РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ВО ФЛЮИДИЗИРОВАННОМ ПОТОКЕ КАТАЛИЗАТОРА Российский патент 2013 года по МПК C07C4/06 C10G11/18 B01J8/18 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству для диспергирования жидкостей во флюидизированных материалах. Конкретнее, изобретение относится к устройству для диспергирования нескольких потоков углеводородного сырья в потоке флюидизированных частиц катализатора и к способу осуществления этого процесса.

Известный уровень техники

Имеется множество непрерывных циклических процессов с применением флюидизированных материалов, при которых поток, по меньшей мере, частично жидкой фазы, содержащий углеводородные соединения, контактирует с флюидизированными материалами в контактной зоне и углесодержащие или другие загрязняющие материалы осаждаются на твердых частицах. На протяжении цикла твердые частицы направляются в другую зону, где в секции восстановления удаляются загрязняющие вещества, конкретнее, в большинстве случаев, отложения кокса, которые удаляются, по меньшей мере, частично при сгорании в кислородосодержащей среде. Впоследствии твердые частицы извлекаются из секции восстановления и повторно вводятся полностью или частично в контактную зону.

Одним из наиболее важных процессов является процесс флюид-каталитического крекинга (FCC) для преобразования относительно высококипящих углеводородов в более легкие углеводороды. Углеводородное сырье контактирует в одной или более реакционных зон с частицами крекирующего катализатора, поддерживаемыми в флюидизированном состоянии в условиях, подходящих для преобразования углеводородов.

Издавна признанной задачей в процессе флюид-каталитического крекинга FCC является максимизация диспергирования углеводородного сырья в суспензии катализатора. Разделение сырья на маленькие капельки улучшает дисперсность сырья, усиливая взаимодействие между жидкостью и твердыми частицами. Предпочтительно, размеры капелек должны быть достаточно малыми, чтобы жидкость могла испариться до контакта с твердыми частицами. Известно, что перемешивание или сдвиговые усилия могут вызывать дробление жидкого углеводородного сырья до мелких капелек, которые затем направляются к флюидизированным твердым частицам. Известны разнообразные методы превращения таких жидких потоков под действием сдвиговых усилий в мелкие капельки, включая методы, описанные в патентах США №3071540; №4434049; №4717467 и №5108583.

Необходимость проведения обработки все более тяжелого сырья в процессах типа флюид-каталитического крекинга FCC и стремление повысить производство кокса и освободиться от нежелательных примесей при применении такого сырья, привели к созданию новых методов и нового оборудования для осуществления контакта сырья с катализатором. Инжекторы сырья, включающие трубопровод с множеством отверстий на одном конце, описаны в патентах США №6387247; №5017343 и №4097243. В патенте США №5358632 описывается распределительное устройство, установленное на конце трубопровода, с множеством отверстий в полосе распределения. В патенте США №6627161 и патентной заявке США 2004/0104149 А1 описывается множество трубопроводов инжектора сырья, каждый из которых имеет большое количество отверстий, располагаемых по его длине. Разделение сырья и форсунки с большим количеством отверстий для распыления жидкости описаны в WO 01/44406 А1. В патенте США №6143253 и патенте Великобритании №1530809 описывается множество трубопроводов, каждый из которых имеет одно отверстие на конце трубопровода. В патентах США №5553783; №5692682 и №5934569 описывается трубопровод инжектора сырья, на конце которого имеется большое количество отверстий и внутри размещена лопасть для смешивания.

В последнее время проявляется особый интерес к способам осуществления кратковременного контакта катализатора с сырьем в процессе флюид-каталитического крекинга FCC, таким как описаны в патентах США №4985136; №5296131 и №6165353. Вид инжекции, требуемой для обеспечения кратковременного контакта катализатора с сырьем, создает особые проблемы при инжекции сырья в катализатор. В заявке на патент США №10/384,871 описывается распределительное устройство, инжектирующее сырье во множество линейных потоков, которые непрерывно контактируют с потоком катализатора, протекающего соответствующим образом. Как правило, устанавливают множество форсунок для инжекции сырья, равномерно линейно расположенных и обеспечивающих множество дискретных струй, которые направляют сырье в тонкую полосу катализатора, опускающегося в направлении, по меньшей мере, частично поперечном потоку струй. В патенте США №6010620 описывается распределительное устройство сырья для осуществления кратковременного контакта сырья с катализатором в блоке флюидизированного крекинга с единственным распылительным соплом на каждом из нескольких трубопроводов распределительного устройства.

