CN104379702B - 利用具有对齐的开口的插入件混合两股催化剂流的设备 - Google Patents

Abstract

用于混合再生催化剂流和碳化催化剂流的设备利用仅设置在催化剂管道中的一者上的弯曲部来提供混合优势。一对水平对齐的开口以及位于该对开口之间的带状区提供了耐用的设计和极好的催化剂混合性能。

Description

利用具有对齐的开口的插入件混合两股催化剂流的设备

在先国家申请的优先权要求

本申请要求于2012年6月29日提交的美国申请No.13/537,478的优先权。

技术领域

本发明涉及用于混合碳化催化剂和再生催化剂的设备。本发明的领域可以是流体催化裂化(FCC)领域。

背景技术

FCC是通过使流化反应区中的烃与由细分颗粒材料组成的催化剂接触来完成的烃转换过程。与加氢化裂化相反，催化裂化反应在不存在大量添加的氢或不消耗氢的情况下执行。随着裂化反应进行，大量称为焦炭的高含碳材料沉淀在催化剂上而形成结焦或碳化的催化剂。该碳化的催化剂通常被称为废催化剂。然而，该术语可能被误解，因为碳化的催化剂仍具有明显的催化活性。蒸气产品与碳化的催化剂在反应器容器中分离。碳化的催化剂可通过诸如蒸汽的惰性气体进行汽提，以从碳化的催化剂中去除夹带的烃气体。在再生区内使用氧进行高温再生的操作从可能已经过汽提的碳化催化剂燃烧掉焦炭。

虽然碳化的催化剂带有焦炭沉积物，但它可能仍具有活性。US3,888,762披露了混合碳化的和再生的催化剂以与烃进料接触。再生的催化剂可处于593℃至760℃(1100°F至1400°F)的范围内，碳化的催化剂可处于482℃至621℃(900°F至1150°F)的范围内。US 5,597,537披露了在混和容器中混合碳化的与再生的催化剂，以允许再生的和碳化的催化剂在接触烃进料之前达到温度平衡。US 7,935,314B2披露了在提升管中的用于阻碍催化剂向上流动以促进混合的挡板。温度更均匀的混合催化剂避免了非期望的热点，所述热点会产生非选择性裂化而降低产品烃的价值。

在碳化催化剂和再生催化剂的混合中需要改进的设备和方法。

发明内容

申请人已发现在向提升管水平地进给第二催化剂流的同时向提升管向下地进给第一催化剂促进了彻底的混合。但是，申请人也已发现位于提升管的下部区段中的插入件——该插入件具有位于插入件的壁中的开口——会经历破坏性的腐蚀，尤其是对于插入件的壁的较小(可能是第三)弧形区段而言。然而，申请人已发现消除壁的较小弧形区段而利用一对水平对齐的开口可以在最大限度地减少腐蚀的同时提供催化剂流的充分混合。两个开口之间的带状区增强了第二催化剂流的水平运动，因为适当定位的带状区可以阻止水平移动的催化剂直接进入插入件的内腔室。

在设备实施例中，本发明是一种用于混合两股催化剂流的设备，其包括提升管和与提升管连通的第一催化剂管道。第二催化剂管道也与提升管连通。提升管中的插入件与第一催化剂管道连通。第一开口对位于插入件的壁内。最后，第一开口对中的开口水平对齐。

在另一设备实施例中，第一带状区位于两个开口之间。

在又一实施例中，第二开口对位于插入件的壁内。第二开口对中的开口也水平对齐。最后，第一开口对的宽度与第二开口对的宽度相同。

附图说明

图1是包含了本发明的FCC单元的示意性立视图。

图2是图1的扩大局部立视图。

图3是在段3-3截取的图1的剖视图。

具体实施方式

定义

术语“连通”指可操作地允许物料在枚举的构件之间流动。

术语“下游连通”指流到下游连通的主体的物料的至少一部分可以可操作地从它所连通的对象中流出。

术语“上游连通”指从上游连通的主体中流出的物料的至少一部分可以可操作地流到它所连通的对象。

术语“直接连通”指来自上游构件的流在不经过中间容器的情况下进入下游构件。

术语“进给”指进料自管道或容器在不经过中间容器的情况下直接到达主体。

术语“移行”包括“进给”并且指物料自管道或容器到达对象。

术语“引导”指进料从赋予进料轨迹或方向的管道或容器通过。

术语“关于竖向向上地”指角是由对象/物体和虚拟的竖向线限定出的最小的角。

术语“水平对齐”指竖向虚拟线将与两个对象/物体相交且优选地将与两个物体的水平中心相交。

术语“竖向对齐”指水平虚拟线将与两个对象/物体相交且优选地将与两个物体的竖向中心相交。

本发明的设备用于混合再生催化剂和碳化催化剂，以与烃进料接触。本发明可用在任何固体-气体接触设备中。然而，在FCC单元中发现了便捷的用处。

图1示出FCC单元8，其包括反应器容器20和再生器容器50。第一再生催化剂管道12以由控制阀14调节的速度将第一再生催化剂流从再生器容器50、经第一再生催化剂管道12的再生催化剂入口15传递到反应器提升管10中。第二碳化催化剂管道52以由控制阀53调节的速度将第二碳化催化剂流从反应器容器20、经第二碳化催化剂管道52的碳化催化剂入口97传递到反应器提升管10中。

