CN117177816A - 用于将燃料和空气分配到催化剂再生器的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

通过氧气分配器的氧气喷嘴将氧气料流分配到废催化剂料流，并且通过燃料气体分配器的燃料喷嘴将燃料气体料流分配到废催化剂料流。从所述氧气喷嘴生成的氧气射流和从所述燃料气体喷嘴生成的燃料气体射流在再生器中具有相同的高度。在再生器中，氧气分配器和燃料气体分配器可位于混合室中。燃料气体分配器的燃料喷嘴的燃料出口可在距氧气分配器的氧气喷嘴的氧气出口的混合室高度的五分之一内。此外，在燃料气体分配器上的燃料气体喷嘴与氧气分配器上的最近的氧气喷嘴之间提供净空间。

Description

用于将燃料和空气分配到催化剂再生器的方法和设备
优先权声明
本申请要求于2021年3月12日提交的美国专利申请序列号17/200,286的优先权，该美国专利申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
该领域是催化剂的再生，特别是焦炭从流化催化剂的燃烧。
背景技术
轻质烯烃生产对于生产足够的塑料至关重要，以满足全球需求。烷烃脱氢(PDH)是其中轻质烷烃如乙烷和丙烷可以分别脱氢以制备乙烯和丙烯的方法。脱氢是需要外部热量以驱动反应完成的吸热反应。流体催化裂化(FCC)是另一种生产基本乙烯和丙烯的吸热方法。
在具有流化催化剂的PDH和FCC反应中，焦炭可以沉积在催化剂上，同时催化反应。可以通过在存在氧气的情况下从催化剂中燃烧焦炭来在催化剂再生器中再生催化剂。然后可以将热再生催化剂转移回反应器以催化反应。然而，在PDH反应中产生的焦炭可以提供来自在再生器中燃烧的不足的热量，以促进吸热脱氢方法。最近在FCC中观察到来自递送到反应器的再生催化剂的不足热量，这是由于汽提效率的进步，从而导致在输送到催化剂再生器的废催化剂上的烃较少。因此，可将补充燃料(如燃料气体)进料到催化剂再生器以充分加热催化剂以将足够的焓传递以驱动吸热反应。相反，如果提供不足的热量来驱动吸热反应，则烯烃生产可能会受到影响。
脱氢催化剂可以利用分子筛并入脱氢金属或无定形材料。催化剂必须足够稳健且尺寸适当，能够抵抗流化系统中预期的研磨。FCC催化剂通常是具有任选的MFI沸石以增强丙烯生产的Y沸石。
再生方法和设备必须设计成最小化对催化剂和再生设备的损坏。当将燃料气体添加到再生器中时，这可能是特别具有挑战性的，该添加可以促进燃料气体燃烧而分散热量手段不足的区域中的热点。高度的蒸气和催化剂混合确保补充燃料气体的完全燃烧和蒸气与催化剂之间的良好热传递。催化剂是大散热器，因此补充燃料气体应在与足够的催化剂紧密接触时燃烧，以避免过高的温度。过量的催化剂温度可能导致对周围催化剂和再生设备的热损伤，因为热量无法充分分散。
空气与补充燃料气体之间的混合不良或燃料气体、空气和催化剂之间的接触时间不足可能导致催化剂或燃料气体上焦炭不完全燃烧。在初级催化剂分离设备下游持续的未燃烧的燃料气体将倾向于在被称为后燃的现象中在稀催化剂相中燃烧，从而导致温度过高，因为大多数催化剂散热器已经与气体分离。如果出于某种原因，未燃烧的燃料气体离开再生器而不完全燃烧，则离开再生器的蒸气具有在下游设备中燃烧的可能性，该下游设备不对再生器中常见的高温进行额定或导致未燃烧的燃料气体被释放到大气中。应选择再生器中的条件以最小化火焰发生，火焰发生可能会由于其强热而损坏催化剂和设备。
因此，需要在催化剂再生过程中使催化剂与燃料气体和空气接触并混合燃料和空气的改进方法。
发明内容
