專利名稱：向催化劑移動(dòng)床中導(dǎo)入催化劑粒子的裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向催化劑移動(dòng)床中導(dǎo)入催化劑粒子的裝置與方法。
眾所周知，向流化床催化裂化反應(yīng)器中導(dǎo)入催化劑粒子是通過一根與再生器和流化催化裂化反應(yīng)器底部互連的豎管進(jìn)行的。因而催化劑粒子流靠重力經(jīng)由該豎秋從再生器進(jìn)入反應(yīng)器底部(提升斗)，而后被(提升)氣流帶向反應(yīng)器上部使原料發(fā)生轉(zhuǎn)化。
然而，使用常規(guī)提升斗的缺點(diǎn)是催化劑粒子在提升管內(nèi)只有通過相當(dāng)長的距離后才能達(dá)到工業(yè)催化裂化最適宜的流動(dòng)狀態(tài)(亦即活塞流)。
現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過使用一種由一個(gè)殼體(其下游部位有一條供催化劑顆粒通過的特別通道)構(gòu)成的裝置作為提升斗，可以使催化劑粒子在早得多的階段(亦即只在提升管內(nèi)通過一段很短的距離)就能有利地達(dá)到活塞流狀態(tài)。其結(jié)果是在反應(yīng)器中能獲得改進(jìn)的反應(yīng)型式，提高了貴重產(chǎn)物的產(chǎn)率。
為此，本發(fā)明是涉及向催化劑移動(dòng)床中導(dǎo)入催化劑粒子的裝置，該裝置由一個(gè)殼體構(gòu)成。在殼體上游段有將催化劑粒子導(dǎo)入殼體的進(jìn)料器以及流化器，在殼體的下游段有催化劑粒子的通道，該通道位于定向器與殼體內(nèi)壁之間和/或相鄰而相對(duì)的定向器之間，在該處通道沿下游方向有收縮段和狹窄段。
上述殼體最好是包含一條位于大體上中心軸向放置的定向器與殼體內(nèi)壁之間的單通道。
單通道最好由環(huán)狀孔道構(gòu)成。
該環(huán)狀孔道宜為連續(xù)不斷的，但也可以用由一組呈環(huán)狀排布的孔道所構(gòu)成的間斷的環(huán)形孔道。盡管最好是采用單(環(huán)形)通道，但應(yīng)該明白，許多通道可以按殼體具有多于一條環(huán)形孔道的方式排布，例如具有三條供催化劑通過的環(huán)形孔道。
依據(jù)本發(fā)明，該裝置的通道最好是在下游方向有擴(kuò)展段。
依據(jù)本發(fā)明，該裝置的殼體最好有帶有沿下游方向順序的擴(kuò)展段，寬闊段和收縮段的定向器。
定向器具有菱形的縱剖面并對(duì)其縱軸對(duì)稱的排布是有利的。
依據(jù)本發(fā)明，該裝置有流體供應(yīng)器(至少有一個(gè)流體出口)安在通道的擴(kuò)展段或者位于或接近通道的狹窄段是有利的。
流體出口最好是安置在相應(yīng)于通道狹窄段的下游。
流體供應(yīng)器最好是至少一個(gè)安裝在殼體壁上相應(yīng)于通道狹窄段下游部位的裝置。
該裝置有至少一個(gè)壁上有孔道的供應(yīng)器是有利的，由此，輸入殼體的流體能進(jìn)入供應(yīng)器至少部分地與周圍的氣體混合，該氣體是通過供應(yīng)器壁上的孔道在加壓下進(jìn)入供應(yīng)器的。
依據(jù)本發(fā)明，裝置最好是具有多個(gè)上述該裝置(例如有四個(gè)該裝置)，所述裝置的進(jìn)一步可參考英國專利申請(qǐng)No.8923345.6。
殼體最好有由殼體底端延伸而上的流體供應(yīng)器所構(gòu)成的定向器。流體出口最好位于定向器下游方向上的收縮段。流體供應(yīng)器的流體出口可以是一條位于流體供應(yīng)器下游端部的環(huán)形孔道，也可以是呈環(huán)狀排布在流體供應(yīng)器下游端部的一組孔道。
