УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИСТЕМЫ ПСЕВДООЖИЖЕНИЯ С ГАЗОМ И ТВЕРДЫМИ ЧАСТИЦАМИ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ДЕСОРБЦИИ Российский патент 2022 года по МПК B01J19/32 B01J8/34 C10G11/18 

Ссылка на родственную заявку

[0001] Настоящая заявка испрашивает преимущество приоритета по заявке на патент США №15/649729, поданной 14 июля 2017 г. под названием «Устройство для системы псевдоожижения с газом и твердыми частицами для улучшения десорбции», содержание которой в полном объеме и для всех целей включено посредством ссылки в настоящую заявку.

Область техники

[0002] Настоящее изобретение относится к псевдоожиженным слоям, в которых твердые частицы и текучие среды протекают в противотоке. Более конкретно, раскрытые в настоящем документе варианты реализации направлены на внутренние элементы и, точнее, на наполнительные элементы для способствования контакта между твердыми частицами и текучими средами в псевдоожиженном слое.

Уровень техники

[0003] Процесс крекинга с псевдоожиженным катализатором (Fluidized Catalytic Cracking, FCC) представляет собой химический процесс, обычно используемый на нефтеперерабатывающих заводах с целью превращения тяжелых углеводородных материалов с высокой молекулярной массой в более легкие углеводородные фракции с низкой молекулярной массой. В процессе этого типа происходит испарение углеводородного сырья при высоких температурах с помещением его в то же время в контакт с частицами катализатора крекинга, которые находятся во взвешенном состоянии в парах сырья и тем самым увлекаются. После того, как реакции крекинга дали необходимый диапазон молекулярных масс с соответствующим падением температур кипения, полученные продукты отделяют от частиц катализатора. Затем частицы подвергают десорбции для извлечения захваченных углеводородов, восстанавливают посредством сжигания образовавшегося на них кокса и подвергают рециркуляции, снова помещая их в контакт с исходным сырьем, подлежащим крекингу.

[0004] В этом процессе необходимое снижение температуры кипения углеводородов достигнуто посредством управляемых каталитических и термических реакций. Эти реакции происходят почти мгновенно при контакте тонко распыленного сырья с частицами катализатора. Однако в течение короткого времени контакта частиц катализатора с исходным сырьем происходит быстрая деактивация частиц, главным образом, вследствие адсорбции углеводородов и осаждения кокса и других загрязняющих веществ на активные центры катализатора. Таким образом, необходимо непрерывно десорбировать деактивированный катализатор, например, посредством пара, для извлечения углеводородов, адсорбированных и захваченных в пустотах, и восстанавливать катализатор, непрерывно и без изменения его свойств, посредством управляемого сжигания кокса в одноступенчатой или многоступенчатой секции восстановления перед рециркуляцией частиц катализатора в зону реакции.

[0005] Десорбция представляет собой один из определяющих этапов в процессе крекинга с псевдоожиженным катализатором. Фактически, недостаточная десорбция приводит к тому, что выходящий из реактора поток остается на частицах катализатора и между ними, так что во время стадии восстановления на регенератор накладывается дополнительная нагрузка сгорания с чрезмерным выделением тепла сверх тепла, необходимого для запуска каталитической реакции. В результате сгорание захваченных углеводородных паров в регенераторе приводит к потере конечного выхода преобразованного продукта.

[0006] В процессе крекинга с псевдоожиженным катализатором десорбция и восстановление частиц катализатора обычно происходят в псевдоожиженном слое для содействия интенсивному перемешиванию и тесному контакту потоков текучей среды и частиц катализатора внутри сосуда. Псевдоожиженные слои обычно образованы посредством пропускания потока текучей среды, обычно потока пара, в направлении вверх через слой малых твердых частиц со скоростью потока, достаточной для суспендирования частиц и турбулентного перемешивания твердых частиц.

[0007] Обычно после отделения вытекающего из реактора потока от частиц катализатора, частицы направляют в камеру десорбции, где десорбция происходит в нисходящей плотной псевдоожиженной фазе. Газообразную текучую среду, вводимую в нижнюю часть камеры, используют для псевдоожижения покрытых коксом частиц катализатора и вытеснения захваченных углеводородов, расположенных в промежуточных пространствах между частицами. Для этой газообразной текучей среды предпочтительно использовать полярный материал, такой как пар, поскольку он сильнее адсорбируется частицами катализатора и, таким образом, легче происходит вытеснение углеводородов. Наконец, десорбированные частицы катализатора переносят в зону восстановления.