提升管10是通常由镇静碳钢制成的细长的竖直管。提升管10可包括扩大的下部区段11和较窄的上部区段17。较窄的上部区段17可由铬钢制成。提升管的扩大的下部区段11的直径可以比较窄的上部区段17的直径大。扩大的下部区段11可包括半球状的底部。扩大的下部区段11可包括截头圆锥形的过渡区段13，该过渡区段在提升管的扩大的下部区段的扩大直径与提升管的上部区段17的较窄直径之间渐缩。第一再生催化剂管道12和第二碳化催化剂管道52可各自在下部区段的壁90上在入口15和97处与下部区段11连通。整个提升管10的内表面可涂覆耐火材料。

来自扩大的下部区段11中的分配器19的流化介质——诸如蒸汽——促使催化剂以相对大的密度向上通过提升管10。位于提升管10的上部区段17中、刚好在过渡区段13上方的多个进料分配器18将进料喷射到催化剂颗粒的流动流中以将烃进料分配到提升管10中。当烃进料在反应器提升管10中与催化剂接触时，较重的烃进料裂化以产生较轻的气态烃产品，同时焦炭沉积在催化剂颗粒上而产生碳化的催化剂。

常规的FCC原料和较高沸点的烃原料是适合的进料。此类常规原料中最普遍的是“真空瓦斯油”(VGO)，其通常是通过常压渣油的真空分馏制备、沸点范围从343℃至552℃(650°F至1025°F)的烃材料。在这样的馏分中焦炭前体和重金属污染物——其会污染催化剂——的含量一般较低。本发明可应用的重烃原料包括来自原油的重尾油/渣油、重沥青原油、页岩油、沥青砂提取物、脱沥青残渣、来自煤炭液化的产物、常压和真空残油。用于本发明的重质原料还包括以上烃的混合物，并且前面的清单并不全面。还设想到较轻的再循环或先前裂化的进料——例如石脑油——可以是适合的原料。

反应器容器20与提升管10下游连通。在反应器容器中，碳化的催化剂和气态产品是分开的。获得的气态产品烃和碳化催化剂的混合物继续向上经提升管10进入到反应器容器20中，碳化催化剂和气态产品在该反应器容器中是分开的。一对分离臂22可沿切向和水平方向将来自提升管10的顶部的气体和催化剂的混合物经一个或多个出口24(仅示出一个)排放到分离容器26中，用以实现气体与催化剂的部分分离。根据FCC单元的尺寸，可使用两个、三个或四个分离臂22。

传输管道28将烃蒸气——其包括经汽提的烃、汽提介质和夹带的催化剂——运送至反应器容器20中的一个或多个旋风分离器30，所述旋风分离器使碳化催化剂从产品烃气态流中分离出来。分离容器26部分地设置在反应器容器20中并且可被视为是反应器容器20的一部分。在反应器容器20中的聚集室34收集来自旋风分离器30的经分离的烃气态流，用以使其通向出口喷嘴36并最终进入到分馏回收区(未示出)中。料腿38将催化剂从旋风分离器30排放到反应器容器20中的下床层29中。具有被吸附或夹带的烃的催化剂最终可从下床层29穿过限定在分离容器26的壁中的孔口42而进入到可选的汽提区段40中。在分离容器26中分离出的催化剂可经由床层29直接进入到可选的汽提区段40中。流体化管道45通过流体化分配器46将惰性流化气体——通常为蒸汽——输送至汽提区段40。汽提区段40包含用于促进汽提气体与催化剂之间的接触的挡板43、44或其它设备。经汽提的碳化催化剂离开反应器容器20的分离容器26的汽提区段40，其中该经汽提的碳化催化剂所夹带或吸附的烃的浓度比碳化催化剂进入时或如果没有经历汽提所具有的浓度小。碳化催化剂的第一部分以由控制阀51调节的速度离开反应器容器20的分离容器26、经废催化剂管道48并进给到再生器容器50中。碳化催化剂的已经在反应器提升管10内结焦的第二部分以由控制阀53调节的速度离开反应器容器20的分离容器26并经第二碳化催化剂管道52进给返回到提升管10中。第二碳化催化剂管道52与反应器容器20下游连通。第二碳化催化剂管道52与提升管10的出口24下游连通，且与第二碳化催化剂管道52的通向提升管10的碳化催化剂入口97上游连通。

