Трехфазный реактор с чашей рециркуляции с уменьшающимся сечением и переменным углом наклона - RU2020113206A
Код документа: RU2020113206A
Формула
1. Трехфазный реактор для проведения реакции углеводородного сырья с водородом, включающий:
удлиненный, расположенный вертикально корпус (10) с верхним концом (48), нижним концом (49) и боковой стенкой (47), при этом в указанном корпусе имеется зона (22) каталитической реакции, прилегающая к нижнему концу (49) и предназначенная для проведения реакции между углеводородным сырьем и газом в присутствии кипящего слоя катализатора, и зона (39) рециркуляции жидкости, прилегающая к верхнему концу (48),
устройство отделения газа от жидкости, предназначенное для разделения газовой фазы и жидкой фазы смеси, поступающей из указанной зоны (22) каталитической реакции, и включающее, по меньшей мере:
чашу (30) рециркуляции, состоящую из верхней цилиндрической части (42), переходящей в нижнюю часть (43), снабженную вертикальными каналами (27), предназначенными для прохождения указанной смеси через чашу рециркуляции, при этом указанная нижняя часть (43а, 43b, 43c, 43d) имеет уменьшающееся сечение и угол β наклона, переменный относительно оси вращения (Z) указанной цилиндрической верхней части (42), при этом указанная чаша (30) рециркуляции расположена над зоной (22) каталитической реакции и ограничивает, по меньшей мере, с верхним концом (48) корпуса, зону (30) рециркуляции,
канал (25) рециркуляции жидкости, расположенный на вершине указанной нижней части (43) и соединенный жидкостной связью с нижним концом (49) корпуса средством рециркуляции.
2. Реактор по п. 1, в котором указанная нижняя часть с уменьшающимся сечением и переменным углом наклона (43a, 43c, 43d) включает выгнутый элемент (43a, b, 43d), предпочтительно, эллиптического сечения.
3. Реактор по п. 2, в котором указанная нижняя часть (43a, 43c, 43d) с уменьшающимся сечением и переменным углом наклона включает выгнутый элемент высотой L2, характеризующийся отношением L2/L1 от 0,01 до 0,7, предпочтительно, от 0,02 до 0,6, более предпочтительно, от 0,1 до 0,5, при этом L1 означает диаметр верхней цилиндрической части (42) чаши рециркуляции.
4. Реактор по п. 2, в котором указанная нижняя часть (43c) с уменьшающимся сечением и переменным углом наклона включает, кроме того, элемент (u1) в форме усеченного конуса, предпочтительно, расположенный под указанным выгнутым элементом (b), при этом указанный выгнутый элемент (b) указанной нижней части (43с) с уменьшающимся сечением и переменным углом наклона характеризуется отношением L2b/L1b от 0,01 до 0,7, предпочтительно, от 0,02 до 0,6, более предпочтительно, от 0,1 до 0,5, при этом L2b означает высоту выгнутого элемента (b), L1b означает наибольший диаметр указанной нижней части с уменьшающимся сечением и переменным углом наклона.
5. Реактор по п. 1, в котором указанная нижняя часть (43b) с уменьшающимся сечением и переменным углом наклона включает последовательность элементов в форме усеченного конуса (s1, s2, s3), при этом каждый из указанных элементов в форме усеченного конуса, предпочтительно, имеет угол β наклона (β1, β2, β3), увеличивающийся в направлении канала (25) рециркуляции.
6. Реактор по п. 1, в котором указанная нижняя часть (43d) с уменьшающимся сечением и переменным углом наклона включает обратное эллиптическое сужение между верхней цилиндрической частью (42) и каналом (25) рециркуляции, при этом отношение L2/L3 эллиптического сужения составляет, предпочтительно, от 0,01 до 0,7, предпочтительно, от 0,02 до 0,6, более предпочтительно, от 0,1 до 0,5, при этом L2 означает расстояние по вертикали между нижним краем верхней цилиндрической части (42) и верхней частью канала (25), L3 означает расстояние по горизонтали между верхней цилиндрической частью (42) и наружной стенкой канала (25).