Замена форсунок инжектора сырья требует прерывания работы реактора. В патенте США №6503461 описываются внутренние соединения, которые облегчают проведение замены трубопровода инжектора и наконечника, исключая вырезку компонентов, сокращая, тем самым, потери производственного времени.

Раскрытие сущности изобретения

Авторы настоящего изобретения установили, что распределительное устройство сырья, включающее множество наконечников, каждый из которых имеет множество отверстий для распыления смеси сырья и распыляющей среды, обеспечивает превосходное распределение струй. В изобретении предлагается устройство для инжекции сырья в дисперсию перемещающихся частиц катализатора в контактном аппарате. Устройство содержит множество внешних трубопроводов, каждый из которых на выходном конце имеет наконечник, и входной конец которого находится в жидкостной связи с первым жидким сырьем, например, распыляющей средой. Каждый из наконечников включает множество отверстий для инжектирования жидкой смеси в контактный аппарат. Наконечники расположены, образуя совокупность. Устройство содержит множество внутренних трубопроводов, каждый из которых своим выходным концом входит в один из соответствующих внешних трубопроводов, и входной конец которого находится в жидкостной связи со вторым жидким сырьем, например, углеводородным сырьем. В одном из вариантов осуществления изобретения внутренние трубопроводы могут включать вихревую камеру для завихрения проходящей через нее среды.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить устройство, в котором обеспечивается превосходный контакт сырья и катализатора, приводящий к высокому выходу продукта.

Другая задача изобретения состоит в том, чтобы предложить устройство, которое облегчает проведение замены наконечников инжекторов сырья.

Дополнительные задачи, варианты осуществления изобретения и детали настоящего изобретения можно почерпнуть из следующего подробного описания.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схема реактора флюид-каталитического крекинга FCC для осуществления кратковременного контакта сырья и катализатора, в котором используется распределительное устройство для проведения процесса в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.2 - увеличенный вид в изометрии распределительного устройства согласно изобретению, представленного на фиг.1.

Фиг.3 - вид распределительного устройства, представленного на фиг.2, в разрезе по линии 3-3.

Фиг.4 - увеличенный частичный вид распределительного устройства, представленного на фиг.3.

Фиг.5 - частичный вид распределительного устройства, представленного на фиг.4, в разрезе по линии 5-5.

Фиг.6 - увеличенный вид спереди распределительного устройства, представленного на фиг.2, в разрезе по линии 6-6.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение более подробно объясняется в контексте аппарата для проведения флюид-каталитического крекинга FCC. На фиг.1 представлен аппарат для проведения флюид-каталитического крекинга FCC, который смонтирован в соответствии с настоящим изобретением. Описание этого изобретения в контексте конкретно описанного аппарата и включенного в него устройства не предназначено для ограничения изобретения. Аппарат для проведения флюид-каталитического крекинга FCC, представленный на фиг.1, состоит из реактора 10, включающего область 14 сепарации, область 16 улавливания и контактную область 18. Область 14 сепарации включает сепаратор, например, циклон 21. Область 16 улавливания может включать ряд тарелок 24 и распределительное устройство 26 для распределения отгоняемого продукта. Контактная область 18 содержит впускной патрубок 28 для подачи катализатора и форсунку 30 распределительного устройства сырья. В устройстве обеспечивается циркуляция катализатора и его контакт с сырьем, как будет описано далее.