[0008] Кроме того, операция десорбции представляет собой сложную задачу. В частности, затруднительно управлять перемещением частиц катализатора и избежать частичной потери псевдоожижения, связанной с каналированием (непосредственным прохождением крупных пузырьков через псевдоожиженный слой) и с противоточным перемешиванием (с нисходящим потоком плохо псевдоожиженных частиц или даже с рециркуляцией таких частиц, особенно в области стенок камеры десорбции). Таким образом, диапазон значений времени и среднее время десорбции деактивированных частиц катализатора и качество контакта между зернами и газообразной текучей средой трудно контролировать, особенно в псевдоожиженных слоях большого объема. Кроме того, при снижении расхода потока катализатора в единицу времени до уровня значительно меньшего расчетных значений расхода потока в единицу времени необходимы большие значения отношения пара к катализатору для поддержания псевдоожижения катализатора в десорбере и обеспечения достаточной эффективности десорбции. Избыток пара увеличивает нагрузку газа и жидкости на оборудование, подключенное к десорберу. Например, избыточный пар может увеличивать количество кислой воды, производимой на фунт (453,6 г) обрабатываемого углеводорода, а также увеличивать эксплуатационные расходы на производство и обработку избыточного пара.

[0009] Для преодоления этих затруднений необходимо использовать устройства, расположенные внутри камеры десорбера, для способствования эффективному перемешиванию и улучшения диспергирования и гомогенизации частиц десорбирующей текучей средой. В частности, после прохождения через устройство десорбции происходит перераспределение частиц в пространстве, что обеспечивает состояние организованного перемешивания с текучей средой и способствует случайным контактам. Текучая среда и частицы направлены во множестве направлений от одного потока. Кроме того, устройство предотвращает противоточное перемешивание и каналирование частиц и образование твердотельных или газообразных карманов внутри камеры десорбции.

[0010] Использование структурированных наполнительных элементов в качестве внутреннего десорбера обеспечивает возможность уменьшения размеров зоны контакта между твердыми частицами и текучей средой. Фактически, ввиду явного улучшения этого контакта можно использовать меньшие камеры десорбции по сравнению с известными камерами без потери производительности десорбции даже при очень высоких потоках катализатора через камеру десорбции.

[0011] Для улучшения десорбции были предложены наполнительные элементы различной структуры. Например, в патенте США №6224833, Rall и др., описан псевдоожиженный слой с газом и твердыми частицами, образованный внутри контактирующего элемента, содержащего пары плоских частей, расположенных в пересекающихся плоскостях, причем каждая плоская часть образована одной или более полок и одной или более открытых щелей рядом с каждой полкой. Полки и щели расположены так, что полка в одной из плоских частей пересекает щель в спаренной плоской части. Псевдоожиженный слой может представлять собой частицы катализатора, псевдоожиженные потоком газа, например, в десорбере катализатора и/или регенераторе в системе крекинга с псевдоожиженным катализатором. Коммерческое использование патента США №6224833 показало такие недостатки, как пониженный уровень эффективности десорбции, неравномерное распределение газа и пара и более высокое, чем ожидалось, использование десорбирующего пара для достижения необходимой эффективности десорбции.

[0012] Другим примером является гофрированный наполнитель, описанный в патенте США №5716585, Senegas и др., состоящий из гофрированных листов, сваренных вместе для образования множества внутренних гофрированных каналов для возможности контакта катализатора и пара друг с другом. Этот тип наполнителя, как было показано в патенте США №6242433, менее эффективен для десорбции углеводородов из катализатора.

[0013] В патенте США №6251999, Lehman и др., описана гофрированная полоса для наполнителя с поперечным расположением гофров, причем полоса содержит на своем нижнем крае по меньшей мере один выступающий вниз узор, имеющий некоторый контур. Это гофрированный наполнитель пригоден для воздушных ректификационных колонн на борту плавучих нефтяных платформ или барж.

[0014] Существует необходимость в улучшенных структурированных наполнительных элементах, которые преодолевают затруднения и ограничения патента США №6224833. Кроме того, существует необходимость в структурированных наполнительных элементах, которые требуют меньшего количества элементов для достижения аналогичных уровней десорбции, или элементов, которые могут увеличить эффективность десорбции при том же количестве элементов, как описано в патенте США №6224833. Кроме того, существует необходимость в наполнительных элементах, которые требуют меньшего количества пара для достижения оптимальной эффективности десорбции.

[0015] Раскрытые в настоящем документе варианты реализации улучшают патент США №6224833 и любой тип плоского структурированного наполнителя или такого наполнителя, как описан в патенте США №8936757 или патенте США №9238210 или патенте США №7179427, используемых для десорбции в применениях с присутствием газа и твердых частиц. Представленные в настоящем документе варианты реализации используют, например, базовую структуру патента США №6224833 и решают проблемы, связанные с ним, посредством обеспечения новой конструкции и процесса изготовления наполнительного элемента.

