CN102264870A - 调节一个或多个单元中物质存量的物质回收装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了物质回收装置、方法以及调节一个或多个单元中物质存量的系统。一种物质回收装置包含一热交换器和传输介质接头，所述传输介质接头被设置用于提供传输介质，以将回收的物质从所述单元传输到所述热交换器。另一种物质回收装置包含一热交换器和冲击冷却剂接头，所述冲击冷却剂接头被设置以用于向从所述单元回收的所述物质提供冲击冷却剂。另一种物质回收装置包含一热交换器、冲击冷却剂接头和传输介质接头。物质回收装置的另一个实施例包含一容器和冲击冷却剂接头。另一种物质回收装置包含一容器和传输介质接头。所述容器包含一壁、带有隔热耐熔物质的衬里、进料口和一出料口。其他实施例提供回收或调节一单元中物质的方法以及耦合到一物质回收装置的系统。

Description

调节一个或多个单元中物质存量的物质回收装置和方法
技术领域
本发明的实施例一般涉及一种物质回收装置和物质回收的方法。具体来说，本发明涉及从一个或多个单元中计量并回收一种或多种物质的物质回收装置和方法，所述一个或多个单元诸如流体催化裂化(FCC)单元以及诸如丙烯腈的制造、吡啶及吡啶衍生物的制造和其他工业工序等其他单元。
背景技术
图1是传统的流体催化裂化系统130的简图。流体催化裂化系统130通常包含耦合到催化剂注射系统100的流体催化裂化(FCC)单元110，石油原料源104、排气系统114和蒸馏系统116。
FCC单元110包含再生器150和反应器152。反应器152是石油原料催化裂化反应的主要场所，并将蒸气形式的裂化产物输送到蒸馏系统116。裂化反应的废催化剂被从反应器152传送到再生器150，以通过去除焦炭和其他物质来再生催化剂。再生的催化剂被重新引入反应器152中继续石油裂化工序以燃尽催化剂中的焦炭。然后，再生的催化剂被重新引入反应器152中继续石油裂化工序。
流体催化裂化系统130通常包含耦合到催化剂注射系统100的FCC单元110，催化剂注射系统100保持连续或半连续地向在再生器150与反应器152之间循环的存量添加新鲜催化剂。
在催化工序中，FCC单元110内的总催化剂保持动态平衡。例如，利用催化剂注射系统定期地添加催化剂同时以多种方式损失一些催化剂，诸如通过蒸馏系统、通过流出再生器150的污物以及催化剂的失活等。如果FCC单元110内的催化剂量随着时间的推移而减少，FCC单元110的性能和预期产量将降低，并且FCC单元110将变得不可操作。相反地，如果FCC单元110里的催化剂存量随着时间的推移而增加，再生器里的催化剂床水平达到操作上限，超量或失活的催化剂可以被回收以防止不可接受的大量催化剂排放到烟气流中，或防止其他工序干扰。
因此，需要有一种适用于从一个或多个单元(如FCC单元)中回收物质的物质回收装置和方法。此外，还需要有一种适用于在低氧环境条件下(诸如部分烧着或部分燃烧以及空气循环差的条件下)，从一个或多个单元中回收物质的物质回收装置和方法。
发明内容
本发明实施例的目的和优点将被阐述并且可以从以下示例性实施例的描述中明显看出，也可以通过实践本发明的实施例而得知。通过文字描述和权利要求书以及附图中具体指出的方法和系统可以实现和获得其他优点。
本发明的一个实施例提供一种物质回收装置。所述物质回收装置包含一热交换器和选自传输介质接头和冲击冷却剂接头组成的组中的至少一个构件。所述热交换器包含一物质入口，所述物质入口耦合到从中回收物质的一个或多个单元。所述传输介质接头被设置用于提供传输介质，以将所述回收物质从所述一个或多个单元传输到所述热交换器。所述冲击冷却剂接头被设置用于向来自所述一个或多个单元的所述回收物质提供冲击冷却剂。
本发明的第二个实施例提供一种物质回收装置。所述物质回收装置包含一容器和选自传输介质接头和冲击冷却剂接头组成的组中的至少一个构件。所述传输介质接头被设置用于提供传输介质，以将回收物质从一个或多个单元传输到所述容器。所述容器适于高温操作并且包含一壁、衬里、进料口和一出料口。所述衬里包含隔热耐熔的物质，并且所述进料口被设置用于接收来自至少一个单元的回收物质。
第三个实施例提供一种方法。所述方法包含从一个或多个单元中回收物质；以及进行选自下述所组成的组中的至少一种操作：用一冲击冷却剂冲击冷却回收物质和用一传输介质将所述回收物质从所述至少一个单元传输到一热交换器，所述热交换器耦合到所述至少一个单元。
第四个实施例提供一种方法。所述方法包括从一个或多个单元中回收物质；和进行选自下述所组成的组中的至少一种操作：用一冲击冷却剂来冲击冷却所述回收物质和用一传输介质将所述回收物质从所述一个或多个单元传输到一容器，所述容器耦合到所述一个或多个单元。所述容器包含一壁、衬里、进料口和一出料口。所述衬里包括隔热耐熔的物质并且所述进料口被设置用于接收来自至少一个单元的回收物质。
第五个实施例提供一种系统。所述系统包含一个或多个单元，所述单元耦合到一物质回收装置。物质回收装置包含选自热交换器、一容器及所述热交换器和容器的组合所组成的组中的至少一个构件；以及选自传输介质接头、冲击冷却剂接头及所述传输介质接头和冲击冷却剂接头的组合所组成的组中的至少一个构件。所述传输介质接头被设置用于提供传输介质，以将回收物质从一个或多个单元传输到所述容器。所述冲击冷却剂接头被设置用于向来自所述一个或多个单元的回收物质提供冲击冷却剂。所述热交换器包含一物质入口、物质出口、冷却液入口和冷却液出口。所述物质入口耦合到一个或多个单元，并且传感器耦合到所述热交换器，以提供指示所述物质入口、物质出口、冷却液入口和冷却液出口处的温度的量度。所述容器包含一壁、衬里、进料口和一出料口。所述衬里包括隔热耐熔的物质并且所述进料口被设置用于接收来自至少一个单元的回收物质。
附图说明
附图是本说明书的组成和构成部分，用于图示并提供对本发明的方法和系统进一步的了解。结合说明，附图用来解释本发明的原理。
图1是根据本发明的一实施例的传统物质回收装置的示意图。
图2是根据本发明的一实施例的具有传输介质接头和/或冲击冷却剂接头的物质回收装置的示意图。
图3是根据本发明的一实施例的热交换器的详细示意图。
图4是根据本发明的一实施例的另一种带密封件的热交换器的示意图。
图5是根据本发明的一实施例的另一种带密封件的热交换器的示意图。
图6是根据本发明的一实施例的带有输送容器和传输介质接头或冲击冷却剂接头的物质回收装置的示意图。
图7是根据本发明的一实施例的调节单元内物质的方法流程图；和
图8是根据本发明的一实施例的另一种调节单元内物质的方法流程图。
为了便于理解，在可能的情况下使用相同元件符号表示附图中共有的相同元件，除非适当的时候可以加入后缀以区分此类元件。附图中的图像出于说明目的被简化且并非缩放图。可以预期一个实施例的特征或步骤可能有利地合并到其他实施例中而无需进一步详述。
具体实施方式
在以下的说明中，整个附图部分所示的若干视图中，相同的元件符号表示相同或相应的部件。同样应该理解，术语诸如“顶部”、“底部”、“外部的”、“内部的”等是方便的说法，不能理解为限制性的术语。作为参考，许多术语的意思如下。单数形式“一”(a)、“一个”(an)和“该”(the)包括复数含义，除非上下文中另外清楚指明。如整个说明书和权利要求书所用的相似的语言可以用来修饰任何定量表示，所述相似语言可以在不导致与所述语言相关的基本功能发生改变的情况下进行允许的变动。相应地，用术语诸如“约”修饰的数值不限于指定的精确值。在某些情况下，近似的语言可能相当于用于测量数值的仪器的精确度。同样地，“无”(free)、“耗尽的”或“极小的”可以与术语结合使用，并且可以包含非实质的(insubstantial)数或极微的量，但所述“无”(free)、“耗尽的”或“极小的”修饰的术语仍然被认为是无(free)的意思。例如，无或耗尽氧气，以及相似的术语和短语，可以指不存在有效量、一些或全部氧气的情况。