Новый восстановленный катализатор, истощенный катализатор, или их смесь поступает в реактор 10 через впускной патрубок 28 для подачи катализатора, который, как правило, сообщается с концом трубопровода, предназначенного для подачи катализатора (не показано). Форсунка 30 распределительного устройства сырья и впускной патрубок 28 для подачи катализатора соединяются в узле 32. Углеводородное сырье инжектируется в контактную область 18 при помощи распределительного устройства 15 через форсунку 30 распределительного устройства сырья. Распределительное устройство 15 может включать кожух 22, который своим внешним концом продолжается в реактор 10, и распределительную головку 70, распыляющую сырье с образованием нескольких потоков из мелких капелек жидкости. Потоки состоят из множества струй сырья, контактирующего в поперечном направлении с дисперсией перемещающихся частиц катализатора, например, с потоком катализатора, опускающегося из впускного патрубка 28. Впускной патрубок 28 для подачи катализатора содержит воронкообразный раструб 34, закрепленный на внутренней стенке впускного патрубка 28 для подачи катализатора. Воронкообразный раструб 34 распределяет катализатор через отверстие (не показано), формируя завесу или другую конфигурацию, состоящую из катализатора, которая опускается в желоб 36 для катализатора. Сырье, инжектируемое распределительным устройством 15, контактирует с завесой, состоящей из катализатора, опускающейся в желоб 36 для катализатора.

Сырье, поступающее из распределительного устройства 15, предпочтительно, контактирует в поперечном направлении с опускающимся катализатором, благодаря чему обеспечивается быстрый контакт сырья и частиц катализатора. Распределительное устройство 15 может придать распылу сырья форму, согласующуюся с конфигурацией потока катализатора. Обычно температуры сырья находятся в диапазоне от 149° до 316°С (от 300° до 600°F).

При контакте сырья с катализатором происходит быстрое испарение и высокоскоростной выпуск катализатора в реактор 10. При контакте сырья с катализатором создается парообразный углеводородный продукт, одновременно углерод осаждается или «коксуется» на катализаторе. Катализатор отделяется от парообразного продукта и опускается с образованием плотного слоя катализатора 54 в области 16 улавливания. Парообразный продукт поднимается в область 14 сепарации реактора 10.

Сепаратор, как правило, являющийся циклоном 21, вытягивает парообразный продукт и захваченный катализатор из области сепарации через входное отверстие 48 в циклоне 21. Далее циклон 21 отделяет захваченный катализатор от парообразного продукта. Парообразный продукт со следами захваченного катализатора выходит из циклона 21 через выпускной трубопровод 58, который направляет вытекающий поток из реактора 10 для дальнейшей обработки. Захваченный катализатор опускается под действием силы тяжести через опускную трубу 50 циклона и выходит через клапан 52, например, уравновешенный створчатый клапан, образуя плотный слой катализатора 54 в области 16 улавливания. В изобретении также предполагается использование циклона, расположенного снаружи реактора 10.

Область 16 улавливания может служить отпарной зоной для извлечения захваченных и адсорбированных углеводородов из катализатора, опускающегося в область 16 улавливания. Отдувочный газ входит в область 16 улавливания через распределитель 26. Дисперсный отдувочный газ, например пар, поднимается вверх через катализатор. Ряд тарелок 24 может обеспечить перераспределение отгоняемого продукта и захваченных углеводородов, поднимающихся вверх, проходя через плотный слой катализатора 54. Истощенный катализатор отводится в емкость 66 регенератора через выпускное отверстие 64 для регенерации и/или рециркулируется, направляясь к впускному патрубку 28 для подачи катализатора, чтобы был обеспечен повторный контакт катализатора с сырьем. Возможна добавка горячего восстановленного катализатора через трубопровод 68 в плотный слой катализатора 54, который может облегчить отгонку, повышая температуру в области 16 улавливания. Отгоняемый продукт так же как отогнанный парообразный углеводородный продукт, как правило, будет подниматься и объединяться с освобожденным парообразным углеводородным продуктом и, в конечном счете, будет вводиться в циклон 21 через входное отверстие 48.

Глухой фланец 106 поддерживает кожух 22 и является неотъемлемой частью кожуха. Крепление болтами глухого фланца 106 к открытому фланцу 13 на форсунке 30 распределительного устройства сырья в реакторе 10 облегчает монтаж и удаление распределительного устройства 15. Открытый фланец 13 на внешней стороне форсунки 30 распределительного устройства сырья и фланец 108, соединяясь, обеспечивают установку глухого фланца 106 в требуемом положении в форсунке 30 распределительного устройства сырья. Крепление болтами фланца 108 к открытому фланцу 13 дает возможность установить распределительную головку 70 внутри реактора 10 в требуемом положении.

