Устройство для регулирования расхода твердого сыпучего материала

 

Изобретение предназначено для регулирования расхода твердого сыпучего материала, в частности, в процессах каталитической конверсии углеводородов с непрерывной регенерацией катализатора. Сущность изобретения: нижний торец верхнего материалопровода, входящего в шлюзовую камеру, перекрыт цилиндрическим стаканом с глухим дном, полость которого разделена на две части перфорированной перегородкой, расположенной таким образом, что в верхней части полости между торцом материалопровода и перегоpодкой, а также боковой его поверхностью и поверхностью стакана имеются зазоры не менее, чем в 5 раз, превышающие диаметр транспортируемых частиц, и не более, чем в 3 раза - внутренний диаметр верхнего материалопровода. Технический результат: обеспечение непрерывного регулируемого движения твердого сыпучего материала, уменьшение его износа, упрощение конструкции устройства и облегчение его работы. 1 ил.

Изобретение относится к конструкциям устройств для систем транспортирования частиц твердого сыпучего материала, например гранулированного катализатора, в частности может быть использовано в технологических процессах каталитической конверсии углеводородов с непрерывной регенерацией катализатора таких, как риформинг, ароматизация и др.

Известны системы циркуляционного транспортирования катализатора из реактора в регенератор и обратно, в которых время пребывания частиц катализатора в реакционной в регенерационной зонах определяется периодическим выпуском определенного объема сыпучего катализатора из нижней части реактора и/или регенератора. При этом в качестве устройства для регулирования потока частиц катализатора используется дозирующий бункер, вместимость которого значительно меньше, чем объем катализатора, находящегося в реакторе и регенераторе.

В частности известно устройство, включающее дозирующий бункер, соединенный с вышерасположенным аппаратом, из которого поступает катализатор, верхним катализаторопроводом и нижерасположенным аппаратом, в который направляется катализатор нижним катализаторопроводом [1] Оба аппарата, дозирующий бункер и катализаторопроводы расположены на одной вертикальной оси, а катализаторопроводы снабжены запорными клапанами для остановки потоков частиц катализатора.

Запорные клапаны, попеременно открываясь по заданной программе, перепускают катализатор через дозирующий бункер. Изменяя частоту переключения запорных клапанов, можно регулировать среднюю скорость потока частиц катализатора.

Основным недостатком этого устройства является наличие в его составе запорных клапанов. Их многократное переключение приводит к повышенному износу частиц катализатора и самих клапанов.

Известно устройство для регулирования частиц катализатора из вышерасположенного аппарата в нижерасположенный, выбранное в качестве прототипа настоящего изобретения. Данное устройство включает шлюзовую камеру расположенную между аппаратами, выполняющую функции дозирующего бункера, соединенную с вышерасположенным аппаратом, из которого поступает катализатор, верхним катализаторопроводом и с нижерасположенным аппаратом, в который направляется катализатор нижним катализаторопроводом. Оба аппарата, шлюзовая камера и катализаторопроводы расположены на одной вертикальной оси и конструктивно могут быть выполнены в виде одной колонны. Запорные клапаны на катализаторопроводах отсутствуют, а остановка потоков катализатора осуществляется посредством подачи в катализаторопроводы газа навстречу движению частиц катализатора со скоростью, исключающей движение этих частиц [2] Общим недостатком известных устройств как аналога, так и прототипа, является периодичность (прерывистость) движения частиц катализатора, что приводит к необходимости оснащения системы дополнительным бункером большой вместимости, работающим в качестве буферной емкости. Однако и в этом случае прерывистое движение катализатора, нагретого до высокой температуры, приводит к резким колебаниям температуры и давления как в дополнительном бункере, так и в связанных с ним аппаратах, что, в свою очередь, может привести с нарушению работы всей системы циркуляции катализатора. Кроме того, колебания температуры вредно отражаются на свойствах катализаторов. Успокоитель потока катализатора [1] который может быть установлен внутри дополнительного бункера для смягчения колебаний температуры и давления, существенно усложняет конструкцию.

