RU2702597C2 - Фильтрующая тарелка для каталитического химического реактора - Google Patents
Фильтрующая тарелка для каталитического химического реактора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2702597C2 RU2702597C2 RU2017127975A RU2017127975A RU2702597C2 RU 2702597 C2 RU2702597 C2 RU 2702597C2 RU 2017127975 A RU2017127975 A RU 2017127975A RU 2017127975 A RU2017127975 A RU 2017127975A RU 2702597 C2 RU2702597 C2 RU 2702597C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- separation system
- particle separation
- filter
- liquid
- downstream
- Prior art date
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 82
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 39
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 26
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 16
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 8
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 3
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 3
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102100025490 Slit homolog 1 protein Human genes 0.000 description 2
- 101710123186 Slit homolog 1 protein Proteins 0.000 description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000004517 catalytic hydrocracking Methods 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- -1 diene compounds Chemical class 0.000 description 2
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 102100027340 Slit homolog 2 protein Human genes 0.000 description 1
- 101710133576 Slit homolog 2 protein Proteins 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001833 catalytic reforming Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000007210 heterogeneous catalysis Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000011192 particle characterization Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000003079 shale oil Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/008—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction
- B01J8/0085—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction promoting uninterrupted fluid flow, e.g. by filtering out particles in front of the catalyst layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
- B01D21/0012—Settling tanks making use of filters, e.g. by floating layers of particulate material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
- B01D21/003—Sedimentation tanks provided with a plurality of compartments separated by a partition wall
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
- B01D21/30—Control equipment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
- B01J8/0492—Feeding reactive fluids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G31/00—Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by methods not otherwise provided for
- C10G31/09—Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by methods not otherwise provided for by filtration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G49/00—Treatment of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen-generating compounds, not provided for in a single one of groups C10G45/02, C10G45/32, C10G45/44, C10G45/58 or C10G47/00
- C10G49/002—Apparatus for fixed bed hydrotreatment processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
- B01D2201/30—Filter housing constructions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
- B01D2201/48—Overflow systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00654—Controlling the process by measures relating to the particulate material
- B01J2208/00707—Fouling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00245—Avoiding undesirable reactions or side-effects
- B01J2219/00247—Fouling of the reactor or the process equipment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Filtration Of Liquid (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к системе отделения частиц для каталитического химического реактора. Система включает множество фильтрующих секций, содержащих переливные системы, обеспечивая захват частиц при сохранении постоянного перепада давления в системе и ограничивая нагрузку по жидкости по всей системе, и фильтрующую тарелку, содержащую ряд резервуаров со стенками для сбора жидкости, сочетая в себе осаждение и фильтрацию. При этом множество резервуаров являются соединенными между собой последовательно расположенными выше по потоку и ниже по потоку и одна из стенок резервуара содержит фильтрующую среду, причем уровень жидкости расположенного выше по потоку резервуара повышается, когда фильтрующая среда тарелки постепенно закупоривается, тем самым подвергая расположенные ниже по потоку резервуары воздействию потоком жидкости, в результате чего стенки резервуара функционируют в качестве переливных перегородок, и при этом открытый канал ниже по потоку переливной перегородки выполнен с возможностью обеспечения перепада давления, который выше, чем сумма перепадов давления всех последовательно соединенных между собой резервуаров с незакупоренной фильтрующей средой в фильтрующей тарелке. Изобретение обеспечивает эффективное отделение частиц и длительную эффективную работу реактора несмотря на присутствие любых примесей частиц в потоке жидкости на входе в реактор. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 10 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к химическому реактору с фильтрующей тарелкой. Реактор может представлять собой каталитический реактор с нисходящими потоками газа и жидкости, который содержит вертикально расположенные один над другим уплотненные слои каталитического материала в виде частиц. Этот тип реактора используется в нефтеперерабатывающей и химической промышленности для проведения различных каталитических реакций, таких как конверсия серы и азота (HDS/HDN - гидрообессеривание и гидродеазотирование), гидрирование олефинов (HYD) и ароматических углеводородов (гидродеароматизация - HDA), удаление металлов (гидродеметаллизация - HDM), конверсия кислорода (гидродезоксигенирование - HDO) и гидрокрекинг (НС). Альтернативно, реактор представляет собой радиальный конвертер, в котором элементы полок должны крепиться к реактору. В этом реакторе используется радиальный поток, который проходит через уплотненный слой каталитического материала, и он, как правило, используется в нефтеперерабатывающей и химической промышленности для проведения каталитических реакций, таких как каталитический риформинг и синтез аммиака.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Отделение и классификация частиц являются хорошо изученными потребностями в химической, фармацевтической, добывающей и пищевой промышленности. Поскольку классификация частиц в промышленных процессах может потребоваться для улучшения качества определенного продукта, отделение частиц может быть необходимо для очистки потока текучей среды или недопущения возникновения проблем с технологическим оборудованием.