通过将诸如空气的氧气和燃料气体分配到催化剂再生器中的相同位置，将它们在催化剂再生器中混合。通过氧气分配器的氧气喷嘴将氧气料流分配到废催化剂料流，并且通过燃料气体分配器的燃料喷嘴将燃料气体料流分配到废催化剂料流。从所述氧气喷嘴生成的氧气射流和从所述燃料气体喷嘴生成的燃料气体射流在再生器中具有相同的高度。在再生器中，氧气分配器和燃料气体分配器可位于混合室中。燃料气体分配器的燃料喷嘴的燃料出口可在距氧气分配器的氧气喷嘴的氧气出口的混合室高度的五分之一内。在附加实施方案中，燃料气体分配器可以在氧气分配器下方。在另一个实施方案中，在燃料气体分配器上的燃料气体喷嘴与氧气分配器上的最近的氧气喷嘴之间提供净空间。
这些布置确保氧气和燃料气体在再生器中充分混合以提供可控制的燃烧，从而在再生器中加热并再生废催化剂。
附图说明
图1为本公开的方法和设备的示意正视图；
图2为以图1的线段2-2截取的正视剖视图；
图3为以图1的线段3-3截取的平面剖视图；
图4为图1的另选的实施方案的部分示意正视图；
图5为以图4的线段5-5截取的平面剖视图；
图6为以图4的线段5-5截取的另选的实施方案的平面剖视图；并且
图7为图1的另选的实施方案的部分示意正视图。
定义
术语“连通”是指在列举的部件之间可操作地允许流体流动，其可被表征为“流体连通”。
术语“下游连通”意指在下游连通中流向主体的至少一部分流体可以从与其流体连通的对象可操作地流动。
术语“燃料气体”包括烃、氢气及其混合物。
如本文所用，术语“主要的”或“大部分”意指大于50％，适当地大于75％，并且优选地大于90％。
具体实施方式
本公开提供了一种方法和设备，其促进在补充燃料燃烧的情况下气体与催化剂之间的彻底接触，以将催化剂脱碳和加热到足以在反应器中驱动吸热反应的温度。再生器中的燃烧对于平衡再生器和反应器之间的热量生成是必要的。补充燃料气体与氧气诸如空气彻底混合，以提供一致的燃烧，而不会在再生器中生成可损坏暴露于高温侵入的设备和催化剂的热点。
本文的教导可以适用于需要待再生的催化剂用于吸热反应的任何方法。烷烃脱氢(PDH)和流体催化裂化(FCC)是此类方法的示例。FCC催化剂用于在大约大气压和约427℃(800℉)至538℃(1000℉)和约5至约30的催化剂与油的比率下裂解较大的烃分子为较小的烃分子。PDH催化剂用于脱氢反应方法中以催化乙烷和/或丙烷脱氢为乙烯和丙烯。将示例性地描述PDH方法以说明所公开的设备和方法。
脱氢反应中的条件可包括约500℃至约800℃的温度、约40kPa至约310kPa的压力以及约5至约100的催化剂与油的比率。脱氢反应可以以流化方式进行，使得可以是反应物链烷烃或流化用惰性气体的气体以在反应器容器中提升脱氢催化剂同时催化丙烷和/或乙烷脱氢的方式分配到反应器。在催化脱氢反应期间，焦炭沉积在脱氢催化剂上，以降低催化剂的活性。然后必须再生脱氢催化剂。
废催化剂竖管12通过控制阀将废催化剂从脱氢反应器(未示出)输送到催化剂再生器10。将来自再生器10的经加热的再生催化剂通过控制阀在返回再生催化剂竖管14中输送回脱氢反应器，再生催化剂具有比废催化剂竖管12中更少浓度的碳或焦炭以催化脱氢反应并提供足够的焓以驱动吸热脱氢反应。
脱氢催化剂可以是适用于流化脱氢单元的多种催化剂中的任一种。所选脱氢催化剂应最小化裂化反应并有利于脱氢反应。适用于本文的催化剂包括可以分散在多孔无机载体材料诸如二氧化硅、氧化铝、氧化锆或粘土中的无定形材料或分子筛。催化剂的示例性实施方案包括晶体二氧化硅-氧化铝或二氧化硅-氧化铝-磷酸盐作为主要活性组分、基质、粘结剂和填料。