Другим недостатком, характерным для прототипа [2] является повышенный расход газа, необходимого для остановки движения катализатора через катализаторопровод, особенно в том случае, если продолжительность движения катализатора меньше продолжительности его остановки в катализаторопроводе, что часто встречается на практике.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков путем замены прерывистого движения частиц катализатора на истинно непрерывное с возможностью полной остановки и снижения расхода газа, необходимого для управления движением потока катализатора.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве, включающем шлюзовую камеру, соединенную с аппаратами верхним, входящим в шлюзовую камеру, и нижним материалопроводами, в которых под действием собственного веса свободно перемещается масса твердого сыпучего материала, патрубки для подачи и отвода газа, нижний торец верхнего материалопровода, расположенный внутри шлюзовой камеры, перекрыт цилиндрическим стаканом с глухим дном и открытым верхним торцом, расположенным не ниже торца верхнего материалопровода, полость стакана разделена на две части поперечной перфорированной перегородкой, расположенной таким образом, что в верхней части полости между нижним торцом верхнего материалопровода и перфорированной перегородкой, а также между боковой поверхностью верхнего материалопровода и боковой поверхностью цилиндрического стакана имеются зазоры, величина каждого из которых по меньшей мере в 5 раз превышает характерный размер частиц твердого сыпучего материала и не более, чем в 3 раза превышает внутренний диаметр верхнего материалопровода, в нижней части полости между глухим дном цилиндрического стакана и перфорированной перегородкой расположен патрубок для подачи газа.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что нижний торец верхнего материалопровода перекрыт цилиндрическим стаканом с глухим дном и открытым верхним торцом, расположенным не ниже торца верхнего материалопровода, полость стакана разделена на две части поперечной перфорированной перегородкой, расположенной таким образом, что в верхней части полости между нижним торцом верхнего материалопровода и перфорированной перегородкой, а также между боковой поверхностью верхнего материалопровода и боковой поверхностью цилиндрического стакана имеются зазоры, величина каждого из которых по меньшей мере в 5 раз превышает характерный размер частиц твердого сыпучего материала и не более, чем в 3 раза превышает внутренний диаметр верхнего материалопровода, в нижней части полости между глухим дном цилиндрического стакана и перфорированной перегородкой расположен патрубок для подачи газа.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сочетание последовательно установленных известных устройств для регулирования процесса транспортирования частиц катализатора [2,1] позволяет получить бесклапанную систему, дающую на выходе поток твердого сыпучего материала, близкий к непрерывному. Однако, известное техническое решение не позволяет совместить в одном устройстве функции дозирования и обеспечения непрерывности потока сыпучего материала, а также не дает возможности добиться непрерывного поступления материала из вышерасположенного бункера или аппарата. То и другое достигается в заявляемом техническом решении, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично представлен продольный разрез предлагаемого устройства.

Устройство включает шлюзовую камеру 1, верхний материалопровод 2, нижний материалопровод 3, патрубок 4 для подачи газа, патрубок 5 для отвода газа, цилиндрический стакан 6 с перфорированной перегородкой 7 и глухим дном 8, установленный относительно верхнего материалопровода с зазорами "а" и "б".

Устройство работает следующим образом. Частицы сыпучего материала, поступающие под действием силы тяжести по верхнему материалопроводу 2, попадают в стакан 6. Если подача газа через патрубок 4 отсутствует, то движение частицы сыпучего материала через шлюзовую камеру 1 прекращается после заполнения верхней части стакана 6. Для возобновления движения сыпучего материала в патрубок 4 подают газ. При этом для поддержания в шлюзовой камере постоянного давления избыток газа отводится через патрубок 5. Частицы сыпучего материала, заполняющие зазоры "а" и "б", приводятся в псевдоожиженное состояние и образовавшаяся псевдожидкость "переливается" через край стакана 6 в полость шлюзовой камеры, где твердые частицы сыпучего материала отделяются от газа и ссыпаются вниз, удаляясь затем через нижний материалопровод 3. Таким образом, движение частиц сыпучего материала не происходит при отсутствии подачи газа. Изменяя интенсивность псевдоожижения материала в стакане 6 путем изменения подачи регулирующего газа, а также изменяя уровень давления в шлюзовой камере 1 путем изменения оттока газа через патрубок 5, можно плавно изменять расход сыпучего материала через шлюзовую камеру вплоть до полной остановки. В том случае, если поперечное сечение зазора "б" сравнимо с поперечным сечением верхнего материалопровода, то расход газа, необходимого для обеспечения движения частиц материала с максимальной скоростью, лимитированной сопротивлением верхнего материалопровода, будет значительно меньше, чем при остановке движения материала в равновеликом материалопроводе, установленному в устройстве по выбранному прототипу. Таким путем достигается существенное уменьшение общего расхода газа, обеспечивающего процесс регулируемого транспортирования частиц сыпучего материала через шлюзовую камеру.

Использование предлагаемого устройства по сравнению с существующими позволяет получить следующие преимущества: обеспечить непрерывное регулируемое движение твердого сыпучего материала в процессе его транспортирования из одного аппарата в другой; упростить конструкцию регулирующего устройства; облегчить режим работы устройства и связанных с ним аппаратов за счет исключения частых и резких изменений температуры и давления в процессе транспортирования сыпучего материала; уменьшить износ частиц сыпучего материала.

уменьшить износ частиц сыпучего матеpиала.

Формула изобретения

Устройство для регулирования расхода твердого сыпучего материала из вышерасположенного аппарата в нижерасположенный, включающее размещенную между аппаратами шлюзовую камеру, соединенную с аппаратами верхним, входящим в шлюзовую камеру, и нижним материалопроводами, в которых под действием собственного веса свободно перемещается масса твердого сыпучего материала, патрубки для подачи и отвода газа, отличающееся тем, что нижний торец верхнего материалапровода, расположенный внутри шлюзовой камеры, перекрыт цилиндрическим стаканом с глухим дном и открытым верхним торцом, расположенным не ниже торца верхнего материалопровода, полость стакана разделена на две части поперечной перфорированной перегородкой, расположенной так, что в верхней части полости между нижним торцом верхнего материалопровода и перфорированной перегородкой, а также между боковой поверхностью цилиндрического стакана имеются зазоры, величина каждого из которых по меньшей мере в 5 раз превышает характерный размер частиц твердого сыпучего материала и не более чем в 3 раза превышает внутренний диаметр верхнего материалопровода, в нижней части полости между глухим дном цилиндрического стакана и перфорированной перегородкой расположен патрубок для подачи газа.

РИСУНКИ

Рисунок 1