RU2777598C1 - Set for regeneration of a hydrotreating catalyst - Google Patents

Abstract

FIELD: physical processes.

SUBSTANCE: invention relates to a set for regeneration of a hydrotreating catalyst, namely, to rotary drum-type furnaces with a small inclination for regenerating catalysts by treating with a free oxygen-containing gas. Set comprises a unit for pre-sieving the catalyst, a coke burning unit made in the form of an indirect-heating drum furnace equipped with exhaust air lines, a unit for cooling and sieving the regenerated catalyst, and a waste gas purification unit. Electronic thermometers are installed in the drum furnace in order to monitor and control the regeneration process. Oxygen concentration and sulphur dioxide concentration sensors are installed in the exhaust air lines, and heaters are secured on the inner surface of the furnace body walls. Each of said thermometers and sensors is connected, via an operational amplifier, to the input of an analogue-to-digital converter of the microcontroller of the telemetry module equipped with a built-in USART synchronous/asynchronous transceiver, connected whereto is a radio module ensuring communication of the sensor with a remote automated control system, the power output whereof is connected to the heaters in order to ensure automatic control of the furnace heating. The automated system is based on a microcontroller, equipped with a radio module, an indication unit, and a data input unit.

EFFECT: possibility of automatic control of the technological process of catalyst regeneration and output of the measured values of the temperature inside the furnace, oxygen and sulphur dioxide concentration in exhaust air lines to the indication unit of the automated control system, as well as ensured controlled heating of the furnace.

5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к каталитической химии, а именно к вращающимся печам барабанного типа с малым наклоном для регенерации катализаторов обработкой газом, содержащим свободный кислород, и может применяться для регенерации отработанных катализаторов процессов гидроочистки и гидрокрекинга нефтяного сырья.SUBSTANCE: invention relates to catalytic chemistry, namely, low-inclination drum-type rotary kilns for regeneration of catalysts by treatment with a gas containing free oxygen, and can be used for regeneration of spent catalysts for hydrotreatment and hydrocracking of petroleum feedstock.

Из уровня техники известна установка для регенерации катализатора гидрообработки, содержащая следующие узлы: блок предварительного просева катализатора; блок выжигания кокса, выполненный в виде наклонной вращающейся барабанной печи косвенного нагрева, состоящей из внутреннего цилиндра, имеющего внутренние ребра, в который подают катализатор, и соосного с внутренним внешнего цилиндра, в который подают воздух; устройств загрузки и выгрузки; устройства контроля температуры, скорости вращения печи и других параметров; блок охлаждения катализатора и теплообменник; дополнительную конвейерную печь; блок просева регенерированного катализатора; блок очистки отходящих газов [1].The prior art installation for the regeneration of the hydroprocessing catalyst, containing the following components: block pre-screening of the catalyst; a coke burning unit made in the form of an indirectly heated inclined rotary drum kiln, consisting of an inner cylinder having inner fins, into which a catalyst is supplied, and coaxial with the inner outer cylinder, into which air is supplied; loading and unloading devices; temperature control devices, furnace rotation speed and other parameters; catalyst cooling unit and heat exchanger; additional conveyor oven; regenerated catalyst screening unit; off-gas purification unit [1].

Недостатком известного устройства является его большие габариты, кроме того установка является стационарной и не может быть оперативно временно транспортирована на территорию нефтеперерабатывающего предприятия.The disadvantage of the known device is its large dimensions, in addition, the installation is stationary and cannot be quickly temporarily transported to the territory of the refinery.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признана установка для регенерации катализатора гидрообработки (RU 168779U1, МПК B01J 38/12, F27B 7/00, опубл. 17.02.2017). Установка состоит из блока предварительного просева катализатора, блока выжигания кокса, представляющего собой барабанную печь косвенного нагрева, включающую внешнюю трубу-кожух и внутреннюю перфорированную трубу, внутренняя поверхность которой оснащена насечками, устройства загрузки и выгрузки катализатора и устройства контроля требуемых параметров, блока охлаждения и просева регенерированного катализатора и блока очистки отходящих газов [2].The closest technical solution to the claimed invention and selected as a prototype is a hydroprocessing catalyst regeneration unit (RU 168779U1, IPC B01J 38/12, F27B 7/00, publ. 17.02.2017). The unit consists of a catalyst pre-screening unit, a coke burning unit, which is an indirectly heated drum furnace, including an outer shell pipe and an inner perforated pipe, the inner surface of which is equipped with notches, a device for loading and unloading the catalyst and a device for controlling the required parameters, a cooling and screening unit regenerated catalyst and off-gas purification unit [2].