主要活性组分在催化剂的约10至约50重量百分比范围内，并且可以具有限制可以进入晶格的烃分子的大小范围的晶格结构。适用于主要活性组分的分子筛应具有中等和较小的平均孔径。通常，具有中等和较小的平均孔径的分子筛具有在由十个或更少的环限定的有效直径中具有不超过0.7nm的开口的孔。
基质组分可以包括无定形氧化铝或二氧化硅，并且粘结剂和填料提供物理强度和完整性。硅溶胶或氧化铝溶胶可用作粘结剂，并且高岭土可用作填料。催化剂颗粒的标称直径可以为约20微米至约150微米，平均直径为约70微米至约90微米。
脱氢催化剂可支承脱氢金属。脱氢金属可为过渡金属的一种或组合。贵金属可为优选的脱氢金属；然而，IIB或IIIB金属可为合适的脱氢金属，单独地或与其它脱氢金属组合。单独或彼此或与贵金属组合的铁、钨、镓、铜、锌或锆可为合适的脱氢金属。除了催化剂之外，还可以利用燃烧促进剂。金属可以并入分子筛的晶格结构中。
催化剂的酸官能应最小化以防止裂化并有利于脱氢。碱金属和碱土金属也可以包含在催化剂中以减弱催化剂的酸度。稀土金属可以包含在催化剂中以控制催化剂的活性。可以将0.05重量％至10重量％浓度的金属并入催化剂中。就贵金属而言，优选使用约0.05重量％至约2重量％的贵金属。
废催化剂被输送到催化剂再生器10以燃烧焦炭并使废催化剂再生成再生催化剂。催化剂再生器10包括燃烧室20和催化剂分离器22，其中再生催化剂与燃烧室20中生成的烟气分离。氧气分配器52提供来自氧气管线49的氧气到燃烧室20，其将燃烧室20中的废催化剂提升到分离室22中。氧气分配器52上的氧气喷嘴55具有氧气出口56，从该氧气出口生成氧气射流57。该氧气射流57是与氧气出口邻接的从氧气喷嘴55的氧气出口56发射的氧气料流诸如空气。氧气喷嘴55可向下指向，这意味着氧气出口56在氧气分配器52下方和/或在氧气喷嘴55的下端处。
在一个实施方案中，氧气分配器52包括多个氧气喷嘴55，每个氧气喷嘴具有氧气出口56，从该氧气出口生成氧气射流57。氧气喷嘴55可以从氧气集管58延伸，该氧气集管将氧气从氧气管线49传送到氧气喷嘴。氧气喷嘴55通过相应的氧气出口56分配氧气以产生氧气射流57。氧气喷嘴55可向下指向，这意味着相应的氧气出口56在氧气分配器52下方和/或在氧气喷嘴55的下端处。氧气分配器52可以衬有耐火材料。
通过在再生条件下与氧气接触，将焦炭燃烧离开废催化剂。在示例性实施方案中，空气用作氧气，因为空气容易获得并且提供足够的氧气用于燃烧，但也可以使用具有足够氧气浓度的其他气体，如纯化氧气。如果空气用作氧气，则每千克燃烧离开废催化剂的焦炭需要约10kg至约15kg空气。示例性再生条件包括在再生器10中从约500℃(900℉)至约900℃(1700℉)的温度和约150kPa(标准尺寸)(20psig)至约450kPa(标准尺寸)(70psig)的压力。
在某些情况下，废催化剂上的焦炭可能不足以从燃烧中产生足够的焓来驱动反应器中的吸热反应。这可以是具有非常有效的汽提区段的PDH单元或FCC单元的情况。因此，将补充燃料气体添加到再生器中以提供附加燃烧焓，从而在反应器中驱动吸热反应。再生器10可包括燃料气体分配器28，该燃料气体分配器用于将燃料气体从燃料气体供应管线27分配到燃烧室20以用于在燃烧室中燃烧。在一个实施方案中，燃料气体分配器28可以位于氧气分配器52下方，并且氧气分配器52可以位于燃料气体分配器28上方。因此，在图1中的混合室50的左手侧，氧气喷嘴55以虚线示出以清楚地显示燃料气体分配器28。该燃料气体分配器28上的燃料喷嘴29具有出口30，从该出口生成燃料射流33。该燃料射流33是与燃料喷嘴邻接的从燃料喷嘴29的燃料出口30发射的燃料气体料流诸如天然气。燃料喷嘴29可向下指向，这意味着燃料出口30在燃料分配器28下方和/或在燃料喷嘴的下端处。