7. Реактор по любому из предшествующих пунктов, в котором верхний конец (48) корпуса имеет выпуклую форму и характеризуется отношением L5/D1 от 0,01 до 20, предпочтительно, от 0,02 до 10, более предпочтительно, от 0,1 до 5, при этом L5 означает высоту верхнего конца корпуса, D1 означает диаметр корпуса реактора в зоне рециркуляции.
8. Реактор по любому из предшествующих пунктов, в котором верхняя цилиндрическая часть (42) чаши (30) рециркуляции образована боковой стенкой (47) корпуса.
9. Реактор по любому из пп. 1-6, в котором между верхней цилиндрической частью (42) чаши (30) рециркуляции и боковой стенкой (47) корпуса образовано кольцевое пространство (Е), при этом указанное кольцевое пространство имеет ширину от 0,01 до D1/3 м.
10. Реактор по любому из предшествующих пунктов, в котором высота L6 верхней цилиндрической части (42) составляет от 0,01хD1 до 2хD1.
11. Реактор по любому из предшествующих пунктов, в котором расстояние L7 между высшей точкой верхней цилиндрической части (42) чаши (30) рециркуляции и нижним краем верхнего конца (48) корпуса составляет от 0,001хD1 до 2хD1.
12. Способ гидропереработки углеводородного сырья при помощи реактора по любому из предшествующих пунктов.
13. Способ гидропереработки жидкого углеводородного сырья, предпочтительно, тяжелого жидкого углеводородного сырья по п. 12, в котором:
подают водород и жидкое углеводородное сырье в нижний конец (49) корпуса реактора восходящим потоком, достаточным для создания хаотичного движения катализатора в форме частиц в зоне (22) каталитической реакции;
поддерживают катализатор в зоне (22) каталитической реакции в состоянии кипящего слоя при увеличении объема от 10% до 100% относительно объема неподвижного катализатора путем подачи, предпочтительно, при помощи насоса, рециркулируемой жидкости, поступающей из зоны рециркуляции, прилегающей к верхнему концу корпуса, посредством канала (25) рециркуляции с целью проведения реакций гидропереработки указанного углеводородного сырья;
отделяют газовую фазу от жидкой фазы смеси, поступающей из зоны каталитической реакции и направляемой в каналы (27) чаши (30) рециркуляции, при этом часть отделенной таким образом жидкости составляет рециркулируемую жидкость, направляемую в нижний конец корпуса реактора, и
выводят из реактора газ и другую часть отделенной жидкости, присутствующие в зоне (39) рециркуляции,
в котором рабочие условия реактора следующие:
абсолютное давление от 2 до 35 МПа, предпочтительно, от 5 до 25 МПа, более предпочтительно, от 6 до 20 МПа, и
температура от 300°С до 550°С, предпочтительно, от 350°С до 500°С, более предпочтительно, от 370°С до 460°С, еще более предпочтительно, от 380°С до 440°С.
14. Способ по любому из пп. 12-13, в котором сырье представляет собой жидкое тяжелое углеводородное сырье, содержащее фракцию, по меньшей мере, 50% вес. с температурой кипения, по меньшей мере, 300°С и содержащее серу, кокс по Конрадсону, металлы и азот.
15. Способ гидропереработки твердого углеводородного сырья, предпочтительно, угля по п. 12, в котором:
подают водород и смесь твердого углеводородного сырья и жидкого углеводородного сырья в нижний конец (49) корпуса реактора восходящим потоком, достаточным для создания хаотичного движения катализатора в форме частиц в зоне (22) каталитической реакции;
поддерживают катализатор в зоне (22) каталитической реакции в состоянии кипящего слоя при увеличении объема от 10% до 100% относительно объема неподвижного катализатора путем подачи, предпочтительно, при помощи насоса, рециркулируемой жидкости, поступающей из зоны рециркуляции, прилегающей к верхнему концу корпуса, посредством канала (25) рециркуляции с целью проведения реакций гидропереработки указанного твердого углеводородного сырья;
отделяют газовую фазу от жидкой фазы смеси, поступающей из зоны каталитической реакции и направляемой в каналы (27) чаши (30) рециркуляции, при этом часть отделенной таким образом жидкости составляет рециркулируемую жидкость, направляемую в нижний конец корпуса реактора, и
выводят из реактора, по меньшей мере, газ и другую часть отделенной жидкости, присутствующие в зоне (39) рециркуляции.
