專利名稱:使固體顆粒與流體相接觸的方法與設(shè)備的制作方法
本發(fā)明涉及用于使固體顆粒與流體接觸的方法與設(shè)備，特別是在流化催化裂化裝置的提升管反應(yīng)器下部使催化劑粒子與烴油流束相接觸的方法與設(shè)備。
眾所周知在流化催化裂化技術(shù)中，該烴油一般作為外層環(huán)形流束沿直線方向流動(dòng)，同時(shí)向該流束傳遞離心能量，在環(huán)形內(nèi)部有氣流與該外層流束同軸地通過小孔，使該油流與催化劑粒子接觸。
然而，如果能夠降低由于(ⅰ)將烴油流束的直線速度轉(zhuǎn)化為與上述離心能量相應(yīng)的切線速度及(ⅱ)該流束與至少是未完全打散的內(nèi)層氣流共同通過小孔所引起的相當(dāng)大的壓力降是會(huì)有好處的。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)可以不需要單獨(dú)的內(nèi)層流束，而只需將一環(huán)形流體流束(最好做成在中心且對(duì)稱的錐形空心射流)直接引入固體顆粒流就可以在較低的壓力損失下實(shí)現(xiàn)流體與固體顆粒的最佳混合。
因此，本發(fā)明涉及使固體顆粒與流體接觸的方法，該方法包括將一股環(huán)形流體流束引入含有固體顆粒的流束。
本發(fā)明方法可以很便利地用于固體裂化催化劑與含烴流體的接觸。
本發(fā)明方法可在很寬的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，當(dāng)然，這溫度范圍是以所用流體不會(huì)凝固成大的粒子為前題的，較適宜的操作溫度為0～800℃，優(yōu)選溫度為450～550℃。該接觸方法一般是加壓操作的，但并不排除在(低于)大氣壓下操作的可能，只要能維持足夠的壓差，以便將環(huán)形流體流束引入固體粒子流中就行，在1～100巴的絕壓下實(shí)現(xiàn)這一方法較為合適，連同催化裂化操作一同考慮，其最佳操作壓力為2～6巴絕壓。
適宜的固體與流體質(zhì)量流量比值是1～10，而其最佳比值為4～8。
本發(fā)明還包括用于固體顆粒與流體接觸的設(shè)備，該設(shè)備包括固體顆粒貯槽，而該貯槽至少部分包圍了流體供給裝置，該裝置的上游端部有一個(gè)入口通道，而在其下游端部有環(huán)形的流體出口通道，這種設(shè)備可具有與在英國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?607699中所描述的，用于混合流體的設(shè)備相同的特點(diǎn)。
以下用圖1～4描述本發(fā)明的較好的實(shí)施方案。所有圖中相應(yīng)部分所用的標(biāo)志數(shù)碼是一致的。
圖1表示用于固體顆粒與流體接觸的設(shè)備的縱剖面圖。
圖2表示流化催化裂化提升管反應(yīng)器底部的縱剖面圖。
圖3表示圖1所示設(shè)備中流體供給裝置在AA′處的剖面圖。
圖4表示布置圖2所示提升管反應(yīng)器中流體供給裝置在BB′處的剖面圖。
如簡(jiǎn)圖1所示，本設(shè)備有一個(gè)流體供給裝置(1)，其主要部分(即其下游部分)被固體顆粒貯槽(2)所包圍。流體供給裝置(1)的上游端部(3)布置了一個(gè)專供第一種流體進(jìn)入的入口(4)，供第二種流體進(jìn)入的入口(5)優(yōu)選是管狀的，且部分插入上游端部(3)內(nèi)。如圖1所表示的這種特別好的實(shí)施方案中，為使向上流動(dòng)的第一種流體加速流動(dòng)，并在流體供給裝置(1)的整個(gè)橫截面上獲得極好的流體分布，在流體供給裝置(1)的壁與管狀入口(5)之間裝入供第一種流體進(jìn)入的環(huán)形入口通道(6)。第一種流體和第二種流體的進(jìn)一步加速流動(dòng)及混合可以通過采用沿其下游方向截面積減小的管狀流體供給裝置(1)實(shí)現(xiàn)。該管狀流體供給裝置的上游端部(3)與下游部分(8)的直徑比以1～5為佳，其最佳比值是1.2～3。
