Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ

Изобретение относится к устройствам для осуществления каталитических процессов, сопровождающихся поглощением тепла, в частности для получения ароматических углеводородов из легких углеводородных фракций, 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 два каталитических блока, каждый их который состоит из устройства для ароматизации легких углеводородов в составе рекуперационного теплообменника, нагревательной печи и каталитических реакторов, и системы разделения продуктов реакции, включающей холодильники, сепаратор катализата и блок выделения ароматических углеводородов. Устройство может быть оснащено системой повышения степени превращения сырья, включающей линии подачи олефинсодержащего сырья в каталитические реакторы, адсорбционные блоки выделения ароматических углеводородов и абсорбционные блоки выделения непревращенных компонентов сырья.

Недостатками известного устройства являются его сложность и отсутствие в реакторах узла нагрева, что уменьшает конверсию сырья и выход ароматических углеводородов из-за снижения температуры в реакторе вследствие поглощения тепла в процессе ароматизации.

Наиболее близкой по технической сущности является установка каталитической переработки легкого углеводородного сырья [RU 2565229, МПК C10G 35/04, опубл. 20.10.2015 г.], включающая устройство для каталитической переработки, в составе рекуперационного теплообменника, нагревателя, изотермических каталитических реакторов, оснащенных блоками теплообменных элементов (узлами нагрева конвекционного типа), соединенными с генератором теплоносителя, а также систем регенерации катализатора и утилизации газа регенерации.

Недостатками данного устройства для каталитической переработки является оснащение реакторов узлами нагрева конвекционного типа, что приводит к низкой конверсии сырья из-за неравномерности нагрева катализатора теплоносителем вследствие уменьшения его температуры при прохождении через узел нагрева, а также потери тепла с отработанным теплоносителем из-за оснащения реакторов линиями его вывода с установки.

Задачей изобретения является увеличение конверсии сырья и уменьшение потерь тепла.

Техническим результатом является повышение конверсии сырья путем оснащения каждого реактора узлом нагрева окислительного типа и уменьшение потерь тепла за счет оснащения устройства линией циркуляции теплоносителя с теплообменниками "сырье-циркулирующий теплоноситель".

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве, включающем рекуперационный теплообменник, нагреватель и изотермические каталитические реакторы, каждый из которых оснащен узлом нагрева, особенностью является то, что в качестве нагревателя установлен первый теплообменник "сырье/циркулирующий теплоноситель", в качестве узла нагрева установлен узел окисления, отделенный теплопроводящей перегородкой от катализатора, размещенного в узле катализа, и оснащенный системой выравнивания концентрации окисляемого субстрата вдоль поверхности перегородки, при этом узел катализа расположен на линии сырья после второго теплообменника "сырье/циркулирующий теплоноситель", рекуперационного теплообменника и первого теплообменника "сырье/циркулирующий теплоноситель", и оснащен линией вывода катализата через рекуперационный теплообменник, а узел окисления расположен на линии циркулирующего теплоносителя, на которой последовательно расположены первый теплообменник "сырье/циркулирующий теплоноситель", рекуперационный теплообменник теплоносителя, второй теплообменник "сырье/циркулирующий теплоноситель" и газодувка, кроме того, к узлу окисления примыкает линия подачи окисляемого субстрата, а к линии циркулирующего теплоносителя примыкают линии ввода воздуха и вывода балансового теплоносителя.

В узле окисления при необходимости может быть размещен катализатор окисления, теплообменники и реакторы могут быть объединены в один или несколько корпусов в произвольном сочетании, а рекуперационный теплообменник теплоносителя и/или второй теплообменник "сырье/циркулирующий теплоноситель" могут быть оснащены системами сепарации и вывода водного конденсата, образующегося при охлаждении продуктов окисления. В качестве окисляемого субстрата может быть использован, например, углеводородный газ. В качестве системы выравнивания концентрации окисляемого субстрата вдоль поверхности перегородки может быть использована, например, пористая перегородка, создающая локальное гидравлическое сопротивление в потоке окисляемого субстрата в узле окисления. Реактор, его составляющие элементы, а также теплообменники могут быть изготовлены в любом исполнении, известном из уровня техники, при условии работоспособности в температурно-барических условиях каталитической переработки.

Размещение в реакторе узла окисления, оснащенного системой выравнивания концентрации окисляемого субстрата вдоль поверхности теплопроводящей перегородки, отделяющей катализатор, размещенный в узле катализа, позволяет равномерно нагреть катализатор до температуры реакции за счет тепла окисления, благодаря чему увеличить конверсию сырья. Расположение узла окисления на линии циркулирующего теплоносителя, к которой примыкает линия вывода балансового теплоносителя после второго теплообменника "сырье/циркулирующий теплоноситель" позволяет выводить с установки балансовый теплоноситель, охлажденный сырьем, благодаря чему уменьшить потери тепла.

Устройство для каталитической переработки включает реакторы (условно показан один реактор 1) с узлом катализа 2 и узлом окисления 3, возможно, с размещенным в нем катализатором окисления, а также теплопроводящей перегородкой 4 между ними, первый 5 и второй 6 теплообменники "сырье/циркулирующий теплоноситель", рекуперационный теплообменник теплоносителя 7, рекуперационный теплообменник 8 и газодувку 9.

При работе устройства сырье по линии 10 после нагрева в теплообменниках 6, 8 и 5 подают в узел катализа 2 реактора 1, обогреваемый через перегородку 4, где осуществляют каталитическую переработку сырья с получением катализата, который выводят на разделение по линии 11 после охлаждения в теплообменнике 8. В узел окисления 3 реактора 1 по линии 12 с помощью газодувки 9 подают смесь теплоносителя с воздухом, подаваемым по линии 13, которую предварительно нагревают в теплообменнике 7, а также по линии 14 - окисляемый субстрат (топливо), которое окисляется кислородом воздуха, равномерно, с помощью устройства для равномерного распределения субстрата, нагревая катализатор, размещенный в узле катализа 2. Выходящий из зоны 3 отработанный теплоноситель последовательно охлаждают в теплообменниках 5, 7, 6 и подают на вход газодувки 9. Из линии 12 по линии 15, расположенной, например, после газодувки 9, выводят балансовое количество теплоносителя.

Таким образом предлагаемое устройство позволяет увеличить конверсию сырья, уменьшить потери тепла и может быть использовано в нефтегазовой промышленности.