Область техники

Настоящее изобретение относится к области нефтехимии, в частности к системам получения олефиновых углеводородов С ₃ - С ₅ дегидрированием соответствующих парафиновых углеводородов, используемых в дальнейшем для получения основных мономеров СК, а также при производстве полипропилена, метилтретичнобутилового эфира и пр. Предшествующий уровень техники

Известна система дегидрирования парафиновых углеводородов с движущимся крупнозернистым катализатором (Я.Я. Кирнос, О.Б. Литвин «Современные промышленные методы синтеза бутадиена». Аналитические сопоставительные обзоры ЦНИИТЭНефтехим, серия «Производство синтетических каучуков», М, 1967, с.81). Недостатком известной системы является сложность конструкции и невозможность создания систем большой производительности.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является система дегидрирования парафиновых углеводородов с кипящим слоем мелкозернистого катализатора, состоящая из реактора и регенератора с установленными по высоте кипящего слоя секционирующими решетками, ниже которых расположены трубчатые распределители соответственно паров сырья и воздуха, состоящие из коллекторов и соединенных с ними попарно расположенных, соосных лучей, снабженных соплами, направленными вниз для вытекания газа в кипящий слой (патент RU 2156161, МПК B01J8/04, С07С5/333, опубл. 20.09.2000). К недостаткам указанной системы относиться неравномерность распределения газовых потоков по сечению реактора и регенератора и связанные с этим относительно низкие показатели дегидрирования парафиновых углеводородов (выходы олефинов на пропущенное и разложенное сырье) в известной системе. Кроме того, используемые трубчатые распределители трудоемки в изготовлении, не обладают достаточной прочностью и эрозионной стойкостью, имеют повышенное гидравлическое сопротивление. Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является увеличение выходов олефинов за счет более равномерного распределения газовых потоков в реакторе и регенераторе, а также снижение гидравлического сопротивления и трудоемкости изготовления, увеличение прочности и эрозийной стойкости трубчатых распределителей.

Для решения указанной задачи предлагается система дегидрирования парафиновых углеводородов С ₃ - С ₅ в кипящем слое мелкозернистого катализатора, состоящая из реактора 1 и регенератора 2 с установленными по высоте кипящего слоя секционирующими решетками 4, 5, ниже которых расположены трубчатые распределители 6, 7 соответственно паров сырья и воздуха, состоящие из коллекторов 9 и соединенных с ними попарно расположенных, соосных лучей, снабженных соплами 15 для вытекания газа в кипящий слой, в котором соосные лучи состоят из трубы 12, центральная часть которой, имеющая в боковой поверхности одно или несколько отверстий 14 для затекания газа из коллектора 9 в лучи, располагается в полости коллектора 9, а в полости трубы 12 установлена диафрагма 16 с центральным отверстием 17, разделяющая трубу 12 и отверстия 14 для затекания газа на две равные части, представляющие собой два симметрично расположенные луча, при этом отверстие 17 в диафрагме 16 имеет диаметр, равный (0,2-0,8) диаметра трубы 12, а расстояние Н между распределителями 6, 7 и нижними секционирующими решетками 4, 5 составляет (0,1-0,6) диаметра реактора или регенератора.

Сопла 15 могут быть полностью или частично расположены в полости лучей или в полости лучей и коллекторов 9.

Сопла 15 могут быть расположены под углом 90° к оси трубы 12.

Сопла 15 могут быть расположены по касательной к окружности, расположенной в горизонтальном сечении корпуса реактора 1 и/или регенератора 2.

Сопла 15 могут быть расположены под углом от 15° до 90° к горизонтальной плоскости сечения реактора 1 и/или регенератора 2.

Сопла могут иметь входные отверстия с меньшим диаметром, чем выходные. Под распределителями 6 и/или 7 может быть установлен дополнительный распределитель в виде кольца меньшего размера или его секций 22, образованных попарно расположенными, соосными лучами 21, 21а с соплами 15, направленными вниз.

Технический результат заключается в увеличении выходов целевого продукта— олефинов, снижении гидравлического сопротивления и трудоемкости изготовления, увеличении прочности и эрозионной стойкости трубчатых распределителей. Краткое описание фигур чертежей

На фиг.1 изображена система дегидрирования парафиновых углеводородов Сз - С содержащая реактор 1, регенератор 2, транспортные трубы 3 для циркуляции катализатора между ними. По высоте кипящего слоя в реакторе и регенераторе установлены секционирующие решетки— соответственно 4 и 5. Под секционирующими решетками в нижней части реактора установлен трубчатый распределитель паров сырья 6, а в нижней части регенератора— трубчатый распределитель воздуха 7.