Раскрытие сущности изобретения

[0016] Раскрытый в настоящем документе вариант реализации относится к псевдоожиженному слою с газом и твердыми частицами, содержащему сосуд, имеющий оболочку и открытую внутреннюю область внутри оболочки и содержащий по меньшей мере один волнистый наполнительный элемент, расположенный в открытой внутренней области. Волнистый наполнительный элемент содержит множество гофрированных или ребристых плоских стоек, расположенных в чередующихся пересекающихся плоскостях, которые обеспечивают множество окон или открытых пространств между чередующимися пересекающимися плоскими стойками или рядом с ними, образующими трехмерную конфигурацию решетки. Плоские стойки волнистого наполнительного элемента могут содержать отверстия, расположенные в важных точках для содействия потоку газа и/или катализатора между плоскими стойками. Псевдоожиженный слой с газом и твердыми частицами также содержит твердые частицы в области псевдоожиженного слоя и по меньшей мере один газовый поток, протекающий навстречу течению твердых частиц, что вызывает псевдоожижение твердых частиц в волнистых наполнительных элементах и в псевдоожиженном слое.

[0017] В соответствии с другим вариантом реализации гофрированные плоские стойки содержат вершины и впадины, при этом вершины и впадины наклонены под углом менее 90 градусов к линии наклона гофрированной плоской стойки, при их сборке для образования волнистого наполнительного элемента. Размеры вершин и впадин могут претерпевать изменение по мере необходимости для любого конкретного процесса или устройства, однако высота вершин обычно составляет от приблизительно 1/16 дюйма (1,5875 мм) до приблизительно 2 дюймов (50,8 мм), но обычно составляет приблизительно 1/4 дюйма (6,350 мм) в высоту. Глубина впадин обычно колеблется от приблизительно 1/16 дюйма (1,5875 мм) до приблизительно 2 дюймов (50,8 мм), но обычно составляет приблизительно 1/4 дюйма (6,350 мм) в глубину. Ширина вершин и впадин не ограничена и обычно составляет от приблизительно 1/4 дюйма (6,350 мм) до приблизительно 24 дюймов (609,6 мм), но обычно составляет приблизительно 3/4 дюйма (19,050 мм) и образует каналы, которые эффективно направляют твердые частицы в открытые области внутри волнистого наполнительного элемента.

[0018] Согласно еще одному варианту реализации ребристые плоские стойки содержат ребра на верхней поверхности и/или нижней поверхности и/или боковой поверхности плоских стоек. Ребра образуют каналы, наклоненные под углом менее 90 градусов к линии наклона ребристой плоской стойки при сборке с образованием волнистого наполнительного элемента. Размеры ребер могут быть разными по мере необходимости для любого конкретного процесса или устройства и обычно имеют высоту от приблизительно 1/16 дюйма (1,5875 мм) до приблизительно 2 дюймов (50,8 мм), но обычно составляют приблизительно 1/4 дюйма (6,350 мм) в высоту. Кроме того, ребра не имеют ограничений по форме, которая может содержать, например, квадратные, прямоугольные, круглые или криволинейные поверхности, которые образуют каналы между ребрами на поверхности стоек. Расстояние между ребрами может быть разным по мере необходимости и обычно они расположены на расстоянии от 1/4 (6,350 мм) до 24 дюймов (609,6 мм) друг от друга. Обычно ребра расположены на расстоянии 3/4 дюйма (19,050 мм) друг от друга или на расстояниях, которые эффективно и действенно образуют каналы, которые направляют твердые частицы в открытые области внутри волнистого наполнительного элемента.

[0019] В соответствии с другим вариантом реализации отверстия в гофрированных и/или ребристых плоских стойках высверлены в важных местах для содействия перекрестному смешиванию твердых веществ и десорбирующей текучей среды. Отверстия имеют диаметр, составляющий по меньшей мере приблизительно 1/4 дюйма (6,350 мм) или более, и могут быть круглой, продолговатой или другой формы.

[0020] В соответствии с другим вариантом реализации высота волнистого наполнительного элемента может составлять от приблизительно 1 дюйма (25,400 мм) до приблизительно 36 дюймов (914,4 мм) или более и предпочтительно от приблизительно 6 дюймов (152,40 мм) до приблизительно 24 дюймов (609,6 мм).

[0021] В соответствии с другим вариантом реализации плоские стойки наклонены под углом менее 90 градусов.

[0022] В соответствии с другим вариантом реализации каналы, образованные рифлеными и/или ребристыми плоскими стойками, не наклонены в одинаковом направлении на стойках.

[0023] Согласно другому варианту реализации каналы, образованные рифлеными и/или ребристыми плоскими стойками на соседних стойках, не направлены в одном направлении.

Краткое описание чертежей

[0024] На ФИГ. 1 схематически показан вид колонны, показывающей псевдоожиженный слой, содержащий вариант реализации раскрытого в настоящем документе волнистого наполнительного элемента.