如在此处使用的术语“可(能)”和“可能是”指在一组环境下发生的可能性；拥有一种指定的性质、特征或功能；和/或通过表述与修饰的动词相关的一种或多种能力、性能或可能性，修饰另一动词。相应地，“可(能)”和“可能是”的使用指示被修饰的术语显然是恰当的、有能力的或适用于指示的性能、功能或用法，同时考虑到一些环境下该修饰术语可能有时不是恰当的、有能力的或适合的。
现在详细地参考在附图和实例中说明的本发明的示例性实施例。通常对于附图，应该理解为图示是用于说明本发明的一个具体实施例并不是为了将本发明限制于所述具体实施例。
无论何时提到本发明的具体实施例包括一组中的至少一个元件及所述元件的组合或者由一组中的至少一个元件及所述元件的组合组成时，应该理解为该实施例可能包括或者由该组的任何元件组成，可以是单独地或与该组的任何其他元件组合。此外，当任何构成部分或配方发生一次以上变化时，每次发生变化时的定义都与所有其他变化发生时的定义相互独立。并且，只有当组合的结果产生稳定的化合物时，取代物和/或变量的组合才是允许的。
图2是物质回收装置200的一个实施例的示意图，所述装置用于从一个或多个单元201移除一种或多种物质。物质回收装置200的一个实施例包括一个或多个热交换器214和一个或多个传输介质接头296。传输介质接头296被设置用于提供一种或多种传输介质，以将物质从一个或多个单元传输到一个或多个热交换器，并且本发明不受传输介质接头或接头组合296的位置的限制。在一个实施例中，提供的传输介质的氧气含量少于20％。在另一个实施例中，提供的传输介质的氧气含量少于10％。而在另一个实施例中，提供的传输介质的氧气含量少于5％。可燃范围(爆炸范围)是指当引入点火源时，气体或蒸气将会燃烧(或爆炸)的的浓度范围。在一些实施例中，提供的传输介质低于爆炸或可燃范围(称为“爆炸或可燃下限”(LEL/LFL))，以使得混合物太少不足以燃烧。在一些其他实施例中，提供的传输介质高于爆炸或可燃上限(称为“爆炸或可燃上限”(UEL/UFL))，以使得混合物很多足以燃烧。
传输介质的非限制性实例包含但不限于以下，可以是单独地或是下述物质中两种或更多种相组合：水；惰性气体；氧含量低于必要量的传输介质，所述必要量是指传输介质与回收物质接触时支持燃烧所需的量；以及一种或多种物质的反应产物，所述一种或多种物质燃烧足够的时间，使氧气含量低于当所述物质与传输介质接触时支持燃烧所需的量等等。物质可燃烧足够的时间，以使氧气含量低于传输介质与回收物质接触时支持燃烧所需的量，这种物质的非限制性实例包含，可以是单独地或者下述物质中两种或更多种相组合：燃气、LPG、氢气、天然气、水煤气、石脑油、汽油、瓦斯油、煤、碳、真空瓦斯油和渣油。在具体的实施例中，在空气中燃烧的物质的反应产物包括氧气含量耗尽的烟气。应该理解，传输介质还包括所述实施例相互的反应产物，可以是单独地或是下述物质中两种或更多种相组合：诸如它们的反应产物：水；惰性气体；氧气含量低于必要量的传输介质，所述必要量是指传输介质与回收物质接触时支持燃烧所需的量；以及燃烧过的物质。该反应产物或多种产物可以是部分至全部、化学或物理地反应得到。
物质回收装置200的另一个实施例包含一个或多个热交换器214和一个或多个冲击冷却剂接头294。冲击冷却剂接头294被设置用于为来自至少一个单元201的回收物质提供一个或多个冲击冷却剂源290，并且阀门292可调节冲击冷却剂源290的流速或流量。
冲击冷却剂的非限制性实例包含但不限于：水；惰性气体；液氮；以及氧气含量低于必要量的传输介质，所述必要量是指传输介质与回收物质接触时支持燃烧所需的量，所述冲击冷却剂可以是单独地或上述物质中两种或更多种相组合。应该理解，冲击冷却剂的非限制性实例还包含所述冲击冷却剂的反应产物，可以是单独地或上述物质中两种或更多种相组合。本发明不受一个或多个冲击冷却剂接头294的位置的限制。
在一个实施例中，冲击冷却剂的比热容为约1KJ/Kg.K至约5KJ/Kg.K。在另一个实施例中，冲击冷却剂的比热容为至少约1.5KJ/Kg.K。
在一个实施例中，冲击冷却剂的潜热为约150KJ/Kg至约2500KJ/Kg。在另一个实施例中，冲击冷却剂的潜热为至少1000KJ/Kg。在另一个实施例中，冲击冷却剂的潜热为至少1500KJ/Kg。
在一个实施例中，提供足够量的冲击冷却剂，足以通过降低回收的催化剂与冲击冷却剂的组合混合物的温度来降低燃烧的风险。在另一个实施例中，提供足够量的冲击冷却剂，足以使回收的催化剂与冲击冷却剂的组合混合物的温度降低到427℃。在另一个实施例中，提供足够量的冲击冷却剂，足以使回收的催化剂与冲击冷却剂的组合混合物的温度降低到自燃温度以下。
应该理解，本发明的实施例不受上述指出的冲击冷却剂的限制，且本发明的实施例包含基于一个或多个组合特征(诸如比热容、潜热、以及供应温度，所述供应温度指提供的冲击冷却剂的温度)，提供一种或多种冲击冷却剂。此外，还应该理解，本发明的实施例包含基于诸如比热容和/或潜热越高，供应的温度范围也可能越高的特征来选择冲击冷却剂。相反地，本发明的实施例包括基于诸如供应温度越低，比热容和/或潜热的范围也可能越低的特征来选择冲击冷却剂。
在一个实施例中，一种或多种冲击冷却剂具有一个或多个组合的特征：足够高的比热容和/或足够高的潜热和/或足够低的供应温度，以使回收的物质冷却到预期的温度范围。因此，本发明的实施例包含通过基于诸如足够高的比热容和/或足够高的潜热和/或足够低的供应温度等特征来提供冲击冷却剂，将回收的物质冷却到预期的温度范围。本发明的实施例包含通过提供具有较高比热、较高潜热和/或较低供应温度的冲击冷却剂，可以是单独地或者它们相组合，进一步控制冷却或降低回收物质温度的程度。相反地，本发明的实施例包含通过提供具有较低比热、较低潜热和较高供应温度的冲击冷却剂，可以是单独地或者它们相组合，进一步控制回收物质温度的增加程度。
在一个实施例中，一种或多种冲击冷却剂具有足够高的比热容、足够高的潜热和足够低的供应温度中的一个或多个组合的特征，以使回收的物质冷却到低于538℃。在另一个实施例中，一种或多种冲击冷却剂具有足够高的比热容、足够高的潜热和足够低的供应温度中的一个或多个组合的特征，以使回收的物质冷却到低于482℃。在另一个实施例中，一种或多种冲击冷却剂具有足够高的比热容、足够高的潜热和足够低的供应温度中的一个或多个组合的特征，以使回收的物质冷却到低于427℃。在另一个实施例中，一种或多种冲击冷却剂具有足够高的比热容、足够高的潜热和足够低的供应温度中的一个或多个组合的特征，以使回收的物质冷却到低于204℃。
在一个实施例中，一种或多种冲击冷却剂的比热容为约1KJ/Kg.K至约5KJ/Kg.K，并且所述冲击冷却剂的潜热为约150KJ/Kg至约2500KJ/Kg。在另一个实施例中，一种或多种冲击冷却剂的比热容为至少1.5KJ/Kg.K，并且所述冲击冷却剂的潜热为至少1500KJ/Kg。
物质回收装置的另一个实施例包含一个或多个热交换器214、一个或多个冲击冷却接头294和一个或多个传输介质接头296。本发明不受独立的或相互关联的冲击冷却剂接头294和传输介质接头296的位置限制。例如，本发明的范围包括调整冲击冷却剂接头294或传输介质接头296与单元201的间距。例如，本发明的范围包括将冲击冷却剂接头294置于传输介质接头296的上游或下游。在一个实施例中，冲击冷却剂接头294是在传输介质接头296的上游。在另一个实施例中，数个冲击冷却剂接头294可分别位于传输介质接头296的上游和下游。
低氧环境
本发明的实施例包含在各种低氧环境条件下回收物质的系统和方法。低氧环境条件的实例包含但不限于：部分烧着部分燃烧、混合模式FCC、空气循环差的完全燃烧FCC等。近似低氧环境条件的非限制性实施例包含再生器区域中烟气的CO水平持续＞0.5％，更具体来说＞1％。另一种近似低氧环境条件的非限制性实施例包含FCC单元的再生器区域出口处的超量O2水平为＜0.5％，更具体来说＜0.2％。另一个近似低氧环境条件的实施例诸如空气分布差的完全燃烧FCC，FCC单元的再生器区域的出口处逸出的CO偶尔＞0.5％并且再生器区域的出口处的超量O2水平通常＞0.5％。
