НАГНЕТАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВПРЫСКА ДЛЯ УСТАНОВКИ КРЕКИНГА С ФЛЮИДИЗИРОВАННЫМ КАТАЛИЗАТОРОМ С ОГРАНИЧЕННЫМ ПЕРЕПАДОМ ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2021 года по МПК B01J19/26 C10G11/18 B01J8/24 

Настоящее изобретение относится к устройству для впрыска, в частности устройству для впрыска углеводородного сырья установки переработки, в частности установки крекинга с флюидизированным катализатором (FCC).

Жидкое углеводородное сырье, обрабатываемое в установках переработки, как правило, приводят в контакт с твердым катализатором, который будет стимулировать химическую реакцию (реакции) для обработки сырья. Чтобы улучшить этот контакт и максимизировать выход реакций, это жидкое углеводородное сырье распыляют на мелкие капли посредством устройств для впрыска. Данное распыление позволяет максимально увеличить площадь контакта между жидкостью (жидким углеводородным сырьем) и твердым веществом (катализатором), тем самым способствуя теплообмену и, таким образом, испарению этих углеводородов, которые затем реагируют в газовой фазе в контакте с твердым веществом (катализатором). Хотя полного консенсуса относительно оптимального диаметра капель не существует, обычно стремятся сформировать капли, имеющие диаметр того же порядка величин, что и диаметр частиц катализатора, а именно менее 200 микрометров, например, приблизительно от 50 до 80 микрометров.

Обычно используются устройства для впрыска, известные как «двухфазные» устройства для впрыска, которые имеют полый в целом цилиндрический корпус и два впускных канала, через которые жидкое углеводородное сырье и распыляющий газ, обычно водяной пар, соответственно впрыскиваются в корпус. Внутри корпуса предусмотрена контактная камера, и в ней углеводородное сырье и распыляющий газ приводятся в контакт для распыления углеводородного сырья. После распыления углеводородное сырье выводится через выпускной канал, который ведет в реактор. Каждое устройство для впрыска устанавливается на стенке реактора так, чтобы конец устройства для впрыска, содержащий выпускной канал, был расположен внутри реактора.

Известны устройства для впрыска ударного типа, в которых сырье вводится радиально в корпус и сталкивается с целевым объектом, расположенным в центре корпуса, приводя к формированию капель. Протекающий по оси распыляющий газ захватывает эти капли, при этом дополнительно их разделяя, в сторону к выпуску корпуса. В частности, в документе WO 2015/073133 А1 предложено устройство для впрыска ударного типа, в котором рассеивающее кольцо расположено внутри цилиндрического корпуса устройства, на выходе из контактной камеры. Данное рассеивающее кольцо проходит по всей внутренней окружности корпуса и перенаправляет часть периферийного осевого потока газа и капель к внутреннему пространству корпуса, тем самым упрощая их смешивание при их перемещении к выходу из устройства. Однако уменьшение внутреннего диаметра корпуса за счет присутствия данного кольца вызывает перепад давления, и это может оказаться проблематичным для обработки тяжелого сырья, которое используется все чаще. В частности, распыление тяжелого сырья, учитывая физические свойства последнего (в частности, вязкость, плотность) требует значительного перепада давления в инжекторах для создания мелких капель, что приводит к увеличению давления сырья, подаваемого в инжекторы. Поэтому необходимо использовать мощные и дорогие насосы для получения необходимого давления на выпуске инжектора. В зависимости от конфигураций двухфазных устройств для впрыска, также может оказаться необходимым значительное увеличение расхода потока распыляющего газа для распыления тяжелого сырья.

Однако впрыск большего количества распыляющего газа увеличивает общую стоимость обработки и может также отрицательно влиять на результат реакций, вызывая нежелательные параллельные реакции, в частности, когда распыляющий газ представляет собой водяной пар. Таким образом, это тот случай, когда большие количества водяного пара впрыскиваются в реакторы FCC. Следовательно, является предпочтительным отсутствие увеличения расхода распыляющего газа. Кроме того, впрыск большого количества водяного пара требует увеличения размеров установок для отделения жидких промышленных отходов ниже по потоку относительно установки FCC, в частности, для конденсации водяного пара, что увеличивает производственную стоимость. Кроме того, работа при низком давлении делает возможным уменьшение толщины металла во время производства предварительно нагреваемых наборов сырья выше по потоку относительно системы для впрыска сырья и, следовательно, снижение производственной стоимости.

Таким образом, существует потребность в устройствах для впрыска, которые вызывают лишь небольшой перепад давления впрыска, что обеспечивает возможность их применения с тяжелым сырьем без необходимости увеличения расхода распыляющего газа или мощности используемых насосов.