Для секционирования кипящего слоя в реакторе и регенераторе могут быть использованы решетки с отверстиями различной формы, например, в виде щелей (см. фиг.2), изготовленные из уголков — уголковая решетка (а), из труб — трубчатая решетка (б).

Для распределения паров сырья и воздуха соответственно в реакторе 1 и регенераторе 2 могут быть использованы трубчатые распределители 6, 7 (см. фиг.З и фиг.4), состоящие из патрубков 8, соединенных с ними коллекторов 9 и соединенных с коллекторами 9 попарно расположенных, соосных лучей различной конфигурации: изогнутой (например, кольцевой)— 10 и 10а, или прямой— 11 и Па. На фигурах представлены четырехсекционные распределители, хотя в распределителях может быть и иное количество секций, каждая из которых имеет патрубок ввода паров сырья или воздуха, коллектор с попарно расположенными соосными лучами, снабженными соплами для вытекания газового потока в кипящий слой катализатора. Коллекторы могут иметь круглую, квадратную или иные формы поперечного сечения. На фиг.5 показана сборка попарно расположенных соосных лучей 11 и 11а в коллекторе 9 распределителя. Труба 12 с закрытыми донышками 13 торцами, центральная часть которой, имеющая в боковой поверхности два отверстия 14, располагается в полости корректора 9 и образует два симметрично расположенные луча 11 и Па. В полости трубы 12 установлена диафрагма 16 с центральным отверстием 17, которая делит трубу на две равных части и соответственно отверстия 14 на два одинаковых отверстия 14а и 146. Лучи и коллекторы снабжены соплами 15 для вытекания газа в кипящий слой. Сопла 15 направлены вверх и частично расположены в полости лучей и коллектора.

На фиг.6 изображены различные варианты конструкции сопел 15 распределителей сырья и воздуха. В варианте сопла а) канал для истечения газа имеет одинаковое по длине канала круглое поперечное сечение. Сопла в вариантах б) и в) имеют входное дозирующее отверстие 18 и примыкающую к нему расширительную камеру 19 конической или цилиндрической формы с выходным отверстием 20 для гашения скорости струи газа при его выходе в кипящий слой.

На фиг.7 и фиг.8 показаны стрелками направления осей сопел 15, расположенных по касательной к окружности, которая расположена в горизонтальном сечении корпуса реактора 1 и/или регенератора 2. Кроме указанных вариантов могут быть и другие варианты расположения сопел 15.

Все сопла 15 могут быть расположены под углом 90° к оси трубы 12, и направлены в одну сторону по часовой или против часовой стрелки относительно вертикальной оси реактора 1 или регенератора 2. По другому варианту сопла 15 могут быть расположены по касательной к окружности, расположенной в горизонтальном сечении корпуса реактора и/или регенератора, сопла 15 могут быть расположены под углом от 15° до 90° к горизонтальной плоскости сечения реактора и/или регенератора. Такое расположение сопел 15 обеспечивает закрученное движение части кипящего слоя от распределителя до первой секционирующей решетки, удаляя при этом застойные зоны и облегчая вывод катализатора из низа реактора 1 или регенератора 2.

Для обеспечения равномерности распределения газовых потоков сопла 15, находящиеся на лучах 10 и 10а, 11 и Па могут быть одинакового внутреннего сечения. Возможно изменение внутреннего сечения сопел 15 в зависимости от удаления парных лучей от патрубков 8 по длине коллектора 9. Возможно также изменение плотности расположения сопел одинакового внутреннего сечения по горизонтальному сечению аппарата в зоне расположения распределителя. Указанная плотность измеряется числом сопел, приходящихся на 1 м ² сечения аппарата. При этом плотность сопел в пристеночной зоне аппарата (распределителя) больше, чем в центральной части аппарата (распределителя). Указанные варианты исполнения распределителей предназначены для устранения неравномерностей распределения газовых потоков по сечению аппаратов, когда газовый поток стремится идти главным образом в центральной части аппарата. Эта ситуация возникает чаще всего в аппаратах большого диаметра.

На фиг.9 показан дополнительный четырехсекционный распределитель в виде кольца, состоящий из секций 22, образованных соосными лучами 21 и 21а.