FCC工艺的提升管10被维持在通常包括高于425℃(797°F)的温度的高温条件下。在实施例中，反应区维持的裂化条件包括在提升管出口24处的从480℃至621℃(896°F至1150°F)的温度和从69至517kPa(ga)(10至75psig)但通常小于275kPa(ga)(40psig)的压力。基于进入提升管底部的催化剂和进料烃的重量，催化剂-油的比例可高达30：1，但通常介于4：1与10：1之间和可在7：1与25：1之间。通常不向提升管添加氢，尽管氢添加在本领域中是公知的。相当于进料的2-35wt％的蒸汽可以进入到提升管10和反应器容器20中。然而，通常，为了获得最大化的汽油产品，蒸汽率将介于2与7wt％之间，而为了获得最大化的轻烯烃产品则蒸汽率将介于10至20wt％之间。催化剂在提升管中的平均停留时间可小于5秒。该工艺中采用的催化剂的类型可选自各种市场上可买得到的催化剂。包含诸如Y型沸石的沸石材料的催化剂是优选的，但如果需要也可使用老式的无定形催化剂。另外，催化剂组分中可包括诸如ZSM-5的择形添加剂，用以增加轻烯烃产品。

再生器容器50与反应器容器20下游连通。在再生器容器50中，焦炭通过与诸如空气的含氧气体接触而从碳化催化剂的被传送至再生器容器50中的部分燃烧掉，以提供再生催化剂。再生器容器50可为用于完全再生碳化催化剂的燃烧器类型的再生器。然而，其它再生器容器和其它流动条件也可适用于本发明。废催化剂管道48将碳化催化剂进给到下腔室54。来自反应器容器20的碳化催化剂通常含有以焦炭形式存在含量为从0.2至2wt％的碳。含氧燃烧气体——通常为空气——进入再生器容器50的下腔室54并由分配器55分配。随着燃烧气体进入下腔室54，其接触从废催化剂管道48进入的碳化催化剂并升高催化剂。燃烧气体中的氧气接触碳化催化剂并从催化剂上燃烧掉含碳沉积物，以至少部分地再生催化剂并生成废气。

在实施例中，为了加速焦炭在下腔室54中的燃烧，来自上腔室56中的密实催化剂床层59的热的再生催化剂可经由外部再循环催化剂管道58再循环到下腔室54中。使来自密实催化剂床层59的热催化剂与来自废催化剂管道48的进入下腔室54的相对冷的碳化催化剂混合提高了下腔室54中的催化剂和气体混合物的整体温度。下腔室54中的催化剂和燃烧气体的混合物经截头圆锥形的过渡区段上升至下腔室54的输送提升区段60。

催化剂颗粒和废气的混合物从提升区段60的上部部分被排放到上腔室56内。基本上完全再生催化剂可从传输提升区段60的顶部离开，但也可设想到部分地再生催化剂从下腔室54离开的设置。通过将大部分再生催化剂与废气分离的分离装置62来实现排放。旋风分离器64进一步使催化剂与上升的气体分离，并且使催化剂经料腿沉积在密实催化剂床层59中。废气离开旋风分离器64并聚集在增压室66中，以通向再生器容器50的出口喷嘴69并可能进入废气或动力回收系统(未示出)中。流化管道将流化气体——通常为空气——经流化分配器68输送到密实催化剂床层59，因此催化剂将经催化剂管道12和58流体地离开。

再生器容器50通常在下腔室54中具有594至732℃(1100至1350°F)的温度且在上腔室56中具有649至760℃(1200至1400°F)的温度。再生催化剂管道12与再生器容器50下游连通并与提升管10连通。来自密催化剂床层59的再生催化剂从再生器容器50经再生催化剂管道12、经控制阀14和催化剂入口15输送回反应器提升管10，在该反应器提升管中随着FCC过程继续所述再生催化剂再次与进料接触。管道52中的碳化催化剂包括第二催化剂流。

进给到提升管10中的第一再生催化剂流和第二碳化催化剂流在与烃进料接触之前不会趋于彻底混合。因此，进料会遇到不同温度的催化剂，从而非选择性地在更热的催化剂上裂化成带有相对多的不希望的产品组分。为了确保碳化催化剂与再生催化剂之间的混合，可在提升管10的下端11中安装用于促进催化剂混合的插入件92。

在图1所示的实施例中，第一再生催化剂管道12和第二碳化催化剂管道52连接至提升管10上并与提升管10连通。第一再生催化剂管道12中的第一再生催化剂流和第二碳化催化剂管道52中的第二碳化催化剂流分别进给到提升管10中并混合在一起。第一再生催化剂管道12和第二碳化催化剂管道52中的一者或两者可切向地连接至提升管10的扩大的下部区段11，用于向被排放到提升管中的催化剂传递角运动以促进提升管中的混合。另外，同样为了促进扩大的下部区段11中的混合，可在第二碳化催化剂管道52与提升管10的扩大的下部区段11之间的连接处设置斜台/斜坡/斜面或弯曲部70。在混合之后，第一再生催化剂流和第二碳化催化剂流的混合物在提升管10中上行。

提升管可包括插入件92。在一个方案中，提升管10的扩大的下部区段11可包括插入件92。在一个方案中，插入件92包含在提升管的扩大的下部区段11中。插入件92可具有外壁94，该外壁与提升管10的扩大的下部区段11的壁90的内表面分隔开。在一个方案中，插入件92在径向上定中在提升管10的扩大的下部区段11中。换言之，虽然未示出，但插入件92具有与提升管的中心纵向轴线对齐的中心纵向轴线。在又一方案中，所述插入件的外壁94是竖直壁。