Настоящее изобретение направлено на устранение по меньшей мере некоторых из упомянутых выше недостатков. Поэтому предложено устройство для впрыска, выполненное с возможностью распыления жидкости на капли посредством газа, содержащее полый трубчатый корпус, который проходит в продольном направлении и, в частности, цилиндрическая внутренняя стенка которого образует первую зону, известную как контактная зона, и вторую зону, расположенную ниже по потоку относительно первой зоны по направлению потока жидкости и газа внутри корпуса, при этом последний содержит:

- по меньшей мере один первый и один второй впускной канал, ведущий в указанную первую зону, для впрыска жидкости и распыляющего газа, соответственно, в первую зону,

- по меньшей мере одно выпускное отверстие, расположенное ниже по потоку относительно первой и второй зон, для выведения распыленной жидкости из корпуса.

Согласно настоящему изобретению внутренняя стенка корпуса между первой и второй зоной снабжена по меньшей мере одной перегородкой, выполненной таким образом, что в каждой плоскости, перпендикулярной продольному направлению корпуса, содержащего указанную перегородку, последняя проходит только по части окружности внутренней стенки.

Обычно перегородка представляет собой устройство, которое прерывает прохождение двигающейся текучей среды. Таким образом, согласно настоящему изобретению в каждой плоскости, перпендикулярной продольному направлению корпуса, каждая перегородка уменьшает область прохода в корпусе только по части его окружности, таким образом перепад давления меньше, чем перепад давления в случае, в котором перегородка проходит по всей окружности внутренней стенки, как предполагается для изобретения, описанного в документе WO 2015/073133 А1.

Область прохода следует понимать как внутреннюю поверхность корпуса, которая не захватывается элементом и через которую может протекать текучая среда.

Преимущественно указанная по меньшей мере одна перегородка выполнена таким образом, что ортогональная проекция перегородки на плоскость, перпендикулярную продольному направлению корпуса, проходит только по части окружности внутренней стенки в указанной плоскости проекции. Это позволяет дополнительно уменьшать перепад давления, несмотря на наличие (одной) перегородки (перегородок). Следует отметить, что в случае предоставления нескольких перегородок, их проекции в одной и той же ортогональной плоскости могут накладываться друг на друга или даже проходить по всей окружности внутренней стенки.

В одном варианте или в комбинации указанная по меньшей мере одна перегородка может быть выполнена таким образом, что ортогональная проекция по меньшей мере одной перегородки на плоскость, перпендикулярную продольному направлению корпуса, может проходить по всей окружности внутренней стенки в указанной плоскости проекции, возможно, с наложением.

В одном варианте осуществления указанная по меньшей мере одна перегородка может проходить в продольном направлении вдоль длины, по меньшей мере равной максимальному внутреннему размеру корпуса, измеренному перпендикулярно продольному направлению. Данная перегородка, называемая ниже «длинной перегородкой», может, например, быть выполнена в виде пластины, плотно охватывающей внутреннюю стенку корпуса, к которой она прикреплена. Преимущественно длинная перегородка может иметь неправильный профиль (в продольном сечении), в частности волнообразный или зубчатый профиль, в продольном направлении корпуса. Данная компоновка может сделать возможным улучшение распространения потока ниже по потоку относительно перегородки. С точки зрения пространства, при предоставлении нескольких длинных перегородок являются предпочтительными перегородки, которые расположены на расстоянии друг от друга в угловом направлении, а не перегородки, которые расположены на расстоянии продольно, как описано ниже.

В одном варианте осуществления указанная внутренняя стенка может быть снабжена несколькими отдельными перегородками, в частности двумя или более. Это упрощает смешивание текучих сред без увеличения, как в ином случае, перепада давления. В особенности, данные перегородки могут быть распределены, в частности, равномерно, по окружности внутренней стенки для лучшего смешивания без увеличения перепада давления.

Следующие признаки также делают возможным улучшение смешивания между жидкостью и газом без значительного увеличения перепада давления.

Таким образом, при наличии нескольких перегородок каждая перегородка может преимущественно быть расположена на расстоянии от по меньшей мере одной другой перегородки в продольном направлении корпуса.

В данном случае перегородки могут затем проходить вдоль относительно короткой длины корпуса.

При наличии нескольких расположенных на расстоянии перегородок каждая перегородка может быть также смещенной в угловом направлении относительно других перегородок посредством поворота вокруг оси, параллельной указанному продольному направлению или совпадающей с ним. В частности, ортогональная проекция перегородок на плоскость, перпендикулярную продольному направлению корпуса, может проходить по всей окружности внутренней стенки. В этой плоскости проекции может быть наложение проекций перегородок или предпочтительно соприкосновение, в этом случае перегородки размещаются в шахматном порядке.

Независимо от количества перегородок и их расположения, перегородка (перегородки) может иметь разные формы.

Указанная по меньшей мере одна перегородка может, таким образом, образовывать стенку, один край которой прикреплен к внутренней стенке.

Стенка, образованная указанной по меньшей мере одной перегородкой, может иметь свободный край с зубцами или бороздками на расстоянии от внутренней стенки.

В одном варианте или в комбинации стенка указанной по меньшей мере одной перегородки может иметь отверстия, проходящие непосредственно через нее, в частности в направлении, параллельном или по существу параллельном продольному направлению корпуса.

