Устройство теплообмена между твердыми частицами и теплообменной средой Советский патент 1993 года по МПК B01J8/18 

ел С

Изобретение относится к устройству и способу теплообмена между твердыми частицами и теплообменной средой и к использованию такого устройства в процессе каталитического крекинга в потоке.

Второй вариант ликвидирует необходимость использования дорогих труб, напорных труб, вертикальных трубопроводов, а также вспомогательных средств, таких как клапаны и компенсаторы. Однако массопе- ренос в таком втором варианте хуже, чем в первом, следовательно, хуже и эффективность труб в отношении теплообмена. Кроме того должно быть ясно, что массопереиос охлажденных твердых частиц от корпуса к резервуару, и, следовательно, эффективность теплообмена в устройстве в меньшей степени поддаются управлению, чем в первом варианте.

В настоящем изобретении предлагается усовершенствование по отношению к вышеописанному устройству, с помощью которого массовый поток, и, следовательно теплообменные качества устройства улучшаются по сравнению с вышеописанным вторым вариантом, тогда, как отсутствует необходимость в использовании дорогих напорных труб, клапанов, компенсаторов и тому подобное. Усовершенствова- ние достигается путем обеспечения входного трубопровода для твердых частиц, который вытягивается в корпус.

Соответственно этому в настоящем изобретении предлагается устройство для теплообмена между твердыми частицами и теплообменной средой, содержащее корпус, который снабжен средствами для аэрации с входом для аэрирующего потока, выходным отверстием, в силу чего зона аэрации располагается между средствами для аэрации и выходным отверстием, и теп- лообменными средствами по крайней мере

00

сЈ

hO СО

ы

с одним нходом и одним выходом для тепло- обменной среды, вытянутыми в часть аэрэ- ционной зоны, причем устройство содержит входную трубу для твердых частиц, которая вытягивается в аэрационную зону.

С помощью аэрирующего потока осуществляется уменьшение плотности, так как осуществляется течение имеющей низкую плотность смеси твердых частиц и аэрирующего потока из корпуса и течение имеющих высокую плотность твердых частиц, входящих в корпус через входной трубопровод. Путем подбора величины ввода аэрирующего потока массовый поток может легко регулироваться. При работе корпус обычно находится в вертикальном положении, Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает, кроме того, способ теплообмена между твердыми частицами и теплообмен- ной средой, содержащей пропускание твердых частиц вниз через входной трубопровод для твердых частиц в аэрационную зону, аэрирование твердых частиц в аэрационной зоне с помощью введения аэрирующей жидкости в аэрационную зону, в силу чего происходит снижение плотности смеси твердых частиц и аэрирующего потока, пропускание смеси с уменьшенной плотностью вверх между входной трубой и корпусом вдоль входной трубы и теплообменных средств, через которые пропускается теплообмен- ная среда, в результате чего осуществляются теплообмен между твердыми частицами и теплообмен ной средой, и вывод смеси твердых частиц и аэрирующего потока через выход, устроенный вверху аэрационной зоны.

Корпус может иметь различную форму в зависимости от места, где оно должно располагаться, и пространства, которое имеется в наличии. Следовательно, корпус может иметь такую форму, что его поперечное сечение представляет собой квадрат, эллипс, круг или имеет продолговатую форму и корпус может иметь форму блока, конуса, сферы или какого-либо цилиндра. Предпочтительно, корпус обычно является цилиндрическим. Такая форма обеспечивает достаточное пространство для теплообменных средств и способствует отсутствию мертвого пространства.

Через выходное отверстие в корпусе смесь твердых частиц и аэрирующего потока выводится из корпуса. Он обычно бывает круглым или эллиптическим, когда корпус имеет вертикальную ориентацию, выходное отверстие удобно располагать вверху аэрационной зоны.