Иногда частицы намеренно присутствуют в технологическом потоке. Это, например, касается гетерогенного катализа в жидкой фазе. В других случаях присутствие частиц является непреднамеренным. Это, например, касается некоторых потоков на нефтеперерабатывающих заводах, таких как неочищенные потоки сланцевой нефти, различные промежуточные потоки процесса или отходящие потоки из реакторов с псевдоожиженным (суспензионным) слоем. Частицы могут иметь различное происхождение: они могут быть частью исходного сырья и других потоков реагентов, или они могут быть получены и собраны на технологическом оборудовании, например, в виде продуктов эрозии и коррозии. Частицы могут иметь органическую природу, например, уголь, кокс и смолы, или неорганическую природу, например, соли, обломки, коррозия и эрозия в виде компонентов железа или обломки частиц катализатора. Кроме того, они могут содержать живые примеси, такие как бактерии. Форма и размер также могут сильно различаться - от сферы до чешуек, от миллиметров до нескольких микрон или менее. Если частицы нежелательны в последующем процессе, фильтр или другая подходящая технология отделения частиц, известная в данной области техники, удаляет значительную часть этих частиц перед чувствительным оборудованием. Однако в некоторых процессах проблема может проявиться или стать более серьезной с течением времени, например, в случае эрозии и коррозии. Иногда установка оборудования для удаления частиц в качестве отдельной независимой операции перед чувствительным оборудованием на практике невозможна.
Один конкретный пример проблем, вызванных присутствием частиц, можно рассмотреть для гидропроцессинга. Загружаемая смесь реактора гидропроцессинга иногда бывает насыщенна частицами. Когда загружаемая смесь вводится в реактор, большинство частиц накапливаются в слое инертного материала и/или уплотненных слоях катализатора, тем самым закупоривая слой катализатора. Следствием быстрого увеличения перепада давления является повышенная потребность в потребляемой энергии для сжатия. Когда перепад давления в реакторе превышает максимальное давление, которое может обеспечить система, реакторы требуют выполнения скимминга (снятия засоренных верхних слоев) уплотненного слоя для продолжения эксплуатации установок. Проведение скимминга с периодичностью раз в 5-6 месяцев не является чем-то необычным. Скимминг с частотой превышающей график регулярного технического обслуживания может быть источником существенной потери рентабельности для установки и нефтеперерабатывающего завода.
Характеристика частиц, влияющих на реакционную систему, может быть недоступна. В реакторе гидропроцессинга, тип частиц зависит от конкретного сырого нефтепродукта и/или аспектов, связанных с процессом (ржавчина, соли, смолы и т.д.). Поточный сбор частиц, как правило, недоступен. Таким образом, определение характеристик опирается на анализ после завершения переработки. Часто на результаты такого анализа влияют значительные неопределенности вследствие агломерации и окисления частиц.
Патент US 2009177023 описывает фильтрующую тарелку для реактора с неподвижным слоем и параллельными нисходящими потоками газа и жидкости.
Устройство может улавливать закупоривающие частицы, содержащиеся в жидкой загружаемой смеси, подаваемой в реактор, работающий в режиме параллельных нисходящих потоков газа и жидкости, с использованием специальной распределительной тарелки, содержащей фильтрующую среду. Устройство особенно применимо к селективному гидрированию загружаемых смесей, содержащих ацетиленовые и диеновые соединения.