部分燃烧FCC(Partial combustion FCC)
低氧环境条件的一个实施例包含部分燃烧FCC。当从一个充分燃烧的FCC再生器中回收催化剂时，该催化剂几乎是全部被再生并且只有极少量或没有焦炭残留在催化剂上。因此，回收线上没有或极少有额外的燃烧。相比之下，当从部分燃烧FCC再生器中回收催化剂时，该催化剂通常没有完全被再生并且有一些焦炭残留在催化剂上。通常，当加入载体或运载空气时，足够的焦炭残留可能会引起回收线上的燃烧，这种燃烧使回收线变热并使冷却该回收的催化剂的努力无效。
在一个非限制性实施例中，本发明的一个或多个优点是，通过至少部分使用传输介质住如惰性气体或蒸汽代替空气使燃烧最小化，可防止这种燃烧回收部分燃烧的FCC单元中带有残余焦炭沉积的部分再生的催化剂，或者使带有残余焦炭沉积的部分再生的催化剂最小化。然而，本发明的实施例不限于部分燃烧环境，还包含至少部分使用传输介质诸如惰性气体或蒸汽来代替空气以使其他单元中的燃烧最小化的系统和方法。
部分燃烧FCC单元的一个非限制性实例的特征在于：烟气中具有一定混合量的一氧化碳与超量氧气。在一个实施例中，当将催化剂从FCC再生区移除并且再循环到FCC转化区时，有大量焦炭留在催化剂颗粒上。例如，再生气体可能不含氧气或分子氧的量稍微小于焦炭(碳和氢)充分燃烧成二氧化碳和水蒸汽所需的量。举例说明但不作限制，可向FCC再生区提供含氧气体使之与再生区中催化剂颗粒上焦炭中明显较少的碳发生反应，从而燃烧掉再生区中催化剂颗粒的有限焦炭，以使得平均残留碳含量大于，诸如但不限于0.2个重量百分比。
部分燃烧FCC的近似情况的非限制性实施例如以下表1所示：
表1
 参数   在烟气中的值
 超量氧   小于约0.5％或小于约0.2％
 CO，v％   大于约1％或大于约0.5％
与部分燃烧FCC单元相比，充分燃烧FCC(full combustion FCC)单元的一个非限制实例的特征在于，烟气中具有相当高的超量氧浓度。本发明的实施例还包含至少部分使用传输介质著如惰性气体或蒸气代替空气使充分燃烧FCC单元中的燃烧减至最小的系统和方法。充分燃烧FCC单元的操作温度通常高于以部分燃烧模式操作的类似FCC单元。在充分燃烧模式中，单元的超量O2水平越高，CO水平就会越低，因为存在丰富的氧气将此残余CO转化成CO2，或类似地，促使碳直接转化为CO2，而不形成CO。充分燃烧FCC的近似情况的非限制性实例如以下表2所示：
表2
 参数   在烟气中的值
 超量氧   大于约0.5％
 CO，v％   小于约1％
混合模式FCC(Mixed Mode FCC)
设计混合模式的FCC以合并部分燃烧和充分燃烧FCC的元素。在第一部分中，再生器的部分燃烧部分，保持一定条件使催化剂的残留碳显著地被氧化为CO，而基本上没有超量O2。在第二部分，充分燃烧部分，催化剂进一步与相对较高浓度的空气接触以便去除催化剂表面多余的残留碳。这种双模式工序使催化剂经受的高温失活比传统的充分燃烧FCC少。因此，本发明的一个实施例包含从混合模式FCC回收物质，所述实施例的优势具体体现在再生器的部分燃烧阶段。混合模式FCC单元的一个实施例包含Stone&Webster Axxens R2RTM模型，所述模型含有一个双阶段再生器。混合模式FCC单元的另一个实施例包含UOP RCCTM单元。
空气分布差的充分燃烧FCC(Full Combustion FCC with Poor Air Distribution)
已经观察到一些单元，即使以充分燃烧模式操作，还是会含有一种或多种在部分燃烧单元里发现的状况，最明显的是基本没有超量O2且CO水平非常高。通过监测单元里烟气的CO水平可以观察到这类状况。如果单元常规地显示逸出CO高于1％，那么此类单元的空气分布可能很差，并且可能受益于本发明描述的实施例，也属于本发明的范围。
空气被持续地引入到再生器的底部，但是所述领域的技术人员应理解，可以将空气引入再生器的任何位置处。空气含有约21％的氧气(即，O2)、约78％的氮气(即，N2)以及约1％的其他组分。在一些FCC单元中，空气和/或焦化的催化剂可能不均匀地分布在再生器中。分布不均匀意指再生器的某些区域氧气浓度高(例如，2％以上的氧；3％以上的氧；4％以上的氧或5％以上的氧，即，氧化环境)，而有些区域的氧浓度低(例如，小于2％的氧，即，还原环境)。因此，属于本发明的范围并且在本发明的一个实施例中，所述系统和方法包含从具有氧气分布不均匀的再生器的FCC单元中回收物质。
应该理解，调整各种不同的FCC单元的参数设置也属于并且包含在本发明的范围内。此类参数的实例包含温度、压力以及再生区中裂化催化剂的停留时间。同样应该理解，本发明不受FCC进料种类、FCC催化剂种类或FCC单元的限制。
在一个实施例中，热交换器214包含一个或多个物质入口232、一个或多个物质出口234、一个或多个冷却液出口236、以及一个或多个冷却液入口238。物质入口耦合到至少一个单元201。热交换器214还包含一个或多个传感器280、282、284和286。
在一个实施例中，热交换器214包含数个传感器，诸如一个或多个物质入口温度传感器280、一个或多个物质出口温度传感器282、一个或多个冷却液出口温度传感器284以及一个或多个冷却液入口温度传感器286，以分别提供指示在物质入口232、物质出口234、冷却液入口238和冷却液出口236处的温度的量度。举例说明但不作限制，温度传感器的非限制性实例包含：热电偶、Pt电阻温度计和IR照相机，可以是单独地或者上述组件中两种或更多种相组合。Pt电阻温度计基于不同温度下铂(Pt)电阻的变化来测量温度。IR照相机使用红外光发射的测量来测量物体的温度。在一个实施例中，冷却液出口236和冷却液入口238分别位于热交换器214的相对的两端。
在一个实施例中，测量重量的容器被绕过，并且物质回收系统200实质上没有此容器；通过热交换器214周围的热平衡来测量从单元中回收的物质质量或数量。在另一个实施例中，回收物质从单元201流向热交换器214然后输送线118使热交换器214连接到容器。因此，在一个实施例中，输送线118将来自热交换器的冷却的回收物质输送到容器。应该理解，物质回收装置200可用于在计量回收物质的量方面具有不同程度专属性的单元或工序。因此，取决于回收物质的量的专属性计算，在有或者没有计量器的情况下，通过使用以下方程式，可以根据热交换系统周围的热平衡来计算来自单元的回收物质(即，被冷却并传送到废催化剂料斗中的催化剂)的质量或数量：
空气质量×空气比热×(空气温度出口-空气温度入口)＝(催化剂、传输介质和冲击冷却剂的质量)×(催化剂、传输介质和冲击冷却剂的比热)×(催化剂温度入口-催化剂温度出口)。
在一个实施例中，热交换器214包含第一管道202和外壳204。物质(即，催化剂)从单元201流经管道202，并且冷却剂通过第一管道202和外壳204之间限定的冷却剂容积腔206循环流动，以提取第一管道202中物质的热量。在一个实施例中，热交换器214的第一管道202基本上是非曲折的且基本上没有弯曲或曲线。应该注意的是，也可能存在一些弯曲或曲线。在一个实施例中，第一管道202基本上是不曲折的且没有弯曲或曲线，所述管道弯曲或曲线的量少于表面面积的约10％。在另一个实施例中，第一管道202基本上是非曲折的且没有弯曲或曲线，所述管道弯曲或曲线的量少于表面面积的约5％。在一个具体实施例中，第一管道202基本上是非曲折的且没有弯曲或曲线，所述管道弯曲或曲线的量少于表面面积的约1％。在一个实施例中，热交换器的第一管道202基本上是线性的。在一个具体实施例中，第一管道202基本上是线性的，达到约99％，达到约95％，达到约90％，达到约85％，达到约80％，以及达到约75％。
