Пристрій для упакування кульового каталізатору в трубах реактора

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 В 01 J 8/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (21)4815630/26 (22)19.02.90 (46)07.02.92. Бюл.№5 * (71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт метанола и продуктов органического синтеза (72) В.М.Иванов, Р.З.Адинберг. Е.В.Семикин и В.В.Дильман (53)66.097(088.8) (56) Завелев Е.Д., Семенов В.П. и др. Влияние способа загрузки катализаторов реформинга на среднюю порозность слоя в реакционных трубах.-Азотная промышленность, 1979, №2,с.10- 12 Попов Е.К , Абаев Г Н. и др Использование различных устройств для создания однородной структуры слоя катализатора. Сб.трудов "Аэродинамика химических реакторов с неподвижными слоями катализатора". Новосибирск: Изд-во СО "Наука", 1985, с.155-160. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПАКОВКИ ШАРОВОГО КАТАЛИЗАТОРА В ТРУБАХ РЕАКТОРА (57) Изобретение относится к процессам и аппаратам химической технологии, конк ретнее - к устройствам для загрузки трубчзтых реакторов, в которых используется гранулированный катализатор сферической формы. Оно может быть использовано в химической и нефтехимической отраслях промышленности, дает возможность эффективно использовать объем труб, что достигается плотной упорядоченной упаковкой катализатора, и обеспечивает высокую эффективность процесса конверсии углеводородного сырья. Устройство содержит питающую трубку подачи гранул катализатора, вибропривод и контактный элемент, выполненный в виде перевернутого стакана с отверстием в центре днища, с конусностью внешней поверхности стенок 5 - 30°, внутренней 15 - 45°. Диаметр широкой части элемента меньше диаметра грубы реактора на два размера гранул, а расстояние его от среза питающей трубки рзвно 1 5 - 3 диаметра гранул. При загрузке в трубы реактора гранул катализатора с помощью предлагаемого устройства происходит последовательное формирование монослоев гранул с упорядоченной коаксиально-кольцевой структурой. 2 ил Изобретение относится к процессам и аппаратам химической технологии, в частности к устройствам для загрузки трубчатых реакторов, в которых используется гранулированный катализатор сферической формы, и может быть использовано в химической и нефтехимической отраслях промышленности. Известен способ загрузки гранул катализатора в трубы реактора, заключающийся в беспорядочной засыпке катализатора Для повышения однородности нерегуляр ного зернистого слоя на него воздействуют вибрацией. Этот способ позволяет повысить плотность наиболее рыхлых участков слоя, но не исключает наличия в нем неоднородностей структуры, снижающих эффективность каталитических процессов Кроме ТОІО необходимость вибрирования либо всего аппарата либо отдельных труб связана с необходимостью обеспечения повышенной прочности а следовательно и металлоемкости реактора 1710116 ками трубы и торцами катушки. Питание катушки вибратора осуществляется от регулятора напряжения. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Перед началом загрузки устройство опускают в загружаемую трубу 8 до момента касания контактным элементом 3 поддерживающей решетки или днища трубы. Подъем и опускание устройства осуществляют с помощью подъемника (не показан). После опускания устройства на катушку 6 подают напряжение и в питающую трубку 1 засыпают катализатор по возможности равномерно на протяжении всего времени загрузки. Устройство постепенно, по мере роста слоя, извлекают из трубы. Во время работы поступающие по питающей трубке 1 гранулы катализатора 2 разделяются на два потока, из Загрузка аппаратов с помощью извест- 20 которых один через отверстие в днище контактного элемента (диаметр отверстия в 1,5 ного устройства довольно трудоемка, а для - 2 раза больше диаметра гранулы каталитрубчатых реакторов при длине труб, достизатора) попадает в его внутреннюю часть, а гающей 15 м, неприменима. Кроме того, второй - в кольцевой канал, образованный сформированный нерегулярный слой не лишен структурных неоднородностей, что в 25 стенкой загружаемой трубы и внешней потрубчатых печах