УЛУЧШЕННОЕ НАГНЕТАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВПРЫСКА ДЛЯ УСТАНОВКИ КРЕКИНГА С ФЛЮИДИЗИРОВАННЫМ КАТАЛИЗАТОРОМ 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 реагируют в газовой фазе. 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 цилиндрический корпус и два впускных канала, через которые жидкое углеводородное сырье и распыляющий газ, обычно водяной пар, соответственно впрыскиваются в указанный 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.

В частности, известны устройства для впрыска ударного типа, в которых сырье вводится радиально 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. Однако может наблюдаться явление эрозии целевого объекта, в частности когда сырье для впрыскивания содержит частицы, в результате этого возникает необходимость в усилении целевого объекта, что дополнительно увеличивает стоимость.

В некоторых устройствах для впрыска дополнительный распыляющий газ может впрыскиваться в корпус через трубопровод, окружающий целевой объект: распыляющий газ в этом случае выходит на уровне целевого объекта и сталкивается с жидкостью, вводимой через канал, расположенный обращенным к целевому объекту, что способствует распылению струи жидкости, которую он встречает себе навстречу.

Камера смешивания этих устройств для впрыска с двойным впрыском распыляющего газа, однако, является сложной и дорогой в изготовлении. Таким образом, ее необходимо изготавливать отдельно и затем прикреплять к полому корпусу устройства для впрыска.

Настоящее изобретение направлено на устранение по меньшей мере некоторых из упомянутых выше недостатков. В связи с этим согласно ему предлагается устройство для впрыска, выполненное с возможностью распыления жидкости на капли посредством газа, содержащее:

- полый трубчатый корпус, который проходит в продольном направлении, и 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,

- первый элемент для введения газа, предназначенный для введения газа в первую зону в продольном направлении, при этом указанный элемент для введения газа установлен поверх первого канала в корпусе, с одного конца последнего в продольном направлении,

- второй элемент для введения жидкости, предназначенный для введения жидкости в первую зону в направлении, перпендикулярном продольному направлению, при этом указанный элемент для введения жидкости установлен поверх второго канала в корпусе возле первого канала,

- элемент для распыления, установленный поверх третьего канала в корпусе, который расположен обращенным ко второму каналу, содержащий:

- цилиндрическую трубу, предназначенную для подачи газа в первую зону, расположенную обращенной к элементу для введения жидкости, и

- целевой объект, расположенный в центре трубы,

при этом труба и целевой объект проходят в направлении, перпендикулярном продольному направлению, причем целевой объект имеет ударную поверхность на конце трубы, которая ведет в первую зону, с выравниванием относительно первого элемента для введения газа,

- концевой элемент, содержащий по меньшей мере одно выпускное отверстие, предназначенное для выведения распыленной жидкости, при этом указанный концевой элемент установлен на противоположном конце (в продольном направлении) корпуса относительно первого впускного канала для газа.

Согласно настоящему изобретению корпус имеет внутреннее поперечное сечение, которое непрерывно изменяется или является постоянным по всей своей длине, и внутренняя стенка корпуса между первой и второй зоной снабжена по меньшей мере одной перегородкой, которая выступает от внутренней стенки к внутреннему пространству корпуса.

Обычно перегородка представляет собой устройство, которое прерывает прохождение двигающейся текучей среды. Конкретная конфигурация настоящего изобретения позволяет изготовить корпус очень простым способом без ухудшения качества распыления устройства для впрыска.

Корпус имеет внутреннее поперечное сечение, которое изменяется непрерывно, то есть без резкого изменения и без каких-либо бортиков. Корпус может, таким образом, иметь форму усеченного конуса или т.п. Предпочтительно корпус имеет постоянное внутреннее поперечное сечение. Он может быть, например, цилиндром или т.п.

Корпус может быть преимущественно выполнен в виде одной детали. Концевой элемент может, вероятно, быть выполнен в виде одной детали с корпусом.

