Результат интеллектуальной деятельности: АВТОТЕРМИЧЕСКИЙ РЕАКТОР

Изобретение относится к реакторам для проведения эндотермических каталитических процессов, протекающих с выделением водорода, в частности для получения ароматических углеводородов из углеводородов С₃₊, и может найти применение в нефтегазовой промышленности.

Известна установка для получения концентрата ароматических углеводородов из углеводородов С₃ и С₄ [RU 57278, МПК С07С 15/42, опубл. 10.10.2006], включающая систему разделения катализата и два каталитических блока, состоящих каждый из рекуперационного теплообменника, огневой печи и адиабатического каталитического реактора.

Недостатком используемых реакторов является низкая конверсия сырья из-за снижения температуры в реакторе и накопления водорода в катализате в процессе образования ароматических углеводородов.

Наиболее близкой по технической сущности является установка каталитической переработки легкого углеводородного сырья [RU 2565229, МПК C10G 35/04, опубл. 20.10.2015 г.], включающая нагреватель, изотермические каталитические реакторы с теплообменными элементами в слое катализатора, соединенными с генератором теплоносителя, а также системы регенерации катализатора и утилизации газа регенерации.

Недостатком данных реакторов является накопление водорода в катализате в процессе образования ароматических углеводородов, что снижает конверсию сырья.

Задачей изобретения является повышение конверсии сырья.

Техническим результатом является повышение конверсии сырья за счет оснащения реактора устройствами для селективного выделения, окисления водорода и нагрева катализатора.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом реакторе с теплообменными элементами в слое катализатора особенностью является то, что в качестве теплообменных элементов установлены устройства для селективного выделения, окисления водорода и нагрева катализатора, каждое их которых включает зону окисления, отделенную водородселективой и теплопроводящей перегородкой от катализатора, и оснащенную системами подачи кислородсодержащего газа и вывода продуктов окисления.

Во внутреннем пространстве устройства может быть размещен катализатор окисления, а при недостатке тепла они могут быть оснащены системой подачи топлива.

Реактор может быть выполнен с аксиальной или радиальной подачей сырья, а устройства для селективного выделения, окисления водорода и нагрева катализатора могут быть выполнены, например, в виде пористых металлических трубчатых элементов, на наружной или внутренней поверхности которых нанесена водородселективная палладиевая мембрана. Реактор может быть использован для осуществления других эндотермических процессов, сопровождающихся выделением водорода, в том числе некаталитических.

Установка в реакторе устройств для селективного выделения, окисления водорода и нагрева катализатора, оснащенных системами подачи кислородсодержащего газа и вывода продуктов окисления, позволяет сначала удалить водород из слоя катализатора и сдвинуть химическое равновесие в сторону образования целевых продуктов реакции, а затем окислить водород и нагреть слой катализатора выделившимся теплом, за счет чего повысить конверсию сырья.

Изотермический реактор (условно показан разрез цилиндрического реактора с радиальной подачей сырья) включает катализаторную корзину 1, например, с катализатором дегидроциклодимеризации, в котором размещены устройства 2 (условно показано одно устройство) для селективного выделения, окисления водорода и нагрева катализатора, например, в виде трубчатых элементов с стенками, выполненными из водородселективной теплопроводящей мембраны, размещенные в корпусе 3, оборудованном патрубками подачи сырья 4 и кислородсодержащего газа 5, вывода катализата 6 и продуктов окисления 7.

При работе реактора нагретое сырье, содержащее, например, углеводороды С₃₊, через патрубок 4 подают в реактор и пропускают через катализатор, например, дегидроциклодимеризации, расположенный в катализаторной корзине 1, при этом происходит конверсия углеводородов сырья с образованием ароматических углеводородов, которые в составе катализата выводят через патрубок 6, и водорода, которой, по меньшей мере в части, выводят из слоя катализатора через стенки устройства 2 в его внутреннее пространство, где он окисляется кислородом, подаваемым через патрубок 5 в составе кислородсодержащего газа, повышая за счет тепла окисления температуру стенки устройства и нагревая катализатор. Продукты окисления выводят через патрубок 7. При необходимости в устройство 2 может быть дополнительно подаваться топливо (система его подачи не показана), а во внутреннем пространстве устройства 2 может быть размещен катализатор окисления.

Таким образом предлагаемый реактор позволяет повысить конверсии сырья и может быть использован в нефтегазовой промышленности.