Патент US 20090177023 описывает устройство, которое может улавливать закупоривающие частицы, содержащиеся в жидкой загружаемой смеси, подаваемой в реактор, работающий в режиме параллельных нисходящих потоков газа и жидкости, с использованием специальной распределительной тарелки, содержащей фильтрующую среду. Устройство особенно применимо к селективному гидрированию загружаемых смесей, содержащих ацетиленовые и диеновые соединения.
Патент ЕР 0358923 описывает способ и устройство для очистки сырого газа, который получают после газификации твердого топлива. В способе и устройстве для очистки сырого газа, полученного после газификации твердого топлива, содержащего частицы гранулированного и пылевидного твердого топлива, предлагается решение, посредством которого частицы твердого топлива любого размера в значительной степени удаляются из сырого газа перед впуском в расположенные ниже по потоку охлаждающие устройства. Это достигается посредством прохождения сырого газа, на первой стадии очистки, из зоны газификации по прямой линии в направлении газосодержащего пространства, где частицы гранулированного твердого топлива осаждаются на дне газосодержащего пространства, а затем, на второй стадии очистки, частично очищенный сырой газ отклоняется в боковом направлении из газосодержащего пространства и претерпевает изменение скорости, уменьшенной по меньшей мере в 3 раза, и после дальнейшего отклонения, газ проходит по существу в вертикальном направлении через фильтр твердых частиц, где пылевые частицы твердого топлива удаляются из сырого газа.
Несмотря на упомянутый выше известный уровень техники, существует потребность в реакторе с сепаратором частиц, чтобы обеспечить длительную эффективную работу реактора, несмотря на присутствие любых примесей частиц в потоке жидкости на входе в реактор.
ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение описывает новую систему отделения частиц, которая сочетает в себе осаждение с фильтрацией. В частности, система включает в себя различные фильтрующие секции с переливными системами для максимального захвата частиц, при этом сохраняя постоянным перепад давления и ограничивая нагрузку по жидкости по всей системе. С некоторыми модификациями, настоящее изобретение может быть использовано для селективного отделения частиц определенной формы.
Фильтрующая тарелка согласно настоящему изобретению обеспечивает протекание газа от точки входа, через щели, вниз по потоку фильтрующей секции, по существу, беспрепятственно со стороны фильтров.
Согласно изобретению, фильтрующая тарелка содержит ряд резервуаров для сбора жидкости. Некоторые резервуары взаимосвязаны. Одна, несколько или все стенки резервуаров выполнены из фильтрующего материала. Фильтрующая среда может быть композитной. Когда жидкость поступает в один резервуар, первоначально жидкость будет проникать через свежую фильтрующую среду. Жидкость может проникать непосредственно вниз по потоку фильтрующей тарелки, или в новый фильтрующий резервуар. По мере того, как фильтрующая среда в любом из резервуаров постепенно закупоривается вследствие накопления частиц, уровень жидкости повышается, и свежие секции фильтрующей среды подвергаются воздействию потоком жидкости.
Отличительным признаком настоящего изобретения является то, что стенки резервуаров функционируют как переливные перегородки. Когда фильтрующая стенка резервуаров, содержащих жидкость, постепенно закупоривается, уровень жидкости повышается. В конце концов, уровень жидкости достигает высоты переливной перегородки и жидкость беспрепятственно перетекает в новый резервуар. Открытый канал, связанный с переливными перегородками (щелями), сконструирован таким образом, чтобы создать определенный перепад давления, который является максимальным перепадом давления по всей тарелке. Он должен быть выше, чем сумма перепадов давления во всех свежих фильтрующих секциях, таким образом, чтобы жидкость распространялась вниз по потоку фильтрующей тарелки.
Первоначально, жидкость протекает через одну или несколько фильтрующих стенок, и она поступает вниз по потоку фильтрующей тарелки без накопления в каком-либо резервуаре. Одновременно с постепенным закупориванием фильтрующей среды, уровень жидкости в засоренном резервуаре повышается до тех пор, пока жидкость не поднимется выше переливной перегородки и не начнет переливаться в соседний резервуар. Процесс продолжается до тех пор, пока последний резервуар не будет заполнен и жидкость не будет переливаться через последнюю перегородку вниз по потоку от фильтрующей тарелки. Таким образом, максимальный перепад давления по всей фильтрующей тарелке имеет предел.