[0025] На ФИГ. 2 схематически показан вид варианта реализации раскрытого в настоящем документе волнистого наполнительного элемента.

[0026] На ФИГ. 3 схематически показан вид сверху и сбоку варианта реализации размеров и расположения волнистого наполнительного элемента одиночной гофрированной плоской стойки.

[0027] На ФИГ. 4 схематически показан вид волнистого наполнительного элемента под различными углами.

[0028] На ФИГ. 5А схематически показан вид варианта реализации схемы каналов волнистого наполнительного элемента на гофрированных или ребристых плоских стойках.

[0029] На ФИГ. 5B схематически показан вид варианта реализации схемы каналов волнистого наполнительного элемента на гофрированных или ребристых плоских стойках.

[0030] На ФИГ. 5C схематически показан вид варианта реализации схемы каналов волнистого наполнительного элемента на гофрированных или ребристых плоских стойках.

[0031] На ФИГ. 5D схематически показан вид варианта реализации схемы каналов волнистого наполнительного элемента на гофрированных или ребристых плоских стойках.

Осуществление изобретения

[0032] Варианты реализации настоящего изобретения описаны более полно ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны взятые в качестве примера варианты реализации изобретения. Настоящее изобретение может, однако, быть воплощено во многих различных формах и не должно быть рассмотрено как ограниченное приведенными в настоящем документе взятыми в качестве примера вариантами реализации; скорее, эти варианты реализации приведены так, чтобы это описание было подробным и полным и полностью передавало объем вариантов реализации специалистам в данной области техники. Одинаковые ссылочные обозначения относятся к похожим, но не обязательно одинаковым или идентичным элементам по всему описанию.

[0033] На ФИГ. 1 предложен вариант реализации волнистого наполнительного элемента в псевдоожиженном слое (5) с газом и твердыми частицами, раскрытый в настоящем документе. Волнистый наполнительный элемент (1) показан расположенным внутри цилиндрического сосуда (2). Цилиндрический сосуд (2) также может быть выполнен, например, квадратным или прямоугольным и изготовлен из материалов, подходящих для использования в установке для крекинга с псевдоожиженным катализатором. Цилиндрический сосуд (2) может быть использован для различных типов обработки газов и твердых частиц в псевдоожиженном слое, таких как процессы, включающие теплообмен, массообмен и/или химические реакции. Например, цилиндрический сосуд (2) можно использовать для десорбции углеводородов от отработанного катализатора или для восстановления отработанного катализатора посредством выжигания кокса из отработанного катализатора в процессах крекинга с псевдоожиженным катализатором. Кроме того, цилиндрический сосуд (2) можно использовать для реализации теплообмена между газами и горячим катализатором в крекинге с псевдоожиженным катализатором или в качестве выпрямителя потока для потока катализатора или устройства гомогенизации катализатора для кондиционирования катализатора, поступающего в стояк крекинга с псевдоожиженным катализатором, или в качестве устройства для предотвращения уноса в псевдоожиженный слой, как и в других процессах.

[0034] Как показано на ФИГ. 1, волнистый наполнительный элемент (1) содержит множество гофрированных и/или ребристых плоских стоек (3) (ребристые плоские стойки не показаны), проходящих под острым углом менее 90 градусов по всему поперечному сечению цилиндрического сосуда (2) (или его части). Множество гофрированных плоских стоек (3) проходит в чередующихся пересекающихся плоскостях и соединено вместе обычными средствами либо на одном конце, либо на промежуточной части вдоль их длин. Ширина и толщина гофрированных (и/или ребристых) плоских стоек (3) не ограничены и определены из механических соображений с типичными значениями, например, 3 дюйма (76,2 мм) и 5/32 дюйма (3,96875 мм), соответственно. Размер окон (4), т.е. открытых пространств или щелей, которые образованы между плоскими стойками (3), зависит от высоты наполнительного элемента. Окна (4) пропускают газ и твердые частицы. Кроме того, сами гофрированные плоские стойки (3) могут быть перфорированы для обеспечения прохождения через них текучей среды и газа. По существу, гофрированные плоские стойки (3), расположенные в чередующихся пересекающихся плоскостях, обеспечивают трехмерную конфигурацию решетки, имеющую по существу квадратные или ромбовидные открытые пространства, то есть окна (4) между каждой из гофрированных плоских стоек (3). Таким образом, угол, образованный чередующимися пересекающимися гофрированными плоскими стойками (3), обычно составляет 60 или 90 градусов, но при необходимости может иметь другое значение.