Возможна установка дополнительного распределителя в виде кольца меньшего размера или его секций под распределителем углеводородов (паров сырья) с соплами, направленными вниз (фиг.9, разрезы А-А и Б-Б). Эти сопла также могут располагаться под углом 90° относительно оси трубы 12 и направлены в одну и ту же сторону, что и сопла распределителя углеводородов (паров сырья). В дополнительное кольцо можно подавать как углеводороды (пары сырья), так и другие газы, инертные по отношению к углеводородам, применяемому катализатору и материалам реактора и/или регенератора (азот и др.). Установка дополнительного распределителя в виде кольца, под основным распределителем углеводородов (паров сырья), позволяет улучшить режим направленной циркуляции катализатора из реактора в десорбционную зону и/или из регенератора в восстановительно-десорбционную зону, обеспечивает сохранение закрученного движения нижней части кипящего слоя, удаляя при этом застойные зоны и облегчая вывод катализатора из низа реактора и/или регенератора в десорбционную и/или восстановительно-десорбционную зоны, соответственно.

Система дегидрирования парафиновых углеводородов СЗ - С5 (см. фиг.1) работает следующим образом.

Испаренные парафиновые углеводороды (пары сырья) подаются в реактор 1 через трубчатый распределитель 6, проходят кипящий слой катализатора, секционированный решетками 4. Далее контактный газ дегидрирования подвергается очистке от катализаторной пыли в циклонах и направляется из реактора 1 на выделение целевых продуктов (олефиновых углеводородов). Закоксованный и охлажденный в ходе эндотермической реакции дегидрирования катализатор из низа реактора транспортируется в верхнюю часть регенератора 2, в котором подвергается регенерации и подогреву путем сжигания в кипящем слое топливного газа при подаче в нижнюю его часть воздуха через трубчатый распределитель 7. Пройдя через кипящий слой катализатора, секционированный решетками 5, газы регенерации проходят очистку в циклонах и далее покидают регенератор 2 для дальнейшей очистки их перед сбросом в атмосферу. Регенерированный и подогретый в регенераторе 2 катализатор по транспортным трубам 3 направляется в верхнюю часть реактора 1.

Пары сырья и воздух поступают в трубчатые распределители соответственно реактора и регенератора через патрубки 8, из которых направляются в коллекторы 9 и далее— в лучи 10 и 10а или 11 и 11 а (см. фиг.З или фиг.4), из которых вытекают в кипящий слой через сопла 15 (см. фиг.5).

Благодаря соосности и симметричности попарно располагаемых лучей 10 и 10а или 11 и 11а, изготовленных из целиковой трубы, а также равенству площадей отверстий 14а и 146, газовый поток равномерно распределяется по указанным лучам. Возникновение разности давлений в полостях попарно располагаемых лучей при пульсациях давления кипящего слоя устраняется за счет соединения полостей лучей через центральное отверстие 17 диафрагмы 16, что выравнивает давления в полостях лучей и обеспечивает равномерность истечения газа через попарно располагаемые лучи. При соотношении диаметра отверстия в диафрагме к диаметру трубы больше величины равной 0,8 влияние диафрагмы на улучшение равномерности распределения газа перестает быть заметным, а при соотношении меньше величины равной 0,2— возникает ситуация ухудшения равномерности распределения газа. При величинах расстояния между предполагаемым распределителем и нижней секционирующей решеткой, находящихся за пределами диапазона (0,1-0,6) диаметра реактора или регенератора, влияние распределителя на увеличение равномерности распределения газовых потоков в секционированном кипящем слое практически не ощущается.

Увеличение равномерности распределения газовых потоков в реакторе и регенераторе приводит к увеличению показателей дегидрирования— выходов олефинов на пропущенное и разложенное сырье. При этом уменьшается гидравлическое сопротивление распределителей, особенно при направлении сопел распределителей вверх. Изготовление попарно расположенных лучей из целиковой трубы снижает трудоемкость изготовления распределителей, особенно в части соблюдения требования соосности лучей и их симметричного расположения, а также увеличивает прочность распределителей, работающих в условиях значительных циклических нагрузок при пульсациях кипящего слоя. Изготовление сопел распределителей с выходными отверстиями, имеющими диаметр меньший, чем диаметр выходных отверстий снижает скорость газовых струй и истирание катализатора при выходе струй в кипящий слой, а в совокупности с расположением сопел в полости лучей и коллекторов также и уменьшает эрозию сопел. Лучший вариант осуществления изобретения

Раскрытые выше варианты осуществления изобретения являются лучшими.

Промышленная применимость

Предлагаемая система дегидрирования парафиновых углеводородов С ₃ -С ₅ может быть использована при производстве полипропилена, метилтретичнобутилового эфира и пр.