Использование переливных перегородок с целью обеспечения новых фильтрующих секций для процесса позволяет ограничить общую высоту столба жидкости на тарелке. Эта особенность важна, поскольку высокий столб жидкости в такой системе имеет несколько недостатков:
а) Он имеет большую массу. Проектирование тарелки для выдерживания большой массы усложняет конструкцию и увеличивает расход материалов. Следовательно, стоимость тарелки возрастает;
б) Высокий столб жидкости занимает большую часть пространства реактора. Обычно для проведения реакций требуется максимально возможное пространство реактора и оно занято катализатором. Сокращение пространства, доступного для катализатора, как правило, подразумевает более короткую продолжительность цикла при определенном качестве продукта.
Газ протекает непосредственно от точки входа до последней щели и выходит из фильтрующей тарелки вместе с жидкостью. Последняя щель модифицирована с помощью технологии диспергирования жидкости и газа по всей поверхности катализатора / отбора фракций.
Способ по данному изобретению включает в себя, по меньшей мере, один резервуар для осаждения крупных и тяжелых частиц, образующих отложения, перед фильтрующими резервуарами.
Перед осаждением необходимо не допускать быстрого засорения фильтров образующими отложения частицами, имеющими большую площадь поверхности.
В зависимости от характеристик частиц, образующих отложения, фильтрующие среды могут быть композитными. Один способ получения фильтрующей среды, например, предусматривает изготовление контейнера по меньшей мере с двумя стенками выполненными из материала сетчатого типа, такого как проволочная сетка, штампованная решетка или других материалов, и его заполнение катализатором или частицами инертного материала. Использование каталитического материала представляет интерес в некоторых вариантах осуществления изобретения, в которых фильтрующая тарелка может быть использована для содействия в проведении определенных химических реакций. Материал сетки должен иметь достаточно мелкие ячейки, чтобы предотвратить высыпание катализатора или инертного материала из контейнера, но при этом достаточно крупные, чтобы обеспечить прохождение жидкости через него. В простейшем способе получения фильтрующей тарелки, две сетки обращены друг к другу и перпендикулярны потоку. Существуют, тем не менее, варианты осуществления, в которых геометрические формы расположены по-другому и имеют углы в направлении потока жидкости, или варианты, в которых сетки не обращены друг к другу. Поскольку катализатор или инертный материал следует менять после каждого цикла, контейнеры имеют, по меньшей мере, одну съемную сторону. В одном варианте осуществления съемная сторона является перпендикулярной потоку. По этому способу инертный материал и/или материал катализатора, которым заполнен контейнер, может располагаться слоями различных типов. В некоторых системах эта особенность полезна для повышения эффективности отделения без чрезмерного увеличения перепада давления. Съемная сторона контейнера может легко фиксироваться и крепиться к контейнеру с помощью быстроразъемных соединений, представляющих собой системы для фиксации и крепления, которые могут быть открыты и закрыты в течение нескольких минут без использования инструментов.
Изобретение может быть осуществлено с фильтрующими средами различного типа и природы. Например, они могут быть выполнены из пористых монолитных структур, которые могут быть композитными.
Щель, которая пропускает газ и жидкость вниз по потоку, модифицируется с помощью дисперсионной системы, которая позволяет смеси равномерно распределяться по расположенному ниже по потоку уплотненному слою без необходимости в использовании дополнительной распределительной тарелки.
ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Система отделения частиц для каталитического химического реактора, в котором система отделения частиц содержит множество фильтрующих секций, содержащих переливные системы, тем самым обеспечивая захват частиц при сохранении постоянного перепада давления в системе отделения и ограничивая нагрузку по жидкости по всей системе, в котором система отделения частиц содержит, по меньшей мере, одну фильтрующую тарелку, содержащую ряд резервуаров со стенками резервуара для сбора жидкости, таким образом, сочетая в себе осаждение и фильтрацию.