插入件92的壁94和提升管的壁90限定出介于两个壁之间的空间96。在一个方案中，插入件92和扩大的下部区段11均可呈管状，以使它们共同限定出介于插入件92的壁94与扩大的下部区段11的壁90之间的环状空间96或环形区域。在又一方案中，插入件92和扩大的下部区段11均可呈圆筒状，以使它们共同限定出介于插入件92的壁94与扩大的下部区段11的壁90之间的圆环状的空间96的环形区域。第一再生催化剂管道12和第二碳化催化剂管道52可与空间96连通，以使第一再生催化剂管道12将第一再生催化剂流进给到空间96中并且第二碳化催化剂管道52将第二碳化催化剂进给到空间96中。空间96中的催化剂通过来自流化分配器19的流化气体而流化。

插入件92包括通向插入件内部的腔室74的第一对开口72。开口72可与提升管10的壁90间隔开。开口72可用作通向腔室74内部的入口。腔室74可与第一再生催化剂管道12和第二碳化催化剂管道52连通，因此第一再生催化剂流的至少一部分和第二碳化催化剂流的至少一部分可从空间96经插入件92的壁74中的开口72进入腔室74。

提升管10的较窄的上部区段17位于插入件92上方。提升管的截头圆锥形的过渡区段13可介于扩大区段11与较窄区段17之间，以使扩大的下部区段11的较大直径过渡为较窄上部区段17的较小直径。因此，当催化剂的混合流在提升管中上行时，过渡区段13可以使第一再生催化剂流和第二碳化催化剂流的所述混合流从扩大的下部区段过渡到较窄的上部区段。在一个方案中，插入件92不延伸到过渡区段13中，因此过渡发生在催化剂的混合流流到插入件92上方之后。进料分配器18通常布置在提升管10的较窄上部区段17中位于扩大的下部区段11、过渡区段13和插入件92上方。因此，进料被喷射到彻底混合在一起的上行的催化剂流中。

可以设想，插入件92由诸如300系列不锈钢的不锈钢制成并衬设有耐火材料。另外，插入件92可由陶瓷或其它耐腐蚀的材料制成，或涂覆有陶瓷或其它耐腐蚀的材料。

图2是图1的放大局部视图。第一催化剂管道12与提升管10上游连通并与提升管一起限定出第一催化剂入口15。第一催化剂管道12具有第一顶部114和第一底部116，所述第一顶部在第一入口15处在顶部相交部118处与提升管相交，所述第一底部在第一入口15处在第一底部相交部120与提升管相交。第一顶部114与提升管10相交——在一个方案中，该第一顶部与提升管的扩大的下部区段11相交——在第一顶部相交部118处关于竖向向上地限定出第一顶部角α，第一底部116与提升管10相交——在一个方案中，该第一底部与提升管的扩大的下部区段11相交——在第一底部相交部120处关于竖向向上地限定出第一底部角β。在一个方案中，第一催化剂管道12可与再生器容器50直接且下游连通，并且因此可被称为用于运送热的第一再生催化剂流的第一再生催化剂管道。还设想到，第一催化剂管道12可与提升管10的出口24(图1)下游连通并且在这种情况下其可被称为第一碳化催化剂管道。在一个方案中，第一顶部角α和第一底部角β可相等，以提供平行的第一顶部114和第一底部116。

第一催化剂管道12按照由第一顶部114和第一底部116的内部轮廓赋予的第一轨迹122在第一入口15处将第一催化剂流进给到提升管10中。在一个方案中，第一催化剂流的总第一轨迹将遵循沿着第一轨迹122通过第一催化剂管道12的中心纵向轴线128。轨迹122关于竖向向上地限定出第一角γ。第一轨迹122具有向下的竖向分量。在一个方案中，第一轨迹角γ与第一顶部角α和第一底部角β相等。在又一个方案中，第一轨迹角γ小于60°。第一催化剂流经第一催化剂入口15在第一底部相交部120的第一最下部高度处126进入提升管。

第二催化剂管道52与提升管10上游连通，并与提升管一起限定出第二催化剂入口97。在一个方案中，第二催化剂入口97位于提升管的扩大的下部区段11中。第二催化剂管道52具有在第二入口97处在第二顶部相交部158处与提升管相交的第二顶部154，和在第二入口97处在第二底部相交部160处与提升管相交的第二底部156。第二顶部154与提升管10相交——在一个方案中，该第二顶部与提升管的扩大的下部区段11相交——在第一顶部相交部158处关于竖向向上地限定出第二顶部角δ，第二底部156与提升管10相交——在一个方案中，该第二底部与提升管的扩大的下部区段11相交——在第二底部相交部160处关于竖向向上地限定出第二底部角ε。在一个方案中，第二顶部角δ、第一顶部角α和第一底部角β可相等。在又一个方案中，第二底部角ε可比第二催化剂管道52的第二顶部角δ大。因此，第二底部角ε可比第一催化剂管道12的第一顶部角α和第一底部角β大。

