиолефина. Способ включает перенос газа через реактор и рециркуляционный трубопровод газа.

Устройство, используемое в псевдоожиженном реакционном процессе // 2702580

Изобретение относится к устройству для направления и поддержки райзера, используемому в псевдоожиженном реакционном процессе. Устройство содержит резервуар, райзер, расположенный в резервуаре, и множество наклонных направляющих опор, каждая из которых содержит трубчатую секцию, имеющую первый конец и второй конец, первый шарнир, первый конец которого соединен с первым концом трубчатой секции, второй шарнир, первый конец которого соединен со вторым концом трубчатой секции, при этом второй конец первого шарнира соединен с внутренней поверхностью резервуара, а второй конец второго шарнира соединен с направляющим устройством райзера, которое включает непрерывную по окружности конструкцию вокруг внешней стороны райзера.

Устройство для полимеризации олефинов и способ полимеризации олефинов // 2701923

Изобретение относится к технической области полимеризации олефинов, в частности к устройству для полимеризации олефинов и к способу полимеризации олефинов для получения полиолефинов.

Способ и устройство, позволяющие ограничить унос твердых частиц на выходе трехфазного псевдоожиженного слоя // 2699648

Изобретение относится к области трехфазных реакторов, работающих с кипящим слоем. Предлагается устройство для ограничения уноса твердых частиц, выполненное с возможностью установки внутри реактора с трехфазным псевдоожиженным слоем, имеющим первый уровень твердой фазы, соответствующий расширению этой твердой фазы внутри жидкой фазы, и второй уровень жидкой фазы, расположенный над первым уровнем, который по существу не содержит твердых частиц, при этом устройство выполнено с возможностью расположения между двумя упомянутыми уровнями и образовано набором плоских или усеченных конусных пластин, расположенных вертикально друг над другом в несколько рядов, при этом максимальное сечение устройства составляет от 1-кратного до 10-кратного сечения патрубка выхода исходящего потока реактора с псевдоожиженным слоем.

Устройство для контактирования текучей среды с твердыми частицами // 2699635

Изобретение относится к устройству для контактирования текучей среды с твердыми частицами. Устройство содержит резервуар, решетчатую сборочную секцию, которая содержит множество горизонтальных хордовых балок, разнесенных друг от друга в горизонтальном направлении, и множество решетчатых платформ, вставленных между горизонтальными хордовыми балками, при этом каждая горизонтальная хордовая балка содержит конструктивный элемент, имеющий достаточную механическую прочность для выдерживания псевдоожижающих сил, действующих в резервуаре, и каждая решетчатая платформа прикреплена к одной или более горизонтальным хордовым балкам способом, обеспечивающим возможность предотвращения восходящего перемещения решетчатой платформы, и множество кронштейнов, прикрепленных непосредственно или опосредованно к внутренней поверхности резервуара и разнесенных по окружности, для поддержки конструктивного элемента, при этом каждый конструктивный элемент поддерживается одним или более из множества кронштейнов.

Способы изменения скорости производства полиолефинов с применением композиции индуцированных конденсирующих агентов // 2696875

Полимеризация полиолефина, осуществляемая посредством приведения в контакт в реакторе олефинового мономера и необязательно сомономера с каталитической системой в присутствии индуцированных конденсирующих агентов (ICA) и необязательно водорода.

Сепарационное устройство для реактора с псевдоожиженным слоем катализатора, реакторно-регенераторный блок, способ получения олефинов и способ получения ароматических углеводородов // 2696775

Настоящее изобретение относится к области химической технологии. Описано сепарационное устройство для реактора с псевдоожиженным слоем катализатора, используемого для получения олефинов или ароматических углеводородов, содержащее: сепаратор предварительной очистки для первичной очистки газа от твердых частиц, сообщающийся с выходом реактора; вертикально расположенную демпферную емкость, имеющую нижнюю область, с которой сообщается выход твердых частиц сепаратора предварительной очистки, и верхнюю область, с которой сообщается выход газа сепаратора предварительной очистки; и сепаратор окончательной очистки для тонкой очистки газа от твердых частиц, имеющий вход, сообщающийся с верхней областью демпферной емкости, и выход твердых частиц, сообщающийся с нижней областью демпферной емкости; причем сепарационное устройство выполнено так, что продукт, содержащий частицы катализатора, унесенные им из реактора, подается в сепаратор предварительной очистки, где большинство твердых частиц катализатора отделяется от газа и отправляется в нижнюю область демпферной емкости, а продукт, уносящий оставшиеся частицы катализатора, направляется в верхнюю область демпферной емкости и в сепаратор окончательной очистки, где оставшиеся частицы катализатора отделяются от газа и отправляются в нижнюю область демпферной емкости, с получением на выходе сепаратора окончательной очистки конечного продукта; причем верхняя область демпферной емкости снабжена входным каналом для сообщения с выходом газа сепаратора предварительной очистки, причем входной канал выполнен тангенциально по отношению к боковой стенке верхней области.

Реактор с псевдоожиженным слоем катализатора, реакторно-регенераторный блок, способ получения олефинов и способ получения ароматических углеводородов // 2695656

Изобретение относится к области химической технологии. Описан реактор с псевдоожиженным слоем катализатора для получения олефинов или ароматических углеводородов, имеющий расположенную внизу входную зону, расположенную вверху выходную зону и реакционную зону, расположенную между входной и выходной зонами, причем в реакционной зоне расположена направляющая решетка, имеющая область с меньшей долей свободного сечения, т.е.

Распределители катализатора и транспортного газа для систем циркуляции реактор-регенератор с кипящим слоем // 2694840

Изобретение относится к области нефтехимии, в частности к установкам дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 в соответствующие олефиновые углеводороды. Изобретение касается распределителя катализатора и транспортного газа для систем циркуляции реактор-регенератор дегидрирования парафиновых углеводородов С3-С5 с секционированным решетками кипящим слоем, содержащего подводящую транспортную трубу 19, соединенную с расположенной по оси реактора и/или регенератора вертикальной транспортной трубой 1 с восходящим или нисходящим потоком катализатора и транспортного газа, установленную открытым торцом 2 соответственно вверх или вниз, расположенный соосно с ней расширитель, содержащий дно, соединенное с торцом 2 транспортной трубы 1, и крышку.