2. Система отделения частиц по признаку 1, в которой множество резервуаров являются соединенными между собой последовательно расположенными выше по потоку и расположенными ниже по потоку резервуарами.
3. Система отделения частиц по любому из предшествующих признаков, в которой, по меньшей мере, одна из указанных стенок резервуара содержит фильтрующую среду.
4. Система отделения частиц по признаку 3, в которой, указанная фильтрующая среда содержит композит.
5. Система отделения частиц по любому из признаков 3-4, в которой расположенный выше по потоку резервуар обеспечивает возможность проникновения жидкости через фильтрующую среду либо ниже по потоку фильтрующей тарелки, либо к расположенному ниже по потоку резервуару, до тех пор, пока указанная фильтрующая среда не закупорится вследствие накопления частиц.
6. Система отделения частиц по любому из признаков 3-5, в которой уровень жидкости расположенного выше по потоку резервуара повышается, когда фильтрующая среда указанной тарелки постепенно закупоривается, тем самым подвергая расположенные ниже по потоку резервуары воздействию потоком жидкости, в результате чего стенки резервуара функционируют в качестве переливных перегородок.
7. Система отделения частиц по признаку 6, в которой открытый канал ниже по потоку переливной перегородки выполнен с возможностью обеспечения перепада давления, который является выше, чем сумма перепадов давления всех последовательно соединенных между собой резервуаров с незакупоренной фильтрующей средой в фильтрующей тарелке.
8. Система отделения частиц по любому из предшествующих признаков, дополнительно содержащая, по меньшей мере, один резервуар для начального осаждения выше по потоку тарелок для крупных и тяжелых частиц, образующих отложения.
9. Система отделения частиц по любому из предшествующих признаков, в которой тарелки выполнены в виде контейнеров, содержащих, по меньшей мере, две стенки, выполненные из материала сетчатого типа.
10. Система отделения частиц по признаку 9, в которой материал сетчатого типа содержит катализатор или инертный материал, или катализатор и инертный материал.
11. Система отделения частиц по признаку 10, в которой материал сетчатого типа выполнен с возможностью пропускания жидкости, одновременно предотвращая прохождение через него катализатора или инертного материала.
12. Система отделения частиц по любому из признаков 9-11, в которой две сетки обращены друг к другу и ориентированы перпендикулярно к потоку текучей среды.
13. Система отделения частиц по любому из признаков 9-12, в которой контейнеры имеют, по меньшей мере, одну съемную сторону для обслуживания.
14. Система отделения частиц по признаку 13, в которой съемная сторона закреплена с помощью быстроразъемных соединений.
15. Использование системы отделения частиц по любому из предыдущих признаков для гидропроцессинга.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение далее иллюстрируется с помощью прилагаемых чертежей, показывающих примеры вариантов осуществления изобретения.
Фиг. 1 иллюстрирует схематический чертеж установки.
Фиг. 2 иллюстрирует путь прохождения газа по всей длине цикла фильтрующей тарелки. По существу весь газ отделяется от смеси и, проходя от щели 1 (11) и щели 2 (12), достигает расположенного ниже по потоку выпускного канала (13). Щель 1 и щель 2 имеют такие размеры, чтобы обеспечить определенный перепад давления в фильтрующих резервуарах. Расчетный перепад давления зависит от физических свойств жидкости; механических свойства фильтрующей среды 1 (07) и 2 (08) (в том числе пористости и толщины); размера и других характеристик образующих отложения частиц, которые должны быть отделены, высоты переливной перегородки 1 (09) и переливной перегородки 2 (10).
Фиг. 3 иллюстрирует путь жидкости в момент времени 0. По существу вся жидкость отделяется от смеси при заливке в резервуар для осаждения 1 (01). Крупные частицы, образующие отложения, остаются в резервуаре для осаждения, тогда как жидкость, содержащая мелкие частицы, переливается через переливную перегородку (02) в фильтрующий резервуар 1 (05). Жидкость проникает через фильтрующую среду 1 (07), в которой отделяются мелкие частицы, и протекает в фильтрующий резервуар 2 (06). Жидкость протекает через фильтрующую среду 2 (08), в которой в данном случае не выполняются какие-либо существенные действия, поскольку большинство частиц были отделены в фильтрующей среде 1. Жидкость протекает через выпускной канал ниже по потоку.
