CN1017972B - 使固体颗粒与流体相接触的设备 - Google Patents

Abstract

本发明包括用于固体颗粒与流体接触的设备。该设备包括有将流体供给装置部分地包围起来的固体颗粒贮槽(如流化催化裂化提升管反应器)，该流体供给装置的上游端部有入口，而在其下游端部有环形流体出口。

Description

本发明涉及用于使固体颗粒与流体接触的设备，特别是在流化催化裂化装置的提升管反应器下部使催化剂粒子与烃油流束相接触的设备。

众所周知在流化催化裂化技术中，该烃油一般作为外层环形流束沿直线方向流动，同时向该流束传递离心能量，在环形内部有气流与该外层流束同轴地通过小孔，使该油流与催化剂粒子接触。

然而，如果能够降低由于：（ⅰ）将烃油流束的直线速度转化为与上述离心能量相应的切线速度及（ⅱ）该流束与至少是未完全打散的内层气流共同通过小孔所引起的相当大的压力降是会有好处的。

现已发现可以不需要单独的内层流束，而只需将一环形流体流束（最好做成在中心且对称的锥形空心射流）直接引入固体颗粒流就可以在较低的压力损失下实现流体与固体颗粒的最佳混合。

因此，本发明涉及使固体颗粒与流体接触的设备，该设备包括将一股环形流体流束引入含有固体颗粒的流束。

本发明设备可以很便利地用于固体裂化催化剂与含烃流体的接触。

本发明设备可在很宽的温度范围内操作，当然，这温度范围是以所用流体不会凝固成大的粒子为前题的，较适宜的操作温度为0～800℃，优选温度为450～550℃。该接触设备一般是加压操作 的，但并不排除在（低于）大气压下操作的可能，只要能维持足够的压差，以便将环形流体流束引入固体粒子流中就行，在1～100巴的绝压下操作这一设备较为合适，连同催化裂化操作一同考虑，其最佳操作压力为2～6巴绝压。

适宜的固体与流体质量流量比值是1～10，而其最佳比值为4～8。

本发明包括用于固体颗粒与流体接触的设备，该设备包括固体颗粒贮槽，而该贮槽至少部分包围了流体供给装置，该装置的上游端部有一个入口通道，而在其下游端部有环形的流体出口通道，这种设备可具有与在英国专利申请号8607699中所描述的，用于混合流体的设备相同的特点。

以下用图1～4描述本发明的较好的实施方案。所有图中相应部分所用的标志数码是一致的。

图1    表示用于固体颗粒与流体接触的设备的纵剖面图。

图2    表示流化催化裂化提升管反应器底部的纵剖面图。

图3    表示图1所示设备中流体供给装置在AA′处的剖面图。

图4    表示布置图2所示提升管反应器中流体供给装置在BB′处的剖面图。

如简图1所示，本设备有一个流体供给装置（1），其主要部分（即其下游部分）被固体颗粒贮槽（2）所包围。流体供给装置（1）的上游端部（3）布置了一个专供第一种流体进入的入口（4），供第二种流体进入的入口（5）优选是管状的，且部分插入上游端部（3）内。如图1所表示的这种特别好的实施方案中，为使向上流动的第 一种流体加速流动，并在流体供给装置（1）的整个横截面上获得极好的流体分布，在流体供给装置（1）的壁与管状入口（5）之间装入供第一种流体进入的环形入口通道（6）。第一种流体和第二种流体的进一步加速流动及混合可以通过采用沿其下游方向截面积减小的管状流体供给装置（1）实现。该管状流体供给装置的上游端部（3）与下游部分（8）的直径比以1～5为佳，其最佳比值是1.2～3。

本发明设备的一个主要优点是仅在固体颗粒贮槽（2）底部（7）且大体为中心的位置布置单个管状流体供给装置（1），这样可使固体颗粒与流体实现快速、彻底和均匀的混合。

在管状入口（5）的下游端部（9）可有定位装置，如径向定位肋片（10）。在该下游端部（9）至少有一个开孔（11）;在某些场合，开较多的孔（如4～12个）更为有利，第二种流体以较高的流速（如30～300m/s）通过这（些）孔，因此也增加了流过流体供给装置（1）的流体混合物的流速。在较好的实施方案中，开孔（11）上还置有一折流器，在出口处形成一个环状的流体流动通路，该折流器最好是做成沿下游方向直径不断增大的轴对称体。