Указанная по меньшей мере одна перегородка может образовывать стенку, один край которой прикреплен к внутренней стенке вдоль линии, проходящей в плоскости, перпендикулярной продольному направлению указанного корпуса.

В одном варианте указанная по меньшей мере одна перегородка может образовывать стенку, один край которой прикреплен к внутренней стенке вдоль сегмента кривой, в частности спиральной кривой.

В любом случае, стенка, образованная каждой перегородкой, может, таким образом, быть плоской стенкой, которая является простой в изготовлении, или криволинейной стенкой.

Указанная по меньшей мере одна перегородка может, таким образом, иметь на стороне впускных каналов криволинейную поверхность, выполненную с возможностью направления текучей среды, сталкивающейся с данной поверхностью, в направлении внутреннего пространства корпуса, таким образом, потенциально улучшая смешивание. Такая криволинейная поверхность может также быть предусмотрена для длинной перегородки.

В особенности, несколько перегородок (включая длинные перегородки), имеющих криволинейную поверхность, могут быть расположены относительно друг друга таким образом, чтобы придавать текучей среде, сталкивающейся с их криволинейной поверхностью, одно и то же вращательное движение вокруг оси, параллельной продольному направлению корпуса.

Независимо от формы перегородки (криволинейной или плоской), она (или касательная к ней в точке, в которой она совпадает с внутренней стенкой корпуса) может образовывать предопределенный угол в отношении плоскости, ортогональной продольному направлению корпуса. Этот угол может быть различным для одной и той же перегородки.

Независимо от формы (криволинейной или плоской) перегородки, ее свободный край (противоположный ее краю, прикрепленному к внутренней стенке корпуса) может иметь одну или две поверхности со скругленной или скошенной формой.

Несколько смежных (недлинных) перегородок, которые, в особенности, расположены на расстоянии в продольном направлении, могут иметь ненулевую и разную высоту, измеренную • перпендикулярно продольному направлению корпуса. Это может сделать возможным улучшение распространения текучей среды.

В особенности, в продольном направлении корпуса высота смежных перегородок может, таким образом, увеличиваться до достижения максимума и уменьшаться.

В целом, перегородка (перегородки) может иметь ненулевую высоту, измеренную перпендикулярно продольному направлению корпуса. Преимущественно данная высота равна не более 1/2 максимального внутреннего размера корпуса- перпендикулярно продольному направлению корпуса. Предпочтительно данная высота равна не более 1/4 максимального внутреннего размера корпуса или даже 1/8 данного максимального размера, например, приблизительно 1/10 данного максимального размера. Данная высота может быть также различной для одной и той же перегородки.

В целом, перегородка (перегородки) может иметь ненулевую толщину, измеренную в продольном направлении корпуса. Преимущественно эта толщина составляет не более 35 мм, предпочтительно не более 31 мм, или даже не более 20 мм, или не более 16 мм. Эта толщина может, например, составлять приблизительно 10 мм.

Устройство для впрыска согласно настоящему изобретению может быть различных типов.

Это, в частности, может быть устройство для впрыска, содержащее целевой объект, проходящий перпендикулярно продольному направлению корпуса, обращенный к впускному каналу для жидкости по оси, перпендикулярной продольному направлению, или устройство для впрыска, содержащее два впускных канала для жидкости, которые проходят перпендикулярно продольному направлению корпуса и обращены друг к другу, или более двух каналов, оси которых пересекаются в одной точке на осевой линии, проходящей в продольном направлении X, как описано в документе FR 3 020 578 А1.

Ниже будет приведено описание настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые неограничивающие графические материалы, на которых:

- на Фиг. 1 проиллюстрировано схематическое изображение в продольном сечении устройства для впрыска согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

- на Фиг. 1а и 1b представлены виды в сечении по линиям А-А и В-В, соответственно, по Фиг. 1;

- на Фиг. 1с представлена ортогональная проекция в плоскости, перпендикулярной продольному направлению X перегородок устройства для впрыска по Фиг. 1 согласно варианту осуществления;

- на Фиг. 2 проиллюстрировано схематическое изображение в продольном сечении устройства для впрыска согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;

- на Фиг. 2А, 2b и 2с представлены виды в сечении по линиям С-С, D-D и Е-Е, соответственно, по Фиг. 2;

- на Фиг. 2d, 2е и 2f представлены виды в сечении, подобные тем, что изображены на Фиг. 2а, согласно еще одним вариантам осуществления;

- на Фиг. 3 частично показано продольное сечение устройства для впрыска согласно другому варианту;

- на Фиг. 4 частично показан вид в перспективе открытой внутренней стенки устройства для впрыска согласно другому варианту;

- на Фиг. 5 показан вид нескольких перегородок вдоль продольной оси X согласно другому варианту;

- на Фиг. 6 показан вид вдоль продольной оси X согласно другому варианту одной и той же перегородки и виды в сечении в двух разных направлениях А'А и В'В перпендикулярно продольному направлению;

- на Фиг. 7 и 8 частично показаны виды в продольном сечении перегородок со свободными краями разных форм;

- на Фиг. 9 и 10 частично показаны продольные сечения устройства для впрыска согласно дополнительным вариантам.