Недостатком известной установки является отсутствие в ее конструкции узлов автоматики для контроля параметров технологического процесса регенерации катализатора, что ограничивает возможности установки по проведению управляемых экспериментов с целью оптимизации температурного режима окислительной регенерации.A disadvantage of the known installation is the absence in its design of automation units for controlling the parameters of the technological process of catalyst regeneration, which limits the ability of the installation to conduct controlled experiments in order to optimize the temperature regime of oxidative regeneration.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание мобильной установки для регенерации катализатора гидрообработки, снабженной средствами автоматического контроля технологического процесса окислительной регенерации, которую можно временно разместить на территории нефтеперерабатывающего предприятия.The technical problem to be solved by the claimed invention is the creation of a mobile installation for the regeneration of a hydroprocessing catalyst, equipped with automatic control of the oxidative regeneration process, which can be temporarily located on the territory of an oil refinery.

Указанная задача решена тем, что установка для регенерации катализатора гидрообработки состоит из блока предварительного просева катализатора, блока выжигания кокса, выполненного в виде барабанной печи косвенного нагрева, снабженной вытяжными воздушными трубопроводами, включающей внешнюю трубу-кожух и внутреннюю перфорированную трубу, внутренняя поверхность которой оснащена насечками, устройства загрузки и выгрузки катализатора и устройства контроля требуемых параметров, блока охлаждения и просева регенерированного катализатора, и блока очистки отходящих газов. Установка выполнена с возможностью разделения при транспортировке на отдельные блоки с размерами и массой, позволяющими установить их в кузова грузовых полуприцепов, барабанная печь имеет регулируемый наклон, в верхней части кожуха барабанной печи установлены валки с возможностью препятствовать прохождению воздуха вверх, а насечки выполнены с возможностью обеспечить толщину слоя катализатора в барабанной печи от 10 до 40 мм. Дополнительно внутри барабанной печи установлены электронные термоизмерители для контроля и управления процессом регенерации, а в вытяжных воздушных трубопроводах установлены датчики концентрации кислорода и концентрации диоксида серы. Упомянутые датчики снабжены радиомодулями и соединены по радиоканалу с удаленной автоматизированной системой управления, выполненной на основе микроконтроллера, снабженной радиомодулем, блоком индикации и блоком ввода данных.This problem is solved by the fact that the installation for the regeneration of the hydroprocessing catalyst consists of a pre-screening unit of the catalyst, a coke burning unit, made in the form of an indirectly heated drum furnace, equipped with exhaust air pipelines, including an external casing pipe and an internal perforated pipe, the inner surface of which is equipped with notches , a device for loading and unloading the catalyst and a device for controlling the required parameters, a cooling and screening unit for the regenerated catalyst, and an off-gas purification unit. The installation is made with the possibility of separation during transportation into separate blocks with dimensions and weight that allow them to be installed in the bodies of cargo semi-trailers, the drum furnace has an adjustable slope, rolls are installed in the upper part of the casing of the drum furnace with the ability to prevent the passage of air upwards, and the notches are made with the ability to provide the thickness of the catalyst layer in the drum furnace is from 10 to 40 mm. Additionally, electronic thermometers are installed inside the drum furnace to control and manage the regeneration process, and sensors for oxygen concentration and sulfur dioxide concentration are installed in the exhaust air pipelines. Said sensors are equipped with radio modules and are connected via a radio channel to a remote automated control system made on the basis of a microcontroller, equipped with a radio module, an indication unit and a data input unit.

Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков устройства, является обеспечение мобильности установки для регенерации катализатора гидрообработки за счет выполнения ее блочной с возможностью разделения блоков при транспортировке. Дополнительно за счет применения в конструкции барабанной печи электронных термоизмерителей, а также датчиков концентрации кислорода и концентрации диоксида серы, соединенных по радиоканалу с удаленной автоматизированной системой управления, обеспечивается возможность автоматического контроля за технологическим процессом окислительной регенерации катализатора.A positive technical result provided by the set of features of the device disclosed above is to ensure the mobility of the installation for the regeneration of the hydroprocessing catalyst by making it a block with the possibility of separating the blocks during transportation. Additionally, due to the use of electronic thermal meters in the structure of the drum furnace, as well as oxygen and sulfur dioxide concentration sensors connected via a radio channel to a remote automated control system, it is possible to automatically control the process of oxidative regeneration of the catalyst.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема установки; на фиг. 2 показана конструкция барабанной печи; на фиг. 3 приведена структурная схема автоматизированной системы управления.The invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a block diagram of the installation; in fig. 2 shows the design of the drum furnace; in fig. 3 shows a block diagram of an automated control system.

Установка для регенерации катализатора гидрообработки устроена следующим образом.The hydroprocessing catalyst regeneration unit is configured as follows.