Фиг. 4 иллюстрирует путь жидкости, когда емкость по сбору частиц фильтрующей среды 1 (07) исчерпана. Уровень жидкости повышается выше переливной перегородки 1 (09) и жидкость поступает через щель 1 (11). Жидкость наливается в фильтрующий резервуар 2 (06) и проникает через фильтрующую среду 2 (08). Жидкость протекает через выпускной канал ниже по потоку.
Фиг. 5 иллюстрирует путь жидкости, когда емкость по сбору частиц как фильтрующей среды 1 (07), так и фильтрующей среды 2 (08), исчерпана, и продолжительность цикла фильтрующей тарелки завершена. Уровень жидкости повышается выше переливной перегородки 2 (09) и жидкость поступает через щель 2 (12). Затем, она протекает через выпускной канал ниже по потоку. Частицы теперь все еще переносятся вместе с жидкостью. Фиг. 5 иллюстрирует изометрическое изображение резервуара для осаждения 1 и переливной перегородки резервуара для осаждения 1 в одном из вариантов осуществления.
Фиг. 6 иллюстрирует тот же вид, что Фиг. 5, с жидкостью в резервуаре для осаждения.
Фиг. 7 иллюстрирует изометрическое изображение фильтрующей секции, демонстрирующее один вариант осуществления резервуара для осаждения 2 (03), переливной перегородки резервуара для осаждения 2 (04), фильтрующего резервуара 1 (05) и фильтрующего резервуара 2 (06).
Фиг. 8 иллюстрирует другое изометрическое изображение фильтрующей секции, и
Фиг. 9 иллюстрирует другой вариант осуществления фильтрующей среды. В этом варианте осуществления фильтрующая среда присутствует на всех стенках фильтрующих резервуаров.
Номера позиций
01 Резервуар для осаждения 1
02 Переливная перегородка резервуара для осаждения 1
03 Резервуар для осаждения 2
04 Переливная перегородка резервуара для осаждения 2
05 Фильтрующий резервуар 1
06 Фильтрующий резервуар 2
07 Фильтрующая среда 1
08 Фильтрующая среда 2
09 Переливная перегородка 1
10 Переливная перегородка 2
11 Щель1
12 Щель 2
13 Выпускной канал
Claims (15)
1. Система отделения частиц для каталитического химического реактора, причем система отделения частиц содержит множество фильтрующих секций, содержащих переливные системы, тем самым обеспечивая захват частиц при сохранении постоянного перепада давления в системе отделения и ограничивая нагрузку по жидкости по всей системе, причем система отделения частиц содержит, по меньшей мере, одну фильтрующую тарелку, содержащую ряд резервуаров со стенками резервуара для сбора жидкости, таким образом, сочетая в себе осаждение и фильтрацию,
причем множество резервуаров являются соединенными между собой последовательно расположенными выше по потоку и расположенными ниже по потоку резервуарами, и
по меньшей мере, одна из указанных стенок резервуара содержит фильтрующую среду,
причем уровень жидкости расположенного выше по потоку резервуара повышается, когда фильтрующая среда указанной тарелки постепенно закупоривается, тем самым подвергая расположенные ниже по потоку резервуары воздействию потоком жидкости, в результате чего стенки резервуара функционируют в качестве переливных перегородок, и
причем открытый канал ниже по потоку переливной перегородки выполнен с возможностью обеспечения перепада давления, который выше, чем сумма перепадов давления всех последовательно соединенных между собой резервуаров с незакупоренной фильтрующей средой в фильтрующей тарелке.
2. Система отделения частиц по п. 1, причем указанная фильтрующая среда содержит композит.
3. Система отделения частиц по п. 1, причем расположенный выше по потоку резервуар обеспечивает возможность проникновения жидкости через фильтрующую среду либо ниже по потоку фильтрующей тарелки, либо к расположенному ниже по потоку резервуару до тех пор, пока указанная фильтрующая среда не закупорится вследствие накопления частиц.
4. Система отделения частиц по п. 1, дополнительно содержащая, по меньшей мере, один резервуар для начального осаждения выше по потоку тарелок для крупных и тяжелых частиц.
5. Система отделения частиц по любому из пп. 1-4, причем тарелки выполнены в виде контейнеров, содержащих, по меньшей мере, две стенки, выполненные из материала сетчатого типа.
6. Система отделения частиц по п. 5, причем материал сетчатого типа содержит катализатор или инертный материал или катализатор и инертный материал.
7. Система отделения частиц по п. 6, причем материал сетчатого типа выполнен с возможностью пропускания жидкости, одновременно предотвращая прохождение через него катализатора или инертного материала.
8. Система отделения частиц по п. 5, причем две сетки обращены друг к другу и ориентированы перпендикулярно к потоку текучей среды.
9. Система отделения частиц по п. 5, причем контейнеры имеют, по меньшей мере, одну съемную сторону для обслуживания.
10. Система отделения частиц по п. 9, причем съемная сторона закреплена с помощью быстроразъемных соединений.
11. Применение системы отделения частиц по любому из пп. 1-10 для гидропроцессинга.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DKPA201500004 | 2015-01-05 | ||
| DKPA201500004 | 2015-01-05 | ||
| PCT/EP2015/080405 WO2016110394A1 (en) | 2015-01-05 | 2015-12-18 | Filtration tray for catalytic chemical reactor |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017127975A RU2017127975A (ru) | 2019-02-07 |
| RU2017127975A3 RU2017127975A3 (ru) | 2019-04-02 |
| RU2702597C2 true RU2702597C2 (ru) | 2019-10-08 |
Family
ID=55022464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017127975A RU2702597C2 (ru) | 2015-01-05 | 2015-12-18 | Фильтрующая тарелка для каталитического химического реактора |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10471406B2 (ru) |
| EP (1) | EP3242742A1 (ru) |
| JP (1) | JP6716573B2 (ru) |
| CN (1) | CN107107011B (ru) |
| BR (1) | BR112017014483B1 (ru) |
| MX (1) | MX379689B (ru) |
| RU (1) | RU2702597C2 (ru) |
| WO (1) | WO2016110394A1 (ru) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110869104B (zh) | 2017-07-14 | 2021-12-17 | 托普索公司 | 具有过滤器单元的颗粒分离催化化学反应器 |
| US11224849B2 (en) * | 2017-12-21 | 2022-01-18 | Uop Llc | Scale collection device for downflow reactors |
| FR3083990B1 (fr) | 2018-07-23 | 2021-07-30 | Total Raffinage Chimie | Dispositif de filtration pour un reacteur a co-courant descendant de fluide. |
| JP7269739B2 (ja) * | 2019-01-17 | 2023-05-09 | イエフペ エネルジ ヌヴェル | 触媒反応器の着脱式バスケット |
| CN115999451B (zh) * | 2021-10-21 | 2024-06-28 | 中国石油化工股份有限公司 | 反应器内脱除固体杂质的装置及方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3146189A (en) * | 1960-12-06 | 1964-08-25 | Shell Oil Co | Distributing vapor-liquid feed to beds |
| US3888633A (en) * | 1973-05-24 | 1975-06-10 | Atlantic Richfield Co | Chemical reactor having means for removing impurities from a fluid stream |
| US5855741A (en) * | 1990-02-06 | 1999-01-05 | Koch Engineering Company, Inc. | Apparatus for concurrent reaction with distillation |
| RU2415903C2 (ru) * | 2005-08-26 | 2011-04-10 | Энститю Франсэ Дю Петроль | Фильтрующая тарелка для реактора с фиксированным слоем и совместно нисходящими потоками газа и жидкости |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1475082A (en) * | 1973-05-16 | 1977-06-01 | Shell Int Research | Process and apparatus for the catalyric treatment of materials containing solid contaminants |