На разных фигурах идентичные элементы обозначены одинаковыми ссылками.

На Фиг. 1 схематически показан инжектор 10, который имеет полый трубчатый корпус 12, в данном случает в целом цилиндрический, который проходит в продольном направлении X.

Корпус 12 имеет внутреннюю стенку 13, которая образует первую зону Z1, известную как контактная зона, и вторую зону Z2, расположенную ниже по потоку относительно первой зоны Z1 с учетом направления потока жидкости и газа внутри корпуса (в этом случае слева направо на фигуре).

Данный полый корпус 12 также имеет:

- первый впускной канал 14 для газа, предназначенный для соединения с линией подачи для газа,

- второй впускной канал 16 для жидкости, предназначенный для соединения с линией подачи жидкости,

- выпускное отверстие 18 для выведения распыленной жидкости, расположенное ниже по потоку относительно зон Z1, Z2.

Каналы 14 и 16 ведут в первую зону Z1, также известную как контактная камера.

Внутри корпуса 12 текучие среды протекают от впускных каналов 14, 16 к выпускному отверстию 18.

Инжектор 10, показанный на Фиг. 1, обычно называется инжектором «ударного» типа.

В этом случае первая зона Z1 и вторая зона Z2 представлены в виде прямолинейной внутренней трубы, которая соединяет первый впускной канал 14 с выпускным отверстием 18 в осевом направлении указанного корпуса. Эта внутренняя труба имеет по существу постоянный внутренний диаметр. Другими словами, внутренняя стенка 13 является в данном случае цилиндрической с осью, совпадающей с продольным направлением X корпуса. Однако настоящее изобретение не ограничивается этим вариантом осуществления. Внутреннее поперечное сечение этой трубы (другими словами, корпуса) может непрерывно изменяться или быть постоянным по всей длине трубы (т.е. корпуса), однако не имея круглой формы.

Устройство 10 для впрыска также содержит целевой объект 19, выступающий из внутренней стенки 13 в первой зоне Z1, обращенный к каналу 16 для введения жидкости и проходящий через путь газа, поступающего через канал 14.

Жидкость выталкивается в направлении целевого объекта 19, как только она поступает в первую зону Z1 через канал 16. Струя жидкости разрушается и увлекается прочь в виде капель посредством потока распыляющего газа, вводимого через канал 14 на высокой скорости. Распыление жидкости в инжекторе 10 данного типа происходит в два этапа. Первая часть распыления происходит в целевом объекте 19 посредством разрушающейся струи жидкости. Вторая часть распыления происходит в выпускном отверстии 18 уменьшенного диаметра, где сужение в диаметре ускоряет текучую среду.

Согласно настоящему изобретению внутренняя стенка 13 корпуса между первой зоной Z1 и второй зоной Z2 снабжена по меньшей мере одной перегородкой 20; (где i, которое является номером перегородок, представляет собой ненулевое целое число), выполненной таким образом, что в каждой плоскости, перпендикулярной продольному направлению X корпуса, содержащего данную перегородку, последняя проходит только по части окружности внутренней стенки. Поскольку эта перегородка локально уменьшает диаметр внутренней стенки 13, она прерывает движение текучей среды, способствуя смешиванию. В особенности, наличие перегородки позволяет избежать формирования пленки жидкости на стенке за счет возвращения жидкости на ось потока газа.

В примере на Фиг. 1 предусмотрено четыре отдельные перегородки 20₁, 20₂, 20₃, 20₄.

В данном случае следует отметить, что каждая перегородка 20₁, 20₂, 20₃, 20₄ выполнена таким образом, что ортогональная проекция перегородки на плоскость, перпендикулярную продольному направлению корпуса, проходит только по части окружности внутренней стенки в указанной плоскости проекции (см. Фиг. 1a, 1b).

Две перегородки 20₁, 20₂ проходят в одной и той же плоскости, перпендикулярной продольному направлению X, при этом две другие перегородки 20₃, 20₄ проходят в другой перпендикулярной плоскости, которая расположена на расстоянии от плоскости перегородок в продольном направлении X.

Перегородки 20₁, 20₂, 20₃, 20₄ также смещены в угловом направлении посредством поворота относительно продольного направления X, как можно увидеть на Фиг. 1а и 1b. Следует отметить, что эти перегородки размещены в шахматном порядке, их ортогональная проекция на плоскость, перпендикулярную продольному направлению корпуса, проходит по всей окружности внутренней стенки 13.

В одном варианте может быть предусмотрена ортогональная проекция этих перегородок на плоскость, перпендикулярную направлению X, проходящая не по всей окружности внутренней стенки 13, а только по части, как показано на Фиг. 1с.

В другом варианте, который не показан, может быть предусмотрена ортогональная проекция перегородок на плоскость, перпендикулярную направлению X, проходящая по всей окружности внутренней стенки 13 с наложением друг на друга проекций данных перегородок.