在一个实施方案中，燃料气体分配器28包括多个燃料喷嘴29，每个燃料喷嘴具有燃料出口30，从该燃料出口生成燃料射流33。燃料喷嘴29可以从燃料气体集管34延伸，该燃料气体集管将燃料气体从燃料气体管线27传送到燃料喷嘴。燃料喷嘴29通过相应的燃料出口30分配燃料气体以产生燃料气体射流33。燃料喷嘴29可向下指向，这意味着相应的燃料出口30在燃料分配器28下方和/或在燃料喷嘴的下端处。燃料气体分配器28可以衬有耐火材料。
在一个实施方案中，燃料气体射流33和氧气射流57具有相同的高度。在附加实施方案中，燃料气体射流33和最近的氧气射流57具有或共享相同的高度。换句话说，燃料气体射流33的一部分和氧气射流的一部分具有或共享相同的竖直位置。燃料气体射流33和氧气射流57均可向下指向。
燃料喷嘴29的燃料出口30可以低于氧气喷嘴55的氧气出口56。在燃料气体分配器28与氧气分配器52之间可以不提供设备，因此在燃料气体分配器28与最近的氧气分配器52之间不插入设备。
燃烧室20中的催化剂、燃料气体和氧气供应气体上升，而从催化剂中燃烧焦炭并且燃料气体也燃烧以再生和加热催化剂并生成烟气。在快速流化的流动方案中燃料气体、烟气和催化剂上升，其中催化剂可相对于气体滑动，并且气体可采取间接向上轨线。燃烧室中燃烧气体的表观速度通常为约1.5m/s(5ft/s)至约6m/s(20ft/s)，并且优选地为约2.1m/s(7ft/s)至约5.4m/s(18ft/s)，以提供快速流化的流动方案。
在示例性实施方案中，再生器10包括混合室50。混合室可以位于再生器10的下端。混合室50可以包括来自废催化剂竖管12的废催化剂管道入口12i，废催化剂竖管12用作废催化剂竖管的出口。混合室50还可以包含来自再生催化剂竖管16的再生催化剂管道入口16i，再生催化剂竖管16用作再生催化剂竖管的出口。
在一个实施方案中，混合室50具有由双头箭头H指示的混合室高度。该高度H等于切线长度，该切线长度基本上是混合室50从一端到另一端的高度，该端开始于该室的内径开始减小的地方。换句话说，高度H是混合室50的竖直壁62的高度。在一些实施方案中，混合室50可以是圆柱形的。
混合室50与废催化剂管道入口12i和再生催化剂管道入口16i下游连通。废催化剂管道入口12i将废催化剂物流从废催化剂竖管12排放到混合室50中，并且再生催化剂管道入口16i将再生催化剂的再循环部分从再生催化剂竖管16排放到混合室50中。废催化剂竖管12在其上可以包括控制阀，以控制废催化剂从反应器到混合室50的流速。再循环再生催化剂竖管16还可以在其上包括控制阀，以控制再生催化剂再循环到混合室50的流速。在一些实施方案中，催化剂在废催化剂竖管12和/或再循环再生催化剂竖管16中流化以促进催化剂流动。废催化剂入口12i和再生催化剂入口16i中的一者或两者可以任选地与混合室50相切地连接以向进入混合室50的催化剂施加角运动以促进混合。另外，可以在废催化剂入口12i和/或再生催化剂入口16i(未示出)处安装斜坡53以进一步促进混合。在各种实施方案中，斜坡可以将流动的催化剂向上、向下或至一侧或其它引导。氧气分配器52将氧气发射到混合室50中以使在混合室50内的催化剂料流化并且将催化剂从混合室向上提升到燃烧室20中。从氧气分配器52排出的氧气包含燃烧所必需的氧气。