在又一方案中，第二催化剂管道52可与提升管10的出口24(图1)下游连通并且在这种情况下其可被称为用于运送第二碳化催化剂流的第二碳化催化剂管道。这种情况下，第一催化剂流将比第二催化剂流热。替代地，还设想到，第二催化剂管道52可与再生器容器50直接且下游连通，因此其可被称为用于运送热的第二再生催化剂流的第二再生催化剂管道。

在一个方案中，第二催化剂管道52在第二催化剂管道52中限定出弯曲部70。弯曲部70可配置在第二入口97的外侧。弯曲部70的两侧是第二催化剂管道52的上段130和下段132。在弯曲部70的上游的上段130的上底部134关于竖向向上地限定出上底部角ζ。第二底部156属于在弯曲部下游的下段132。第二底部156关于竖向向上地限定出比上底部角ζ大的第二底部角ε。弯曲部70通过第二催化剂管道52的上段130和下段132之间的斜接接合部形成。上底部角ζ可与第二顶部角δ相等。因此，第二催化剂管道52的上段130按照关于竖向向上地限定出上轨迹角η的上轨迹136引导第二催化剂流的全部。上轨迹136由沿着第二催化剂管道52的上段130中的中心轴线纵向轴线190的箭头示出。

第二催化剂管道52的下段132的第二底部156与提升管10相交——在一个方案中，该第二底部与提升管的扩大的下部区段11相交——在第二底部相交部160处限定出比由上段130限定的上底部角ζ大的第二底部角ε。弯曲部70提供第二底部156，该第二底部在第二底部相交部160处与提升管10一起限定出第二底部角ε。第二催化剂管道52的第二底部156按照由第二底部156的在第二底部相交部160处的内部轮廓赋予的第二底部轨迹182以第二底部角ε将第二催化剂流的一部分引导至提升管10。第二底部轨迹182由自第二底部相交部160起的箭头示出。第二催化剂管道52的第二顶部154按照由第二顶部154的在第二顶部相交部158处的内部轮廓赋予的第二顶部轨迹138以第二顶部角δ将第二催化剂流的另一部分引导至提升管。第二顶部角δ可与上轨迹136的上轨迹角η相同但与第二底部角ε不同。第二顶部轨迹138由自第二顶部相交部158起的箭头示出。第二底部156——其在第二底部相交部160处与提升管10一起限定出可以比第二顶部角δ大的第二底部角ε——将影响进入到提升管10中的整个第二催化剂流使其具有复合的第二轨迹162，该第二轨迹限定出将比上轨迹角η大的第二轨迹角θ。第二轨迹162由自第二顶部相交部158与第二底部相交部160之间的第二中点起的箭头示出。

第二催化剂流经第二催化剂入口97在第二底部相交部160的第二最低高度处178进入提升管。在一个方案中，第二底部相交部160处于比第一底部相交部120低的高度处。因此，第二催化剂流将在比第一最低高度126低的第二最低高度178处进入提升管。

在一个方案中，第二催化剂流的总第二轨迹遵循沿着上轨迹136经过第二催化剂管道52的第二中心纵向轴线190，其中上轨迹角η具有基本上向下的竖直分量。第二底部156将在弯曲部70处向总第二轨迹赋予更水平的分量，所述更水平的分量将在第二轨迹162上以第二轨迹角θ自第二催化剂入口97的中点起。

在一个方案中，第二底部角ε和第二轨迹角θ大于或等于60°。优选地，角ε为90°。在一个方案中，角α、β、γ、δ、ζ和η全都小于60°，适合地介于25与50°之间且优选地介于30与45°之间。在一个方案中，第二轨迹角θ可小于或等于第二底部角ε并且可大于第二催化剂管道52的第二顶部角δ。此外，第二轨迹角θ可以比第一轨迹角γ大。

还设想到，可以在管道中设置斜台，以提供与图2所示相同的内部几何形状，但外部几何形状与第一催化剂管道12更相似。

提升管10内的插入件92可设置在第一催化剂管道12与第二催化剂管道52之间。在一实施例中，插入件92可置于第一催化剂入口15与第二催化剂入口97之间。插入件92可在插入件的外壁94中具有第一对72开口75、76，以允许催化剂进入到在壁94中限定出的腔室74中。在一个方案中，插入件92也可在插入件的另一侧在外壁94中具有用虚线部分地示出的第二对82开口85、86，以允许催化剂进入到腔室74中。

在一个方案中，第一顶部开口75或第二顶部开口85的最上部可位于第二催化剂入口97的第二底部相交部160、优选地第二顶部相交部158上方的一定高度处。在又一方案中，第一顶部开口75或第二顶部开口85的最上部可位于第一催化剂入口15的第一底部相交部120、优选地第一顶部相交部118上方的一定高度处。因此，第一催化剂流可从第一催化剂管道12的入口15且第二碳化催化剂流可从第二催化剂管道52的入口97至少部分地向上移行经位于提升管10的壁90与插入件92的壁94之间的空间96、经第一顶部开口75或第二顶部开口85进入腔室74中。