本發(fā)明設(shè)備的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是僅在固體顆粒貯槽(2)底部(7)且大體為中心的位置布置單個(gè)管狀流體供給裝置(1)，這樣可使固體顆粒與流體實(shí)現(xiàn)快速、徹底和均勻的混合。
在管狀入口(5)的下游端部(9)可有定位裝置，如徑向定位肋片(10)。在該下游端部(9)至少有一個(gè)開孔(11);在某些場(chǎng)合，開較多的孔(如4～12個(gè))更為有利，第二種流體以較高的流速(如30～300m/s)通過這(些)孔，因此也增加了流過流體供給裝置(1)的流體混合物的流速。在較好的實(shí)施方案中，開孔(11)上還置有一折流器，在出口處形成一個(gè)環(huán)狀的流體流動(dòng)通路，該折流器最好是做成沿下游方向直徑不斷增大的軸對(duì)稱體。
環(huán)狀流體出口(12)最好是設(shè)在流體供給裝置(1)的下游端部(8)的壁面與折流器(13)之間。該折流器最好做成沿下游方向直徑不斷增大的軸對(duì)稱體。按本發(fā)明的較好實(shí)施方案，該折流器(13)主要由錐頂角為30～180度，最好為80～120度的錐體組成。該錐體底部直徑與流體供給裝置(1)下游端部(8)的直徑之比取0.8～6較好，而以1～4為最佳。折流器(13)可用聯(lián)接件(14)固定，該聯(lián)接件可以固定在流體供給裝置(1)下游端部(8)的內(nèi)部，也可以布置在其外部(如圖1所示);在后一種情況下，該聯(lián)接件(14)還可充當(dāng)流體供給裝置(1)下游端部(8)與管狀保護(hù)罩(16)間環(huán)形通路(17)中的葉片。在流體供給裝置(1)的內(nèi)部，與其大體同軸的位置可以安裝一根桿(21)，該桿與折流器(13)相聯(lián)接，以使得圍繞該桿的環(huán)狀流動(dòng)十分穩(wěn)定。
本發(fā)明的設(shè)備還包括有流化裝置(23)，(例如圖1中所示的開孔板形式的，或是環(huán)狀流化裝置)該裝置上規(guī)則地布置了流態(tài)化的氣孔(如噴嘴(24))。經(jīng)流化氣體進(jìn)口(22)進(jìn)來的流態(tài)化氣體(如蒸氣或流化催化裂化放出的酸性氣體)通過該流態(tài)化氣孔進(jìn)入混合區(qū)(19)。另外由入口(27)引入的另一股氣流可用以冷卻保護(hù)罩(16)與管狀流體引入裝置(1)間的空間(25)。也可將固體顆粒貯槽(2)上靠近環(huán)形流體出口(17)部位的直徑縮小(圖中未表示出)，其目的在于增加圍繞該孔周圍的固體顆粒流化床的流速，以進(jìn)一步改進(jìn)從流體出口(17)流出的流體(混合物)與固體顆粒的接觸。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案如圖2所示，它適于作為烴類物質(zhì)的流化催化裂化設(shè)備中的一部分。除了已按圖1描述的有關(guān)部分之外，該設(shè)備有一個(gè)固體顆粒入口(20)，固體顆粒(如從催化劑再生器出來的顆粒)通過該入口進(jìn)入固體顆粒貯槽(2)的底部(該貯槽可以是流化催化裂化設(shè)備的提升管反應(yīng)器)。冷卻氣體(如低壓蒸氣)經(jīng)冷卻器入口(27)及環(huán)形冷卻通道(26)進(jìn)入空間(25)(該空間被保護(hù)罩(16)的底部(15)所包圍)，并通過帶有葉片(18)的環(huán)形通道(17)排出。重質(zhì)烴類油進(jìn)料最好經(jīng)入口(5)進(jìn)入，并經(jīng)裝在其下游端部(9)的噴嘴(11)得到加速后進(jìn)入流體供給裝置(1)，在那里與從進(jìn)口(4)進(jìn)入的蒸氣混合。
如圖2所示的提升管反應(yīng)器底部中心的獨(dú)立的流體/固體顆粒接觸設(shè)備，可在很短的時(shí)間周期內(nèi)，在混合區(qū)(19)中得到混合非常均勻的固體裂化催化劑和流體(烴/蒸氣混合物)的混合物;因此，提升管反應(yīng)器中用于混合催化劑固體顆粒與烴類物料段的長(zhǎng)度可很短，這就可以有效地利用提升管反應(yīng)器的其余部分(上部)于實(shí)際催化裂化反應(yīng)。
