Агрегат для каталитического дегидрирования углеводородов

 

Изобретение относится к химической и нефтехимической промышленности и может быть использовано для получения стирола из этилбензола. Цель изобретения - создание агрегата, в котором можно было бы быстро производить глушение или ремонт труб подогревателя при их разуплотнении. Для этого в корпусе одна над другой расположены центральные камеры подвода и отвода соответственно. Камеры выполнены с возможностью доступа в их полости. Трубы подогревателя установлены в корпусе с образованием продольных ширм, имеющих в поперечном сечении форму дуги. Концы труб закреплены в камерах. При этом снижается время на ремонт, повышается годовая выработка стирола.

Изобретение относится к химической и нефтехимической промышленности и может быть использовано для получения стирола из этилбензола.

Известен агрегат для каталитической конверсии углеводородов, содержащий тракт пароуглеводородной смеси со слоем катализатора и трубчатым подогревателем, последний из которых выполнен в виде продольно установленных в корпусе радиальных ширм, сообщенных концами труб посредством промежуточных коллекторов и патрубков с соответствующими камерами греющей среды [1] Недостатком такого агрегата является пониженная надежность из-за большего количества сварных швов в подогревателе, что обусловлено наличием в последнем промежуточных коллекторов и патрубков.

К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных является агрегат для каталитического дегидрирования углеводородов, содержащий тракт пароуглеводородной смеси со ступенчатым каталитическим реактором и межступенчатым трубчатым подогревателем, последний из которых установлен в корпусе и концы его труб включены в контур греющей среды [2] Такой агрегат характеризуется продолжительными ремонтными работами по глушению или ремонту труб подогревателя при их разуплотнении, что существенно снижает годовую выработку продукта.

Целью изобретения является создание такого агрегата для каталитического дегидрирования углеводородов, в котором можно было бы быстро производить глушение или ремонт труб подогревателя при их разуплотнении.

В агрегате для каталитического дегидрирования углеводородов, содержащем тракт пароуглеводородной смеси со ступенчатым каталитическим реактором и межступенчатым трубчатым подогревателем, последний из которых установлен в корпусе и концы его труб включены в контур греющей среды, поставленная цель достигается тем, что в корпусе расположены одна над другой центральные камеры, выполненные с возможностью доступа в их полости, а подогреватель выполнен в виде изогнутых в одну сторону продольных ширм, имеющих в его поперечном сечении форму дуги, направленной от камер к корпусу, при этом концы труб подогревателя закреплены в стенках соответствующих камер и включены в контур греющей среды через их полости.

Кроме того, ширмы в поперечном сечении корпуса могут иметь форму эвольвенты, а концы труб закреплены в стенках камер радиально.

Кроме того, камеры могут быть снабжены патрубками с внутренними и наружными относительно корпуса участками и выполнены за одно целое в виде сосуда с поперечной перегородкой, отделяющей камеры одна от другой.

Кроме того, упомянутая перегородка и наружный участок одного из патрубков могут быть выполнены с ремонтными люками для обеспечения доступа в полости камер.

Кроме того, упомянутая перегородка, сосуд, образующий камеры, и корпус подогревателя могут быть выполнены с ремонтными люками, расположенными по одну сторону относительно ширм, для обеспечения доступа в полости камер и возможности отделения трубного пространства от межтрубного для обнаружения неполотности (повреждаемости) труб.

Установка в корпусе центральных камер, выполненных с возможностью доступа в их полости, и закрепление концов труб подогреватели в стенках этих камер позволяет оперативно обнаруживать и ремонтировать потерявшую плотность трубу подогревателя. Снижаются простои агрегата на ремонт, что повышает годовую выработку продукта. При этом глушить отдельные трубы можно будет при условии, если они будут скомпонованы в ширмы, изогнутые в поперечном сечении корпуса по дуге. Именно в этом случае будет отсутствовать проскок без теплообмена пароуглеводородной смеси (контактного газа) при глушении дефектных труб, так как при таком устройстве подогревателя трубы разных ширм расположены в поперечном сечении корпуса примерно на одинаковом расстоянии одна от другой, а трубы в каждой ширме прикрыты друг другом по ходу пароуглеводородной смеси.