因此，第一催化剂流可通过插入件92和/或围绕插入件92移行以与第二催化剂流混合，并且第二催化剂流可通过插入件92和/或围绕插入件92移行以与第一催化剂流混合。第一催化剂流和第二催化剂流可沿切向或沿径向进给到提升管中。耐火衬层将涂覆提升管10以及管道12和52，因此管控催化剂流进入到提升管中的轨迹的相交部和角度将基于提升管10和管道12和52及其上的衬层的轮廓内表面。

第二轨迹162具有比上轨迹角η和第一轨迹角γ大的第二轨迹角θ，因此进入提升管10中的第二催化剂流将具有基本上水平的分量。第二催化剂流的水平分量与来自气体分配器19的流化气体协作地起作用，以在进入提升管10之后更快速地引导第二催化剂流的很大一部分沿提升管上行。此外，第二催化剂流将上升以与在更高的高度处进入提升管10中且具有基本上向下的竖直分量的正在下降的第一催化剂流混合。受上升的流化气体帮助的正在上升的催化剂流将吹过正在下降的第一催化剂流以提供彻底的混合。第一催化剂流和第二催化剂流的混合流在提升管中上行以与烃进料接触，如参照图1所述的。

各图中描绘的构型迫使来自下部的第二催化剂管道52的第二催化剂流按照几乎水平的轨迹162进入混合容器。上部的第一催化剂管道12向下引导第一催化剂流，因此该第一催化剂流几乎竖向地进入容器。该布置结构有助于最大限度地减少两股催化剂流的径向或切向相遇，因为两股催化剂流进入提升管10的区域彼此在竖向上相关。当第一催化剂流和第二催化剂流的轴向或竖向混合占主导时，截面中的温差最小。按照基本上水平的轨迹离开第二催化剂管道的第二催化剂流将撞击在插入件92的限定出第一开口对72和/或第二开口对82的壁94的对向边缘上。这预计会导致壁94的增强的腐蚀。如果插入件的壁94具有限定出水平方向上相邻的三个开口的三个弧形区段，则较薄的弧形区段将很有可能腐蚀最严重。计算流体力学(CFD)建模结果显示，简单地增加第三弧形区段的宽度降低了第一和第二催化剂流之间的混合程度。

根据本发明，第一开口对72中的第一顶部开口75可位于第一底部开口76上方且与该第一底部开口水平对齐。在一个方案中，第二开口对82中的第二顶部开口85可位于第二底部开口86上方且与该第二底部开口水平对齐。

优选两对开口72、82具有相同宽度。还优选第一顶部开口75、第一底部开口76、第二顶部开口85和第二底部开口86全都具有相同宽度。第一顶部开口75可具有比第一底部开口76高的高度。第二顶部开口85可具有比第二底部开口86高的高度。

第一开口对72中的第一顶部开口75和第一底部开口76之间的第一带状区78帮助改善第一催化剂流和第二催化剂流的混合。第一带状区78阻止从第二催化剂管道52出来的来自弯曲部70的粒子优先水平运动进入腔室74而导致轴向运动。这已经利用CFD建模确认，所述CFD建模显示了在第二催化剂管道52侧在提升管10的下部区段11中存在向下流动的流线。该布置结构允许第一和第二催化剂流两者在第一带状区78上方和下方的两个不同高度占用插入件92与提升管的壁90之间的全部空间96。在催化剂进入之后，仅在竖向或轴向上发生混合。这在催化剂与烃进料于提升管10的扩大的下部区段11的下游接触时最大限度地减小了催化剂温度的径向或切向变化。同时，通过防止催化剂粒子水平地进入插入件92，第一带状区78最大限度地降低粒子的径向速率，从而最大限度地减少插入件92的开口72的壁的边缘的腐蚀。在一个方案中，可在第二对开口82中的第二顶部开口85和第二底部开口86之间设置第二带状区88，以进一步改善第一催化剂流和第二催化剂流的混合。仅带状区88的顶部边缘在图2中用虚线示出。

第一带状区78的下部边缘79与第二底部相交部160的第二最下部高度178竖向对齐。因此，来自第二催化剂入口97的第二催化剂流中水平地移行的催化剂的大部分将撞击带状区78而不是开口80和82的边缘。第二带状区88的下部边缘也可与第二底部相交部160的第二最下部高度178竖向对齐。在一个方案中，第一带状区78和/或第二带状区88可具有宽度W，该宽度为插入件92的直径D_i的0.3至0.7。

图3示出在图1中截取的部段3-3的平面剖视图。插入件92的壁94、提升管10的下部区段11的壁、第一再生催化剂管道12和第二碳化催化剂管道52(的壁)上的耐火衬层104在图3中示出。第一再生催化剂管道12和第二碳化催化剂管道52限定出150°的角τ，但其它角度如100与180°之间可以是适合的。两开口对72、82中的开口水平对齐。插入件92的壁94包括限定出两开口对72和82的两个弧形区段94a和94b。仅示出各开口对72和82中的顶部开口75、85。两开口对72、82中的开口水平对齐。分离第一开口对72的带状区78的顶部边缘和分离第二开口对82的带状区88的顶部边缘在图3中示出。优选两开口对72、82具有相同宽度。