приводите местным переверхностью контактного элемента При расгревам стенок реакционных труб и появлестоянии контактного элемента от среза нию прогаров. питающей трубки менее 1,5 диаметров гранул затрудняется истечение последних из Целью изобретения является увеличение эффективности использования объема 30 питающей трубки, а превышение указаннотруб за счет формирования плотной упоряго расстояния трех диаметров гранул приводоченной структуры катализзтсрного слоя. дит к чрезмерному заполнению пространства над контактным элементом, В устройстве для упаковки шарового качто вызывает изменение параметров вибратализатора в трубах реактора, содержащем питающую трубку подачи гранул катализа- 35 ции (амплитуда колебаний зависит от велитора, вибропривод и жестко связанный с чины несферичности гранул, дисперсности ним контактный элемент, последний элесостава и состояния их поверхности, но не мент выполнен в виде расположенного сопревышает 1,5-2 мм) или разрушение граосно с трубой перевернутого стакана с нул. Те из гранул, что попадают в кольцевой отверстием в центре днища, с конусностью АО сужающийся канал, по мере продвижения к внешней поверхности стенок 5 - 15°, внутнаиболее узкой его части, укладываются с ренней 15 - 45°, причем диаметр широкой максимальной плотностью, образуя конценего части меньше диаметра трубы реактора трический мочослой. Указанная упаковка на два размера гранул, а расстояние его от является результатом совместного воздейсреза питающей трубки составляет 1 , 5 - 3 45 ствия вибрации, ориентирующего влияния диаметра гранул профиля канала и его геометрических параметров Так сужающийся кольцевой канал с На фиг.1 показано устройство для упа минимальной шириной, равной наибольшековки шарового катализатора, продольное му возможному размеру гранул, исключает сечение; на фиг 2 - контактный элемент, сечение. 50 расположение гранул в нижней части канаУстройство состоит из питающей трубла, отпичное от концентрического кольца ки 1 для подачи гранул, катализатора 2, конВибрация обеспечивает подвижность гратактного элемента 3, жестко соединенного нул в канале, благодаря чему они укладывас помощью стержней 4 с подвижным серются наиболее плотно. При этом важным дечником 5 вибратора, например электро- 55 параметром является угол наклона внутрендинамического типа, содержащего катушку ней стенки канала, который обусловливает 6 с центральным каналом и возвратные пруся конусностью внешней поверхности жины 7. Устройство центрировано относиконтактного элемента, равной 5 - 15°. Экстельно загружаемой трубы 8 реактора за периментально определенный оптимальсчет гарантированного зазора между стенный угол наклона составляет 2,5 - 7,5°, что Известно также устройство для загрузки цилиндрических аппаратов, содержащее раму, вибратор и контактный элемент в виде сот или набора коаксиальных цилиндров. Устройство помещают в аппарат, соты за- 5 полняют зернистым материалом, включат вибратор, по мере уплотнения слоя устройство поднимают с помощью грузоподъемного м е х а н и з м а . В случае п р и м е н е н и я контактного элемента в виде коаксиальных 10 цилиндров зернистым материалом сначала заполняется пространство между стенкой аппарата и большим цилиндром и производится утряска. Затем заполняется следующий объем между цилиндрами, после чего 15 большой цилиндр извлекают из слоя и на зернистый материал снова накладывают вибрацию. Эту операцию продолжают, пока весь слой не загружен. 1710116 обеспечивает в канале некоторый постоянный избыток частиц для формирования монослоя, а также способствует занятию частицами положения з максимальной близости от стенок трубы. Повышение указан- 5 ного угла наклона приводит к возможному заклиниваю гранул в канале и к их разрушению и нарушению структуры формируемого внешнего кольца. При угле наклона, менее 2,5 затрудняет проникновение 10 гранул в канал, что приводит к появлению в структуре внешнего кольца гранул пустот "дырок". Гранулы, попавшие в контактный элемент, подвергаются уплотняющему вибрационному воздействию, направленному 5 благодаря конусной форме внутренней поверхности