[0035] На ФИГ. 2 представлен вариант реализации волнистого наполнительного элемента (1), а также деталей гофрированных плоских стоек (3), которые выполнены из неплоского или волнистого металла и выглядят аналогично лоткам для обработки из волнистого металла, продаваемым под товарным знаком RIPPLE TRAY, как описано в патенте США №2767 967. На ФИГ. 3 представлены гофры, то есть волны или гребни и канавки, которые образуют каналы и состоят из вершин (8) и впадин (9), которые создают волны в гофрированных плоских стойках (3). Эти вершины и впадины образуют каналы, которые расположены под углом менее 90 градусов и, обычно, приблизительно под углом 45 градусов к линии наклона гофрированной плоской стойки (3), при их сборке в волнистый наполнительный элемент (1). Это расположение отлично от гофрированных листов, описанных в патенте США №5716585. Хотя расстояние между каждой впадиной, а также глубина и высота каждой впадины (9) и вершины (8) не ограничены, фактические углы и глубины вершин и впадин, образующих каналы, оптимизированы для повышения эффективности десорбции. Согласно одному варианту реализации и как показано на ФИГ. 3, угол вершин (8) и впадин (9), которые образуют каналы, составляет приблизительно 45 градусов от линии наклона гофрированной плоской стойки (3), а расстояние через каждую впадину (9) обычно составляет приблизительно 3/4 дюйма (19,05 мм), но может претерпевать изменение от приблизительно 1/4 дюйма (6,350 мм) до приблизительно 24 дюймов (609,6 мм), и вершины и впадины обычно составляют приблизительно 1/4 дюйма (6,350 мм) по высоте/глубине, но могут претерпевать изменение от приблизительно 1/16 дюйма (1,5875 мм) и приблизительно 2 дюймов (50,8 мм), соответственно.

[0036] Таким образом, волнистый металл гофрированных плоских стоек (3) и ребра ребристых плоских стоек (не показаны) способствуют радиальному перемешиванию, что увеличивает контакт твердых частиц с псевдоожижающей газообразной средой. Напротив, стойки с плоской поверхностью, то есть стойки, которые не выполнены гофрированными или ребристыми, как описано в настоящем документе, способствуют отделению частиц катализатора от газа, и происходит перемещение частиц вниз по верхней плоской поверхности стойки с удалением от окон открытого пространства (4), где катализатор будет смешан с псевдоожижающим газом (7). В частности, поскольку волны, то есть вершины и впадины, которые образуют каналы гофрированных плоских стоек (3), и ребра, которые образуют каналы на плоских стойках, расположены под углом для усиления бокового перемещения частиц катализатора в окна (4) открытого пространства, лучше происходит смешивание и контакт твердых частиц и паров. Таким образом, направленное во многих направлениях перемещение частиц катализатора на гофрированных и/или ребристых плоских стойках приводит к лучшему контакту между катализатором и псевдоожиженным газом (7) внутри волнистого наполнительного элемента (1), в отличие от расслоения катализатора на наполнительном элементе известного уровня техники. Таким образом, волнистый наполнительный элемент (1) обеспечивает повышенную эффективность десорбции для заданного количества десорбирующего пара и ступеней десорбции.

[0037] Волнистый наполнительный элемент (1) обеспечивает увеличенное количество ступеней десорбции для одного элемента вследствие внутреннего обратного потока внутри волнистого наполнительного элемента (1). Таким образом, волнистый наполнительный элемент (1) обеспечивает меньшее количество наполнительных элементов, необходимых для достижения аналогичных уровней десорбции по сравнению с наполнительными элементами известного уровня техники, или волнистый наполнительный элемент (1) обеспечивает повышенную эффективность десорбции для того же количества элементов, или, в качестве альтернативы, волнистый наполнительный элемент (1) обеспечивает уменьшенное количество пара, необходимое для достижения оптимальной эффективности десорбции.

[0038] Волнистый наполнительный элемент (1) может быть изготовлен с использованием материалов и технологий, уже хорошо зарекомендовавших себя, таких как материалы, используемые для изготовления структурированных наполнительных элементов с товарным знаком RIPPLE TRAY и товарным знаком KFBE и/или других наполнительных элементов десорбера.

[0039] На ФИГ. 5А, 5В, 5С и 5D неограничивающим образом показаны некоторые из множества схем, образованных наклонными ребрами и волнами плоских стоек, соответственно.

[0040] Множество гофрированных и/или ребристых плоских стоек (3) соединены друг с другом ориентированным, взаимосвязанным и пересекающимся образом, образуя волнистый наполнительный элемент (1). На ФИГ. 4 показаны виды волнистого наполнительного элемента (1) под разными углами. Множество волнистых наполнительных элементов (1) может быть размещено один за другим в разнесенном или контактирующем положениях внутри цилиндрического сосуда (2). Соседние волнистые наполнительные элементы (1) могут быть расположены на одной линии или они могут быть повернуты на угол, такой как 45 градусов, 90 градусов или другой необходимый угол, друг относительно друга. Угол, образованный плоскостью каждой гофрированной плоской стойки (3) и продольной осью цилиндрической емкости (2), претерпевает изменение в зависимости от угла пересечения, выбранного для гофрированных плоских стоек. Например, при использовании угла пересечения в 90 градусов, гофрированные плоские стойки (3) проходят под углами 45 и 135 градусов к оси сосуда. При выборе угла пересечения в 60 градусов плоские гофрированные стойки (3) проходят под углом 60 и 120 градусов к оси колонны.