В первом варианте осуществления указанная по меньшей мере одна перегородка может быть выполнена таким образом, что в каждой плоскости, перпендикулярной продольному направлению корпуса, содержащего указанную перегородку, она проходит по всей окружности внутренней стенки. Перегородка (перегородки) может в этом случае быть изготовлена простым способом. Перегородка может в этом случае быть выполнена в виде простого кольца. Преимущественно может быть предусмотрена одна перегородка. Однако такая компоновка может вызывать перепад давления, и это может оказаться проблематичным для обработки тяжелого сырья, которое используется все чаще. В частности, распыление тяжелого сырья вызывает значительный перепад давления в инжекторах, в результате это приводит к увеличению давления сырья, подаваемого в инжекторы. Поэтому необходимо использовать мощные и дорогие насосы для получения необходимого давления на выпуске инжектора. Поэтому преимущественным является ограничение перепада давления, вызываемого системой для впрыска. В зависимости от конфигураций двухфазных устройств для впрыска, также может оказаться необходимым значительное увеличение расхода потока распыляющего газа для распыления тяжелого сырья.

Для устранения этого недостатка во втором варианте осуществления указанная по меньшей мере одна перегородка может быть выполнена таким образом, что в каждой плоскости, перпендикулярной продольному направлению корпуса, содержащего указанную перегородку, она проходит только по части окружности внутренней стенки.

Таким образом, 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.

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.

Во втором варианте осуществления указанная по меньшей мере одна перегородка может образовывать стенку, один край которой прикреплен к внутренней стенке вдоль сегмента кривой, в особенности спиральной кривой.

В одном варианте, независимо от варианта осуществления, 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.

Независимо от вариантов осуществления, описанных выше, указанная по меньшей мере одна перегородка может 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.

В одном варианте 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.

Независимо от варианта 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 (на расстоянии в случае длинных перегородок).

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

В случае второго варианта осуществления, при наличии нескольких расположенных на расстоянии перегородок каждая перегородка может быть также смещенной в угловом направлении относительно другой перегородки 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.

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.

Независимо от варианта осуществления, стенка, образованная каждой перегородкой, может 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.

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.

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. 2а представлен вид в сечении по линии А-А перегородки по Фиг. 1 в одном варианте осуществления;

- на Фиг. 2b и 2с представлены виды в сечении по линиям А-А и В-В, соответственно, по Фиг. 1 согласно другому варианту осуществления;

- на Фиг. 2d представлена ортогональная проекция в плоскости, перпендикулярной продольному направлению X перегородок устройства для впрыска по Фиг. 1 согласно варианту осуществления;

- на Фиг. 2е, 2f и 2g 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 и разными формами;

- 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 показано устройство 10 для впрыска, которое имеет полый трубчатый корпус 12, проходящий 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 по Фиг. 1).

Устройство 10 для впрыска также имеет:

- первый элемент 14 для введения газа, предназначенный для введения газа в первую зону Z1 в продольном направлении X, при этом этот элемент 14 для введения газа установлен поверх первого канала 15 в корпусе, с одного конца последнего в продольном направлении X,

- второй элемент 16 для введения жидкости, предназначенный для введения жидкости в первую зону Z1 в направлении, перпендикулярном продольному направлению X, при этом указанный элемент 16 для введения жидкости установлен поверх второго канала 17 в корпусе возле первого канала 15,

- элемент 18 для распыления, установленный поверх третьего канала 19 в корпусе, который расположен обращенным ко второму каналу 17, содержащий:

- цилиндрическую трубу 20, предназначенную для подачи газа в первую зону Z1, расположенную обращенной к элементу 16 для введения жидкости, и

- целевой объект 21, расположенный в центре трубы 20,

при этом труба 20 и целевой объект 21 проходят в направлении, перпендикулярном продольному направлению X, причем целевой объект 21 имеет ударную поверхность 22 на конце 23 трубы, которая ведет в первую зону Z1, с выравниванием относительно первого элемента 16 для введения газа,

- концевой элемент 24, содержащий по меньшей мере одно выпускное отверстие 25, предназначенное для выведения распыленной жидкости, при этом указанный концевой элемент 24 установлен на противоположном конце корпуса относительно первого впускного канала 15 для газа.