“基本上没有”某一元素(诸如氧气)或“基本上是线性的”明显地允许存在微量的此类元素，并且不限于某一具体指定的精确值，并且还可以包含不同于该具体指定值的数值。在一个实施例中，“基本上没有”明显地允许存在微量的非线性表面。在一个具体实施例中，“基本上没有”明显地允许存在微量的非线性的圆周、面积或体积，分别以连续或分离的方式出现，以使得第一管道202的总圆周、面积或体积基本上是非曲折且没有弯曲或曲线，所述管道弯曲或曲线小于约10％，小于约5％，小于约1％，小于约0.5％，以及小于约0.1％。“基本上没有”明显地分别允许存在微量的非线性表面等，但并不是要求存在非线性表面，诸如弯曲或曲线。
如整个说明书和权利要求书在此处使用的相似语言可以用来修饰任何定量或定性的表示，所述相似语言可以在不导致与所述语言相关的基本功能发生改变的情况进行允许的变动。相应地，通过术语诸如“约小于”给定的氧含量或“基本上没有”来修饰的值，并不限于具体指出的精确值，还可以包含不同于该具体指出值的数值。至少有些情况下，相似的语言可能相当于测量数值的仪器的精确度。此外，“物质的回收”可以与术语结合使用，且包含不同量的回收物质但不限于具体指出的精确值，还可包含不同于该具体指出值的数值。
在热交换器214的一个实施例中，外壳204包含与第一管道202保持一定间隔的管。外壳的形状和尺寸是可变的且可基于使用意图进行调整。第一管道202包含一个或多个突起部210以保持第一管道相对于外壳具有一定的间隔。在一个实施例中，突起部210未附接到外壳204，以允许管道202相对于外壳204纵向延伸。在一个实施例中，热交换器214包含第一管道202和外壳204，其中外壳204像螺旋般环绕第一管道202。
突起部210或外壳204的形状和尺寸都是可变的。举例说明但不作限制，突出部210可以是球体、纤维、板、立方体、三脚体、锥体、棒、四脚体、翼片、螺栓等形状，可以是单独地或者它们相组合。在一个实施例中，突起部210包含伸向外壳204和第一管道202之间限定的冷却剂容积腔206以增加热传送面积的翼片、螺栓或其他几何形状。每个突起部210的性质与其他任何突起部210的性质是相互独立的。例如，每个突起部210的尺度包含例如深度、宽度、长度以及形状的尺度，可以在不同实施例之间独立地变化，且图2描绘为螺栓和翼片的突起部210仅作为说明。突起部210的尺寸也是可变的并且可以取决于突起部的热交换器和使用意图而改变。
在一个实施例中，热交换器214的操作温度范围是在约环境温度至1600℉。滑动式密封装置和相耦合的突起部210使得第一管道202可以在该操作温度下相对于外壳204纵向扩展。热交换器可进一步包括冷却剂流体(即，冷却液)路径212，所述路径延伸穿过冷却剂容积腔。冷却剂空气路径可以耦合到风箱224、工艺空气源216或喷射器218，可以是单独地或者它们相组合。冷却剂流体的非限制性实例包含但不限于：空气、低压水、高压水、氮气和热传送液体诸如苯氧基苯、苯基苯(也称作DowthermTM)、1，1′-联苯、氯代衍生物(也称作SantothermTM)、蒸汽等，可以是单独地或上述物质中两种或更多种相组合。在一个实施例中，冷却剂流体包含使沸腾最小化的冷却剂流体，诸如高压水。在一个实施例中，冷却剂的流速的测量可以使用但不限于涡轮流量计、正排流量计、孔板流量计、皮托管、文丘里流量计、磁流量计、质量流量计等，可以是单独地或上述组件中两种或更多种相组合。尽管图2没有图示冷却剂流速传感器，但传感器286的位置指示了其中可以利用冷却剂流速传感器的一个位置。
在一个非限制性实施例中，数个物质入口232分别耦合到数个单元201。在另一个非限制性的实施例中，数个物质入口232分别平行地耦合到数个单元201。在另一个具体的非限制性实施例中，至少一个物质入口232选择性地耦合到数个单元201。
在物质回收装置200的另一个实施例中，数个物质入口232分别平行地耦合到一个单元201。在另一个实施例中，物质入口232通过分流阀选择性地耦合到数个单元201。
在一个实施例中，物质回收装置200被设置用于从一个或多个单元201中回收物质，诸如但不限于：FCC单元、固定床或移动床单元、沸腾床、适用于制造吡啶及吡啶衍生物的单元、适用于制造丙烯腈的单元、在低氧环境条件下操作的单元(低氧环境条件诸如但不限于部分烧着部分燃烧、混合模式FCC、空气循环差的充分燃烧FCC等)以及适用于工业工序的其他单元等，可以是单独地或者两种或更多种相组合。
在一个具体实施例中，物质回收装置200可以被设置用于从数个FCC单元的单元201中回收物质。在该实施例中，物质回收装置的操作压力可以为约0至约100磅/平方英寸。FCC单元适用于促进由一源头提供的石油原料的催化裂化，并且可以以传统方式设置。2005年7月19日提交的美国专利申请序列号7,431,894中描述了一个适合获益于本发明的物质回收装置的实例。2008年2月5日提交的美国专利申请序列号61/026,343中描述了另一个适合获益于本发明的物质回收装置的实例。2008年10月14日提交的美国专利申请序列号61/094,650中描述了另一个适合受益于本发明的物质回收装置的实例。在一个实施例中，物质回收装置200被设置用于通过物质入口232从数个单元201回收物质。在另一个实施例中，物质回收装置200被设置用于从单元中回收物质，其中单元被设计成用于将汽油裂化成液化石油气(LPG)，诸如但不限于SuperflexTM法，或替代汽油将重质原料裂化成LPG，诸如但不限于IndmaxTM法。
在另一个具体实施例中，物质回收装置200可设置用于从加工丙烯腈的单元201中回收物质。物质回收装置有至少一个适于耦合到单元201的物质入口232。适用于制造丙烯腈的单元201的一个实例是流化床工艺。类似的单元也用于制造其他化学品，诸如吡啶。
物质回收装置200的实施例被设置用于回收各种物质，并且本发明的实施例不受限于回收的是什么物质或者回收的物质的形式。物质成分的实例包含但不限于：氧化铝、氧化硅、氧化锆、铝硅酸盐等，可以是单独地或者两种或更多种相组合。物质形式的非限制性实例包含液体，粉末，成形的固体形状，诸如微球体、珠状物以及压出物，可以是单独地或者两种或更多种形式相组合。物质的非限制性实例可以称为并且包含催化剂、产物、粉末、添加剂、废平衡催化剂以及催化剂粉末。物质回收装置的非限制性实例包含物质添加容器，诸如压力容器；配料容器，用于以液体、粉末以及成形的固体形状诸如微球体、珠状物和压出物的形式输送，可以是单独地或者两种或更多种形式相组合。
热交换器214的实施例包含但不限于如上所述内容。在热交换器的一个实施例中，一外壳限制了围绕至少一部分管道的冷却剂体积；以及一滑动式密封装置208以一种方式使外壳密封到管道，以使第一管道相对于外壳纵向扩展。图3-图5中描述了滑动式密封装置的非限制性实施例。
图3包含滑动式密封装置208的一个实施例。滑动式密封装置208包含密封外壳304、护圈306和密封件308。密封外壳304耦合到端帽204。
图4包含滑动式密封装置400的另一个实施例。滑动式密封装置400将外壳的第一部分402耦合到外壳的第二部分404。滑动式密封装置400包含套管406，密封外壳408，护圈410和密封件412。套管406是以焊接、钎焊或其他基本上无泄漏的方式固定或连接到外壳的第二部分402。密封外壳408耦合到套管406。护圈410螺纹旋进密封外壳408内以保持对第一管道202的密封。
图5包含滑动式密封装置500的另一个实施例。滑动式密封装置包含一个或多个摺箱502。摺箱502将外壳的第一部分402耦合到外壳的第二部分404。