элемента вертикально вниз и в сторону оси загружаемой трубы. Наличие радиальной составляющей вибрации способствует равномерному распределению 20 гранул в горизонтальной плоскости и их упаковке с максимальной плотностью в объеме, ограниченном сформированным внешним кольцом. Конусность внутренней поверхности контактного элемента 15 - 45° обеспечивает оптимальное соотношение 25 радиальной и осевой составляющих вибрационного воздействия, при котором обіем заполняется без дырок. При поднятии устройства происходит формирование последующих монослоев, воспроизводящих 30 упаковку предыдущих, так как вновь поступающие гранулы располагаются над перешейками между нижерасположенными контактирующими гранулами. Образующийся слой обладает упорядоченной коак- 35 сиально-кольцевой структурой, лишенной неоднородностей. но поштучно подаются по направляющим в питающую трубку Подъем и опускание устройства осуществляют с помощью подъемника, установленного на верхнем фланце трубы. Подъемник представляет собой смонтированные на общем основании прижимные и приводной ролики, охватывающие питающую трубку. В зависимости от направления вращения приводного ропика трубка а с ней и загрузочное устройство, поднимаются или опускаются. Геометрические параметры контактного элемента устройстза: диаметр широкой части 54 мм конусность внешней поверхности 7', ынутренней 26*, диаметр отверстия в днище элемента 30 мм, расстояние от среза центрального канала катушки, пвляющегося продолжением питающей трубки 40 мм. В реакционной трубе формируется регулярная упаковка с лорозностью 0,37 Вывод об упрядоченности сформированной структуры сделан на основе визуального анализа упаковки у верхнего среза трубы.а также на основе оценки величины порозности. Таким образом сформированный с помощью предлагаемого устройства плотный упорядоченный слой шарового катализатора позволяет с максимальной эффективностью использовать объем труб реактора и обеспечить высокую эффективность процесса конверсии природного газа Об этом свидетельствует более высокая степень превращения углеводородного сырья, меньший перепад давления на трубе, а также близкое к равновесному содержание остаточного природного газа з конвертированном. Использование изобретения позволяет существенно повысить эффективность раУстройство предлагаемой конструкции используется для формирования упорядо- 40 боты трубчатых каталитических реакторов. ченного слоя шарового катализатора в опытно-промышленной печи паровой конФормула изобретения версии природного газа. Исследования проУстройство для упаковки шарового каводят с целью оценки эффективности тализатора о грубах реактора, содержащее замеьы насыпного слоя катализатора ГИ- 45 питающую трубку подачи гранул катализаАП-16 на упорядоченную упаковку шаровотора, вибропривод и жестко связанный с го катализатора при условии их равной ним контактный элемент, о т л и ч а ю щ е е химической активности. Номинальный диас я тем. что, с цепью увеличения эффективметр реакционной трубы 126x15 мм, при ности использования объема труб за счет изменении внутреннего диаметра от 95,4 до 50 формирования плотной упорядоченной 97,8 мм. Общая длина трубы 11 м, а рабочей структуры катализаторного слоя, контактчасти 8.5м Диаметр загружаемых гранул 20 ный элемент выполнен в вмде расположен1 0,5 мм. Подача гранул в питающую трубу ного соосно трубе перевернутого стакана с осуществляется с помощью питателя выотверстием в центре днища, с конусностью полненного з виде вращающегося наклон- 55 внешней поверхности стенок 5 - 15°, внутного диска толщиной 22 мм с отверстиями ренней 15 - 45°, при этом диаметр широкой на периферии, смонтированного в коопусеего части меньше диаметра трубы реактора бункере. При вращении диска гранулы зана два размера гранул, а расстояние его от хватываются отверстиями, выносятся из среза питающей трубки равно 1,5-3 диаприемного бункера и через загрузочное окметра гранул. 1710116 Фиг Фиг.І Редактор Н.Бобкова Составитель Е.Лесовая Техред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая Заказ 289 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101