Концевой элемент 24, таким образом, расположен ниже по потоку относительно зон Z1, Z2.

Каналы 15, 17, 19 в корпусе 12 ведут в первую зону Z1, также известную как контактная камера.

Внутри корпуса 12 текучие среды протекают от впускных каналов 15, 17, 19 к выпускному отверстию 25.

Устройство 10 для впрыска, показанное на Фиг. 1, обычно называется устройством для впрыска «ударного» типа.

В этом случае первая зона Z1 и вторая зона Z2 представлены в виде прямолинейной внутренней трубы, которая соединяет первый впускной канал 15 с выпускным отверстием 25 в осевом направлении указанного корпуса. Эта внутренняя труба имеет в этом примере постоянный внутренний диаметр. 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.

В показанном варианте осуществления корпус 12 является цилиндром; другими словами, внутренняя стенка 13 является цилиндрической в этом случае, при этом ее ось совпадает с продольным направлением X корпуса.

Жидкость, истекающая из элемента 16 для введения, впрыскивается на ударную поверхность 22 целевого объекта 21, как только она входит в первую зону Z1. Струя жидкости разрушается и увлекается прочь в виде капель посредством потока распыляющего газа, вводимого на высокой скорости элементом 14 для введения газа. Распыление жидкости происходит в два этапа. Первая часть распыления происходит в целевом объекте 21 посредством струи жидкости, сталкивающейся с ударной поверхностью 22 целевого объекта 21. Струя жидкости, разрушаемая таким образом, рассекается за счет газа, входящего через трубу 20, и за счет газа, вводимого первым элементом 14 для введения газа. Вторая часть распыления происходит в выпускном отверстии 25 уменьшенного диаметра, где сужение в диаметре ускоряет текучую среду.

Согласно настоящему изобретению внутренняя стенка 13 корпуса между первой зоной Z1 и второй зоной Z2 также снабжена по меньшей мере одной перегородкой 26_i (где i, представляющий собой номер перегородок, является ненулевым целым числом). 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.

Может быть предусмотрена одна или несколько перегородок.

Устройство 10 для впрыска может, таким образом, содержать одну перегородку 26₁, показанную на Фиг. 2а, которая расположена на линии сечения А-А по Фиг. 1. Эта перегородка 26₁ выполнена в виде твердого кольца, проходящего по всей окружности внутренней стенки 13. В этом случае перегородка 26₁ образует стенку, проходящую перпендикулярно продольному направлению X.

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 «26» или «126», индексом «i», который является ненулевым целым числом, отображающим номер перегородок, знаками в виде штриха ('), двойного штриха ('') и тройного штриха ('''), обозначающими варианты осуществления, отличные от тех, что описаны выше.

На Фиг. 2b и 2 с представлены виды в сечении перегородок согласно другому варианту осуществления, в котором каждая перегородка 26'_i выполнена таким образом, что в каждой плоскости, перпендикулярной продольному направлению X корпуса, содержащего эту перегородку, она проходит только по части окружности внутренней стенки.

В этом примере предусмотрено четыре отдельные перегородки 26'₁, 26'₂, 26'₃, 26'₄.

В данном случае следует отметить, что каждая перегородка 26'₁, 26'₂, 26'₃, 26'₄ 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. 2b, 2с). Другими словами, вид этой плоскости проекции подобен тому, что показан на Фиг. 2а.