物质回收装置200也可包含气体源216，所述气体源耦合到热交换器214的第一管道202。空气或者其他气体源216可用于流体化、充气和/或以其他方式冷却容器中沉积的回收物质。物质回收装置也可包含一种动态控制阀220，以控制从气体源输送至第一管道的气体量。在一个实施例中，经过热交换器的物质流保持速率约5ft/s至约30ft/s。在另一个实施例中，经过热交换器的物质流速率约为5ft/s至约15ft/s。在一个具体实施例中，经过热交换器的物质流速率约为10ft/s，具有达到约+30％的容限。在一个实施例中，经过热交换器的物质流可具有的标准偏差达到约+30％，达到约+20％和达到约+10％。
在另一个实施例中，如图6所示，物质回收装置600包含容器602和一个或多个传输介质接头296。传输介质接头296被设置用于提供一种或多种传输介质，以将物质从一个或多个单元传输至一个或多个容器602，并且该发明不受传输介质接头或接头组合的位置的限制。另一个实施例的物质回收装置200，如图6所示，包含容器602和一个或多个冲击冷却剂接头294。冲击冷却剂接头294被设置用于向来自至少一个单元的回收物质提供一个或多个冲击冷却剂源290，并且阀门292可调节冲击冷却剂源290的流速和流量。另一个实施例的物质回收装置包含一个或多个容器602、一个或多个冲击冷却剂接头294和一个或多个传输介质接头296。
在一个实施例中，物质回收装置600进一步包含耦合到进料口104计量设备256，以监测或控制从一个或多个单元201接收的物质的量。计量设备256可以是开/关阀门，诸如everlasting阀门、旋转阀门或者其他适于移除和/或调节从单元201进入容器602的物质回收量的设备。计量设备256可通过重量、体积、定时分配或者通过其他方式确定物质的量。单元201的物质需求可以变化。在一个实施例中，其中单元201是FCC单元，计量设备256通常被设置用于每天从再生器150移除约0.1至约30吨催化剂，而不中断FCC单元内的处理工序。计量设备256通常在计划的生产周期中(通常24小时)定期地从FCC单元110移除催化剂，以生产周期中间隔开的预定量的多点式(multiple shots)进行。然而，催化剂也可按如上所述以“根据需要”为基础从FCC单元110移除。
在实施例中，计量设备256是控制阀，它通过定时驱动，调节从单元201输送进存储容器602的物质的量。控制阀可包含剪切盘(未图示)，用于打开和关闭阀孔。在一个实施例中，剪切盘偏心旋转，而且旋转清除孔口以提供自研磨、底座清洁作用，防止回收的催化剂在剪切盘和阀座的密封表面形成沟槽，这些沟槽可能引起阀泄漏。适合获益于本发明的一种阀门可购自位于South Plainfield，New Jersey的Everlasting ValveCompany。也可以选择利用其他控制阀。
出口阀260耦合到出料口106以控制从容器602经过出口管线604移除至废催化剂存储/处理处(未图示)的回收催化剂的量。
在一个实施例中，计量设备256的控制阀与出口阀260是互锁的，以防止同时打开。这样可以获得介于阀门开放之间的数据，以便可以精确地分析进入和离开容器602的催化剂的量。在一个实施例中，出口阀260是打开的，同时流量控制回路108提供约60psi(约4.2kg/cm2)的空气进入容器602的内部，以促使催化剂从容器602流动经过阀门260并且经由出料口106进入废催化剂存储/处理处。本发明的实施例还包含打开的出口阀260，同时压力调节系统642提供其他的气体，诸如氮气或惰性气体，可以是单独地或者它们相组合。
在一个实施例中，物质回收装置600进一步包含一个或多个热交换器214和一个或多个输送线118。输送线118耦合到入口104，以将回收的物质从一个或多个单元201输送至容器602。
在一个实施例中，衬里620的隔热耐熔物质包含一种或多种物质，诸如但不限于铝的氧化物(氧化铝)、硅的氧化物(氧化硅)、镁的氧化物(氧化镁)、钙的氧化物(氧化钙)、氧化锆，可以是单独地或其中两种或更多种相组合。在一个实施例中，隔热耐熔物质包括厚度约1至约6英寸的涂层。在另一个实施例中，隔热耐熔物质包括厚度约2至约4英寸的涂层。在另一个实施例中，隔热耐熔物质包括厚度约3至约4英寸的涂层。
在一个实施例中，衬里620包括的厚度可基于一个实施例中一种类型的涂层。在其他的实施例中，衬里620包括的厚度可基于两种或更多种不同类型的涂层，诸如第一涂层622和第二涂层624。因此，衬里620可包括多层涂层，其中第一和第二涂层相同或彼此不同。
本发明的实施例不受隔热耐熔物质是什么的限制，也不受隔热耐熔物质的量、厚度或者形式的限制。隔热耐熔物质是什么以及隔热耐熔物质的量、厚度或形式可以容易地根据容器602的条件及应用进行调整。例如，在一个实施例中，隔热耐熔物质包含承受极高温度的能力，隔热耐熔物质诸如但不限于铝的氧化物(氧化铝)、硅的氧化物(氧化硅)、镁的氧化物(氧化镁)、钙的氧化物(氧化钙)、氧化锆，可以是单独地或其中两种或更多种相组合。
在一个实施例中，壁610包含一种或多种物质，诸如但不限于碳钢。壁610可以是容器周围护套形式的碳钢。在一个实施例中，壁610具有金属表面。壁610可包含一种或多种金属，诸如但不限于：Au、Ag、Cu、Ni、Pd、Pt、Al和Cr，可以是单独地或者它们的任意组合。在另一个实施例中，壁610可包含铁、镍、钴、锰、锡、钒、镍、钛、铬、锰、钴、锗、铋、钼、锑和钒，可以是单独地或其中两种或更多种相组合。
在一个实施例中，壁610包括厚度约1至约2英寸的涂层。在另一个实施例中，壁610包括厚度约3/8至约2英寸的涂层。在另一个实施例中，壁610包括厚度约3/8至约5/8英寸的涂层。在一个实施例中，壁610包括的厚度可基于一个实施例中一种类型的涂层。在其他实施例中，壁610包括的厚度可基于两种或更多种不同类型的涂层，诸如第一涂层612和第二涂层614。因此，壁610可包括多层涂层，其中第一和第二涂层相同或彼此不同。
本发明的实施例不受壁610是什么的限制，也不受壁的量、厚度或形式的限制。壁610是什么以及壁610的量、厚度或形式可以容易地根据容器602的条件及应用进行调整。例如，在一个实施例中，壁610能够承受极高的温度，并且壁610厚度可基于容器直径630以及容器602的设计压力而变化，如下表所示：
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衬里620包括的厚度可基于一个实施例中一种类型的涂层。在其他实施例中，衬里620包括的厚度可基于两种或更多种不同类型的涂层，诸如第一涂层622和第二涂层624。因此，衬里可包括多层涂层，其中第一涂层和第二涂层相同或彼此不同。
在一个实施例中，物质回收装置600进一步包含控制阀220，所述控制阀被设置用于控制到达输送线118并且夹带有物质的气体量。在一个具体的实施例中，物质回收装置600可选地包含一个或多个热交换器214和/或一个或多个耦合到容器的流量控制回路108。
在一个实施例中，物质回收装置600进一步包含流量控制回路108，所述流量控制回路被设置用于动态地调节容器602内的背压，以控制从单元201进入容器602的物质的流量。流量控制回路108处于容器602下游，这种定位的优点包括但不限于，保持流量回路108的组件与磨蚀物质(例如，催化剂)相分离，暴露于所述组件中的磨蚀物质会降低组件的性能，并且需要造价更高的流量回路组件。
在一个实施例中，容器602适于高温操作。在具体的实施例中，容器602适于接收温度超过约600℃的催化剂。在另一个实施例中，容器602适于接收温度在约600℃至约850℃范围的物质。在另一个实施例中，容器602适于接收温度超过约800℃的物质。在另一个实施例中，容器602适于接收温度在约600℃至约850℃范围的物质。在另一个实施例中，容器602适于接收温度超过约800℃的物质。在另一个实施例中，容器602包括压力容器。例如，在回收操作期间，压力容器可加压到约5至约60磅/平方英寸(约0.35至约4.2kg/cm2)。间歇地，容器602可排放至约大气压力。