Катализатор, используемый в реакторе 10, может быть любым из известных катализаторов, которые используются согласно известному уровню техники в каталитическом крекинге с флюидизированным катализатором. Композиции катализаторов включают катализаторы типа аморфной глины, которые были заменены, в основном, высокоактивными алюминосиликатными катализаторами или катализаторами, содержащими цеолит. Катализаторы, содержащие цеолит, по сравнению с катализаторами аморфного типа, являются предпочтительными благодаря более высокой, присущей им, активности и более высокому сопротивлению дезактивизации при высокотемпературном воздействии пара и металлов, содержащихся в большинстве исходных нефтепродуктов. Цеолиты являются наиболее широко используемыми кристаллическими алюминосиликатами и, обычно, они диспергированы в пористом неорганическом материале-основе, например, диоксиде кремния, оксиде алюминия или циркония. В этих катализаторах содержание цеолита может составлять 30% или более. Цеолитные катализаторы, используемые в способе согласно настоящему изобретению, предпочтительно, содержат цеолит от 25 до 80 мас.%. Также цеолиты могут быть стабилизированы редкоземельными элементами, содержание которых составляет от 0,1 до 10 мас.%.

Подходящие жидкие среды согласно настоящему изобретению могут представлять собой поток любой среды, которая поступает в распределительное устройство в виде жидкости и может быть смешана с газом. Пригодные для обработки согласно изобретению исходные нефтепродукты для флюид-каталитического крекинга FCC, включают обычное сырье для флюид-каталитического крекинга FCC и высококипящее сырье или остаточное сырье. В большинстве случаев, наиболее применяемым сырьем является вакуумный газойль, который, как правило, представляет собой углеводородный материал с температурой кипения в интервале от 343° до 552°С (от 650° до 1025°F), полученный при вакуумной перегонке атмосферного остатка. Обычно эти фракции в исходном веществе имеют низкое содержание кокса и тяжелых металлов, которые способны дезактивировать катализатор. Тяжелое или остаточное сырье, т.е., с температурой кипения выше 499°С (930°F) и высоким содержанием металлов, находит все большее применение в блоках флюид-каталитического крекинга FCC.

На фиг.2 показан внешний вид предпочтительной конструкции распределительного устройства 15. Как показано на фиг.2, распределительные наконечники 100 распределительной головки 70 закреплены на внешнем конце кожуха 22, в передней части его внешней поверхности 104. Также на фиг.2 показаны фланцы 106, 108. Каждый из распределительных наконечников 100 распределительного устройства 15 содержит множество отверстий 102 для инжекции сырья. В одном из вариантов осуществления изобретения отверстия размещены по кругу и, как правило, калиброваны для обеспечения скорости потока среды в диапазоне от 3 до 122 м/сек (от 10 до 400 фут/сек) и, предпочтительнее, в диапазоне от 15 до 91 м/сек (от 50 до 300 фут/сек). В соответствии с обычной практикой флюид-каталитического крекинга сырье подается через отверстия 102 наконечников 100 в виде струй. Размер капелек в струе и скорость струи определяют импульс сырья, поступающего внутрь реактора. Сырье должно обладать достаточным импульсом, чтобы пройти через опускающийся поток катализатора. Однако скорость инжекции сырья обратно пропорциональна размеру капелек выходящей струи. Чем больше скорость струи, тем, соответственно, выше ее импульс, и чем меньше размер капелек в струе, тем, соответственно, меньше импульс струи. Следовательно, снижение импульса, вызванное более низкой скоростью струи, может компенсироваться образованием более крупных капелек.

Следует найти баланс между требуемым импульсом сырья и необходимостью диспергировать сырье с образованием более мелких капелек, способствующих испарению сырья. Диспергирование сырья с образованием более мелких капелек способствует передаче жидкости достаточной энергии. При необходимости, любой из способов согласно известному уровню техники может использоваться в сочетании с устройством для инжекции сырья согласно настоящему изобретению. В большинстве случаев, согласно изобретению, к сырью, перед выпуском через отверстия, добавляют некоторое количество газообразной распыляющей среды, например пара. Добавка газообразной среды может способствовать распылению сырья. В некоторых случаях, перед выпуском через форсунки жидкость можно смешать с минимальным количеством газообразной среды, составляющим 0,2 мас.% от общего количества жидкой и газообразной смеси. Как правило, добавка какого-либо пара составляет от 0,05 до 1,0 мас.% от общего количества газообразной и жидкой смеси, однако пар может использоваться в большем количестве. Обычно, жидкость или сырье поступает в распределительное устройство 15 с температурой ниже начальной точки кипения, но выше температуры кипения любой паровой или газообразной среды, поступающей в распределительное устройство 15 вместе с жидкостью.