Выходная труба для твердых частиц вытягивается в корпус, в частности, в аэрационную зону, предпочтительно, в область ввода аэрирующего потока для твердых частиц. Эта труба может входить в корпус в различных местах, но, предпочтительно, она входит в корпус в месте, противоположном средствам для аэрации. Удобно, чтобы по крайней мере часть входной трубы, которая вытягивается в аэрационную зону, была коаксиальной корпусу, что обуславливает

равномерное распределение твердых частиц по поперечному сечению корпуса. С конструктивной точки зрения, предпочтительно, чтобы не только эта часть, но и остальная входная труба были коаксиальными

5 по отношению к корпусу. Предпочтительно, чтобы входная труба входила в корпус через выходное отверстие. Более предпочтительно, чтобы входная труба была концентричной по отношению к выходному отверстию.

0 в силу чего обеспечивается, по существу, кольцевое отверстие между корпусом и входной трубой в качестве выхода для твердых частиц и аэрирующего потока.

Средства для аэрации могут быть любы5 ми средствами для ввода аэрирующего потока в корпус, таким как сетка, через которую аэрирующий поток вводится. Средства для аэрации с вводом аэрирующего потока устанавливаются как пучок

0 аэрационных труб с одним или более отверстиями на одном конце при другом конце, соединенном с источником аэрирующего потока, Эти трубы могут быть установлены в корпусе. Аэрирующим потоком является

5 воздух, но могут быть использованы и другие подходящие потоки, например пар.

Аэрационная зона может содержать вторичные средства для аэрации, которые располагаются в аэрационной зоне. Путем

0 использования таких вторичных средств для аэрации величина аэрации в аэрационной зоне может быть увеличена и, таким образом, массоперенос может быть улучшен. Вторичные средства для аэрации могут со5 держать отдельную сетку или трубы, которые выходят в аэрационную зону. Предпочтительно вторичные средства для аэрации снабжены одной или более перфораций в боковой стенке аэрационных труб,

0 которые описаны выше.

Теп лообменными средствами могут служить любые обычные устройства для передачи тепла от одной среды к другой. Так например, можно установить пластины или

5 змеевики в качестве теплообменных средств. Предпочтительно, теплообменные устройства устанавливаются в виде пучка труб, благодаря чему облегчается решение проблемы расширения или сжатия. Еще более предпочтительными являются теплообменные средства в виде труб штыкового типа, когда трубы устанавливаются одна в другую и когда один конец труб не соединяется с другими компонентами теплообмен- ных средств, такими как коллектор, служащий в качестве входных и/или выходных средств для теплообменной среды. Такая конструкция сводит к минимуму какие-либо проблемы, которые могут возникнуть в результате расширения или сжатия теплообменных компонентов. Предпочтительная теплообменная среда включает воду и/или пар.

Устройство, соответствующее изобретению, может с успехом использоваться для передачи тепла между теплообменной средой и твердыми частицами. Теплопередача между твердыми частицами и теплообменной средой может с успехом объединяться с эндотермической реакцией, которая может иметь место в теплообменных средствах. Например, может быть выбрана теплообменная среда, которая подвергается эндотермическому превращению в более полезные продукты. Каталитические эндотермические реакции могут быть обусловлены вводом катализатора в теплообменные средства. Если, например, теплообменные средства представляют собой пучки труб, катализатор может с успехом быть помещен в трубы в виде неподвижных слоев. Примером реакции, которая с успехом может быть осуществлена в теплообменных средствах такого типа, является эндотермическая каталитическая дегидрогенизация в олефины.

Устройство, соответствующее изобретению, успешно используется в процессе каталитического крекинга в потоке, охлаждая отработанные частицы катализатора, которые регенерируются. Отработанные частицы катализатора содержит осажденный на них кокс.

Содержащие кокс частицы катализатора далее пропускаются к регенератору, в котором по крайней мере часть кокса обжигается. Регенирированные таким образом частицы катализатора затем снова вводятся в реактор для проведения процесса.