在一个实施例中，单元201包括一个或多个液体催化裂化单元(FCCU)。应该理解的是，物质回收装置600和方法也可应用于其他流化床系统，诸如但不限于，电力工业中的流化床燃烧器以及低温应用方面的流化床系统。应该理解的是，物质回收装置600可同时或依次从一个或多个这种单元201中移除物质。在一个实施例中，物质回收装置600可从数个单元201移除物质，其中各单元可以相同或彼此不同。
在一个实施例中，物质回收装置进一步包含一个或多个过滤器116，所述过滤器设置在容器602和流量控制回路108之间。优点在于，该过滤器防止磨蚀物质，诸如催化剂，到达流量控制回路。过滤器116可具有过滤元件，它是一种烧结金属或金属编织网。在一个实施例中，过滤器的过滤元件具有金属表面。过滤器116的过滤元件可包含一种或多种金属，诸如但不限于Au、Ag、Cu、Ni、Pd、Pt、Al和Cr，可以是单独地或它们的任意组合。在另一个实施例中，过滤器116的过滤元件可包含钛、奥氏体镍基高温合金诸如InconelTM、陶瓷、铁、镍、钴、锰、锡、钒、镍、钛、铬、锰、钴、锗、铋、钼、锑和钒，可以是单独地或上述物质中两种或更多种相组合。在一个实施例中，使用过滤器的优势可包含但不限于，保持潜在的毒性粉尘不进入大气或使进入大气的毒性粉尘最小化。
在具体的实施例中，过滤器116包括不锈钢过滤元件。在具体的实施例中，过滤器包括编织不锈钢丝网过滤元件。应该理解的是，过滤器16的过滤元件可包含任意其他的无机或有机材料，只要该过滤元件包含足量的金属以提供耐热性。在一个实施例中，过滤器116的过滤元件包括足量的金属以承受来自回收催化剂的热量。在一个实施例中，过滤器116适于接收温度超过约600℃的催化剂。在另一个实施例中，过滤器116适于接收温度在约600℃至约850℃范围的催化剂。在另一个实施例中，过滤器116适于接收温度超过约800℃的催化剂。在另一个实施例中，过滤器116的操作温度范围是从约环境温度至约760℃。
过滤器116的形状和尺寸可以不同。例如，过滤器116可以是球体、纤维、板、立方体、三脚体、锥体、棒、四脚体、打褶或任意非球体的形状。在一个实施例中，过滤器116基本上是圆柱形。
过滤器116的尺寸也可变化，并且可以取决于它的组成和预期用途。在一个实施例中，气流可以逆转以清洁过滤器116，以便过滤器中的大量截留颗粒通过逆转的气流返回至容器602中。
在一个实施例中，物质回收装置600包含一个或多个传感器，所述一个或多个传感器耦合到容器并且被设置用于提供指示物质通过计量设备进入容器的度量。传感器的非限制性实例，例如但不限于，包含负载传感器、压差传感器、流量传感器和水平传感器，可以是单独地或者它们的组合。物质回收装置可装备有一个或多个传感器，所述一个或多个传感器提供单元(诸如FCCU再生器)中指示物质水平的度量。在一个实施例中，单元包含第一传感器和第二传感器，所述传感器被设置用于检测再生器内的物质水平何时超过上阈限或者低于下阈限。传感器可以是压差测量设备、光学传感器、电容设备、声传感器或其他适于提供信息的设备，从中可以分析沉积在再生器中的物质的水平或体积。例如，如果第一传感器向控制器提供指示物质水平偏低，控制器就可以通过物质注射系统开始注射物质。相反，如果第二传感器向控制器提供指示物质水平偏高，控制器就可以通过物质回收装置600开始从单元201回收物质，或者加速这些原本半连续的回收工序。
在一个实施例中，物质回收装置600包含一个或多个传感器640，用于提供度量，以便分析每次从单元201(诸如FCCU单元)回收物质期间通过计量设备的物质的量。可以设置一个或多个传感器以检测物质的水平(即，体积)、物质的重量和/或物质移动通过容器、入口、出口、再生器或计量设备至少一者中的速率。传感器的非限制性实例包含负载传感器、压差传感器、流量传感器和水平传感器，可以是单独地或者它们的组合。
在一个实施例中，传感器640包含数个负载传感器，适于提供指示容器602内物质重量的度量。负载传感器分别耦合到数个支柱，所述支柱将容器支撑在一表面上，诸如混凝土基座。每个支柱都耦合有一个负载传感器。控制器接收负载传感器的输出，并且利用从中获得的一连串数据样本来分析每次启动计量设备后回收物质的净总量。数据样本也在出口阀启动之后采集，以便准确地确定经由物质回收装置600从单元201回收的物质的真实量。此外，可监测生产周期过程中回收的物质的净总量，以使得分配在每一各别点(shot)的物质量的变化可以通过调整计量设备的回收属性来弥补，诸如改变流量控制回路108的开放时间，以使更多(或更少)物质从中通过并从单元201移除。
或者，传感器640可以是水平传感器，所述传感器耦合到容器并且适于检测指示容器602内物质水平的度量。水平传感器可以是压差测量设备、光学传感器、电容设备、声传感器或者其他适于提供信息的设备，从中可以分析沉积在容器中的物质的水平或体积。通过利用分配之后沉积在容器中的物质水平的传感差异，针对已知的容器结构，可以分析从再生器中移除的物质的量。
或者，传感器640可以是流量传感器，所述传感器适于检测通过物质回收装置600的组件之一的物质流量。流量传感器可以是接触或非接触设备，并且可以安装到容器、计量设备或者将容器耦合到废物容器的管道上。在该实施例中，流量传感器可以是声波式流量计或电容设备，适于检测夹杂颗粒(诸如，催化剂)移动通过输送线的速率。
另一种物质回收装置的实施例包含耦合到容器602的一个或多个热交换器214。在具体的实施例中，物质回收装置600可选地包含一个或多个控制阀220以及一个或多个耦合到容器602的流量控制回路108。
参考图7，接下来描绘了一种从一个或多个单元201回收一种或多种物质的方法。该方法包含从一个或多个单元回收物质的步骤710。步骤720包含用冲击冷却剂冷却回收物质和/或用传输介质将回收的物质从一个或多个单元传输至耦合到单元的一个或多个热交换器。
一个实施例包括提供输送媒介和冲击冷却来自单元201的回收物质。所述方法不受时间顺序以及如何提供传输介质以及进行冲击冷却的限制。一个实施例包括依次地提供传输介质和冲击冷却来自至少一个单元的回收物质。另一个实施例包括同时提供传输介质和冲击冷却来自至少一个单元的回收物质。一个实施例包括在低氧环境条件下操作单元201。该方法也不受提供传输介质以及冲击冷却的频率的限制。
可选地，该方法也可包含伴随冷却剂流的流动，测量物质入口、物质出口、冷却液入口和冷却液出口处各个温度的步骤730。测量温度的步骤720可通过温度传感器进行，诸如但不限于热电偶、Pt电阻温度计和IR照相机。
可选地，该方法可进一步包含测定物质入口与物质出口之间的温度变化以及测定冷却液入口与冷却液出口之间的温度变化的步骤740。
可选地，该方法可进一步包含将物质入口与物质出口之间的温度变化和冷却液入口与冷却液出口之间的温度变化以及冷却剂流的流速，与从单元201回收的物质的度量相关联的步骤750。因此，步骤750包含测定单元内物质量的度量。在一个实施例中，该方法进一步包含耦合到热交换器的物质出口下游的容器。在具体的实施例中，该容器包括如上所述的隔热耐熔物质。
参考图8，接下来描绘了另一种从一个或多个单元201回收一种或多种物质的方法。该方法包含用冲击冷却剂冷却回收物质和/或用传输介质将回收物质从一个或多个单元传输至耦合到所述一个或多个单元的一个或多个容器的步骤810。所述方法不受频率或时间顺序以及如何提供传输介质以及进行冲击冷却的限制。一个实施例包括提供传输介质和冲击冷却来自单元的回收物质。一个实施例包括依次地提供传输介质和冲击冷却来自至少一个单元的回收物质。另一个实施例包括同时提供传输介质和冲击冷却来自至少一个单元的回收物质。在一个实施例中，至少一个单元是在低氧环境条件下操作的。
在一个实施例中，容器602包含壁610、衬里620、进料口104和出料口106。衬里包括隔热耐熔物质，进料口被设置用于从至少一个单元接收回收物质。