混合室50接收废催化剂物流和再生催化剂物流，并且将它们混合在一起以提供催化剂的混合物。在混合时，较热再生催化剂加热较冷废催化剂，其用于在至少600℃、合适地至少650℃且优选地至少660℃的温度下提供催化剂混合物。与催化剂混合物接触的催化剂上的焦炭或燃料气体将在这些温度下立即偏向与氧气燃烧。混合室50的内径可以大于燃烧室20的内径。混合室50可以通过混合过渡部54连接到燃烧室20，该混合过渡部可以是如图1所示的截头圆锥形的，但是它可以是螺旋形或椭圆形的。混合室50中的表观气体速度可以为约0.9m/s(3ft/s)，至约5.4m/s(18ft/s)，并且催化剂密度可以为约112kg/m3(7lb/ft3)至约400kg/m3(25lb/ft3)，构成混合室50中的致密催化剂相。燃料气体分配器28可以位于混合室50中并且将燃料气体分配到混合室。氧气分配器52也可以位于混合室50中并且将氧气分配到混合室。在一个实施方案中，燃料出口30竖直地位于距最近的氧气出口56的混合室高度H的五分之一、合适地六分之一、更合适地七分之一、优选地八分之一、更优选地九分之一、最优选地十分之一内。
在燃烧室20中将形成具有稀催化剂相的快速流化的流动方案。燃烧室20中的稀催化剂相中的催化剂密度将为约16kg/m3(1lb/ft3)至约192kg/m3(12lb/ft3)。混合室50中的催化剂密度将为约48kg/m3(3lb/ft3)至约288kg/m3(18lb/ft3)。
气体和催化剂的共混物从燃烧室20通过截头圆锥形过渡区段41上升到立管46，该立管的直径小于燃烧室20的直径。气体和催化剂的共混物在较窄的立管46中加速并从立管接线端装置48排放到分离室22中。立管接线端装置48可利用向心加速度来将再生催化剂与烟气分离。立管46中的表观气体速度将为约6m/s(20ft/s)至约15m/s(50ft/s)并且构成稀催化剂相。
通过立管接线端装置48从烟气中分离出的再生催化剂下降到致密催化剂床32中。催化剂分离室22可以包括一个或多个再生器旋风分离器38或其它固体/气态分离器装置，以分离仍夹带在烟气中的再生催化剂。在一个方面，初级旋风分离器38可以从分离室22收集烟气并将从催化剂分离的烟气输送到次级旋风分离器39，以进一步将再生催化剂与烟气分离，然后将经二次纯化的烟气引导到充气室42。烟气在排放管线44中从再生器10排放。在旋风分离器38、39中从烟气分离的再生催化剂通过浸腿分配进入致密催化剂床32中。在催化剂分离室22的致密床32中收集的再生催化剂的返回部分可以在返回再生催化剂竖管14中运输回到脱氢反应器以催化脱氢反应。在催化剂分离室22的致密床32中收集的再生催化剂的再循环部分可以经由混合室50在再循环再生催化剂竖管16中再循环回到再生器10的燃烧室20。
可以通过操作在再循环再生催化剂竖管16上的控制阀来控制再生催化剂的再循环速率，独立于通过操作废催化剂管道12上的控制阀的废催化剂到再生器10的速率，以调整催化剂的密度。催化剂的密度与催化剂在再生器10中的停留时间、以及特别是催化剂在混合室50中的停留时间成正比。因此，通过再循环再生催化剂竖管16上的控制阀改变再生催化剂的再循环速率来调整催化剂在混合室50中的密度，可以调整催化剂在再生器10中的停留时间，以确保充分燃烧和由催化剂吸收并转移到脱氢反应器中的焓。
再生催化剂通过再循环再生催化剂竖管16到混合室50的再循环速率可以是废催化剂通过废催化剂竖管12到混合室的速率的约0.5至约10倍。适当地，再循环速率可以是废催化剂通过废催化剂竖管12到混合室50的速率的约1至约5倍。