Наиболее оптимальное выполнение труб подогревателя ширмы изогнуты по эвольвенте в поперечном сечении корпуса и имеют концы труб, радиально заделанные в стенках камер. В этом случае расстояние между трубами соседних ширм практически строго одинаково по всему поперечному сечению корпуса, а радиальное расположение концов труб упрощает и ускоряет ремонт подогревателя.

Еще в большей степени ускоряется ремонт агрегата при выполнении камер в виде сосуда с патрубками, снабжении сосуда поперечной перегородкой и наличием в сосуде, перегородке, патрубках ремонтных люков. В этом случае годовая выработка продукта увеличится еще больше.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 схематично изображен общий вид агрегата для каталитического дегидрирования углеводородов, вариант компоновки с раздельным расположением ступеней реактора и межступенчатого подогревателя, на фиг. 2 то же, вариант компоновки с расположением подогревателя на горловине второй ступени реактора, на фиг. 3 то же, вариант компоновки с расположением реактора и подогревателя в одном корпусе, на фиг. 4 схематично изображен общий вид подогревателя, вариант с расположением ремонтных люков на одном из патрубков и на перегородке между камерами, на фиг. 5 то же, вариант с расположением ремонтных люков на корпусе и на камере, на фиг. 6 поперечное сечение подогревателя.

Агрегат для каталитического дегидрирования углеводородов содержит тракт пылеуглеводородной смеси с первой и второй ступенями 1 и 2 соответственно каталитического реактора и межступенчатым трубчатым подогревателем, последний из которых установок в корпусе 3 и концы его труб 4 включены в контур греющей среды, в качестве которой используют перегретый пар.

В корпусе 3 расположены одна над другой центральные камеры 5 и 6 подвода и отвода соответственно. Входные концы труб 4 закреплены в стенке камеры 5, а выходные концы труб 4 в стенке камеры 6, при этом концы труб 4 вьючены в контур греющей среды через полости камер 5, 6. Трубы 4 подогревателя установлены в корпусе 3 с образованием продольных ширм, имеющих в его поперечном сечении форму дуги, в частности, эвольвенты, направленной от камер 5,6 к корпусу 3, а концы труб 4 закреплены в камерах 5,6 радиально.

Камера 5 снабжена патрубком 7, а камера 6 патрубком 8. Патрубки 7, 8 имеют внутренние и наружные относительно корпуса участки.

Камеры 5,6 выполнены за одно целое в виде сосуда с поперечной перегородкой 9, отделяющей камеры 5,6 одна от другой.

В одном варианте исполнения агрегата (см. фиг.4) наружный участок патрубка 7 и перегородка 9 выполнены с ремонтными люками 10,11 соответственно для обеспечения доступа в полости камер 5,6. В другом варианте исполнения агрегата (см. фиг.5) для обеспечения доступа в полости камер 5,6 перегородка 9, корпус 3 подогревателя и сосуд, образованный камерами 5,6 выполнены с ремонтными люками 11,12,13 соответственно, расположенными по одну сторону относительно ширм.

Первая ступень 1 реактора выполнена в виде двух перфорированных обечаек 14 и 15, между которыми размещен слой катализатора 16. В обечайке 14 установлен направляющий конус 17. На входе первой ступени 1 реактора размещен смеситель 18.

Вторая ступень 2 реактора выполнена в виде двух перфорированных обечаек 19,20, между которыми размещен слой катализатора 21. В обечайке 21 установлен направляющий конус 22.

Агрегат для каталитического дегидрирования углеводородов может быть выполнен с раздельным расположением ступеней 1,2 реактора и подогревателя (см. фиг. 1), с расположением подогревателя на горловине второй ступени 2 реактора (см. фиг. 2), с расположением обеих ступеней 1,2 реактора и подогревателя в одном корпусе 3 (см. фиг. 3).