Две перегородки 26'₁, 26'₂ проходят в этом случае в одной и той же плоскости, перпендикулярной продольному направлению X, при этом две другие перегородки 26'₃, 26'₄ проходят в другой перпендикулярной плоскости, которая расположена на расстоянии от плоскости перегородок в продольном направлении X (см. Фиг. 1). Настоящее изобретение не ограничено этим вариантом осуществления, и одна или несколько других перегородок могут присутствовать в другой третьей плоскости, перпендикулярной продольному направлению X, или в еще одних других плоскостях. В одном варианте или в комбинации одна перегородка может быть предусмотрена в каждом конкретном положении в продольном направлении X.

Перегородки 26'₁, 26'₂, 26'₃, 26'₄ также смещены в угловом направлении посредством поворота относительно продольного направления X, как можно увидеть на Фиг. 2b и 2с. 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 26'_i на плоскость, перпендикулярную направлению X, проходящая не по всей окружности внутренней стенки 13, а только по части, как показано на Фиг. 2d.

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 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.

Со ссылкой на Фиг. 2е, 2f, 2g описаны дополнительные варианты осуществления. Они относятся к перегородкам, которые являются перфорированными 226_i или имеют волнообразный или зубчатый свободный край (326_i, 326'_i).

На Фиг. 2е представлен вид в сечении перфорированной перегородки 226₁. Отверстия 227 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. 2f и 2g представлены виды в сечении перегородки согласно другому варианту осуществления, в котором перегородка 326₁, 326'₁ имеет свободный край 327, 327', соответственно, на расстоянии от внутренней стенки 13, который имеет либо зубцы (перегородка 326₁), либо бороздки (перегородка 326'₁). Эти компоновки имеют подобный эффект в отношении той, что представлена на Фиг. 2е.

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

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.

Перегородки, показанные на Фиг. 1 и 2a-2d, 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 26''₁, 26''₂, которые являются криволинейными, в особенности в направлении продольной центральной оси корпуса 12. В этом случае вогнутый участок этих перегородок ориентирован к выпускному отверстию 25. Однако для него может быть предусмотрено расположение, ориентированное в противоположном направлении.

В этом варианте осуществления каждая перегородка 26''₁, 26''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 26''_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 26'''_i, образующую стенку, один край которой прикреплен к внутренней стенке 13 вдоль сегмента спиральной кривой Н. Перегородка 26'''₁ может образовывать плоскую или криволинейную стенку, как показано на Фиг. 3.

Одна или несколько перегородок 26'''₁ могут быть предусмотрены, например, с угловым смещением 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.

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 «l» от оси целевого объекта 20 или от каналов 17, 19, 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 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 126₁, 126₂, 126₃, 126₄, высота которых изменяется на концах, или на Фиг. 2f, 2g.

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 126', как можно увидеть на Фиг. 6.

Перегородка (перегородки), таким образом наклоненная, может быть наклонена в направлении выпускного отверстия 25.

Независимо от формы (криволинейной или плоской) свободного края перегородки, он (напротив ее края, прикрепленного к внутренней стенке корпуса) может иметь поверхность 28а со скругленной формой (Фиг. 7(a)), скошенную поверхность 28'а (Фиг. 7(b), две поверхности 28а, 28b со скругленными формами (Фиг. 8(a)) или две скошенные поверхности 28'а, 28'b (Фиг. 8(b)).

Когда предусмотрена только одна поверхность, она предпочтительно расположена на стороне зоны Z1 смешивания в продольном направлении X.

Также можно представить дополнительные варианты осуществления.

В варианте осуществления по Фиг. 9 показано 5 смежных перегородок (426₁, 426₂, 426₃, 426₄, 426₅), 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 увеличивается до достижения максимума и уменьшается. Конечно же, количество смежных перегородок может быть больше или меньше 5.

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, 2a-2g 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 «длинной» перегородкой 526₁, проходящей 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 перегородка 526₁ имеет неправильный профиль в продольном направлении корпуса. Таким образом, ее высота может изменяться в направлении X. Форма этого профиля может быть изменена: она может быть подобна общему профилю 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.