При использовании в процессе каталитического крекинга в потоке устройство, соответствующее изобретени ю, соединяется с дном регенератора, используемого в процессе каталитического крекинга в потоке. Использование устройства, соответствующего изобретению, в процессе регенерации способствует большей скорости рециркуляции частиц катализатора через регенератор, через реактор и обратно, и полному сжиганию кокса на отработанных частицах с получением двуокиси углерода без возникновения риска перегрева частиц катализатора.

На чертеже представлено устройство, содержащее корпус 1, который содержит 5 средства (трубы) для аэрации 2 выходным отверстием 3, теплообменные средства, выполненные в виде наружной 4 и внутренней 5 труб.

Выходное отверстие 3 трубы 2, распола- .0 гается у нижнего конца трубы 2. В представленном варианте выход 3 находится внизу трубы 2. Труба может быть снабжена одной или более отверстиями в боковой стенке трубы, и помимо этого отверстия могут слу5 жить вторичными средствами для аэрации. Труба 2 соединяется с входным коллектором 6. Труба 2 и коллектор 6 вместе служат в качестве входа для аэрирующего потока. На фиг. 1 показана только одна труба для

0 аэрации. Очевидно, что устройство, соответствующее изобретению, может быть снабжено множеством труб. Теплообменные средства содержат теплообменную систему штыкового типа. Она содержит наружную

5 трубу 4 и внутреннюю трубу 5. Внутренняя труба 5 соединяется через резервуар 7 с входной трубой 8. Наружная труба 4 соединяется через выходной резервуар 9 с выходной трубой. Резервуары 7 и 9 ограничены

0 корпусом 1 и стенками 11 и 12. На рисунке показан только один комплект внутренней и наружной трубы. Очевидно, что ни практике устройство может содержать много таких комплектов. Как средства для аэрации, так

5 и теплообменные средства могут быть прикреплены к корпусу крепежными средствами (не показаны). Устройство снабжено, кроме того, входной трубой для твердых частиц 13. Эта труба может быть снабжена

0 сборными средствами 14, имеющими форму перевернутого усеченного конуса.

Устройство работает следующим образом.

Через сборные средства 14 и входную

5 трубу 13 твердые частицы, в частности частицы катализатора, применяемого в процессе, пропускаются в корпус 1 и, более конкретно, в пространстве, находящееся между средствами для аэрации 3 и выход0 ным отверстием 15, названное аэрационной зоной. Путем введения аэрирующей среды через средства для аэрации 3 плотность смеси твердых частиц с аэрирующим потоком уменьшается по сравнению с плотно5 стью твердых частиц, входящих в корпусе через входную трубу 13. В результате этого осуществляется течение частиц ззерх вдоль теплообменной системы и входной трубы 13. Во время контактирования с теплообменной системой движущиеся вверх частицы подвергаются теплообмену с теплооб- менной средой. Теплообменная среда пропускается через вход 8 и резервуар 7 во внутреннюю трубу 5, входящую в наружную трубу А. В трубе А теплообменная среда проходит вниз, и в это время теплообмен осуществляться между частицами и теплообменной средой. Затем среда поступает в выходной резервуар 9 и выводится через выходную трубу 10. В случае когда получается пар, имеющий относительно высокое давление, например, 40-100 бар, когда вода используется в качестве теплообменной среды, стенка 12 предпочтительно делается закругленной, чтобы противостоять таким давлениям. Частицы, движущиеся вверх, выводяться из корпуса через выходное отверстие 15.

Формул а изо бретени я 1. Устройство теплообмена между твердыми частицами и теплообменной средой, содержащее вертикальный корпус с впускным трубопроводом для твердых частиц, устройством аэрации, имеющим впускное устройство для аэрирующего агента и выпускное отверстие, образующие между собой зону аэрации, и теплообменное устройство.

имеющее впускное и выпускное устройства для теплообменной среды и размещенное по меньшей мере в части зоны аэрации, о т- личающееся тем. что, с целью интен- сификации теплообмена, впускной трубопровод для твердых частиц расположен внутри корпуса в зоне аэрации.

б. Устройство по пп.1-5. отличающееся тем, что теплообменное устройство выполнено в виде пучка труб.