可选地，该方法也可包含测量回收至容器中的物质度量的步骤820。测量回收至容器中的物质度量的步骤820可以通过计量设备256进行。在一个实施例中，一个或多个传感器640耦合到容器602，并且被设置用于提供指示经由计量设备进入容器602的物质的度量。传感器的非限制性实例，例如但不限于，包含负载传感器、压差传感器、流量传感器和水平传感器，可以是单独地或者其中两种或更多种相组合。
可选地，在一个实施例中，计量的步骤820可以通过步骤822，获得从单元中损失和/或移除的物质的度量来执行。物质损失的度量可以是预定的值。例如，基于经验数据，或计算数据，或者可以是提供的真实时间和/或最新的度量。最新的和/或提供的度量的实例包含度量产品流中夹带的物质、通过排出系统排出再生器的物质、从计量回收系统移除的物质，以及其他。
在步骤824处，获得添加的物质的度量。添加的物质的度量通常是从物质添加系统获得，是添加至单元的催化剂和/或添加剂的形式。
在步骤826处确定单元内物质量的度量。在一个实施例中，物质的量的测定是通过将步骤824中添加的物质量相加再减去步骤822中获得的从系统中移除的物质量。通过在预定的一段时间内获得的数据来对单元里的物质进行测定。预定的一段时间可以是小时的分数、每小时、每天或其他的时间段。可以从实时获得的数据来测定单元201内的物质，例如，通过监测数据流(诸如再生床水平)。因为上述工序是不断重复的，物质总量的测定可选择地通过减去上次测定后的一段时间内移除的物质并且加上该相同时间段内添加的物质来计算。
可选择地，在步骤828处，物质量与一个阈值或工艺窗(process window)相比较。如果测定的物质量在预定的工艺窗以外(或超过阈值)，则在步骤810处适当添加物质或回收物质。这种物质量的循环监测是重复进行的，以便保持单元中的动态物质平衡。有利的是，这样可以使单元在工艺极限处或者附近以最小的波动连续地操作，由此提供预期的产物混合物并且以最小的非最优化程度排放组分，从而使FCC系统精炼机的效益最大化。
可选地，提供控制器120用于控制至少物质回收装置的功能。控制器120一般包含处理器、辅助电路(support circuit)和存储卡。控制器120可以是任意适宜的逻辑设备，用于控制物质回收装置600的操作。在一个实施例中，控制器120是可编程逻辑控制器(PLC)，诸如来自GE Fanuc的PLC。然而，根据本发明公开的内容，所属领域的技术人员会想到其他控制器，诸如微控制器、微处理器、可编程门阵列和专用集成电路应用(ASICs)，也可用于进行控制器120的控制功能。
控制器120耦合到各种辅助电路，辅助电路向控制器120提供各种信号。这些辅助电路包含电源、计时器、输入和输出接口电路等。其他辅助电路耦合到流量控制回路108、控制阀220等到达控制器120。在一个实施例中，控制器120控制着控制阀220的启动，以便使通过输送线118和/或热交换器214的第一管道202的流量保持在某一速率，该速率提供良好的热交换并且显著防止物质沉淀在线路118和/或管道202内的流体中，同时使夹带物质的磨蚀、喷沙效果减至最小，诸如上面所述的速率。在另一个实施例中，控制器120控制一个或多个阀门的启动，包括流体控制回路108，以使得容器602内的背压可以某种方式调节，控制输送线118内的物质从单元201进入容器602的流量。
在调节单元内物质的方法的另一个实施例中，可以设定物质回收装置以在预定的时间段内移除预定量的物质。例如，可以设定物质回收装置200每天移除约4吨目标回收物质。回收可以预定的增量完成，以使得在预定时间段内完成总的回收量。在一个实施例中，操作者可以使用系统手动地启动从再生器中的回收。例如，操作者可以针对再生器内的物质床水平来启动回收，该水平诸如由传感器获得的信息提供。除目标回收以外，或者认为对那段时间内的目标回收不利时，可以进行手动回收。
一个实施例进一步包括从单元中回收物质至热交换器内，其中热交换器的物质出口耦合到一容器。在一个具体的实施例中，该方法进一步包含以上所述一个或多个热交换器214进行热交换。在另一个实施例中，该方法进一步包含从某一单元中回收物质，通过以一个或多个热交换器214进行热交换，用一个或多个流量控制回路108调节背压，以及用一个或多个控制阀220调节气体流量，控制阀220设置用于控制到达输送线118并且夹带有物质的气体流量，所述步骤可以是单独地或上述步骤中两种或更多种相组合。在一个实施例中，该方法包含用一个或多个流量控制回路108动态地调节容器内的背压。在一个实施例中，该方法包含用控制阀220调节气体流量，控制阀220设置用于控制到达输送线并夹带有物质的气体流量。在一个实施例中，该方法包含从容器中回收物质和/或将回收的物质再循环或再添加至单元中。
所述方法并不受以下的限制：热交换器何时或如何进行热交换、用流量控制回路调节背压、回收至容器、用控制阀调节气体量。用热交换器进行热交换、用流量控制回路调节背压、以及用控制阀调节气体量可以依次进行或者同时进行。在一个实施例中，热交换器的热交换可选择的在用流量控制回路调节背压以及用控制阀调节气体量之前、期间或之后发生。在另一个实施例中，用流量控制电路调节背压可选择地在用热交换器进行热交换以及用控制阀调节气体量之前、期间或之后发生。在另一个实施例中，用控制阀调节气体量可选择地在用热交换器进行热交换或者用流量控制回路调节背压之前、期间或之后发生。
该方法并不受热交换器的热交换频率、用流量控制回路调节背压、以及通过控制阀调节气体量的限制。该方法也不受热交换器、流量控制回路和控制阀的形式的限制。热交换、流量控制回路和控制阀的形式的实例包含但不限于以上所述形式。
以下实施例用于说明，而非限制本发明。
当重量测量压力容器被绕过时，被冷却并传送至废催化剂料斗中的催化剂的质量可以通过采用以下方程，根据热交换器系统周围的热平衡进行计算。
空气的质量×空气的比热×(空气温度出口-空气温度入口)＝(催化剂、传输介质和冲击冷却剂的质量)×(催化剂、传输介质和冲击冷却剂的比热)×(催化剂温度入口-催化剂温度出口)
催化剂、传输介质和冲击冷却剂的质量＝(空气的质量×空气的比热×(空气温度出口-空气温度入口))/(催化剂、传输介质和冲击冷却剂的比热)×(催化剂温度入口-催化剂温度出口))
实例1
催化剂质量lb/min＝(258.2lbs空气/min×0.24Btu/lbF×(266.3F-100F))/(0.27Btu/lbF×(1350F-800F)＝69.4lb催化剂/min
实例2：包括水的冲击冷却剂
Figure BPA00001390897600221
Figure BPA00001390897600231
实例3：包括液氮的冲击冷却剂
 热催化剂流
 流率＝   4.23   klb/hr
 Cp＝   0.265   btu/lb.℉
 温度＝   1345   ℉
 流率＝   1919.238   kg/hr
 温度＝   729.4444   ℃
 期望温度＝   426.6667   ℃
 催化剂ΔT＝   302.7778   ℃
 Cp＝   1.109502   KJ/Kg.K
 移除的热＝   644734.4   KJ/hr
 N2 Cp＝   1.04   KJ/Kg.K
 N2潜热＝   199.1   KJ/Kg
 N2温度＝   -196   ℃
 N2ΔT＝   996   ℃
 N2显热＝   1035.84   KJ/Kg
 N2结合的潜热&显热＝   1234.94   KJ/Kg
 所需的N2的流率＝   522.0775   kg/hr
本发明涉及在首次接触、原位形成、混匀或者与一种或多种其他物质、组分或成分混合之前存在的物质、组分或成分。如果相关领域的技术人员(例如，化学家)按照本发明的内容结合应用常识，则一种鉴定为反应产物、生成的混合物等的物质、组分或成分可以在接触、原位形成、混匀或混合操作的过程中，通过化学反应或者转变，获得一种特征、性质或者品质。化学反应物或起始物转化成化学产物或最终物质，是连续的演变工序，与所述工序发生的速度不相关。因此，当这种转变工序是渐进的时候，则可能会存在起始物和最终物质、以及中间体的混合，所述混合可能取决于它们的动力学寿命，用所属领域的一般技术人员知晓的当前的分析技术，可能容易或难以检测到。