В варианте осуществления, который не показан, может быть предусмотрено две или более 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 для 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 ограничивает первую зону, называемую контактной зоной (Z1), и вторую зону (Z2), расположенную ниже по потоку относительно первой зоны по направлению потока жидкости и газа, первый элемент (14) для введения газа в первую зону (Z1) в продольном направлении, второй элемент (16) для введения жидкости в первую зону (Z1) в направлении, перпендикулярном продольному направлению, при этом указанный элемент (16) для введения жидкости установлен на втором канале (17) корпуса возле первого канала, элемент (18) для распыления, установленный на третьем канале (19) корпуса, который расположен напротив второго канала (17), концевой элемент (24), содержащий по меньшей мере одно выпускное отверстие (25). Элемент (18) для распыления содержит цилиндрическую трубу (20), предназначенную для подачи газа в первую зону (Z1), расположенную напротив элемента (16) для введения жидкости, и целевой объект (21), расположенный в центре трубы. Труба и целевой объект проходят в направлении, перпендикулярном продольному направлению, причем целевой объект имеет ударную поверхность (22) на конце (23) трубы, которая ведет в первую зону (Z1), с выравниванием относительно первого элемента (14) для введения газа. Корпус (12) имеет внутреннее поперечное сечение, которое непрерывно изменяется или является постоянным по всей своей длине, и при этом его внутренняя стенка (13) между первой и второй зоной снабжена по меньшей мере одной перегородкой (26_i), которая выступает от внутренней стенки к внутреннему пространству корпуса. 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 указанная по меньшей мере одна перегородка выполнена таким образом, что в каждой плоскости, перпендикулярной продольному направлению корпуса, содержащего указанную перегородку, она проходит только по части окружности внутренней стенки. 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. 14 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Устройство (10) для впрыска, 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 ограничивает 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,

- первый элемент (14) для введения газа, предназначенный для введения газа в первую зону (Z1) в продольном направлении, при этом указанный элемент для введения газа установлен на первом канале (15) корпусе, с одного конца последнего в продольном направлении,

- второй элемент (16) для введения жидкости, предназначенный для введения жидкости в первую зону (Z1) в направлении, перпендикулярном продольному направлению, при этом указанный элемент (16) для введения жидкости установлен на втором канале (17) корпуса возле первого канала,

- элемент (18) для распыления, установленный на третьем канале (19) корпуса, который расположен напротив второго канала (17), содержащий:

- цилиндрическую трубу (20), предназначенную для подачи газа в первую зону (Z1), расположенную напротив элемента (16) для введения жидкости, и

- целевой объект (21), расположенный в центре трубы,

причем труба и целевой объект проходят в направлении, перпендикулярном продольному направлению, причем целевой объект имеет ударную поверхность (22) на конце (23) трубы, которая ведет в первую зону (Z1), с выравниванием относительно первого элемента (14) для введения газа,

- концевой элемент (24), содержащий по меньшей мере одно выпускное отверстие (25), предназначенное для выведения распыленной жидкости, при этом указанный концевой элемент (24) установлен на противоположном конце корпуса относительно первого впускного канала для газа,

отличающееся тем, что корпус (12) имеет внутреннее поперечное сечение, которое непрерывно изменяется или является постоянным по всей своей длине, и при этом его внутренняя стенка (13) между первой и второй зоной снабжена по меньшей мере одной перегородкой (26_i, 26’_i, 26’’_i, 26’’’_i; 126, 126’_i), которая выступает от внутренней стенки к внутреннему пространству корпуса, 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 указанная по меньшей мере одна перегородка (26’i, 26’’i, 26’’’i) выполнена таким образом, что в каждой плоскости, перпендикулярной продольному направлению корпуса, содержащего указанную перегородку, она проходит только по части окружности внутренней стенки (13).