[0041] Каждый волнистый наполнительный элемент (1) может иметь размер, полностью заполняющий поперечное сечение цилиндрического сосуда (2), или несколько меньших волнистых наполнительных элементов (1) могут быть расположены рядом друг с другом или поверх друг друга для заполнения поперечного сечения сосуда или части поперечного сечения сосуда, например, волнистые наполнительные элементы (1) могут быть разнесены по периметру поперечного сечения сосуда, оставляя открытым центр поперечного сечения. При расположении рядом друг с другом волнистые наполнительные элементы (1) могут быть ориентированы в одном и том же или в разных направлениях и могут быть расположены внутри множества рядов, смещенных друг от друга.

[0042] В соответствии с одним вариантом реализации псевдоожиженный слой (5) с газом и твердыми частицами сформирован в части цилиндрического сосуда (2), в которой размещен волнистый наполнительный элемент (1) или множество волнистых наполнительных элементов (1). На ФИГ. 1 псевдоожиженный слой (5) с газом и твердыми частицами образован твердыми частицами в виде частиц, показанных стрелками (6), и текущей вверх газообразной текучей средой, показанной стрелками (7). Твердые частицы (6) имеют заданную форму, размер и состав, а газ (7) обладает заданными составом и скоростью. В предпочтительном варианте реализации твердые частицы (6) добавляют сверху и удаляют из нижней части псевдоожиженного слоя (5) с газом и твердыми частицами непрерывным образом для перемещения твердых частиц (6) и газа (7) через псевдоожиженный слой в противоположных направлениях. В качестве альтернативы твердые частицы (6) оставляют в псевдоожиженном слое (5) до тех пор, пока обработка не будет завершена, а затем сливают из псевдоожиженного слоя.

[0043] После прохождения вверх через псевдоожиженный слой (5) газ (7) входит в разбавленную фазу над псевдоожиженным слоем (5) и может проходить через сепаратор, такой как циклон (не показан) для удаления любых захваченных твердых частиц, прежде чем они будут доставлены в конечный или промежуточный пункт назначения. Твердые частицы (6) после удаления из псевдоожиженного слоя (5) также могут быть доставлены в конечный или промежуточный пункт назначения.

[0044] Волнистый наполнительный элемент (1) может быть расположен в необходимом вертикальном положении в псевдоожиженном слое (5). В некоторых приложениях может быть желательным расположение волнистого наполнительного элемента (1) или множества волнистых наполнительных элементов (1) вблизи верхней и нижней границ псевдоожиженного слоя (5), тогда как в других применениях может быть желательным расположить элементы (1) на заранее выбранном расстоянии от границ. В других применениях элементы (1) могут проходить над или даже под псевдоожиженным слоем (5).

[0045] Тип обработки, которая происходит в псевдоожиженном слое (5), может включать теплопередачу, массообмен, сжигание и/или химическую реакцию. Например, псевдоожиженный слой (5) можно использовать для десорбции углеводородов из отработанного катализатора или сжигания отложений кокса на отработанном катализаторе в системах крекинга с псевдоожиженным катализатором. Например, имеет место система крекинга с псевдоожиженным катализатором (не показана), использующая волнистый наполнительный элемент (1), в которой происходит удаление летучих углеводородов из отработанных твердых частиц катализатора в камере десорбции перед передачей частиц катализатора в регенератор, в котором происходит выжигание отложений кокса для восстановления частиц катализатора. Камера секции реактора содержит подающий стояк, который подает частицы катализатора и выходящий из реактора поток в открытую область реакционной камеры, в которой происходит отделение частиц катализатора от вытекающего из реактора потока. Частицы катализатора затем под действием силы тяжести текут вниз и через волнистый наполнительный элемент (1). Пар или другой десорбирующий газ подают по линии потока в камеру десорбера в месте ниже волнистого наполнительного элемента (1) и направляют вверх для выполнения псевдоожижения частиц катализатора внутри волнистого наполнительного элемента (1) и, как следствие, десорбцию летучих углеводородов, связанных с частицами катализатора. Поскольку частицы катализатора хорошо псевдоожижены потоком газа, может быть достигнута более высокая степень эффективности обработки по сравнению с известными процессами десорбции.