Входным узлом установки является блок предварительного просева 1, соединенный с блоком выжигания кокса 2 (барабанная печь), на выходе которого установлены блок охлаждения и просева катализатора 3 и блок очистки отходящих газов 4. Барабанная печь состоит из внутренней трубы 5 и внешней трубы-кожуха 6. Печь установлена в корпусе 7, снабженном домкратом 8, на внутренней поверхности стенок которого закреплены нагреватели 9. Для исключения осевого биения печь установлена в корпусе 7 на роликовой опоре 10. На левом торце корпуса 7 установлен штуцер подачи воздуха 11, а в верхней части трубы-кожуха барабанной печи установлены валки 12, выполненные с возможностью препятствовать прохождению воздуха вверх. Корпус 7 снабжен изоляцией 13, загрузочным бункером 14, шнековым дозатором 15, трубой подачи катализатора 16, разгрузочным устройством 17 и зондом отвода газов 18. Дополнительно для обеспечения возможности изменять толщину слоя катализатора в барабанной печи от 10 до 40 мм на внутренней поверхности трубы 5 выполнены насечки 19. Барабанная печь имеет регулируемый наклон, ее длина составляет не более 13 м, а блок охлаждения и просева регенерированного катализатора представляет собой аэродинамический сепаратор.The input node of the plant is a preliminary screening unit 1 connected to a coke burning unit 2 (drum furnace), at the outlet of which a cooling and catalyst screening unit 3 and an exhaust gas purification unit 4 are installed. The drum furnace consists of an inner pipe 5 and an outer casing pipe 6 The furnace is installed in housing 7, equipped with a jack 8, on the inner surface of the walls of which heaters 9 are fixed. -rollers 12 are installed in the casing of the drum furnace, made with the ability to prevent the passage of air upwards. The body 7 is equipped with insulation 13, a hopper 14, a screw feeder 15, a catalyst supply pipe 16, an unloader 17 and a gas exhaust probe 18. notches 19. The drum furnace has an adjustable slope, its length is no more than 13 m, and the cooling and screening unit for the regenerated catalyst is an aerodynamic separator.

Каждый из электронных термоизмерителей и датчиков концентрации кислорода и концентрации диоксида серы подключен через операционный усилитель к входу аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера телеметрического модуля, питающегося от автономного источника питания. Микроконтроллер модуля имеет встроенный синхронно-асинхронный приемопередатчик USART, к которому подключен радиомодуль, обеспечивающий связь датчика с удаленной автоматизированной системой управления.Each of the electronic thermal meters and oxygen and sulfur dioxide concentration sensors is connected through an operational amplifier to the input of the analog-to-digital converter of the microcontroller of the telemetry module, powered by an independent power source. The microcontroller of the module has a built-in synchronous-asynchronous USART transceiver, to which a radio module is connected, which provides communication between the sensor and the remote automated control system.

Микроконтроллер 20 автоматизированной системы управления содержит микропроцессорное ядро 21, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ 22, SRAM-памятью данных 23, энергонезависимой электрически перепрограммируемой памятью EEPROM 24, универсальными восьмиразрядными двунаправленными портами ввода-вывода 25, 26, 27 и универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком USART 28. При этом к первому порту ввода-вывода 25 подключен блок индикации 29, ко второму порту ввода-вывода 26 подключен блок ввода данных 30, к третьему порту ввода-вывода 27 подключен силовой выход 31, а к выходу синхронно-асинхронного приемопередатчика USART 28 подключен радиомодуль 32.The microcontroller 20 of the automated control system contains a microprocessor core 21 connected via a system bus to the FLASH program memory 22, SRAM data memory 23, non-volatile electrically reprogrammable memory EEPROM 24, universal eight-bit bidirectional input-output ports 25, 26, 27 and universal synchronously - USART 28 asynchronous transceiver. At the same time, an indication unit 29 is connected to the first input-output port 25, a data input unit 30 is connected to the second input-output port 26, a power output 31 is connected to the third input-output port 27, and a synchronous output 31 is connected to the output USART 28 asynchronous transceiver is connected to radio module 32.

В качестве микроконтроллера 20 (и микроконтроллеров телеметрических модулей) целесообразно использовать микросхему STM8L152, построенную на высокопроизводительном ядре STM8, имеющую широкий набор периферийных устройств и специально предназначенную для средних и высокопроизводительных малопотребляющих приложений (STM8 8-bit MCUs // St.com URL: http://www.st.com/en/microcontrollers/stm8-8-bit-mcus.html?querycriteria= productId=SC1244 (дата обращения: 28.03.2018)). В качестве блока индикации 29 может быть применен графический LCD-дисплей, в качестве блока ввода данных 30 данных может быть использована кнопочная клавиатура, содержащая шестнадцать клавиш, силовой выход 31 может быть выполнен, например, на основе тиристорных ключей, а в качестве радиомодуля 32 может использоваться микросхема HC-12 с UART-интерфейсом (HC-12: радиомодуль c UART-интерфейсом на 433 МГц // Записки программиста URL: https://eax.me/hc-12, дата обращения: 28.03.2018). Силовой выход 31 может быть подключен к нагревателям 9 для обеспечения автоматического управления нагревом печи.As a microcontroller 20 (and microcontrollers of telemetry modules), it is advisable to use the STM8L152 microcircuit, built on the high-performance STM8 core, which has a wide range of peripherals and is specially designed for medium and high-performance low-power applications (STM8 8-bit MCUs // St.com URL: http: //www.st.com/en/microcontrollers/stm8-8-bit-mcus.html?querycriteria=productId=SC1244 (accessed 3/28/2018)). A graphic LCD display can be used as a display unit 29, a keypad containing sixteen keys can be used as a data input unit 30, a power output 31 can be made, for example, based on thyristor keys, and a radio module 32 can be use the HC-12 chip with a UART interface (HC-12: a radio module with a UART interface at 433 MHz // Notes of a programmer URL: https://eax.me/hc-12, accessed: 03/28/2018). Power output 31 can be connected to heaters 9 to provide automatic control of furnace heating.