На фиг.3 показано распределительное устройство 15 изнутри, за распределительной головкой 70. Глухой фланец 106 служит в качестве трубной решетки, чтобы поддерживать множество внешних трубопроводов 80. Внешние трубопроводы, обычно, располагаются параллельно друг другу. Внутренние концевые участки 82, ограничивающие входные патрубки внешних трубопроводов 80, крепятся к каналам посредством глухого фланца 106, осуществляя жидкостную связь трубопроводов с первой жидкостной камерой 19. Фланец 108 является единым целым со стенкой 114 камеры, которая составляет единое целое с фланцем 116 и вместе с глухими фланцами 106, 120 ограничивает камеру 19. Камера 19 может использоваться для распределения углеводородного сырья или газообразных распыляющих сред, подаваемых форсункой 17. В одном из вариантов осуществления изобретения в камеру 19 подается газообразная распыляющая среда, например пар. Внешние трубопроводы 80 имеют наружные концевые участки 84, ограничивающие выходные патрубки, оснащенные наконечниками 100 с отверстиями 102, как описано ранее. Наконечники 100 образуют совокупность, а в одном из вариантов осуществления изобретения обращены наружной поверхностью в одном и том же общем направлении. Также предусмотрены сужающиеся и расширяющиеся наконечники 100. Глухой фланец 120 служит трубной решеткой, чтобы поддерживать множество внутренних трубопроводов 90. Внутренние концевые участки 92, ограничивающие входные патрубки внутренних трубопроводов 90, крепятся к каналам посредством глухого фланца 120, обеспечивая жидкостную связь со второй жидкостной камерой 23. Вторая жидкостная камера 23 ограничена внутренней стороной глухого фланца 120 и стенкой 126 камеры, которая составляет единое целое с фланцем 128. Вторая жидкостная камера 23 может использоваться для распределения углеводородного сырья или газообразных распыляющих сред, подаваемых форсункой 20. В одном из вариантов осуществления изобретения жидкое углеводородное сырье подается к камере 23 через форсунку 20. Внутренние трубопроводы 90 имеют наружные концевые участки 94, каждый из которых входит внутрь соответствующего внешнего трубопровода 80. Каждый наружный концевой участок 94 содержит выходные патрубки 96 и вихревые камеры 98. Выходные патрубки 96 являются аксиальными, даже относительно выступов 86, которые уменьшают внутренний диаметр внешних трубопроводов 80. Выходные патрубки 96 внутренних трубопроводов 90 осуществляют жидкостную связь с внутренним пространством внешних трубопроводов 80.

Первая среда, обычно распыляющая среда, например пар, поступает в камеру 19 через форсунку 17 и распределяется во внешних трубопроводах 80 в кольцевых каналах 88 ограничиваемых, по меньшей мере, частично внешним диаметром внутренних трубопроводов 90 и внутренним диаметром внешних трубопроводов 80. Вторая среда, обычно, углеводородное сырье, поступает в камеру 23 через форсунку 20 и распределяется во внутренних трубопроводах 90. Соответствующие среды проходят через трубопроводы 80, 90 от начала до конца. Когда вторая жидкость во внутренних трубопроводах 90 достигает наружных концевых участков 94, второй среде в вихревой камере 98 придается угловое перемещение до ее выхода через выходные патрубки 96 внутренних трубопроводов 90. Через выходной патрубок 96 первая среда в кольцевых каналах 88 внешних трубопроводов 80 приводится в контакт с завихренной посредством выступов 86 второй средой для достижения полного сдвига и распыления второй среды. Смесь первой и второй сред, минуя выступы 86, проходит через наружный концевой участок 84 трубопровода и поступает к наконечникам 100 внешних трубопроводов 80. Смесь первой и второй сред через отверстия 102 наконечников инжектируется для контакта с потоком катализатора.