本發(fā)明裝置的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，定向器位于殼體的內(nèi)壁上，通道則位于所述定向器與上文所述的延伸自殼體底端的流體供應(yīng)器之間。
本發(fā)明裝置又一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，殼體有一個(gè)定向器網(wǎng)，位于其間的各條通道具有收縮段和狹窄段。
本發(fā)明的裝置最好同時(shí)裝有以延伸自殼體底端的流體供應(yīng)器形式的定向器以及以安在殼體壁上沿通道擴(kuò)展段有流體出口的裝置形式的流體供應(yīng)器。
殼體最好有一個(gè)以大體上居中安放在殼體底端的單管流體供應(yīng)器形式的定向器。
環(huán)形通道最好采用這樣的尺寸即催化劑粒子以至少0.25倍于其在提升管反應(yīng)器內(nèi)的流速通過該孔道。催化劑粒子最好以至少0.5倍于其在提升管反應(yīng)器內(nèi)的流速通過該孔道。
在本發(fā)明的一個(gè)引人注目的實(shí)施方案中，本發(fā)明的裝置有一個(gè)向殼體內(nèi)導(dǎo)入催化劑粒子的進(jìn)料器，該進(jìn)料包含一個(gè)催化劑粒子的流化床。
進(jìn)料器最好與一個(gè)催化劑粒子的流化床(例如汽提器或再生器的底部)連通。以這種方式，催化劑粒子可以有利地在通過通道前利用汽提器或再生器底部的靜壓頭得到預(yù)加速。
有催化劑粒子流化床的進(jìn)料器最好是有帶有規(guī)則間距的流化氣體孔道的流化器(例如以多孔板或者環(huán)形或環(huán)狀形式的流化器)，流化氣體可以通過這些孔道導(dǎo)入進(jìn)料器。適宜的流化氣體包括蒸汽與流化催化裂化廢氣。
具有催化劑粒子流化床的進(jìn)料器最好是管狀的并呈水平向安放的。
催化劑粒子進(jìn)料器以其長度是該管狀進(jìn)料器直徑的2至3倍較為有利，而殼體/進(jìn)料線直徑比最好在1至5的范圍。
在殼體內(nèi)催化劑粒子通道的上游裝置大體上水平的內(nèi)部零件較為有利。以這種方式，可以在催化劑粒子通道的上游有利地建立催化劑粒子的均勻流動(dòng)。
依照本發(fā)明，裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是在操作中，催化劑粒子流在催化劑粒子通道中只要經(jīng)過比常規(guī)裝置短得多的距離就能獲得最佳流動(dòng)方式(即活塞流)，結(jié)果改善了反應(yīng)器中的反應(yīng)型式，從而可以使用較短的反應(yīng)器。
依照本發(fā)明，裝置可以有利地用于流化催化裂化操作中向提升管反應(yīng)器內(nèi)導(dǎo)入催化劑粒子。
因此，本發(fā)明還涉及有提升管反應(yīng)器的烴類原料的催化裂化裝置，該提升管反應(yīng)器的底部與上述的引入催化劑粒子的裝置相連通。
當(dāng)在流化催化裂化中使用本發(fā)明的裝置，其中用于導(dǎo)入烴類原料的流體出口位于相應(yīng)于通道狹窄段的下游時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)催化劑粒子與烴類原料快速、充分而均勻的混合。
為向烴類原料轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中導(dǎo)入催化劑粒子的本裝置的適宜的實(shí)施方案將在后文用

圖1至3加以說明，各圖中相應(yīng)部位的參考序號(hào)是相同的。
在圖1至3中用示意圖說明流化催化裂化反應(yīng)器底部的縱剖面。
圖1所示的流化催化裂化反應(yīng)器的底部包含一個(gè)大體上直立的殼體(1)，殼體上有供導(dǎo)入催化劑粒子的進(jìn)料器(2);安在下游部位的定向器(3);位于定向器(3)與殼體內(nèi)壁(5)之間的通道(4)具有一條環(huán)形孔道(6)并沿下游方向具有收縮段、狹窄段及擴(kuò)展段;催化劑移動(dòng)床(7)以及以向提升管反應(yīng)器內(nèi)導(dǎo)入烴油的裝置(8)(圖中只顯示了其中的兩個(gè))形式出現(xiàn)的流體供應(yīng)器。提升管反應(yīng)器還包含有流化器(9)，例如有規(guī)則間距的流化氣體孔道)例如噴嘴(10)的環(huán)形或環(huán)狀流化器，經(jīng)流化氣入口器(11)進(jìn)入的流化氣體(例如蒸汽)通過這些孔道射入反應(yīng)器的底段(12)。
圖2顯示了圖1所述裝置的優(yōu)先選用的實(shí)施方案，其中供導(dǎo)入催化劑粒子的進(jìn)料器(2)有一個(gè)催化劑粒子的流化床(14)。最佳的進(jìn)料器(2)還包含有規(guī)則間距的流化氣孔(例如噴嘴(16))的流化器(例如圖2所示的多孔板形式或環(huán)狀或環(huán)形流化器)，通過流化氣進(jìn)口線(17)進(jìn)入的流化氣體(例如蒸汽或流化催化裂化廢氣)經(jīng)由這些流化氣孔噴射進(jìn)催化劑流化床(14)。
圖3顯示按照本發(fā)明裝置的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，其中包含以延伸自反應(yīng)器底端的流化供應(yīng)器(13)形式出現(xiàn)的定向器，以及在流化供應(yīng)器收縮段上的流體出口(18)(圖中只顯示了其中的兩個(gè))。
本發(fā)明還涉及向移動(dòng)床中導(dǎo)入催化劑粒子的方法，該方法包括向反應(yīng)器殼體的上游段導(dǎo)入催化劑粒子流并使催化劑粒子經(jīng)通道流向下游方向，該通道位于定向器與殼體內(nèi)壁之間以和/或位于相鄰而面對(duì)的定向器之間，其中的通道沿下游方向有收縮段和狹窄段。
催化劑粒子最好經(jīng)過位于大體居中放置的定向器與殼體內(nèi)壁之間的一條單一通道。
更好是使催化劑粒子通過一條具有環(huán)狀孔道的單通道。
在本方法中，上文所述的任何定向器均能適用。
本發(fā)明方法的裝置最好是有一條在下游方向有擴(kuò)展段的通道。
按本發(fā)明的方法，最好讓流化催化劑顆粒流進(jìn)入殼體。為此目的，進(jìn)料器最好具有一個(gè)催化劑粒子流化床，該流化床與催化劑汽提器或再生器的底部大體上水平連通。以這種方式，催化劑粒子可以通過通道前利用汽提器或再生器底部的靜水頭有利地被預(yù)加速。
通道兩端的壓力降最好至少保持在0.2bar。
更好的是，通道兩端的壓力降至少保持在0.3bar。
催化劑粒子流經(jīng)過孔道的適宜流速至少是催化劑粒子在提升管反應(yīng)器內(nèi)流速的0.25倍。
最好催化劑粒子流經(jīng)孔道的流速至少是催化劑粒子在提升管反應(yīng)器中流速的0.5倍。
流化催化劑粒子流適宜于導(dǎo)入殼體的上游段。
流體最好在狹窄段的下游(例如沿通道的擴(kuò)展段)導(dǎo)入。因之可以使催化劑粒子與流體快速、充分而均勻的混合。
流體最好是通過安裝在壁上的裝置引入通道的狹窄段。本發(fā)明的方法可有利地用來向流化催化裂化裝置中的提升管反應(yīng)器內(nèi)導(dǎo)入催化劑粒子。
因此，本發(fā)明也涉及烴類原料進(jìn)行催化裂化的方法，其中原料被導(dǎo)入催化裂化催化劑的移動(dòng)床而發(fā)生催化裂化。
用于催化裂化過程的流體最好是在0-800℃下與通過通道的催化劑粒子混合，其中以100-750℃為最佳。
流體與催化劑粒子的混合最好是在升高的壓力下進(jìn)行，最好是在1-100bar，尤以2-50bar為好。