在说明书或说明书的权利要求书中，化学名或化学式表示的反应物和组分，无论是单数或复数，都可以被视为它们在与另一种用化学名或化学类型表示的物质(例如，另一种反应物或溶剂)相接触之前就已经存在。如果有的话，在生成的混合物、溶液或反应介质中发生的初始和/或过渡的化学变化、转化或反应可被视为中间体、母粒等，它们可能具有不同于反应产物或最终物质的用途。其他后续的变化、转化或者反应可以由指定的反应物和/或组分一起在依据本说明书公开的条件下产生。在这些其他的后续变化、转化或反应中，被汇集在一起的反应物、成分或组成可以鉴别或者指示反应产物或最终物质。
此处描述的实施例是组成部分、结构、系统和方法的实例，它们具有的元件与权利要求书中叙述的本发明的元件一致。文字说明可以使本领域一般技术人员能够进行和使用具有与权利要求书中叙述的本发明元素类似的替代元素的实施例。因此，本发明的范围包含与权利要求书中的文字语言没有不同的组成部分、结构、系统和方法，并且进一步包含其他具有与权利要求书的文字语言具有细微差别的结构、系统和方法。尽管此处仅说明和描述某些特征和实施例，但本发明不限于这些公开的方面。而且，本发明可以修改以合并迄今未说明的任意数量的改变、修改、代替或等效安排，它们是相对应的并且都属于本权利要求书的范围。相关领域的一般技术人员可以进行许多修改和变化。附加的权利要求书涵盖了所有此种修改和变化。对于所述领域的技术人员显而易见的是，各种修改和变化可以在不背离本发明精神或范围的情况下依据本发明的方法和系统实现。因此，可以理解的是，本发明包含附加的权利要求书及权利要求书的等价物范围内的修改和变化。

Claims (24)

1.一种物质回收装置，所述物质回收装置包括：
一热交换器，所述热交换器包括：
物质入口，所述物质入口耦合到至少一个单元，物质是从所述单元中回收；
至少一个构件，所述构件选自下述所组成的组：
传输介质接头，所述传输介质接头被设置用于提供传输介质，以将回收物质从所述至少一个单元传输到所述热交换器；和
冲击冷却剂接头，所述冲击冷却剂接头被设置用于向来自所述至少一个单元的回收物质提供冲击冷却剂。
2.根据权利要求1所述的物质回收装置，其中所述传输介质包括选自下述所组成的一组中的至少一种：水、惰性气体、具有一含氧量比传输介质与所述回收物质接触时支持燃烧的必要量低的传输介质、以及上述物质的组合。
3.根据权利要求1所述的物质回收装置，其中所述冲击冷却剂将所述回收物质冷却至小于427℃。
4.根据权利要求1所述的物质回收装置，其中所述冲击冷却剂包括选自下述所构成的一组中的至少一种：水、惰性气体、液氮、以及上述物质的组合。
5.根据权利要求1所述的物质回收装置，包括一冲击冷却剂接头和一传输介质接头。
6.根据权利要求1所述的物质回收装置，其中所述至少一个单元是在一低氧环境条件下操作的。
7.根据权利要求6所述的物质回收装置，其中所述低氧环境条件选自下述所组成的一组：部分燃烧、空气循环差、富含CO的环境条件、混合模式FCC、以及两种或更多种的一组合。
8.一种物质回收装置，所述物质回收装置包括：
一容器，所述容器包括：
一壁；
一衬里，所述衬里包括一隔热耐熔物质；
一进料口和一出料口，所述进料口和所述出料口限定在所述容器中；
其中所述进料口被设置用于接收来自至少一个单元的回收物质；和
至少一个构件，所述至少一个构件选自下述所组成的组：
传输介质接头，所述传输介质接头被设置用于提供传输介质，以将所述回收物质从所述至少一个单元传输到所述容器；和
冲击冷却剂接头，所述冲击冷却剂接头被设置用于向来自所述至少一个单元的所述回收物质提供冲击冷却剂。
9.根据权利要求8所述的物质回收装置，其中所述至少一个单元是在一低氧环境条件下操作的。
10.根据权利要求9所述的物质回收装置，其中所述低氧环境条件选自下述所组成的一组：部分燃烧、空气循环差、富含CO的环境条件、混合模式FCC、以及两种或更多种的组合。
11.根据权利要求8所述的物质回收装置，其中所述传输介质包括选自下述所组成的一组中的至少一种：水、惰性气体、具有一含氧量比传输介质与所述回收物质接触时支持燃烧的必要量低的传输介质、以及上述物质的组合。
12.根据权利要求8所述的物质回收装置，其中所述冲击冷却剂将所述回收物质冷却至小于427℃。
13.根据权利要求8所述的物质回收装置，其中所述冲击冷却剂包括选自下述所组成的一组中的至少一种：水、惰性气体、液氮、以及上述物质的组合。
14.根据权利要求8所述的物质回收装置，包括冲击冷却剂接头和传输介质接头。
15.根据权利要求8所述的物质回收装置，进一步包括一金属过滤器，所述金属过滤器耦合到所述容器的一排气孔。
16.一种方法，所述方法包括：
从至少一个单元回收物质；和
进行选自下述所组成的组中的至少一种操作：用一冲击冷却剂冲击冷却回收物质和用一传输介质将所述回收物质从所述至少一个单元传输到一热交换器，所述热交换器耦合到所述至少一个单元。
17.根据权利要求16所述的方法，包括提供至少一种传输介质，所述传输介质选自下述所组成的一组：水、惰性气体、具有一含氧量比传输介质与所述回收物质与接触时支持燃烧的必要量低的传输介质、以及上述物质的组合。
18.根据权利要求17所述的方法，包括提供至少一种冲击冷却剂，所述冲击冷却剂选自下述所组成的一组：水、惰性气体、液氮、以及上述物质的组合。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括在低氧环境条件下操作所述至少一个单元。
20.一种方法，所述方法包括：
从至少一个单元回收物质；和
进行选自下述所组成的组中的至少一种操作：用一冲击冷却剂冲击冷却回收物质和用传输介质将所述回收物质从所述至少一个单元传输到一容器，所述容器耦合到所述至少一个单元，其中所述容器包括：
一壁；
一衬里，所述衬里包括一隔热耐熔物质；
一进料口和一出料口，所述进料口和所述出料口限定在所述容器中；并且
其中所述进料口被设置用于接收来自至少一个单元的回收物质。
21.根据权利要求20所述的方法，包括提供至少一种传输介质，所述传输介质选自下述所组成的一组：水、惰性气体、具有一含氧量比传输介质与所述回收物质接触时支持燃烧的必要量低的传输介质、以及上述物质的组合。
22.根据权利要求20所述的方法，包括提供至少一种冲击冷却剂，所述冲击冷却剂选自下述所组成的一组：水、惰性气体、液氮、以及上述物质的组合。
23.根据权利要求20所述的方法，进一步包括在低氧环境条件下操作所述至少一个单元。
24.一种系统，所述系统包括：
一单元，所述单元耦合到一物质回收装置，其中所述物质回收装置包括：
至少一个构件，所述构件选自下述所组成的一组：
(a)一热交换器，所述热交换器包括：
一物质入口，所述物质入口耦合到所述单元；
一物质出口；
一冷却液入口；
一冷却液出口；
一传感器，所述传感器耦合到所述热交换器，以用于提供指示所述物质入口、物质出口、冷却液入口以及冷却液出口处的温度的一度量；和
(b)一容器，所述容器包括一壁和一衬里，所述衬里包括隔热耐熔物质；
一进料口和一出料口，所述进料口和所述出料口限定在所述容器中；
其中所述进料口被设置用于接收来自至少一个单元的回收物质；和
至少一个构件，所述构件选自下述所组成的组：
一传输介质接头，所述传输介质接头被设置用于提供传输介质，以将所述回收物质从所述至少一个单元传输到所述热交换器；和
一冲击冷却剂接头，所述冲击冷却剂接头被设置用于向来自所述至少一个单元的回收物质提供冲击冷却剂。
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