Как было упомянуто выше, установка имеет блочную структуру, за счет чего достигается ее мобильность. По габаритам и массе блоки не превышают размеры стандартного грузового полуприцепа: длина: 13 м, ширина: 2,45 м, высота: 2,45 м, масса: не более 20 т. Прежде всего, это относится к размерам барабанной печи, так как блоки просева и охлаждения катализатора, а также очистки дымовых газов, обычно имеют меньшие размеры. As mentioned above, the installation has a block structure, due to which its mobility is achieved. In terms of dimensions and weight, the blocks do not exceed the dimensions of a standard cargo semi-trailer: length: 13 m, width: 2.45 m, height: 2.45 m, weight: no more than 20 tons. First of all, this refers to the dimensions of the drum kiln, since screening and catalyst cooling units, as well as flue gas cleaning units, are usually smaller.

Перед транспортировкой мобильной установки барабанную печь приводят в горизонтальное положение, из блока очистки отходящих газов удаляют все жидкости. При транспортировке установку демонтируют, разделяя на отдельные блоки, которые погружают на стандартные грузовые полуприцепы.Before transporting the mobile unit, the drum furnace is brought to a horizontal position, all liquids are removed from the flue gas cleaning unit. During transportation, the installation is dismantled, dividing into separate blocks, which are loaded onto standard cargo semi-trailers.

Ниже более подробно рассмотрена конструкция блоков установки.The design of the installation blocks is considered in more detail below.

Блок предварительного просева (1) представляет собой рассевочную машину с виброситами производства Cuccolini, Италия, для разделения катализатора на фракции. Из этого блока отработанный катализатор попадает в бункер блока выжигания кокса по ленточному конвейеру.The pre-screening unit (1) is a screening machine with vibrating screens manufactured by Cuccolini, Italy, for separating the catalyst into fractions. From this block, the spent catalyst enters the bunker of the coke burning block along a belt conveyor.

Блок выжигания кокса представляет собой барабанную печь косвенного нагрева в виде вращающейся внутренней трубы из нержавеющей стали (5) в кожухе (6) и корпусе (7). Внутренняя стенка трубы перфорирована. Труба установлена под углом к горизонту. Угол подъема регулируют с помощью домкрата (8) с целью более гибкой регулировки времени нахождения катализатора внутри печи, что является особенностью конструкции данной печи. По всей длине печи с радиальным зазором выполнены нагреватели (9). Труба вращается в водоохлаждаемых опорах (10), привод вращения цепной, за счет звездочек, мотор-редуктора, муфты и частотного регулятора. Во внутреннюю часть трубы организован ввод штуцеров для подачи азота в целях пожарной безопасности. В пространство между кожухом и внутренней трубой в нижней части печи организована подача воздуха через штуцер (11). Для того чтобы воздух не проникал во внутреннюю трубу в верхней части, где контакта с катализатором не будет, в кожухе находятся металлические валки (12), принимающие участие во вращении трубы и одновременно препятствующие прохождению воздуха в другие сектора кожуха. Нагреватель и вращающаяся труба заизолированы от остальных частей установки высокоэффективной изоляцией (13). К трубе с одной стороны пристыковывается загрузочное устройство, включающее в себя бункер (14) с шнековым дозатором (15), трубы подачи катализатора (16), электродвигатель, приводящий в движение шнек и частотный регулятор (не обозначен).The coke burning unit is an indirectly heated drum kiln in the form of a rotating stainless steel inner tube (5) in a casing (6) and a body (7). The inner wall of the pipe is perforated. The pipe is installed at an angle to the horizon. The angle of elevation is adjusted using a jack (8) in order to more flexibly adjust the residence time of the catalyst inside the furnace, which is a design feature of this furnace. Heaters (9) are made along the entire length of the furnace with a radial gap. The pipe rotates in water-cooled supports (10), the rotation drive is chain, due to sprockets, a gear motor, a clutch and a frequency controller. Nitrogen fittings are introduced into the inner part of the pipe for fire safety purposes. The space between the casing and the inner pipe in the lower part of the furnace is supplied with air through the fitting (11). In order to prevent air from penetrating into the inner tube in the upper part, where there will be no contact with the catalyst, there are metal rolls (12) in the casing, which take part in the rotation of the tube and at the same time prevent air from passing into other sectors of the casing. The heater and the rotating tube are insulated from the rest of the plant with high performance insulation (13). A loading device is attached to the pipe on one side, including a hopper (14) with a screw dispenser (15), catalyst supply pipes (16), an electric motor driving the screw and a frequency controller (not indicated).