环状流体出口（12）最好是设在流体供给装置（1）的下游端部（8）的壁面与折流器（13）之间。该折流器最好做成沿下游方向直径不断增大的轴对称体。按本发明的较好实施方案，该折流器（13）主要由锥顶角为30～180度，最好为80～120度的锥体组成。该锥体底部直径与流体供给装置（1）下游端部（8）的直径之比取0.8～6较好，而以1～4为最佳。折流器（13）可用联接件（14）固定，该联接件可以固定在流体供给装置（1）下游端部（8）的内部，也可以布 置在其外部（如图1所示）;在后一种情况下，该联接件（14）还可充当流体供给装置（1）下游端部（8）与管状保护罩（16）间环形通路（17）中的叶片。在流体供给装置（1）的内部，与其大体同轴的位置可以安装一根杆（21），该杆与折流器（13）相联接，以使得围绕该杆的环状流动十分稳定。

本发明的设备还包括有流化装置（23），（例如图1中所示的开孔板形式的，或是环状流化装置）该装置上规则地布置了流态化的气孔（如喷嘴（24））。经流化气体进口（22）进来的流态化气体（如蒸气或流化催化裂化放出的酸性气体）通过该流态化气孔进入混合区（19）。另外由入口（27）引入的另一股气流可用以冷却保护罩（16）与管状流体引入装置（1）间的空间（25）。也可将固体颗粒贮槽（2）上靠近环形流体出口（17）部位的直径缩小（图中未表示出），其目的在于增加围绕该孔周围的固体颗粒流化床的流速，以进一步改进从流体出口（17）流出的流体（混合物）与固体颗粒的接触。

本发明的另一个实施方案如图2所示，它适于作为烃类物质的流化催化裂化设备中的一部分。除了已按图1描述的有关部分之外，该设备有一个固体颗粒入口（20），固体颗粒（如从催化剂再生器出来的颗粒）通过该入口进入固体颗粒贮槽（2）的底部（该贮槽可以是流化催化裂化设备的提升管反应器）。冷却气体（如低压蒸气）经冷却器入口（27）及环形冷却通道（26）进入空间（25）（该空间被保护罩（16）的底部（15）所包围），并通过带有叶片（18）的环形通道（17）排出。重质烃类油进料最好经入口（5）进入，并经装在其下游端部（9）的喷嘴（11）得到加速后进入流体供给装置（1），在那里与从 进口（4）进入的蒸气混合。

如图2所示的提升管反应器底部中心的独立的流体/固体颗粒接触设备，可在很短的时间周期内，在混合区（19）中得到混合非常均匀的固体裂化催化剂和流体（烃/蒸气混合物）的混合物;因此，提升管反应器中用于混合催化剂固体颗粒与烃类物料段的长度可很短，这就可以有效地利用提升管反应器的其余部分（上部）于实际催化裂化反应。

另外，采用本发明的设备，为喷射给定量的液体（烃类）仅需较小量的蒸气或另一种流体。而且，由于烃类物料与催化剂颗粒实现最佳接触状况，催化剂颗粒表面及催化设备壁面的结焦现象也可减弱。

可用下述例子说明本发明。

例：

重质烃类油的进料流束在250℃及12巴绝压下进入如图2所示设备的入口（5）。然后在3m长，直径为0.2m的管状流体供给装置（1）中与经入口（4）进入的温度为300℃，压力为15巴绝压的蒸气混合。所形成的油/蒸气混合物以50m/s的流速通过环形出口（12）进入操作压力为360巴绝压，操作温度为520℃的混合区（19）。700℃的再生硅-铝基催化剂颗粒通过入口（20）进入混合区（19），与油/蒸气混合物接触。

Claims (8)

1、用于使固体颗粒物流与流体接触的设备，其中包括固体颗粒贮槽，该贮槽至少部分地包围了流体供给装置并与其并流操作，而此流体供给装置的上游端部有入口，其下游端部有一环形流体出口，其中出口由固体供给装置包围，其特征在于流体出口基本上为环形并且基本上沿下游方向使流体物流径向分散。

2、按照权利要求1的设备，其中固体颗粒贮槽底部大体中心部位装有单一的管状流体供给装置。

3、按照权利要求1或2的设备，其中流体供给装置的横截面积沿下游方向减小。

4、按照权利要求3的设备，其中管状流体供给装置上游端部与下游端部的直径比为1～5。

5、按照权利要求4的设备，其中所说的值为1.2～3。

6、按照权利要求1或2中的任何一项的设备，其中环形流体出口（12）在流体供给装置（1）的下游端部（8）与折流器（13）之间。

7、按照权利要求5的设备，其中折流器是沿下游方向直径增大的轴对称体。

8、按照权利要求1～6中的任何一项的设备，其中第一种流体的环形入口（6）通道布置在流体供给装置（1）及第二种流体的管状入口（5）装置之间，该管状入口装置至少有一部分插入流体供给装置（1）的上游端部（3）。

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