另外，采用本發(fā)明的方法及設(shè)備，為噴射給定量的液體(烴類)僅需較小量的蒸氣或另一種流體。而且，由于烴類物料與催化劑顆粒實(shí)現(xiàn)最佳接觸狀況，催化劑顆粒表面及催化設(shè)備壁面的結(jié)焦現(xiàn)象也可減弱。
可用下述例子說明本發(fā)明。
例重質(zhì)烴類油的進(jìn)料流束在250℃及12巴絕壓下進(jìn)入如圖2所示設(shè)備的入口(5)。然后在3m長(zhǎng)，直徑為0.2m的管狀流體供給裝置(1)中與經(jīng)入口(4)進(jìn)入的溫度為300℃，壓力為15巴絕壓的蒸氣混合。所形成的油/蒸氣混合物以50m/s的流速通過環(huán)形出口(12)進(jìn)入操作壓力為360巴絕壓，操作溫度為520℃的混合區(qū)(19)。700℃的再生硅-鋁基催化劑顆粒通過入口(20)進(jìn)入混合區(qū)(19)，與油/蒸氣混合物接觸。
權(quán)利要求
1.使固體顆粒與流體相接觸的方法，其中包括將環(huán)形流體流束引入含有固體顆粒的流束。
2.按照權(quán)利要求
1的方法，其中固體裂化催化劑與含烴類流體接觸。
3.按照權(quán)利要求
1或2的方法，其中操作溫度在0～800℃之間，優(yōu)選溫度為450～550℃，操作壓力為1～100巴絕壓，優(yōu)選壓力為2～6巴絕壓。
4.按照上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求
的方法，其中固體與流體質(zhì)量流量比為1～10，其優(yōu)選值為4～8。
5.基本上如上文及例中所述的方法。
6.用于使固體顆粒與流體接觸的設(shè)備，其中包括固體顆粒貯槽，該貯槽至少部分地包圍了流體供給裝置，而此流體供給裝置的上游端部有入口，其下游端部有一環(huán)形流體出口。
7.按照權(quán)利要求
6的設(shè)備，其中固體顆粒貯槽底部大體中心部位裝有單一的管狀流體供給裝置。
8.按照權(quán)利要求
6或7的設(shè)備，其中流體供給裝置的橫截面積沿下游方向減小。
9.按照權(quán)利要求
8的設(shè)備，其中管狀流體供給裝置上游端部與下游端部的直徑比為1～5，優(yōu)選比值為1.2～3。
10.按照權(quán)利要求
6～9中的任何一項(xiàng)的設(shè)備，其中環(huán)形流體出口是在流體供給裝置的下游端部與折流器之間。
11.按照權(quán)利要求
10的設(shè)備，其中折流器是沿下游方向直徑增大的軸對(duì)稱體。
12.按照權(quán)利要求
6～11中的任何一項(xiàng)的設(shè)備，其中第一種流體的環(huán)形入口通道布置在流體供給裝置及第二種流體的管狀入口裝置之間，該管狀入口裝置至少有一部分插入流體供給裝置上游端部。
13.烴類物質(zhì)的流化催化裂化設(shè)備，其中包括按上述權(quán)利要求
6～12中的任何一項(xiàng)的設(shè)備。
14.基本上如圖1～4的設(shè)備。
專利摘要
用于使固體顆粒(如裂化催化劑)與流體(如含有烴類物質(zhì)的混合物)接觸的方法是使該流體呈單一環(huán)狀流束進(jìn)入含有固體顆粒的流束。本發(fā)明還包括用于固體顆粒與流體接觸的設(shè)備。該設(shè)備包括有將流體供給裝置部分地包圍起來的固體顆粒貯槽(如流化催化裂化提升管反應(yīng)器)，該流體供給裝置的上游端部有入口，而在其下游端部有環(huán)形流體出口。
文檔編號(hào)B01J8/20GK87102269SQ87102269
公開日1987年11月25日 申請(qǐng)日期1987年3月25日
發(fā)明者彼得·海登·巴尼斯 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan