RU2634452C1

RU2634452C1 - Installation for catalyst recovery

Info

Publication number: RU2634452C1
Application number: RU2017108584A
Authority: RU
Inventors: Андрей Владиславович Курочкин
Original assignee: Андрей Владиславович Курочкин
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2017-10-30

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: installation consisting of a reflux condenser with a top and a bottom section, a refrigeration machine, a circulation device, a recuperative heat exchanger, a heater, and a catalytic reactor is proposed. During operation of the plant, the purge gas is mixed with nitrogen and hydrogen and fed through the recuperative heat exchanger and the heater to the catalytic reactor, where the reduction of the oxide form of the catalyst is carried out with hydrogen contained in the purge gas. The recovery products containing water vapour are circulated through the recuperative heat exchanger to the bottom of the reflux condenser, where it is cooled and dried under reflux conditions with a refrigerant supplied to/from the refrigeration machine and, at least, a portion of the purge gas, the balance excess of which is withdrawn. From the reflux condenser, as it accumulates, water condensate is withdrawn, the part of which is supplied to the circulation device as the working fluid, and air is supplied to the reflux condenser in the passivation stage of the catalyst.

EFFECT: reducing the consumption of nitrogen and hydrogen and reducing energy costs.

1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для восстановления водородом катализаторов, находящихся в оксидной форме, и может быть использовано в газо- и нефтехимической промышленности.The invention relates to devices for the recovery of hydrogen catalysts in oxide form, and can be used in gas and petrochemical industries.

Известно устройство для получения водородсодержащей газовой смеси [RU 160799, 10.04.2016 г., B01J 8/04, С01В 3/00], предназначенное для восстановления катализаторов парового риформинга и содержащее нагревательное устройство, смеситель попутного нефтяного газа с воздухом, каталитический реактор получения водородсодержащей смеси методом воздушной конверсии и теплообменник, при этом устройство интегрировано с установкой конверсии попутных нефтяных газов.A device for producing a hydrogen-containing gas mixture is known [RU 160799, 04/10/2016, B01J 8/04, С01В 3/00], intended for the recovery of steam reforming catalysts and comprising a heating device, a mixer for associated petroleum gas with air, a catalytic reactor for producing a hydrogen-containing gas mixtures by air conversion and a heat exchanger, while the device is integrated with an associated petroleum gas conversion unit.

Недостатком известного устройства является наличие паров воды и оксидов углерода в водородсодержащей газовой смеси, что приводит к перегреву катализатора из-за протекания реакции метанирования оксидов углерода, отложению углерода на поверхности катализатора и снижению каталитической активности восстановленного катализатора [Е.З. Голосман, В.Н. Ефремов., Промышленные катализаторы гидрирования оксидов углерода // Катализ в промышленности, №5, 2012, с. 36-55].A disadvantage of the known device is the presence of water vapor and carbon oxides in a hydrogen-containing gas mixture, which leads to overheating of the catalyst due to the occurrence of a methanation reaction of carbon oxides, deposition of carbon on the surface of the catalyst and a decrease in the catalytic activity of the reduced catalyst [E.Z. Golosman, V.N. Efremov., Industrial catalysts for the hydrogenation of carbon oxides // Catalysis in industry, No. 5, 2012, p. 36-55].

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является установка для восстановления катализатора в токе смеси азота и водорода [Единые требования по транспортировке, приему, хранению, рассеву, загрузке в аппараты, восстановлению, пассивации, окислению и эксплуатации катализаторов сероочистки, конверсии природного газа, конверсии окиси углерода, метанирования и синтеза аммиака. М.: ОНТИ ГИАП, 1978, с. 97-111], которая включает нагреватель и каталитический реактор с линией вывода продуктов восстановления, расположенные на линии подачи продувочного газа, которую образуют линии подачи азота, водорода и воздуха.Closest to the proposed invention is a facility for the recovery of a catalyst in a stream of a mixture of nitrogen and hydrogen [Unified requirements for the transportation, reception, storage, sieving, loading into apparatuses, recovery, passivation, oxidation and operation of desulfurization catalysts, natural gas conversion, carbon monoxide conversion, methanation and synthesis of ammonia. M .: ONTI GIAP, 1978, p. 97-111], which includes a heater and a catalytic reactor with a recovery products withdrawal line located on the purge gas supply line, which is formed by the supply lines of nitrogen, hydrogen and air.

Недостатком данной установки является высокий расход азота и водорода, сбрасываемых в атмосферу вместе с продуктами восстановления.The disadvantage of this installation is the high consumption of nitrogen and hydrogen discharged into the atmosphere along with the reduction products.

Задачей изобретения является уменьшение расхода азота и водорода, снижение энергозатрат.The objective of the invention is to reduce the consumption of nitrogen and hydrogen, reducing energy consumption.

В качестве технического результата при использовании предлагаемой установки достигается уменьшение расхода азота и водорода, а также снижение энергозатрат за счет оборудования установки дефлегматором и устройствами для циркуляции продувочного газа и рекуперации тепла.As a technical result when using the proposed installation, a reduction in the consumption of nitrogen and hydrogen is achieved, as well as a reduction in energy consumption due to the equipment of the installation with a reflux condenser and devices for circulating purge gas and heat recovery.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей нагреватель и каталитический реактор с линией вывода продуктов восстановления, расположенные на линии подачи продувочного газа, особенностью является то, что на линии вывода продуктов восстановления размещены рекуперационный теплообменник, устройство для циркуляции и дефлегматор, оснащенный линией ввода воздуха, линией вывода продувочного газа и линией вывода водного конденсата, соединенной с устройством для циркуляции, оборудованный верхней теплообменной секцией, соединенной с холодильной машиной линиями ввода/вывода теплоносителя, и нижней теплообменной секцией, соединенной с линией вывода продувочного газа, к которой примыкают линии вывода балансового продувочного газа, ввода азота и водорода, после которых на ней размещен рекуперационный теплообменник.The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed installation, which includes a heater and a catalytic reactor with a recovery products outlet line located on the purge gas supply line, the feature is that a recovery heat exchanger, a circulation device and a reflux condenser equipped with an air inlet line, a purge gas outlet line and an aqueous condensate outlet line connected to the circulation device, equipped with a top a heat exchange section connected to the refrigeration machine with coolant input / output lines, and a lower heat exchange section connected to a purge gas outlet line, to which are connected the outlet lines of the balanced purge gas, nitrogen and hydrogen injections, after which a recovery heat exchanger is placed on it.

В качестве устройства для циркуляции может быть использован, например, жидкостно-кольцевой компрессор. В качестве остальных элементов устройства используют любое оборудование соответствующего назначения, известное из уровня техники.As a device for circulation, for example, a liquid ring compressor can be used. As the remaining elements of the device using any equipment of the appropriate purpose, known from the prior art.

Размещение рекуперационного теплообменника на линии вывода продуктов восстановления и оснащение дефлегматора нижней теплообменной секцией уменьшает расход энергии на нагрев продувочного газа и на охлаждение продуктов восстановления, соответственно, что снижает энергозатраты. Оснащение установки дефлегматором позволяет охладить в условиях дефлегмации продукты восстановления, содержащие пары воды, осушить их и получить продувочный газ, в который добавляют водород для восстановления катализатора, загруженного в каталитический реактор. Размещение устройства для циркуляции, соединенного с линией вывода водного конденсата, на линии вывода продуктов восстановления обеспечивает циркуляцию продувочного газа с минимальными энергозатратами и позволяет проводить процесс без сброса всего потока продуктов восстановления в атмосферу, осуществляя вывод только балансовой части продувочного газа, что уменьшает расход азота и водорода.Placing a recuperative heat exchanger on the recovery products outlet line and equipping the reflux condenser with a lower heat exchange section reduces the energy consumption for heating the purge gas and cooling the recovery products, respectively, which reduces energy consumption. Equipping the unit with a reflux condenser makes it possible to cool recovery products containing water vapor under reflux conditions, drain them and obtain a purge gas into which hydrogen is added to restore the catalyst loaded into the catalytic reactor. Placing the circulating device connected to the water condensate discharge line on the recovery products output line allows the purge gas to circulate with minimal energy consumption and allows the process to be carried out without discharging the entire stream of recovery products into the atmosphere, only the balance part of the purge gas being discharged, which reduces nitrogen consumption and hydrogen.