Таким образом, относительная компоновка перегородок может быть выбрана таким образом, чтобы прерывать движение текучей среды, протекающей внутри устройства для впрыска, насколько это возможно без увеличения перепада давления.

В примере, показанном на Фиг. 1, перегородки выполнены в виде плоских стенок, перпендикулярных продольному направлению X. Другими словами, край стенки каждой перегородки, таким образом, прикреплен к внутренней стенке 13 вдоль линии, проходящей в плоскости, перпендикулярной продольному направлению указанного корпуса.

На Фиг. 2 показано устройство 10 для впрыска, которое отличается от варианта осуществления, показанного на Фиг. 1, только тем, что целевой объект 19 заменен каналом 17, предназначенным для соединения с трубой для жидкости.

Данное устройство 10 для впрыска также «ударного» типа, но вместо сталкивания с целевым объектом, струя жидкости сталкивается с другой струей жидкости. Таким образом, каналы 16 и 17 расположены обращенными друг к другу, перпендикулярно продольному направлению X, таким образом, струи жидкости, выходящие из них, сталкиваются друг с другом в первой зоне Z1, по существу обращенной ко впускному каналу 14 для газа. Также может быть предусмотрена конфигурация отверстия, описанная в документе FR 3 020 578 А1.

На Фиг. 2-10 показаны дополнительные варианты осуществления, которые отличаются от тех, что описаны выше, количеством и/или формой перегородок. На этих фигурах перегородки обозначены ссылками «20» или «J20i», индексом который является ненулевым целым числом, отображающим номер перегородок, знаками в виде штриха ('), двойного штриха (''), тройного штриха (''') и четверного штриха (''''), обозначающими варианты осуществления, отличные от тех, что описаны выше, при этом дополнительные отличающиеся варианты осуществления обозначены J (целое число от 1 до 5 в примерах).

В варианте осуществления на Фиг. 2, устройство 10 для впрыска в данном случае снабжено тремя перегородками 20₁, 20₂, 20₃, которые расположены на расстоянии в продольном направлении X и смещены в угловом направлении (см. Фиг. 2а, 2b, 2с).

Перегородки, показанные на Фиг. 1 и 2, образовывают плоские стенки, перпендикулярные продольному направлению X. Эти стенки могут также быть криволинейными. Таким образом, на Фиг. 3 показано частично в осевом сечении устройство 10 для впрыска, снабженное перегородками 20'₁, 20'₂, которые являются криволинейными, в особенности в направлении продольной центральной оси корпуса 12. В этом случае вогнутый участок этих перегородок ориентирован к выпускному отверстию 18. Однако для него может быть предусмотрено расположение, ориентированное в противоположном направлении.

В этом варианте осуществления каждая перегородка 20'₁, 20'₂ образует стенку, один край которой прикреплен к внутренней стенке 13 вдоль линии, проходящей в плоскости, перпендикулярной продольному направлению X. Хотя это не показано, могут быть предусмотрены дополнительные перегородки 20'_i, которые расположены на расстоянии вдоль X и/или смещены в угловом направлении.

На Фиг. 4 частично показан вид в перспективе стенки 13 устройства 10 для впрыска, содержащего перегородку 20''_i, образующую стенку, один край которой прикреплен к внутренней стенке 13 вдоль сегмента спиральной кривой Н. Перегородка 20''_i может образовывать плоскую или криволинейную стенку, как показано на Фиг. 1с. В примере сегмент спиральной кривой не проходит вокруг всего корпуса. Однако может быть предусмотрено, что он проходит вокруг полностью, даже не один раз.

Одна или несколько перегородок 20''_i могут быть предусмотрены, например, со смещением в угловом направлении и/или с расположением на расстоянии в продольном направлении X. Более того, они могут быть расположены относительно друг друга таким образом, чтобы придавать текучей среде, сталкивающейся с их криволинейной поверхностью, одно и то же вращательное движение вокруг оси, параллельной продольному направлению корпуса.

Со ссылкой на Фиг. 2d, 2е, 2f описаны дополнительные варианты осуществления. Они относятся к перегородкам, которые являются перфорированными 120_i или имеют волнообразный или зубчатый свободный край (220_i, 220'_i).

На Фиг. 2d представлен вид в сечении перфорированной перегородки 120₁. Отверстия 21 проходят непосредственно через нее, обеспечивая прохождение текучей среды. Другими словами, отверстия проходят в направлении, параллельном или по существу параллельном (со смещением вплоть до 20°) оси корпуса 12. Данная компоновка может сделать возможным улучшение распространения текучей среды ниже по потоку относительно перегородки, меньше прерывает поток текучей среды, повторно центрируя при этом его относительно оси корпуса 12.

На Фиг. 2е и 2f представлены виды в сечении перегородки согласно другому варианту осуществления, в котором перегородка 220₁, 220'₁ имеет свободный край 224, 224', соответственно, на расстоянии от внутренней стенки 13, который имеет либо зубцы (перегородка 220₁), либо бороздки (перегородка 220'₁). Эти компоновки имеют подобный эффект в отношении той, что представлена на Фиг. 2d.