[0046] Поток отделенного газа, содержащий десорбированные летучие углеводороды, может быть направлен из десорбера в реактор крекинга с псевдоожиженным катализатором (не показан) или в другое необходимое место через линию потока. Подвергнутые десорбции частицы катализатора переносят по другой линии потока от десорбера к регенератору, в котором происходит сжигание кокса на катализаторе и внутри него для эффективного восстановления активности частиц катализатора. Затем частицы катализатора могут быть возвращены в реактор крекинга с псевдоожиженным катализатором (не показан). Газ из верхнего дымохода регенератора направляют в скруббер (не показан) или обрабатывают иным образом. Циклонные сепараторы (не показаны) используют как в регенераторе, так и в реакторе крекинга с псевдоожиженным катализатором для удаления захваченных частиц катализатора из потоков отделенного газа.

[0047] Описанные выше результаты отражают преимущества устройства для десорбции в соответствии с вариантами реализации, описанными в настоящем документе. В частности, улучшенный контакт между газообразной текучей средой и частицами катализатора в элементе (1) волнистого наполнительного элемента приводит к уменьшенному уносу углеводородов в регенератор и уменьшению требуемой нагрузки на сжигание в регенераторе и количества летучих углеводородных компонентов, которые при переносе в регенератор преимущественно сгорают в разреженном пространстве, что приводит к высоким температурам, которые могут отрицательно влиять на механическую целостность компонентов регенератора.

[0048] Следует понимать, что раскрытые в настоящем документе варианты реализации, определенные прилагаемой формулой изобретения, не должны быть ограничены конкретными подробностями, изложенными в вышеприведенном описании, поскольку возможны многие его очевидные варианты.

Предложено устройство для тщательного перемешивания твердых частиц и газообразной среды в псевдоожиженном слое с газом и твердыми частицами, содержащее множество рифленых и/или ребристых плоских стоек, расположенных в чередующихся пересекающихся плоскостях, которые обеспечивают множество открытых пространств между чередующимися пересекающимися плоскими стойками или рядом с ними. Элемент имеет конфигурацию трехмерной решетки, а гофрированные и/или ребристые плоские стойки выполнены из металла, имеющего вершины и впадины или ребра, так что вершины и впадины или ребра расположены под углом менее 90 градусов от линии наклона плоской стойки при сборке в элемент. Угловые вершины и впадины или ребра образуют каналы, которые усиливают поперечное перемещение частиц катализатора в пространства между стойками, обеспечивая улучшенное смешивание пара и твердых частиц и их контакт. Технический результат заключается в создании структурированных наполнительных элементов, которые требуют меньшего количества элементов для увеличения эффективности десорбции, а также требующих меньшего количества пара для достижения оптимальной эффективности десорбции. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Сосуд для псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами, имеющий

оболочку и открытую внутреннюю область внутри оболочки;

по меньшей мере один волнистый наполнительный элемент, расположенный внутри открытой внутренней области и содержащий множество гофрированных и/или ребристых плоских стоек, расположенных в чередующихся пересекающихся плоскостях, которые обеспечивают множество открытых пространств между чередующимися пересекающимися плоскими стойками или рядом с ними, причем волнистый наполнительный элемент имеет конфигурацию трехмерной решетки;

твердые частицы в волнистом наполнительном элементе и по меньшей мере один поток газа, протекающий навстречу твердым частицам через волнистый наполнительный элемент и вызывающий псевдоожижение твердых частиц внутри волнистого наполнительного элемента для образования псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами.

2. Сосуд для псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами по п. 1, в котором гофрированные плоские стойки содержат вершины и впадины, расположенные в продольном или поперечном направлении, или их комбинации.

3. Сосуд для псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами по п. 2, в котором вершины и впадины расположены под углом менее 90 градусов от линии наклона упомянутой плоской стойки при сборке в волнистый наполнительный элемент.

4. Сосуд для псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами по одному из пп. 1-3, в котором волнистый наполнительный элемент содержит гофрированные плоские стойки.

5. Сосуд для псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами по одному из пп. 1-4, в котором волнистый наполнительный элемент содержит ребристые плоские стойки.

6. Сосуд для псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами по одному из пп. 1-5, в котором ребра ребристых плоских стоек расположены под углом менее 90 градусов от линии наклона плоских стоек при сборке в волнистый наполнительный элемент.

7. Сосуд для псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами по одному из пп. 1-6, в котором гофрированные и/или ребристые плоские стойки содержат одно или более отверстий.

8. Сосуд для псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами по одному из пп. 1-7, в котором высота волнистого наполнительного элемента составляет от приблизительно 1 дюйма (25,400 мм) до приблизительно 36 дюймов (914,4 мм).