2. Устройство (10) для впрыска по п. 1, отличающееся тем, что указанная по меньшей мере одна перегородка (26’_i, 26’’_i, 26’’’_i) выбрана из:

- перегородки, выполненной таким образом, что ортогональная проекция перегородки на плоскость, перпендикулярную продольному направлению корпуса, проходит только по части окружности внутренней стенки (13) в указанной плоскости проекции,

- перегородки, выполненной таким образом, что ортогональная проекция перегородки на плоскость, перпендикулярную продольному направлению корпуса, проходит по всей окружности внутренней стенки (13) в указанной плоскости проекции.

3. Устройство (10) для впрыска по п. 1 или 2, отличающееся тем, что указанная по меньшей мере одна перегородка (26’’’_i) образует стенку, один край которой прикреплен к внутренней стенке вдоль сегмента кривой, в особенности спиральной кривой.

4. Устройство (10) для впрыска по любому из пп. 1, 2, отличающееся тем, что указанная по меньшей мере одна перегородка (26_i, 26’_i, 26’’_i) образует стенку, один край которой прикреплен к внутренней стенке вдоль линии, проходящей в плоскости, перпендикулярной продольному направлению указанного корпуса.

5. Устройство (10) для впрыска по любому из пп. 1–4, отличающееся тем, что указанная по меньшей мере одна перегородка (226_i, 326_i, 326’_i) образует стенку, один край которой прикреплен к внутренней стенке, и при этом стенка, образованная указанной по меньшей мере одной перегородкой (226_i, 326’_i, 326_i), имеет по меньшей мере один из следующих признаков:

- свободный край (327, 327’) с зубцами или бороздками на расстоянии от внутренней стенки,

- отверстия (227), проходящие непосредственно через нее.

6. Устройство (10) для впрыска по любому из пп. 1, 2, отличающееся тем, что указанная по меньшей мере одна перегородка (526_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) необязательно имеет неправильный профиль в продольном направлении корпуса.

7. Устройство (10) для впрыска по любому из пп. 1–6, отличающееся тем, что указанная внутренняя стенка (13) снабжена несколькими отдельными перегородками.

8. Устройство (10) для впрыска по п. 7, если он не зависит от п. 6, отличающееся тем, что по меньшей мере одна перегородка (26’_i, 26’’_i) расположена на расстоянии от по меньшей мере одной другой перегородки в продольном направлении корпуса.

9. Устройство (10) для впрыска по п. 7 или 8, отличающееся тем, что каждая перегородка (26’_i, 26’’_i) смещена в угловом направлении относительно других перегородок посредством поворота вокруг оси, параллельной указанному продольному направлению (X) или совпадающей с ним.

10. Устройство (10) для впрыска по п. 9, отличающееся тем, что ортогональная проекция перегородок (26’_i) на плоскость, перпендикулярную продольному направлению корпуса, проходит по всей окружности внутренней стенки с наложением или соприкосновением проекций.

11. Устройство (10) для впрыска по любому из пп. 7-10, если они не зависят от п. 6, отличающееся тем, что несколько смежных перегородок (426_i) имеют ненулевую и разную высоту, измеренную перпендикулярно продольному направлению корпуса.

12. Устройство (10) для впрыска по п. 11, отличающееся тем, что в продольном направлении корпуса высота смежных перегородок (426_i) увеличивается до достижения максимума и уменьшается.

13. Устройство (10) для впрыска по любому из пп. 1–12, отличающееся тем, что указанная по меньшей мере одна перегородка (26’’_i) имеет на стороне впускных каналов криволинейную поверхность, выполненную с возможностью направления текучей среды, сталкивающейся с поверхностью, к внутреннему пространству корпуса.

14. Устройство (10) для впрыска по п. 13, 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.

15. Устройство (10) для впрыска по любому из пп. 1–14, отличающееся тем, что перегородка (перегородки) (26_i, 26’_i, 26’’_i, 26’’’_i, 126_i, 126’_i, 226_i, 326_i, 326’_i, 426_i, 526_i) имеет высоту, измеренную перпендикулярно продольному направлению корпуса, равную не более 1/8 этого максимального внутреннего размера.