Агрегат для каталитического дегидрирования углеводородов работает следующим образом.

Этилбензол и водяной пар подают в тракт пароуглеводородной смеси, где в смесителе 18 они перемешиваются. Смесь водяной пар этилбензол (контактный газ) равномерно распределяется по всей поверхности перфорированной обечайки 14 благодаря конусу 17, проходит слой катализатора 16 ступени 1 реактора, где происходит частичное превращение этилбензола в стирол. Далее контактный газ через перфорированную обечайку 15 поступает в кольцевой зазор между последней и корпусом ступени 1 реактора. В ступени 1 реактора из-за частичного превращения этилбензол в стирол происходит снижение температуры контактного газа, поэтому, прежде чем направить контактный газ в ступень 2 реактора, его пропускают через межтрубное пространство подогревателя, где контактный газ подогревается до требуемой температуры. В трубы 4 подогревателя противотоком подается греющая среда, в качестве которой используют перегретый пар. Из подогреватели контактный газ попадают в ступень 2 реактора, где благодаря конусу 22 и перфорированным обечайкам 19, 20 газ равномерно распределяется в слое катализатора 21. Оставшийся этилбензол превращается в стирол, который выводится из агрегата и направляется на дальнейшую переработку.

Следует отметить, что настоящее изобретение не ограничивается бензолом - стиролом, оно может быть применено при дегидрировании и других углеводородов.

При разуплотнении одной из труб 4, закрепленных концами в камерах 5 и 6, в последние можно очень быстро попасть через люки 9, 10 (см. фиг.4) или через люки 11, 12, 13 (см. фиг. 5). Поиск потерявшей плотность трубы 4 в месте ее приварки к стенкам камер 5, 6 ведется визуально после обмыливания или нанесения полимерного слоя на сварные швы и поднятия давления воздуха в межтрубном пространстве. Неплотность в самой трубе 4 находят путем опрессовки воздухом с помощью съемных заглушек с двух сторон трубы 4. Неплотность в сварном шве устраняется повторной сваркой или потерявшую плотность трубу 4 глушат приваренными заглушками с обеих сторон. Перед установкой заглушек концы трубы 4 в местах заделки их в стенки камер 5, 6 высверливают на глубину 40 мм. Все работы ведутся в полостях камер 5, 6. Таким образом, существенно снижается время на ремонт, повышается годовая выработка стирола. Устройство трубного пучка (эвольвентные ширмы) позволяет глушить отдельные трубы 4, так как это не приведет к проскоку контактного газа без теплообмена в водоподогревателе, что также приведет к увеличению выработки стирола.

Формула изобретения

1. Агрегат для каталитического дегидрирования углеводородов, содержащий тракт пароуглеводородной смеси со ступенчатым каталитическим реактором и межступенчатым трубчатым подогревателем, последний из которых установлен в корпусе и концы его труб включены в контур греющей среды, отличающийся тем, что в корпусе расположены одна над другой центральные камеры, выполненные с возможностью доступа в их полости, трубы подогревателя установлены в корпусе с образованием продольных ширм, имеющих в поперечном его сечении форму кривой, направленной от камер к корпусу, при этом концы труб подогревателя закреплены в стенках соответствующих камер и включены в контур греющей среды через их полости.

2. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что ширмы в поперечном сечении корпуса имеют форму эвольвенты, а концы труб закреплены в стенках камер радиально.

3. Агрегат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что камеры снабжены патрубками с внутренними и наружными относительно корпуса участками и выполнены за одно целое в виде сосуда с поперечной перегородкой, отделяющей камеры одна от другой.

4. Агрегат по п.3, отличающийся тем, что упомянутая перегородка и наружный участок одного из патрубков выполнены с ремонтными люками для обеспечения доступа в полости камер.

5. Агрегат по п.3, отличающийся тем, что упомянутая перегородка, сосуд, образующий камеры, и корпус подогревателя выполнены с ремонтными люками, расположенными по одну сторону относительно ширм, для обеспечения доступа в полости камер.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6