Внутри внутренней трубы предусмотрены насечки (19), обеспечивающие толщину слоя перемещаемого катализатора в пределах 40 мм. Notches (19) are provided inside the inner tube, providing a layer thickness of the moved catalyst within 40 mm.

Внутри барабанной печи введены электронные термоизмерители для контроля и управления процессом регенерации, в количестве 12 шт. Кроме того, в печи установлен датчик наличия кислорода, позволяющий оценить эффективность процесса регенерации. Система управления процессом регенерации катализатора многозонная, позволяющая контролировать температуру в слое катализатора, частоты вращений труб барабанных печей, шнековых питателей, регулировать подачу и расход воздуха в печь, его температуру, контролировать откачку сернистого ангидрида, подачу азота в зону горения, расход катализатора, время выдержки в печи, работу системы пожаротушения. Inside the drum furnace, electronic thermometers were introduced to control and manage the regeneration process, in the amount of 12 pcs. In addition, an oxygen sensor is installed in the furnace, which makes it possible to evaluate the efficiency of the regeneration process. The catalyst regeneration process control system is multi-zone, which allows you to control the temperature in the catalyst bed, the frequency of rotation of the tubes of drum furnaces, screw feeders, adjust the air supply and consumption to the furnace, its temperature, control the pumping of sulfur dioxide, nitrogen supply to the combustion zone, catalyst consumption, holding time in the furnace, the operation of the fire extinguishing system.

В вытяжных воздушных трубопроводах установлены и введены в процесс регулирования датчики концентрации кислорода и концентрации диоксида серы. Это позволяет отслеживать процесс регенерации катализатора с высокой точностью. А так же, при отклонении параметров от необходимой нормы тут же менять положения воздушных электрических заслонок для автоматического соблюдения режима регенерации.Sensors for oxygen concentration and sulfur dioxide concentration are installed in the exhaust air pipelines and introduced into the regulation process. This makes it possible to monitor the catalyst regeneration process with high accuracy. And also, if the parameters deviate from the required norm, immediately change the positions of the electric air dampers to automatically comply with the regeneration mode.

В течение производственного процесса благодаря датчику концентрации диоксида серы можно отслеживать качество выгорания сернистых соединений из катализатора и вносить необходимые изменения в процессы без остановки оборудования и проведения лабораторных анализов.During the production process, thanks to the sulfur dioxide concentration sensor, it is possible to monitor the quality of burnout of sulfur compounds from the catalyst and make the necessary changes to the processes without stopping the equipment and conducting laboratory tests.

Благодаря гибкости контроля процесса регенерации обеспечивается возможность его применения для широкого ассортимента катализаторов. Due to the flexibility of control of the regeneration process, it can be used for a wide range of catalysts.

На выходе из печи выполнено разгрузочное устройство (17), представляющее собой теплоизолированный бункер со шнековым дозатором, перемещающим восстановленный катализатор на выгрузку в емкость блока охлаждения и просева катализатора (3). Газы регенерации выводят из печи через зонд отвода газов (18) и поступают на блок очистки отходящих газов, предусмотренный на установке (4).At the exit from the furnace, an unloading device (17) is made, which is a heat-insulated bunker with a screw feeder that moves the reduced catalyst for unloading into the container of the catalyst cooling and screening unit (3). The regeneration gases are removed from the furnace through the gas outlet probe (18) and fed to the off-gas purification unit provided at the unit (4).

Блок охлаждения и просева регенерированного катализатора представляет собой аэродинамический сепаратор САД-4, производство ООО «НПФ-Аэромех», Украина. Сепараторы такой конструкции применяют для разделения зерна на фракции. В случае разделения регенерированного катализатора разделение в токе воздуха позволяет не только тонко разделить катализатор на фракции и отделить пыль, но и охладить его до температуры ниже 50°С.The unit for cooling and screening the regenerated catalyst is an aerodynamic separator SAD-4, manufactured by NPF-Aeromeh LLC, Ukraine. Separators of this design are used to separate grain into fractions. In the case of separation of the regenerated catalyst, separation in an air stream makes it possible not only to finely separate the catalyst into fractions and separate dust, but also to cool it to a temperature below 50°C.