流體的催化裂化過程最好是在溫度400-800℃，壓力1-10bar的條件下進(jìn)行。
利用本裝置把來自催化劑再生器的催化劑粒子流導(dǎo)入提升管反應(yīng)器可以有利地進(jìn)行上文所涉及的，在圖1-3中局部顯示出的烴類原料的流化催化裂化過程。
在本發(fā)明方法中適用的催化劑/流體重量比可以在很寬的范圍內(nèi)變動(dòng)，其高限可達(dá)100。顯然催化劑粒子流的催化劑/流體重量比將受催化劑粒子通道的寬度的影響。催化劑粒子通道的寬度越大，導(dǎo)入外殼的催化劑粒子流的催化劑/流體重量比越高。
依照本發(fā)明的方法通常進(jìn)行如下。
催化劑粒子流(例如來自催化劑再生器)通過進(jìn)料器(2)導(dǎo)入提升管反應(yīng)器的底段(12)。催化劑粒子經(jīng)管線(11)進(jìn)入有規(guī)則間距噴嘴(10)的環(huán)形或環(huán)狀流化器(9)的氣體(例如蒸汽)向上吹送。繼而大量上升的流化催化劑粒子沿下游方向分別有收縮段、狹窄段及擴(kuò)展的通道有利地得到加速，而后進(jìn)入催化劑移動(dòng)床(7)與烴油流充分混合，該烴油是在加壓下以高流速經(jīng)由裝置(8)或流體供應(yīng)器(13)的流體出口(18)進(jìn)入反應(yīng)器的。
盡管在上文所描述的方法中催化劑粒子流經(jīng)過通道上升，應(yīng)該清楚，按照本發(fā)明，下降的催化劑粒子也能符合要求地進(jìn)入安置通道下方的催化劑移動(dòng)床。
采用本發(fā)明的裝置可導(dǎo)致加速的催化劑與烴油非常均勻的混合，并且在提升管反應(yīng)器內(nèi)很早階段便獲得催化劑粒子流的最佳流動(dòng)狀態(tài)。結(jié)果汽油產(chǎn)率獲得引入注目的提高。
采用本裝置進(jìn)行符合要求的流化催化裂化轉(zhuǎn)化的烴油包括重質(zhì)烴油，例如常減壓餾分，循環(huán)與淤漿油(懸浮催化劑粉末的油料)、脫瀝青油、常減壓渣油、熱裂化渣油、來自各類脫瀝青法的瀝青、來自加氫轉(zhuǎn)化法的合成渣油與烴油、任何來源的焦油砂與頁巖油，和/或它們的混合油料。
本發(fā)明通過下述實(shí)施例加以具體說明。
實(shí)施例流化催化裂化試驗(yàn)進(jìn)行如下流化催化劑粒子流(再生Y型沸石催化劑粒子)在700℃及3.3bar下導(dǎo)入流化催化裂化反應(yīng)器(有一如圖2所示的提升斗)，而后經(jīng)過通道(4)加速。被加速的催化劑粒子流再與有表1性質(zhì)的烴油流混合，該烴油是在260℃及6bar下經(jīng)裝置(8)導(dǎo)入的。催化劑粒子以15m/s的流速進(jìn)入提升管反應(yīng)器。提升管反應(yīng)器的操作溫度為520℃、操作壓力為3bar。用文所述大致相同的方式進(jìn)行一項(xiàng)對(duì)照試驗(yàn)，只是用帶常規(guī)提升斗的流化催化裂化反應(yīng)器。在以本發(fā)明的裝置進(jìn)行的試驗(yàn)中，與對(duì)照實(shí)驗(yàn)相比，汽油(C5～221℃)產(chǎn)量提高了1%(重量)。
表1IBP.℃(初沸點(diǎn)) 27350%重量 463℃70%重量 506℃密度70/4 08831含硫量 144ppmw含氮量 700ppmw
權(quán)利要求
1.用于向催化劑移動(dòng)床中導(dǎo)入催化劑粒子的裝置。該裝置包括一個(gè)殼體，在殼體的上游段有向殼體內(nèi)導(dǎo)入催化劑粒子的進(jìn)料器以及流化器；在殼體的下游段有催化劑通道，該通道位于定向器與殼體內(nèi)壁之間和/或位于相鄰而對(duì)面的定向器之間，此通道在該處收縮并在下游方向有狹窄段。
2.按權(quán)利要求1所述的裝置，其中殼體包括一條位于大體上居中安放的定向器和殼體內(nèi)壁之間的單通道。