На Фиг. 2d-2f показаны варианты осуществления перегородки 20₁ по Фиг. 2 и 2а. Разные перегородки, показанные на Фиг. 1 и 2, могут иметь подобные формы. Также можно объединять перегородки разных форм.

Описанные выше перегородки могут быть изготовлены в виде одной детали с корпусом 12, например, посредством литья или механической обработки, или быть прикрепленными элементами, которые зафиксированы, например, посредством сварки, удерживания между фланцами или т.п. В случае наличия нескольких перегородок, они могут быть одинаковыми или разными, разные формы и расположения перегородок, которые описаны выше, могут комбинироваться.

Перегородка (перегородки) расположена/расположены между первой и второй зонами Z1, Z2. Обычно вторая зона имеет длину (в продольном направлении X), в 2-10 раз превышающую длину первой зоны. Перегородка (перегородки), в частности первая перегородка, может быть расположена на расстоянии «1» от оси целевого объекта 19 или от каналов 16, 17, которое меньше диаметра внутренней стенки 13, в первой зоне, например, на расстоянии, соответствующем 3/4 этого диаметра (для ясности фигуры приведены не в масштабе).

Перегородка (перегородки) может иметь ненулевые радиальный размер или высоту (перпендикулярно продольному направлению X), которые являются относительно небольшими, например, меньше 1/8 диаметра внутренней стенки 13 или даже приблизительно 1/10 этого диаметра. Эта высота может изменяться вдоль длины перегородки, как показано на Фиг. 5, на которой показано четыре перегородки 20'''₁, 20'''₂, 20'''₃, 20'''₄, высота которых изменяется на концах, или на Фиг. 2е-2f.

Ненулевая толщина каждой перегородки, измеренная в продольном направлении X корпуса, составляет, например, не более 16-35 мм.

Следует отметить, что независимо от формы перегородки (криволинейной или плоской), она (или касательная к ней в точке, в которой она совпадает с внутренней стенкой 13 корпуса) может образовывать предопределенный угол в отношении плоскости, ортогональной продольному направлению корпуса (см. Фиг. 3, 6, 7(b) и 8(a)). Этот угол может изменяться для одной или нескольких перегородок 20'''', как можно увидеть на Фиг. 6.

Перегородка (перегородки), таким образом наклоненная, может быть наклонена в направлении выпускного отверстия 18.

Независимо от формы (криволинейной или плоской) свободного края перегородки, он (напротив ее края, прикрепленного к внутренней стенке корпуса) может иметь поверхность 22а со скругленной формой (Фиг. 7(a)), скошенную поверхность 22'а (Фиг. 7(b)), две поверхности 22а, 22b со скругленными формами (Фиг. 8(a)) или две скошенные поверхности 22'а, 22'b (Фиг. 8(b)).

Когда предусмотрена только одна поверхность, она может быть расположена на стороне зоны Z1 смешивания в продольном направлении X, как показано.

Также можно представить дополнительные варианты осуществления.

В варианте осуществления по Фиг. 9 показаны две группы, каждая из которых состоит из 5 смежных перегородок (320₁, 320₂, 320₃, 320₄, 320₅), (420₁, 420₂, 420₃, 420₄, 420₅), которые расположены на расстоянии в продольном направлении X корпуса 12. Следует отметить, что каждая перегородка имеет постоянную высоту (как в примере по Фиг. 2а), но смежные перегородки в одной группе имеют разную высоту. В примере высота перегородок каждой группы увеличивается до достижения максимума и уменьшается. Конечно же, количество смежных перегородок в каждой группе может быть разным и может быть больше или меньше 5. Кроме того, две группы перегородок расположены симметрично относительно оси X, но другие конфигурации также являются возможными.

Как уже указано, вышеописанная толщина (или длина) перегородок составляет, например, не более 16-35 мм.

Следует отметить, что перегородка (перегородки), описанная со ссылкой на Фиг. 1, 1а-1с, 2, 2a-2f и 3-8, образует стенку (которая является или не является плоской), размер в продольном направлении X которой меньше, чем размер в направлении, перпендикулярном продольному направлению.

В варианте осуществления по Фиг. 10 перегородка больше не образует стенку, поскольку ее длина (в продольном направлении X) больше ее размера перпендикулярно продольному направлению X. Внутренняя стенка 13, показанная на Фиг. 10, таким образом снабжена двумя «длинными» перегородками 520₁, 520₂ (в данном случае противоположными друг другу), проходящими в продольном направлении вдоль длины, по меньшей мере равной максимальному внутреннему размеру корпуса, измеренному перпендикулярно продольному направлению, другими словами, внутреннему диаметру корпуса в этом примере. Следует также отметить, что каждая перегородка 520₁, 520₂ имеет неправильный профиль в продольном направлении корпуса. Таким образом, их высота может изменяться в направлении X. Форма этого профиля может быть изменена: она может быть подобна общему профилю каждой группы из 5 перегородок по Фиг. 9 или образовывать неровности, как показано на Фиг. 10. Более того, высота перегородки может также изменяться в каждом поперечном сечении перегородки. Может быть предусмотрено более двух длинных перегородок, которые в угловом направлении расположены на расстоянии, проходя в спиральном или прямолинейном направлении и имеют поверхность, которая является или не является криволинейной.