В одном из вариантов осуществления изобретения кожух 22, продолжаясь от глухого фланца 106, окружает внешние трубопроводы 80. Глухой фланец 106 поддерживает внешние трубопроводы 80 на внутренних концевых участках 82. Наружные концевые участки 84 внешних трубопроводов 80 продолжаются через отверстия во внешней поверхности 134 кожуха. Как правило, кожух 22 имеет цилиндрическую форму или любую другую форму в соответствии с местом, куда он вставляется, и обладающую адекватной жесткостью для фиксации направления концевых участков внешних трубопроводов 80. Однако кожух 22 может иметь открытую конструкцию, обеспечивающую достаточную жесткость для предотвращения вибрации или повреждения внешних трубопроводов 80. По существу, кожух 22, предпочтительно, охватывается глухим фланцем 106, чтобы максимизировать защиту и фиксацию трубопроводов. Цилиндрическая форма кожуха является предпочтительной, поскольку, обеспечивается место для распределителя в емкости высокого давления, а также и для форсунки напорной трубы в аппарате флюид-каталитического крекинга FCC. Во внутреннем пространстве кожуха 22 может быть проложен изоляционный материал, например волокнистая теплоизоляция, или огнеупорный футеровочный материал для снижения температуры внутри кожуха. По магистральной трубе 118 в закрытый кожух 22 может доставляться пар или другая газообразная инертная продувочная среда, чтобы снизить вход углеводородов в камеру, ограниченную кожухом 22, и формирование кокса. Магистральная труба 118 может быть введена в камеру 19 и продолжаться через канал в глухом фланце 106 для обеспечения жидкостной связи с внутренним пространством кожуха 22. Камеры 19 и/или 23 также могут быть снабжены отводящими патрубками 138, 140.

В зависимости от расположения кожуха, на его внешней стороне для обеспечения защиты от эрозии может быть предусмотрена дополнительная износостойкая облицовка. Несмотря на то, что, во избежание непосредственной эрозии наконечников при обычных обстоятельствах, поток катализатора, в который через наконечники 100 вводятся диспергированные смешанные среды, расположен далеко от наконечников 100, катализатор все же может оказывать эрозионное воздействие на наконечники 100 распределительного устройства 15. Следовательно, использование металлов, обладающих эрозионной стойкостью, и огнеупорных облицовок, известных специалистам в данной области техники, может быть эффективным. В одном из вариантов осуществления изобретения может быть использован экран 72 для защиты наконечников 100 от эрозии, вызываемой катализатором.

Как правило, внешние трубопроводы 80, представленные на фиг.3, располагаются параллельно друг другу. Поскольку наружные концевые участки 94 внутренних трубопроводов 90 располагаются концентрически и входят во внешние трубопроводы 80, внутренние трубопроводы 90, как правило, также располагаются параллельно друг другу. Наружные концевые участки 84 крепятся к внешним трубопроводам 80 низкопрофильными соединителями 160, как описано в патенте США №6503461 В1, который включен здесь ссылкой. Наконечники 100, при их износе, можно легко заменить, разъединяя низкопрофильный соединитель 160, соединяющий изношенный наружный концевой участок 84 с внешним трубопроводом 80, и присоединяя к тому же самому внешнему трубопроводу 80 новый наружный концевой участок 84 и наконечник 100 при помощи низкопрофильного соединителя 160. Низкопрофильные соединители 162 могут также использоваться и для других трубопроводов, например, для магистральной трубы 118.

На фиг.4 представлен увеличенный частичный вид распределительного устройства, показанного на фиг.3 для демонстрации вихревой камеры 98 внутреннего трубопровода 90, установленной внутри наружного концевого участка 84 внешнего трубопровода 80. Вихревая камера 98 находится в расширенной части внутреннего трубопровода 90 и может иметь одно из нескольких устройств для передачи вращательного момента второй среде, проходящей через трубопровод. Описывается одно подходящее устройство, подобное синусоидальному распылительному элементу, раскрытое в патенте США №5553783, включенном здесь ссылкой. Средства, обеспечивающие завихрение, снабжены продолжающимися в поперечном направлении сегментными лопастями 110 и 112, которые затрудняют перемещение потока среды от внутреннего концевого участка 92 (фиг.3) к выходным патрубкам 96 на наружном концевом участке 94 внутренних трубопроводов 90. Каждая из лопастей 110 и 112 содержит два, в большинстве случаев, полукруглых сегмента, если рассматривать в радиальном направлении, которое является направлением потока среды через лопасти 110 и 112. Две синусоидальные лопасти 110 и 112 вихревой камеры размещены рядом «кромка к кромке», образуя цифру «8», вытянутую горизонтально поперек вихревой камеры 98.