Предлагаемая установка показана на прилагаемой фигуре и состоит из дефлегматора 1 с верхней 2 и нижней 3 секциями, холодильной машины 4, жидкостно-кольцевого насоса 5, рекуперационного теплообменника 6, нагревателя 7 и каталитического реактора 8.The proposed installation is shown in the attached figure and consists of a reflux condenser 1 with upper 2 and lower 3 sections, a chiller 4, a liquid ring pump 5, a recovery heat exchanger 6, a heater 7 and a catalytic reactor 8.

При работе установки продувочный газ, подаваемый по линии 9, смешивают с азотом и водородом, подаваемыми по линиям 10 и 11, и через теплообменник 6 и нагреватель 7 направляют в реактор 8, где осуществляют восстановление оксидной формы катализатора водородом, содержащимся в продувочном газе. Продукты восстановления, содержащие пары воды, через теплообменник 6 по линии 12 с помощью жидкостно-кольцевого насоса 5 подают в нижнюю часть дефлегматора 1, где охлаждают и осушают в условиях дефлегмации хладоагентом, подаваемым по линиям 13 в/из холодильной машины 4, и по меньшей мере частью продувочного газа, подаваемого из линии 9, балансовый избыток которого выводят по линии 14. Из дефлегматора 1 по линии 15 по мере накопления выводят водный конденсат, часть которого в качестве рабочей жидкости подают в устройство 5, а в дефлегматор 1 на стадии пассивирования катализатора подают воздух по линии 16. При необходимости воздух подают в линию подачи продувочного газа 9 перед рекуперационным теплообменником 6 (показано пунктиром).During operation of the installation, the purge gas supplied through line 9 is mixed with nitrogen and hydrogen supplied via lines 10 and 11, and through the heat exchanger 6 and heater 7 are sent to the reactor 8, where the oxide form of the catalyst is restored by the hydrogen contained in the purge gas. The recovery products containing water vapor, through a heat exchanger 6 through line 12 using a liquid ring pump 5, are fed to the lower part of the reflux condenser 1, where they are cooled and dried under reflux conditions by the refrigerant supplied through lines 13 to / from the refrigeration machine 4, and at least at least part of the purge gas supplied from line 9, the balance excess of which is discharged through line 14. From the reflux condenser 1, water condensate is discharged from the reflux condenser 1 along the line 15, part of which is supplied to the device 5 as a working fluid, and to the reflux condenser 1 at the stage catalyst passivation air is supplied through line 16. If necessary, air is fed to the purge gas supplying line 9 to the recuperation heat exchanger 6 (shown in phantom).

Таким образом, предлагаемая установка позволяет уменьшить расход азота и водорода, снизить энергозатраты и может быть использована в промышленности.Thus, the proposed installation can reduce the consumption of nitrogen and hydrogen, reduce energy consumption and can be used in industry.

Claims

A catalyst recovery installation, including a heater and a catalytic reactor with a recovery products outlet line located on the purge gas supply line, characterized in that a recovery heat exchanger, a circulation device and a reflux condenser equipped with an air inlet line and a purge outlet line are placed on the recovery products outlet line gas and a water condensate discharge line connected to the circulation device, equipped with an upper heat exchange section connected to the cold a flax machine with coolant in / out lines, and a lower heat exchange section connected to the purge gas outlet line, to which are connected the outlet lines of the balanced purge gas, nitrogen and hydrogen injections, after which a recovery heat exchanger is placed on it.