Различные варианты осуществления, описанные выше, могут быть объединены и реализованы с одинаковым предпочтением для одной или нескольких перегородок.

Изобретение относится к устройству для впрыска углеводородного сырья установки переработки, в частности установки крекинга с флюидизированным катализатором. Устройство (10) для впрыска углеводородного сырья установки переработки, выполненное с возможностью распыления жидкости на капли посредством газа, содержит полый трубчатый корпус (12), который проходит в продольном направлении (X) и внутренняя стенка (13) которого образует первую зону, называемую контактной зоной (Z1), и вторую зону (Z2), расположенную ниже по потоку относительно первой зоны по направлению потока жидкости и газа внутри корпуса. Корпус содержит по меньшей мере один первый (16) и один второй (14) впускной канал, ведущий в указанную первую зону (Z1), для впрыска жидкости и распыляющего газа соответственно в первую зону, по меньшей мере одно выпускное отверстие (18), расположенное ниже по потоку относительно первой и второй зон, для выведения распыленной жидкости из корпуса. Внутренняя стенка (13) корпуса между первой и второй зонами снабжена по меньшей мере одной перегородкой (20_i), прерывающей прохождение двигающейся текучей среды и выполненной таким образом, что в каждой плоскости, перпендикулярной продольному направлению корпуса, содержащего указанную перегородку, последняя проходит только по части окружности внутренней стенки (13), таким образом перепад давления меньше, чем перепад давления в случае, в котором перегородка проходит по всей окружности внутренней стенки, и при этом перегородка(и) имеет ненулевую высоту, измеренную перпендикулярно продольному направлению корпуса, равную по меньшей мере 1/10 и не более 1/4 максимального внутреннего размера корпуса перпендикулярно продольному направлению корпуса, и размер, измеренный в продольном направлении корпуса, от 10 до 35 мм или по меньшей мере равный максимальному внутреннему размеру корпуса, измеренному перпендикулярно продольному направлению. Технический результат: снижение расхода распыляющего газа, небольшой перепад давления впрыска, что обеспечивает возможность применения с тяжелым сырьем без необходимости увеличения расхода распыляющего газа или мощности используемых насосов. 16 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Устройство (10) для впрыска углеводородного сырья установки переработки, выполненное с возможностью распыления жидкости на капли посредством газа, содержащее полый трубчатый корпус (12), который проходит в продольном направлении (X) и внутренняя стенка (13) которого образует первую зону, называемую контактной зоной (Z1), и вторую зону (Z2), расположенную ниже по потоку относительно первой зоны по направлению потока жидкости и газа внутри корпуса, при этом корпус содержит:

- по меньшей мере один первый (16, 17) и один второй (14) впускной канал, ведущий в указанную первую зону (Z1), для впрыска жидкости и распыляющего газа соответственно в первую зону,

- по меньшей мере одно выпускное отверстие (18), расположенное ниже по потоку относительно первой и второй зон, для выведения распыленной жидкости из корпуса,

отличающееся тем, что внутренняя стенка (13) корпуса между первой и второй зонами снабжена по меньшей мере одной перегородкой (20_i, 20’_i, 20’’_i, 120_i, 220_i, 220’_i, 320_i, 420_i, 520_i), прерывающей прохождение двигающейся текучей среды и выполненной таким образом, что в каждой плоскости, перпендикулярной продольному направлению корпуса, содержащего указанную перегородку, последняя проходит только по части окружности внутренней стенки (13), таким образом перепад давления меньше, чем перепад давления в случае, в котором перегородка проходит по всей окружности внутренней стенки, и при этом перегородка(и) (20_i, 20’_i, 20’’_i, 120_i, 220_i, 220’_i, 320_i, 420_i, 520_i) имеет ненулевую высоту, измеренную перпендикулярно продольному направлению корпуса, равную по меньшей мере 1/10 и не более 1/4 максимального внутреннего размера корпуса перпендикулярно продольному направлению корпуса, и размер, измеренный в продольном направлении корпуса, от 10 до 35 мм или по меньшей мере равный максимальному внутреннему размеру корпуса, измеренному перпендикулярно продольному направлению.

2. Устройство (10) для впрыска по п. 1, отличающееся тем, что указанная по меньшей мере одна перегородка (20_i, 20’_i, 20’’_i, 120_i, 220_i, 220’_i, 320_i, 420_i, 520_i) выполнена таким образом, что ортогональная проекция перегородки на плоскость, перпендикулярную продольному направлению корпуса, проходит только по части окружности внутренней стенки (13) в указанной плоскости проекции.