9. Сосуд для псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами по одному из пп. 1-8, в котором высота волнистого наполнительного элемента составляет от приблизительно 6 дюймов (152,4 мм) до приблизительно 24 (609,6 мм) дюймов.

10. Сосуд для псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами по п. 2, в котором вершины имеют высоту от приблизительно 1/16 дюйма (1,5875 мм) до приблизительно 2 дюймов (50,8 мм), а

впадины имеют глубину от приблизительно 1/16 дюйма (1,5875 мм) до приблизительно 2 дюймов (50,8 мм), и

ширина вершин и впадин составляет от приблизительно 1/4 дюйма (6,350 мм) до приблизительно 24 дюймов (609,6 мм).

11. Сосуд для псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами по одному из пп. 1-10, в котором ребра ребристой плоской стойки имеют высоту от приблизительно 1/16 дюйма (1,5875 мм) до приблизительно 2 дюймов (50,8 мм), а

расстояние между ребрами составляет от приблизительно 1/4 дюйма (6,35 мм) до приблизительно 24 дюйма (609,6 мм).

12. Сосуд для псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами по п. 2, в котором вершины и впадины расположены под углом приблизительно 45 градусов от линии наклона плоской стойки при сборке в волнистый наполнительный элемент.

13. Сосуд для псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами по п. 2, в котором вершины и впадины расположены под углом в одном или разных направлениях на плоских стойках.

14. Сосуд для псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами по п. 2, в котором вершины и впадины каждой плоской стойки присутствуют в одном или противоположном направлении по отношению к вершинам и впадинам на соседних стойках.

15. Сосуд для псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами по п. 6, в котором ребра каждой плоской стойки находятся в одном или противоположном направлении относительно ребер на соседней стойке (стойках).

16. Сосуд для псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами по одному из пп. 1-15, содержащий трубопроводы для потока газа, сообщающиеся с сосудом для направления потока газа в открытую внутреннюю область и через волнистый наполнительный элемент и для удаления потока газа из сосуда после протекания потока газа через волнистый наполнительный элемент.

17. Сосуд для псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами по п. 16, содержащий трубопроводы для потока твердых частиц, сообщающиеся с сосудом для направления твердых частиц к волнистому наполнительному элементу и удаления твердых частиц из сосуда после протекания через волнистый наполнительный элемент.

18. Сосуд для псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами по п. 17, в котором указанные трубопроводы для потока газа и трубопроводы для твердых частиц расположены так, что обеспечивают встречные потоки твердых частиц и газа.

19. Сосуд для псевдоожиженного слоя с газом и твердыми частицами по п. 17, в котором указанные твердые частицы представляют собой частицы катализатора.

20. Способ псевдоожижения твердых частиц в сосуде, имеющем оболочку и по меньшей мере один волнистый наполнительный элемент, расположенный в открытой внутренней области внутри оболочки,

причем волнистый наполнительный элемент содержит множество гофрированных и/или ребристых плоских стоек, расположенных в чередующихся пересекающихся плоскостях, которые обеспечивают множество открытых пространств между чередующимися пересекающимися гофрированными плоскими стойками или рядом с ними, а волнистый наполнительный элемент имеет конфигурацию трехмерной решетки, причем указанный способ включает следующие этапы:

обеспечение количества твердых частиц внутри волнистого наполнительного элемента и

выполнение псевдоожижения твердых частиц в волнистом наполнительном элементе посредством протекания по меньшей мере одного потока газа через указанный элемент.

21. Способ по п. 20, также включающий этап направления твердых частиц через волнистый наполнительный элемент в направлении, противоположном направлению потока газа.

22. Способ по п. 21, также включающий этап обеспечения дополнительного количества твердых частиц в волнистом наполнительном элементе с удалением по меньшей мере некоторых из псевдоожиженных твердых частиц из волнистого наполнительного элемента при протекании потока газа через волнистый наполнительный элемент.

23. Способ по одному из пп. 20-22, также включающий этап удержания указанного количества твердых частиц в волнистом наполнительном элементе при протекании потока газа через волнистый наполнительный элемент.

24. Способ по одному из пп. 20-23, согласно которому твердые частицы представляют собой частицы катализатора, связанные с летучими углеводородами,

причем на этапе протекания потока газа через волнистый наполнительный элемент выполняют десорбцию по меньшей мере некоторых из летучих углеводородов из частиц катализатора посредством потока газа во время указанного псевдоожижения.

25. Способ по п. 24, согласно которому поток газа содержит водяной пар.

26. Способ по одному из пп. 20-25, согласно которому твердые частицы представляют собой частицы катализатора, содержащие отложения кокса, а

также включающий этап сжигания отложений кокса для восстановления частиц катализатора во время указанного этапа протекания указанного потока газа через обеспечивающее контакт устройство.