第一弧形区段94a与最接近的催化剂管道——其可以是第一再生催化剂管道12、且特别是其第一催化剂入口15对向。第二弧形区段94b也与最接近的催化剂管道——其可以是第二碳化催化剂管道12、且特别是其第二催化剂入口97对向。虚线示出第一再生催化剂管道1的通向提升管10中的第一中心纵向轴线128和第二碳化催化剂管道52的通向提升管中的第二中心纵向轴线190。第一和第二开口对72、82不与第一再生催化剂管道12和第二碳化催化剂管道52中的最接近的一者的通向提升管10中的纵向轴线128、190相交。换言之，第一催化剂入口15和第二催化剂入口97分别与第一和第二开口对72、82中的最接近的一者成方位角。壁94的第一弧形区段94a与第一催化剂管道12和第二催化剂管道52中的最接近的一者的通向提升管10中的中心纵向轴线128相交。壁94的第二弧形区段94b与第一催化剂管道12和第二催化剂管道52中的最接近的一者的通向所述提升管10中的中心纵向轴线190相交。

第一再生催化剂流从第一再生催化剂入口15围绕提升管10中的插入件92的壁94的弧形区段94a移行以与来自第二碳化催化剂入口97的第二碳化催化剂流混合，而第二碳化催化剂流从第二碳化催化剂入口97围绕提升管10中的插入件92的壁94的弧形区段94b移行以与来自第一再生催化剂入口15的第一再生催化剂流混合。另外，第一催化剂流可经第一开口对72和第二开口对82中的至少一者移行到插入件92的腔室74中以与第二催化剂流混合，且第二催化剂流可经第一开口对72和第二开口对82中的至少一者移行到腔室74中以与第一催化剂流混合。

第一催化剂管道12的在第一催化剂入口15处进入提升管10中的投影192在图3中用点划线示出。投影192由第一催化剂管道12内侧的耐火材料104的内表面限定。投影192延伸到位于投影的第一侧的第一开口对72、包括第一顶部开口75中，但不延伸到位于投影192的第二侧的第二开口对82、包括第二顶部开口85中。第二催化剂管道52的在第二催化剂入口97处进入提升管10中的投影194在图3中用点划线示出。投影194由第二催化剂管道52内侧的耐火材料104的内表面限定。投影194延伸到位于投影的第一侧的第一开口对72、包括第一顶部开口75中，但不延伸到位于投影的第二侧的第二开口对82、包括第二顶部开口85中。该布置结构保证了第一催化剂流和第二催化剂流的更佳混合。

投影192的侧边192a距离与插入件92的外壁94的弧形区段94a的最接近边缘相交的虚拟线不远，该虚拟线以间距S₁平行于投影192的侧边192a，所述间距是第一催化剂管道12的内径D₁的0.06至0.10倍。投影192的对向侧边192b同与插入件92的外壁94的弧形区段94a的最接近边缘相交的虚拟线并行，该虚拟线以间距S_s平行于投影192的侧边192b，所述间距是第一催化剂管道12的直径D₁的0.08至0.12倍。在一实施例中，纵向轴线128与弧形区段94a的上部边缘之间的对应于投影192的侧边192a的距离可为第一催化剂管道的半径的100％至130％或D₁的一半。在一实施例中，纵向轴线128与弧形区段94a的下部边缘之间的对应于投影192的侧边192b的距离可为第一催化剂管道的半径的75％至100％或D₁的一半。投影194、第二催化剂管道52的纵向轴线190和插入件92的壁94的弧形区段94b之间可存在相同的关系。

以上关系在由第一催化剂管道的中心纵向轴线128和第二催化剂管道150的中心纵向轴线190限定的角τ为150°时最适合。τ可为其它角度。

当τ为另一角度时，弧形区段94a和94b分别与中心纵向轴线128和190之间的关系可以被描述如下，其中仅关于例如第二催化剂管道52示出附图标记。壁94的弧形区段94b的水平弧长C_A为最接近的催化剂管道的内径的1.1至1.3倍，所述内径例如对于第二催化剂管道52而言为D₂。壁94的弧形区段94a的水平弧长(未示出)也是最接近的催化剂管道的内径的1.0至1.3，所述内径例如对于第一催化剂管道12而言为D₁。由位于插入件92的第一弧形区段94a和第二弧形区段94b之间的第一开口对72和第二开口对82限定的角λ为50至70°。优选而言，第一开口对72和第二开口对82限定出相同的角λ。第二开口对82的近侧边缘与最接近的中心纵向轴线128、190之间限定的角μ为小于140至160°的τ的一半。最接近的中心纵向轴线128、190与第一开口对72的近侧边缘之间的角σ为τ的一半，小于20至40°。由第一弧形区段94a和第二弧形区段94b限定的角——其为μ与σ之和——介于85与150°之间，其中优选110至130°。优选而言，第一弧形区段94a和第二弧形区段94b具有相同的宽度和/或限定出相同的角度。