Блок очистки отходящих газов представляет собой традиционный скруббер, где в качестве абсорбента используют раствор гидроксида натрия. Предусмотрена подача орошения в верхнюю часть скруббера с помощью насоса через воздушный холодильник.The off-gas cleaning unit is a traditional scrubber, where sodium hydroxide solution is used as an absorbent. Irrigation is supplied to the upper part of the scrubber using a pump through an air cooler.

Установка работает следующим образом.The installation works as follows.

Сначала отработанный катализатор транспортируют в блок предварительного просева (1), на рассевочную машину для предварительного просева, удаляя пыль, частицы менее 1 мм и керамические шары, которые были загружены в нижнюю часть реакторов и перемешались с катализатором в процессе его выгрузки. Последние также впоследствии могут быть разделены по размерам с удалением битых шаров. Затем катализатор по ленточному конвейеру загружают в бункер (14) со шнековым дозатором (15) барабанной печи, регулируя расход катализатора с помощью частотного регулятора. Шнек дозатора приводит в движение электродвигатель. First, the spent catalyst is transported to the pre-screening unit (1), to the screening machine for pre-screening, removing dust, particles less than 1 mm and ceramic balls that were loaded into the bottom of the reactors and mixed with the catalyst during its unloading. The latter can also subsequently be divided by size with the removal of broken balls. Then the catalyst is loaded along the belt conveyor into the hopper (14) with the screw feeder (15) of the drum furnace, adjusting the catalyst flow rate using a frequency controller. The dosing screw drives the electric motor.

Катализатор поступает в верхний конец внутренней трубы (5) вращающейся печи. В пространство между кожухом и внутренней частью трубы в нижней части печи подают воздух через штуцер (11). Воздух проходит через перфорированную стенку и контактирует с катализатором.The catalyst enters the upper end of the inner tube (5) of the rotary kiln. Air is supplied to the space between the casing and the inner part of the pipe in the lower part of the furnace through the fitting (11). Air passes through the perforated wall and contacts the catalyst.

Барабанная печь вращается со скоростью от 2 до 10 об/мин. Медленное вращение печи обеспечивает перемешивание катализатора и гарантирует гомогенность конечного продукта. Низкая скорость вращения предотвращает измельчение катализатора. The drum furnace rotates at a speed of 2 to 10 rpm. The slow rotation of the kiln ensures that the catalyst is agitated and guarantees the homogeneity of the final product. The low rotation speed prevents the catalyst from being crushed.

В барабанной печи обеспечивают выжигание кокса с катализатора. Нагрев осуществляют за счет контакта отработанного катализатора с кислородом воздуха. Горячий воздух обеспечивает начало окисления серы и углерода. Непосредственного контакта пламени с катализатором, которое может отрицательно повлиять на его свойства, нет. Кроме того, поток воздуха используют для того, чтобы снять тепло, образовавшееся в ходе реакции и быстро вывести образовавшиеся SO₂ и воду, предотвращая тем самым сульфатацию оксида алюминия и снижение парциального давления паров воды, которые вызывают агломерацию активных металлических центров.In a drum furnace, coke is burned off the catalyst. Heating is carried out due to the contact of the spent catalyst with atmospheric oxygen. Hot air provides the beginning of the oxidation of sulfur and carbon. There is no direct contact of the flame with the catalyst, which can adversely affect its properties. In addition, the air flow is used to remove the heat generated during the reaction and quickly remove the generated SO ₂ and water, thereby preventing the sulfation of alumina and the reduction of the partial pressure of water vapor, which cause the active metal sites to agglomerate.

Регенерированный катализатор с нижнего конца печи с помощью шнекового подавателя поступает в разгрузочное устройство – бункер (17) и далее в емкость для регенерированного катализатора, блока охлаждения и просева (3). Охлаждение катализатора производят до 50°С для его упаковки в бочки. Товарными фракциями катализатора считаются частицы длиной более 2-3 мм в зависимости от марки катализатора. Более мелкие частицы катализатора и пыль также упаковывают в бочки и направляют на утилизацию. The regenerated catalyst from the lower end of the furnace with the help of a screw feeder enters the unloading device - a hopper (17) and then into a container for the regenerated catalyst, a cooling and screening unit (3). The catalyst is cooled down to 50°C for its packaging in drums. Commodity fractions of the catalyst are particles longer than 2-3 mm, depending on the brand of the catalyst. Smaller catalyst particles and dust are also packed into drums and sent for disposal.

После этого регенерированный катализатор возвращают в установки гидрообработки (гидроочистки и гидрокрекинга).After that, the regenerated catalyst is returned to the hydroprocessing units (hydrotreating and hydrocracking).