| DE3827702A1 (de) | 1988-08-16 | 1990-02-22 | Uhde Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur reinigung von rohgas aus einer feststoff-vergasung |
| US7132045B1 (en) * | 2004-10-07 | 2006-11-07 | Trangsrud & Associates, Inc. | Sanitary, storm and catch basin trap with filter insert |
| FR2924950B1 (fr) * | 2007-12-17 | 2012-02-24 | Inst Francais Du Petrole | Plateau filtrant de predistribution avec tube deverseur pour reacteur a lit fixe a co-courant descendant de gaz et de liquide |
| CN102441348B (zh) * | 2010-10-13 | 2014-01-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种减少催化剂撇头的积垢篮及加氢工艺方法 |
| CN103100354B (zh) * | 2011-11-10 | 2014-10-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 减少催化剂撇头的气液分配器及加氢工艺方法 |
| IN2014DN07540A (ru) * | 2012-02-13 | 2015-04-24 | Ltd Company Reactive Rectification Technology |
-
2015
- 2015-12-18 US US15/540,852 patent/US10471406B2/en active Active
- 2015-12-18 WO PCT/EP2015/080405 patent/WO2016110394A1/en not_active Ceased
- 2015-12-18 BR BR112017014483-2A patent/BR112017014483B1/pt active IP Right Grant
- 2015-12-18 MX MX2017008891A patent/MX379689B/es unknown
- 2015-12-18 CN CN201580072299.4A patent/CN107107011B/zh active Active
- 2015-12-18 EP EP15816150.5A patent/EP3242742A1/en active Pending
- 2015-12-18 JP JP2017535774A patent/JP6716573B2/ja active Active
- 2015-12-18 RU RU2017127975A patent/RU2702597C2/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3146189A (en) * | 1960-12-06 | 1964-08-25 | Shell Oil Co | Distributing vapor-liquid feed to beds |
| US3888633A (en) * | 1973-05-24 | 1975-06-10 | Atlantic Richfield Co | Chemical reactor having means for removing impurities from a fluid stream |
| US5855741A (en) * | 1990-02-06 | 1999-01-05 | Koch Engineering Company, Inc. | Apparatus for concurrent reaction with distillation |
| RU2415903C2 (ru) * | 2005-08-26 | 2011-04-10 | Энститю Франсэ Дю Петроль | Фильтрующая тарелка для реактора с фиксированным слоем и совместно нисходящими потоками газа и жидкости |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107107011A (zh) | 2017-08-29 |
| US20180001288A1 (en) | 2018-01-04 |
| RU2017127975A (ru) | 2019-02-07 |
| EP3242742A1 (en) | 2017-11-15 |
| JP2018507099A (ja) | 2018-03-15 |
| MX2017008891A (es) | 2018-03-28 |
| BR112017014483A2 (pt) | 2018-04-10 |
| JP6716573B2 (ja) | 2020-07-01 |
| BR112017014483B1 (pt) | 2020-11-17 |
| US10471406B2 (en) | 2019-11-12 |
| MX379689B (es) | 2025-03-11 |
| RU2017127975A3 (ru) | 2019-04-02 |
| WO2016110394A1 (en) | 2016-07-14 |
| CN107107011B (zh) | 2020-08-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2702597C2 (ru) | Фильтрующая тарелка для каталитического химического реактора | |
| US10214699B2 (en) | Scale collection and predistribution tray for vessel with downward two-phase flow | |
| RU2415903C2 (ru) | Фильтрующая тарелка для реактора с фиксированным слоем и совместно нисходящими потоками газа и жидкости | |
| CN110869104B (zh) | 具有过滤器单元的颗粒分离催化化学反应器 | |
| JP6674467B2 (ja) | 粒子分離触媒化学反応器及び粒子分離器 | |
| KR102608484B1 (ko) | 촉매 반응기용의 제거가능한 바스켓 | |
| JP7248690B2 (ja) | 粒子保持装置及び設置方法 | |
| CN113993613B (zh) | 具有浮动颗粒捕集器的催化反应器 | |
| RU2816824C2 (ru) | Каталитический реактор с плавающим улавливателем частиц | |
| AU2021265061B2 (en) | Gas phase settling (GPS) tray | |
| JP2020114573A (ja) | 触媒反応器の着脱式バスケット |