3. Устройство (10) для впрыска по п. 1, отличающееся тем, что указанная по меньшей мере одна перегородка (20_i, 20’_i, 20’’_i, 120_i, 220_i, 220’_i) выполнена таким образом, что ортогональная проекция перегородки на плоскость, перпендикулярную продольному направлению корпуса, проходит по всей окружности внутренней стенки (13) в указанной плоскости проекции.

4. Устройство (10) для впрыска по п. 1 или 2, отличающееся тем, что указанная по меньшей мере одна перегородка (520_i) проходит в продольном направлении вдоль длины, равной по меньшей мере максимальному внутреннему размеру корпуса, измеренному перпендикулярно продольному направлению, при этом указанная перегородка (520_i) имеет неправильный профиль в продольном направлении корпуса.

5. Устройство (10) для впрыска по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что указанная внутренняя стенка (13) снабжена несколькими отдельными перегородками.

6. Устройство (10) для впрыска по п. 5, отличающееся тем, что по меньшей мере одна перегородка (20_i, 320_i, 420_i), имеющая размер, измеренный в продольном направлении корпуса, от 10 до 35 мм, расположена на расстоянии от по меньшей мере одной другой перегородки в продольном направлении корпуса.

7. Устройство (10) для впрыска по п. 5 или 6, отличающееся тем, что каждая перегородка (20_i, 20’_i, 120_i, 220_i, 220’_i, 320_i, 420_i, 520_i) смещена в угловом направлении относительно других перегородок посредством поворота вокруг оси, параллельной указанному продольному направлению (X) или совпадающей с ним.

8. Устройство (10) для впрыска по п. 7, отличающееся тем, что ортогональная проекция перегородок (20’_i) на плоскость, перпендикулярную продольному направлению корпуса, проходит по всей окружности внутренней стенки с наложением или соприкосновением проекций.

9. Устройство (10) для впрыска по любому из пп. 5-8, отличающееся тем, что несколько смежных перегородок (320_i, 420_i), имеющих размер, измеренный в продольном направлении корпуса, от 10 до 35 мм, имеют ненулевую и разную высоту, измеренную перпендикулярно продольному направлению корпуса.

10. Устройство (10) для впрыска по п. 9, отличающееся тем, что в продольном направлении корпуса высота смежных перегородок (320_i, 420_i) увеличивается до достижения максимума и уменьшается.

11. Устройство (10) для впрыска по любому из пп. 1-10, отличающееся тем, что перегородка (перегородки) (20_i, 20’_i, 20’’_i, 120_i, 220_i, 220’_i, 320_i, 420_i, 520_i) имеет ненулевую высоту, измеренную перпендикулярно продольному направлению корпуса, равную не более 1/8 максимального внутреннего размера корпуса перпендикулярно продольному направлению корпуса.

12. Устройство (10) для впрыска по любому из пп. 1-11, отличающееся тем, что по меньшей мере одна перегородка (20’’’’_i, 120_i, 220_i, 220’_i, 320_i, 420_i), имеющая размер, измеренный в продольном направлении корпуса, от 10 до 35 мм, образует стенку, один край которой прикреплен к внутренней стенке, и при этом стенка, образованная указанной по меньшей мере одной перегородкой (120_i, 220_i, 220’_i, 320_i, 420_i), имеет по меньшей мере один из следующих признаков:

- свободный край (224, 224’) с зубцами или бороздками на расстоянии от внутренней стенки,

- отверстия (21), проходящие непосредственно через нее.

13. Устройство (10) для впрыска по любому из пп. 1-3 и 5-12, отличающееся тем, что указанная по меньшей мере одна перегородка (20_i, 20’_i, 20’’_i, 120_i, 220_i, 220’_i, 320_i, 420_i), имеющая размер, измеренный в продольном направлении корпуса, от 10 до 35 мм, образует стенку, один край которой прикреплен к внутренней стенке:

вдоль линии, проходящей в плоскости, перпендикулярной продольному направлению указанного корпуса, или

вдоль сегмента кривой, в частности спиральной кривой.

14. Устройство (10) для впрыска по любому из пп. 1-13, отличающееся тем, что указанная по меньшей мере одна перегородка (20’_i) имеет на стороне впускных каналов криволинейную поверхность, выполненную с возможностью направления текучей среды, сталкивающейся с поверхностью, к внутреннему пространству корпуса.

15. Устройство (10) для впрыска по п. 14, отличающееся тем, что несколько перегородок, имеющих криволинейную поверхность, расположены относительно друг друга таким образом, чтобы придавать текучей среде, сталкивающейся с их криволинейной поверхностью, одно и то же вращательное движение вокруг оси, параллельной продольному направлению корпуса.

16. Устройство (10) для впрыска по любому из пп. 1-15, отличающееся тем, что содержит целевой объект (19), проходящий перпендикулярно продольному направлению корпуса, напротив единственного впускного канала (16) для жидкости по оси, перпендикулярной продольному направлению (X).

17. Устройство (10) для впрыска по любому из пп. 1-15, отличающееся тем, что содержит два впускных канала (16, 17) для жидкости, которые проходят перпендикулярно продольному направлению корпуса и напротив друг друга.