3.按權(quán)利要求2所述的裝置，其中通道包括一環(huán)形孔道。
4.按權(quán)利要求1-3任一個(gè)所述的裝置，其中通道包括一個(gè)在下游方向的擴(kuò)展段。
5.按權(quán)利要求1-4中任一個(gè)所述的裝置，其中殼體在下游方向含有定向器，該定向器由擴(kuò)展段、寬闊段和收縮段組成。
6.按權(quán)利要求1-5中任一個(gè)所述的裝置，其中殼體包含有流體供應(yīng)器，該供應(yīng)器至少有一個(gè)安置于通道狹窄段下游的流體輸出口。
7.按權(quán)利要求6所述的裝置，其中流體供應(yīng)器包含至少一個(gè)安置于殼體壁上的裝置。
8.按權(quán)利要求1-7中任一個(gè)所述的裝置，其中定向器包括自殼體底端延伸而上的流體供應(yīng)器。
9.按權(quán)利要求8所述的裝置，其中流化供應(yīng)器包含有設(shè)置于流化供應(yīng)器下游端部周圍的流體輸出口。
10.按權(quán)利要求1-9中任個(gè)所述的裝置，其中大體上水平向的內(nèi)部部件安置在殼體內(nèi)催化劑顆粒通道的上游。
11.按權(quán)利要求1-10中任一個(gè)所述的裝置，其中用于導(dǎo)入催化劑顆粒的進(jìn)料器中包含一個(gè)催化劑粒子的流化床。
12.按權(quán)利要求11所述的裝置，其中用于導(dǎo)入催化劑粒子的進(jìn)料器中包含流化器。
13.按權(quán)利要求11或12所述的裝置，其中用于導(dǎo)入催化劑粒子的進(jìn)料器與催化劑粒子流化床大體上水平地相通。
14.按權(quán)利要求11-13中任一個(gè)所述的裝置，其中進(jìn)料器的長度是其直徑的2至3倍。
15.用于烴類原料催化裂化的裝置，其上有一個(gè)提升反應(yīng)器，反應(yīng)器的底端部位與權(quán)利要求1-14中任一個(gè)所述的催化劑粒子導(dǎo)入裝置相連接。
16.用于向催化劑移動(dòng)床中導(dǎo)入催化劑粒子的方法，該方法包括向殼體的上游段導(dǎo)入催劑粒子流以及使催化劑粒子通過一條通道流向下游方向，該通道位于定向器與內(nèi)壁之間和/或位于相鄰而相對(duì)的定向壁之間。其中的通道在下游方向上有收縮段和狹窄段。
17.權(quán)利要求16所述的方法，其中整個(gè)通道的壓力降至少保持在0.2bar。
18.權(quán)利要求16或17所述的方法，其中流化催化劑粒子流導(dǎo)入到殼體的上游段。
19.權(quán)利要求16-18中任一個(gè)所述的方法，其中流體導(dǎo)入到帶有通道狹窄段的殼體的下游。
20.權(quán)利要求16-19中任一個(gè)所述的方法，其中烴類原料導(dǎo)入催化裂化劑的移動(dòng)床而發(fā)生催化裂化。
全文摘要
適宜向催化劑移動(dòng)床中導(dǎo)入催化劑粒子的裝置，該裝置包括一殼體，在殼體的上游段有向殼體內(nèi)導(dǎo)入催化劑粒子的進(jìn)料器以及流化器，在殼體的下游段有一條供催化劑粒子通過的通道，該通道位于定向器與殼體壁之間和/或在相鄰而相對(duì)的定向器之間，其中的通道沿下游方向有收縮段和狹窄段。本發(fā)明還涉及向催化劑移動(dòng)床中導(dǎo)入催化劑粒子的方法。本發(fā)明最好用于烴類原料的催化裂化以生產(chǎn)輕質(zhì)產(chǎn)品。
文檔編號(hào)B01J8/26GK1056638SQ9110344
公開日1991年12月4日 申請(qǐng)日期1991年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1990年5月22日
發(fā)明者凱拉斯·V·奧曼, 查里斯蒂安·E·伯拉克 申請(qǐng)人:國際殼牌研究有限公司