插入件92的直径D₁可介于第一再生催化剂管道12的直径D₁和第二碳化催化剂管道52的直径D₂中的最大的一者的0.6与1.5倍之间且优选地0.8与1.2倍之间。

在一个方案中，插入件92的壁94中的至少一对开口72、82可用作腔室74的出口。因此，第一再生催化剂流和第二碳化催化剂流可从腔室74经一对开口72、82回到空间96中。借助于第一和第二催化剂流围绕插入件92移行并经插入件92的壁94中的第一和第二开口对72、82中的至少一者进入和离开腔室74，催化剂流混合在一起用以为混合的催化剂流提供遍及该混合的催化剂流的更均匀的温度。

回到图1，第一催化剂流和第二催化剂流的混合流从提升管10中的插入件92自下部区段11向上移行并与从提升管10的上部区段17中的喷嘴18喷射的烃进料接触。

示例

申请人进行了计算流体力学建模以确定本发明的不同实施例的性能。第一再生催化剂流没有结焦，具有8,647,893kg/h(19,065,343lb/hr)的催化剂流量、11,674kg/hr(25,738lb/hr)的气体流量和742℃(1,367°F)的温度。第二碳化催化剂流完全结焦，显示催化剂的焦炭浓度为0.858wt％，还具有8,647,893kg/h(19,065,343lb/hr)的催化剂流量、10,810kg/hr(23,833lb/hr)的气体流量和549℃(1,020°F)的温度。在该模型中还利用表I中的催化剂和气体特性。

表I

来自单个分配器19的流化蒸汽流量为74,174kg/hr(163,525kg/hr)。蒸汽温度为154℃(310°F)。所有建模构型具有再生催化剂管道12与碳化催化剂管道52之间的150°的水平角τ。此外，所有建模构型对应于图中所示。

基于这些参数，表明本发明实施例的建模将产生如表II中记录的温差。

表II

表I表明具有3个弧形区段的插入件的模型具有最低温差。然而，对较窄的弧形区段会过度腐蚀的担忧驱使对具有仅两个弧形区段的插入件的建模。具有两个较宽的弧形区段的试验49的建模的温差比具有两个较窄的弧形区段的试验48的温差低。两个试验48和49的执行结果不及具有三个弧形区段的试验47。然而，利用了位于水平对齐的开口之间的带状区的试验50产生了比不使用两个水平对齐的开口的试验低且更接近使用三个弧形区段的试验47的温差。

本文中描述了本发明的优选实施例，包括了发明人所知的用于实施本发明的最佳模式。应该理解的是，所说明的实施例只是示例性的，并且不应该被视为对本发明的范围的限制。

在不进一步详细描述的情况下，相信本领域技术人员可利用前面的描述最大限度地利用本发明。因此，前述优选具体实施方式应被认为只是说明性的，并且绝不以任何方式限制本发明的其余部分。

在上述内容中，除非另外指出，否则所有温度都以摄氏温度阐述且所有份数和百分数都基于重量计算。压力是在具有多个出口的容器中的容器出口处且特别是在蒸气出口处得到。

从前面的描述，本领域的技术人员可容易地确定本发明的实质特征，并且在不脱离本发明的精神和范围的前提下可对本发明做出各种变更和修改以使其适应于各种不同的用途和条件。

Claims (10)

1.一种用于混合两股催化剂流的设备，该设备包括：

提升管；

与所述提升管连通的第一催化剂管道；

与所述提升管连通的第二催化剂管道；

在所述提升管中的与所述第一催化剂管道连通的插入件；和

在所述插入件的侧壁中的第一开口对，该第一开口对中的开口水平对齐，从而使得竖向虚拟线将与所述第一开口对中的两个开口相交。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括位于所述两个开口之间的带状区。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括位于所述插入件的所述壁与所述提升管的壁之间的空间。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述开口对不与所述第一催化剂管道和所述第二催化剂管道中的最接近的一者的通向所述提升管中的中心纵向轴线相交。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括位于所述插入件中的侧壁中的第二开口对，该第二开口对中的开口水平对齐，从而使得竖向虚拟线将与所述第二开口对中的两个开口相交。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述插入件的所述壁的第一弧形区段和第二弧形区段限定出所述第一开口对和所述第二开口对。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述壁的所述第一弧形区段和所述第二弧形区段中的一者与所述第一催化剂管道和所述第二催化剂管道中的最接近的一者的通向所述提升管中的中心纵向轴线相交。

8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第一催化剂管道的投影延伸到位于第一侧的所述第一开口对的开口中但不延伸到位于第二侧的所述第二开口对的开口中。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述第二催化剂管道的投影延伸到位于第一侧的所述第一开口对的开口中但不延伸到位于第二侧的所述第二开口对的开口中。

10.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第一弧形区段和所述第二弧形区段中的一者的水平弧长为最接近的催化剂管道的内径的1.0至1.3倍。