Отходящие газы барабанной печи проходят через теплообменник воздух-воздух, тем самым прогревая поступающий в печь воздух. Эта особенность позволяет наиболее экономно использовать электрическую и тепловую энергию для проведения регенерации. Так же, благодаря воздушным электрическим заслонкам возможны варианты настройки режимов регенерации, к которым относятся следующие:The exhaust gases of the drum kiln pass through an air-to-air heat exchanger, thereby warming up the air entering the kiln. This feature allows the most economical use of electrical and thermal energy for regeneration. Also, thanks to the electric air dampers, it is possible to set up regeneration modes, which include the following:

• подача в печь воздуха из помещения, где находится печь в процессе разогрева;• air supply to the furnace from the room where the furnace is located in the process of heating;

• подача в печь воздуха выходящего из печи, для более быстрого розжига или поддержания температуры внутри печи при определенной технической необходимости;• supply of air coming out of the furnace into the furnace for faster ignition or maintaining the temperature inside the furnace in case of a certain technical need;

• подача смешанного воздуха; так же возможен подмес азота в подающий трубопровод для принудительного тушения содержащегося в печи катализатора. • mixed air supply; it is also possible to add nitrogen to the supply pipeline for forced extinguishing of the catalyst contained in the furnace.

После прохождения по техническим трубопроводам печи отходящие газы поступают на очистку в скруббер, орошаемый с помощью насоса через воздушный холодильник.After passing through the technical pipelines of the furnace, the exhaust gases enter the scrubber for cleaning, which is irrigated with a pump through an air cooler.

Эту установку применяют для регенерации катализаторов гидропереработки, в частности, таких катализаторов гидроочистки, как никель-молибденовых и кобальт-молибденовых катализаторов на основе оксида алюминия, таких катализаторов гидрокрекинга, как никель-молибденовые катализаторы на основе цеолитов.This unit is used for the regeneration of hydroprocessing catalysts, in particular hydrotreating catalysts such as nickel-molybdenum and cobalt-molybdenum catalysts based on alumina, hydrocracking catalysts such as nickel-molybdenum catalysts based on zeolites.

Во все время осуществления технологического процесса регенерации катализатора микроконтроллер 20 автоматизированной системы управления на основе управляющей программы, хранящейся во FLASH-памяти программ 22 с использованием для буферизации данных SRAM-память данных 23 и уставок, хранящихся в энергонезависимой электрически перепрограммируемой памяти EEPROM 24, осуществляет опрос электронных термоизмерителей и датчиков концентрации кислорода и концентрации диоксида серы по радиоканалу, обеспечивая возможность контроля над процессом регенерации. Радиоканал между радиомодулями датчиков и радиомодулем 32 автоматизированной системы управления устанавливают на этапе подготовки установке к работе. При этом автоматическое или полуавтоматическое управление технологическим процессом регенерации катализатора возможно осуществлять предварительно подключив силовой выход 31 автоматизированной системы к нагревателям 9, обеспечив управляемый нагрев печи. Измеренные значения температуры внутри печи, а также концентрации кислорода и концентрации диоксида серы в вытяжных воздушных трубопроводах выводятся на блок индикации 29 системы управления, а параметры частоты опроса датчиков могут быть настроены с помощью блока ввода данных 30.During the entire process of catalyst regeneration, the microcontroller 20 of the automated control system, based on the control program stored in the FLASH program memory 22, using SRAM data memory 23 for buffering data and settings stored in the non-volatile electrically reprogrammable memory EEPROM 24, polls electronic thermal meters and sensors for oxygen concentration and sulfur dioxide concentration via radio channel, providing the ability to control the regeneration process. The radio channel between the radio modules of the sensors and the radio module 32 of the automated control system is installed at the stage of preparing the installation for operation. In this case, automatic or semi-automatic control of the technological process of catalyst regeneration can be carried out by first connecting the power output 31 of the automated system to the heaters 9, providing controlled heating of the furnace. The measured values of the temperature inside the furnace, as well as the concentration of oxygen and the concentration of sulfur dioxide in the exhaust air pipelines are displayed on the display unit 29 of the control system, and the parameters of the polling frequency of the sensors can be configured using the data input unit 30.

Таким образом, рассмотренная в настоящей заявке установка является высокотехнологичным мобильным устройством и может применяться для регенерации катализатора на нефтеперерабатывающих заводах. При этом активность катализаторов после проведения регенерации может составлять от 75 до 90% при правильном соблюдении технологического режима в ходе этого процесса.Thus, the installation considered in this application is a high-tech mobile device and can be used for catalyst regeneration at oil refineries. In this case, the activity of the catalysts after regeneration can be from 75 to 90% with proper observance of the technological regime during this process.

Список использованных источниковList of sources used

1. M. Marafi, A. Stanislaus, E. Furimsky. Handbook of spent hydroprocessing catalysts – regeneration, rejuvenation and reclamation, Elsevier, BV, Amsterdam, 2010, с. 187-189.1. M. Marafi, A. Stanislaus, E. Furimsky. Handbook of spent hydroprocessing catalysts – regeneration, rejuvenation and reclamation, Elsevier, BV, Amsterdam, 2010, p. 187-189.