На фиг.5 показан вид в разрезе лопастей 110 и 112 вверх по потоку от линии 5-5, обозначенной на фиг.4. Как показано на фиг.4 и 5, лопасть 110 имеет вогнутый участок 110а, обращенный вверх по потоку в одном квадранте вихревой камеры 98, и в нижнем смежном квадранте лопасть имеет выпуклый участок 110b. Аналогично, лопасть 112 имеет в квадранте камеры 98 выпуклый участок 112а, диаметрально противоположный выпуклому участку 110b лопасти 110, и имеет в квадранте вогнутый участок 112b, диаметрально противоположный вогнутому участку 110а лопасти 110. Внутренние края лопастей 110и 112 до некоторой степени могут перекрываться, например, на полосе 111 для противодействия прямому осевому потоку, направляемому к выходному патрубку 96. Щель 113 в лопасти 112 приспособлена для перекрытия лопастей 110, 112. На фиг.4 показано, что лопасти являются, приблизительно, синусоидальными, и цилиндрически изогнутые участки каждой из синусоидальных лопастей 110, 112 взаимосвязаны посредством аксиально продолжающихся ножек, которые пересекаются, примерно, в центре вихревой камеры 98.

На фиг.6 показано, что наконечники 100, образуя совокупность, расположены под катализаторным экраном 72. «Совокупность» представляет собой любое множество внешних трубопроводов 80, которые пересекают воображаемую плоскость. В одном из вариантов осуществления изобретения, совокупность представляет собой множество наконечников 100, пересекающих воображаемую плоскость. Внешние трубопроводы 80 могут быть размещены таким образом, чтобы образовалась совокупность наконечников 100 и/или внешних трубопроводов 80. Центральная линия совокупности может быть смещена относительно горизонтального диаметра цилиндрического кожуха 22. Совокупность может включать, соответственно, верхний и нижний ряды 142 и 144 трубопроводов. В одном из вариантов осуществления изобретения наконечники 100 образуют совокупность, которая включает множество рядов, и каждый наконечник 100 смещен относительно других наконечников в вертикальном направлении. Может быть применима совокупность, содержащая единственный ряд наконечников 100. Наконечники 100 проходят через отверстия 101 на внешней поверхности 104 кожуха 22. Отверстия 101 во внешней поверхности 104 определяют совокупность, которая является совокупностью, образованной поперечными сечениями внешних трубопроводов 80. Отверстия 101 определяют положение наконечников 100 относительно друг друга. Благодаря тому, что наконечники 100 расположены с интервалами, создается широкая полоса из сгруппированных потоков сырья и обеспечивается требуемая структура потока сырья, контактирующего с катализатором. В зависимости от сформированных отверстий 102 в наконечниках 100 может обеспечиваться любая требуемая структура диспергированных потоков распыляемой среды из каждого наконечника 100, которые могут быть параллельными или сходящимися. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения каждое из отверстий 102 в наконечниках 100 может иметь круглую форму, обеспечивающую сконцентрированную цилиндрическую струю, или может иметь овальную форму, обеспечивающую веерообразные потоки, благодаря чему, увеличивается вертикальное расстояние, на котором происходит контакт диспергированного сырья с дисперсией перемещающихся частиц катализатора. Также предусмотрены и другие формы отверстий. На фиг.6 показаны два ряда 142, 144 наконечников 100 семи внешних трубопроводов 80 с двенадцатью круглыми отверстиями, равномерно размещенными по кругу. Следовательно, каждый наконечник 100 впрыскивает в поток катализатора двенадцать струй сильно распыленного сырья. В одном из вариантов осуществления изобретения каждое отверстие 102 определяет продольную ось, которая является параллельной продольной оси внешних трубопроводов 80. Также предусматривается большее или меньшее количество внешних трубопроводов 80 и/или отверстий 102. К тому же могут использоваться отверстий другой формы.

ПРИМЕР

Для промышленного применения распределительное устройство сырья, описанное в патенте США №6010620, содержащее совокупность форсунок, каждая из которых, имеет одно отверстие, было заменено распределительным устройством сырья согласно настоящему изобретению, содержащим совокупность наконечников, каждый из которых имеет множество отверстий. Предварительные данные, представленные ниже в таблице, указывают на различия в работе устройств. Данные, соответствующие новому распределительному устройству сырья, были получены при несколько сниженной температуре реактора и при более высокой рециркуляции суспензии или сырья с низким уровнем концентрации углерода с целью поддержания адекватной температуры регенератора. Другие эксплуатационные режимы и свойства сырья являются аналогичными. Расчет содержания бензиновой фракции и легкого каталитического газойля проводили в соответствии со Стандартом ASTM D-86.

Свойства Сравнительные характеристики Стандартное превращение, объем жидкости % 3,1 Общий объем регенерации жидкости, % 1,5 С₂-, мас.% 0,01 С₃, объем жидкости % 1,2 С₄, объем жидкости % 1,6 Бензиновая фракция (90 объем жидкости % при 380°F), объем жидкости % 1,7 Легкий каталитический газойль (90 LV% at 600°F), объем жидкости % -1,8 Донные фракции основной колонны, LV% объем жидкости % -1,4 Кокс, мас.% 0,07

Предварительные данные, представленные в таблице, указывают на существенное улучшение всех показателей, исключая получение кокса и значение С₂-. В соответствии с приведенными данными, достигнутая степень усовершенствования при применении распределительного устройства согласно изобретению, превысила предполагаемую.

Изобретение относится к устройству для инжектирования сырья в дисперсию перемещающихся частиц катализатора в реакторе. Устройство содержит: множество внешних трубопроводов, каждый из которых на выходном и входном концах имеет наконечники, находящиеся в жидкостной связи с первым жидким сырьем, причем каждый из наконечников имеет множество отверстий для инжектирования сырья в реактор и наконечники образуют совокупность наконечников; и множество внутренних трубопроводов, каждый из которых имеет входной конец, входящий в соответствующий один из внешних трубопроводов, и выходной конец которого находится в жидкостной связи со вторым жидким сырьем. Использование настоящего устройства позволяет обеспечить превосходный контакт сырья и катализатора, что приводит к высокому выходу продукта. Также в предлагаемом устройстве облегчена процедура замены наконечников инжекторов сырья. 9 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл., 6 ил.

1. Устройство для инжектирования сырья в дисперсию перемещающихся частиц катализатора в реакторе, которое содержит:
множество внешних трубопроводов, каждый из которых на выходном и входном концах имеет наконечники, находящиеся в жидкостной связи с первым жидким сырьем, причем каждый из наконечников имеет множество отверстий для инжектирования сырья в реактор и наконечники образуют совокупность наконечников; и
множество внутренних трубопроводов, каждый из которых имеет входной конец, входящий в соответствующий один из внешних трубопроводов, и выходной конец которого находится в жидкостной связи со вторым жидким сырьем.

2. Устройство по п.1, в котором каждый из входных концов внешнего трубопровода зафиксирован в соответствующем канале в первой трубной решетке.

3. Устройство по п.2, в котором каждый из входных концов внутренних трубопроводов зафиксирован в соответствующем канале во второй трубной решетке.

4. Устройство по п.3, в котором первая и вторая трубные решетки ограничивают первую камеру для первого жидкого сырья.

5. Устройство по п.3, в котором вторая трубная решетка ограничивает вторую камеру для второго жидкого сырья.

6. Устройство по п.1, которое дополнительно включает кожух, внешняя поверхность которого продолжается в реактор и окружает внешние трубопроводы.

7. Устройство по п.6, в котором наконечники внешних трубопроводов продолжаются от внешней поверхности кожуха.

8. Устройство по п.7, которое дополнительно содержит экран, продолжающийся от внешней поверхности кожуха для обеспечения защиты наконечников от воздействия катализатора.

9. Устройство по п.1, которое дополнительно содержит низкопрофильные механические соединители для скрепления вместе двух участков внешнего трубопровода.

10. Устройство по п.1, в котором внешние трубопроводы, предпочтительно, параллельны друг другу.