2. RU168779U1 Российская Федерация, МПК B01J 38/12, F27B 7/00. Установка для регенерации катализатора гидрообработки / Пискайкин С.П. (RU), Шутова А.А. (RU), Пимерзин А.А. (RU), Никульшин П.А. (RU); заявитель ООО «ПромСинтез» (RU) №2016107360; заявл. 01.03.2016; опубл. 17.02.2017, Бюл. 5, 11 с.; ил.2. RU168779U1 Russian Federation, IPC B01J 38/12, F27B 7/00. Hydroprocessing Catalyst Regeneration Unit / S.P. Piskaikin. (RU), Shutova A.A. (RU), Pimerzin A.A. (RU), Nikulshin P.A. (RU); applicant PromSintez LLC (RU) No. 2016107360; dec. 03/01/2016; publ. 02/17/2017, Bull. 5, 11 p.; ill.

Claims (5)

1. Установка для регенерации катализатора гидрообработки, содержащая блок предварительного просева катализатора, блок выжигания кокса, выполненного в виде барабанной печи косвенного нагрева, снабженной вытяжными воздушными трубопроводами, блока охлаждения и просева регенерированного катализатора, и блока очистки отходящих газов, отличающаяся тем, что внутри барабанной печи установлены электронные термоизмерители для контроля и управления процессом регенерации, в вытяжных воздушных трубопроводах установлены датчики концентрации кислорода и концентрации диоксида серы, а на внутренней поверхности стенок корпуса печи закреплены нагреватели, каждый из упомянутых термоизмерителей и датчиков подключен через операционный усилитель к входу аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера телеметрического модуля, имеющего встроенный синхронно-асинхронный приемопередатчик USART, к которому подключен радиомодуль, обеспечивающий связь датчика с удаленной автоматизированной системой управления, силовой выход которой подключен к нагревателям для обеспечения автоматического управления нагревом печи, при этом автоматизированная система выполнена на основе микроконтроллера, снабжена радиомодулем, блоком индикации и блоком ввода данных.1. An installation for the regeneration of a hydroprocessing catalyst, containing a block for preliminary screening of the catalyst, a coke burning block made in the form of an indirectly heated drum furnace equipped with exhaust air piping, a cooling and screening unit for the regenerated catalyst, and an off-gas purification unit, characterized in that inside the drum In the furnace, electronic thermal meters are installed to monitor and control the regeneration process, oxygen concentration and sulfur dioxide concentration sensors are installed in the exhaust air pipelines, and heaters are fixed on the inner surface of the walls of the furnace body, each of the mentioned thermal meters and sensors is connected through an operational amplifier to the input of an analog-to-digital converter microcontroller of the telemetry module, which has a built-in USART synchronous-asynchronous transceiver, to which a radio module is connected, which provides communication between the sensor and a remote automated control system, the output of which is connected to the heaters to provide automatic control of the heating of the furnace, while the automated system is made on the basis of a microcontroller, equipped with a radio module, an indication unit and a data input unit. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве микроконтроллера автоматизированной системы и микроконтроллеров телеметрических модулей использована микросхема STM8L152, построенная на ядре STM8.2. Installation according to claim 1, characterized in that the STM8L152 chip built on the STM8 core was used as the microcontroller of the automated system and the microcontrollers of the telemetry modules. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что микроконтроллер автоматизированной системы управления содержит микропроцессорное ядро, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных, энергонезависимой электрически перепрограммируемой памятью EEPROM, универсальными восьмиразрядными двунаправленными портами ввода-вывода и универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком USART, при этом к первому порту ввода-вывода подключен блок индикации, ко второму порту ввода-вывода подключен блок ввода данных, к третьему порту ввода-вывода подключен силовой выход, а к выходу синхронно-асинхронного приемопередатчика USART подключен радиомодуль.3. Installation according to claim 1, characterized in that the microcontroller of the automated control system contains a microprocessor core connected via a system bus to a FLASH program memory, SRAM data memory, non-volatile electrically reprogrammable EEPROM memory, universal eight-bit bidirectional I / O ports and a universal synchronous-asynchronous USART transceiver, while an indication unit is connected to the first input-output port, a data input unit is connected to the second input-output port, a power output is connected to the third input-output port, and a radio module is connected to the output of the USART synchronous-asynchronous transceiver . 4. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что в качестве блока индикации применен графический LCD-дисплей.4. Installation according to claim 3, characterized in that a graphical LCD display is used as a display unit. 5. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что в качестве блока ввода данных использована кнопочная клавиатура, содержащая шестнадцать клавиш.5. Installation according to claim 3, characterized in that a push-button keyboard containing sixteen keys is used as a data entry block.

Images