在一个实施方案中，混合挡板60可以定位在混合室50内，以促进废催化剂与再生催化剂之间的混合。混合挡板60可以是管，并且混合室50的竖直壁62可以在混合挡板和竖直壁之间限定环形空间64。在一个实施方案中，废催化剂管道入口12i和再生催化剂管道入口16i开放到环形空间64中。再生催化剂管道入口16i可以具有混合室60中比废催化剂管道入口12i更低的入口。混合挡板60可以在混合室50内径向居中，并且混合挡板60可以是圆柱形的。混合挡板60可以具有与混合室50的中心纵向轴线(未示出)对齐的中心纵向轴线(未示出)。在一些实施方案中，混合挡板60的横向壁66可以是竖直的。在一个实施方案中，包括喷嘴67的氧气挡板分配器65可定位在混合挡板60内。氧气挡板分配器65可包括多个喷嘴67。
在示例性实施方案中，一个或多个挡板开口68限定在混合挡板60的横向壁66中。挡板开口68用作进入混合挡板60的内部70中的入口，并且挡板开口也可以用作内部70的出口。在示例性实施方案中，挡板开口68中的一者或多者具有细长构造，使得挡板开口68的上边缘与混合挡板60的顶部附近隔开，诸如与顶部隔开0.2个挡板直径。在如图1所示的替代实施方案中，挡板开口68中的一者或多者可包括两个或更多个开口，其中一个开口在另一个开口上方，使得开口在混合挡板60上径向对齐。分别来自废催化剂管道入口12i和再生催化剂管道入口16i的废催化剂和再生催化剂可通过挡板开口68进入内部70，然后通过挡板开口68离开内部70。该顺序有利于废催化剂物流和再生催化剂物流在混合挡板60的内部70和环形空间64中的混合。废催化剂和再生催化剂在混合挡板60中的混合产生彻底混合的催化剂，该催化剂具有足够的温度以促进催化剂上的焦炭与燃料气体接触时的燃烧。废催化剂和再生催化剂的混合确保在存在足够的催化剂的情况下发生燃烧，因此有足够的散热器来吸收热量，从而避免将过多的热量转移给周围的设备和催化剂，从而潜在地损坏它并最大限度地提高通过再生催化剂的介质转移回吸热反应的焓。
混合挡板60的内部70通过挡板开口68与环形空间64流体连通。在一个示例性实施方案中，最上挡板开口68的上边缘位于废催化剂管道入口12i的下边缘和再生催化剂管道入口16i的下边缘的上方。废催化剂管道入口12i的上边缘是废催化剂竖管12与混合室50相交处的最高高度，下边缘是废催化剂竖管12与混合室50相交处的最低高度，相同的关系可能适用于其它入口。在最上挡板开口68的上边缘位于废催化剂管道入口12i和再生催化剂管道入口16i的上边缘上方的实施方案中，来自废催化剂管道入口12i和再生催化剂管道入口16i的催化剂可以利用来自氧气分配器52的流化气体向上流动，通过挡板开口68进入混合挡板60的内部70。
在燃料喷嘴29的燃料出口30与最近的氧气喷嘴的氧气出口56之间提供没有中间设备的净空间。另外，燃料出口30低于最近的氧气出口56。在一方面，燃料气体分配器28的所有燃料出口30可低于氧气分配器52的所有氧气出口56。
图2示出了沿图1的线段2-2截取的剖视正视图。氧气分配器52的氧气集管58位于燃料气体分配器28的燃料气体集管34的正上方。氧气喷嘴55在氧气分配器52上布置成两个相对排72、74。两个相对排72、74的氧气喷嘴55连接到氧气集管58并且从氧气集管悬垂，并且从它们的中心线彼此限定锐角夹角α。另外，来自每个氧气喷嘴55的氧气射流57与水平面限定锐角β。此外，来自每排72、74的氧气喷嘴55的氧气射流57与从它们的中心线截取的相对排74、72的氧气喷嘴55的氧气射流57限定锐角夹角α。
类似地，燃料喷嘴29在燃料气体分配器28上布置成两个相对排76、78。两个相对排76、78的燃料喷嘴29连接到燃料气体集管34并且从燃料气体集管悬垂，并且彼此限定锐角夹角ρ。另外，来自每个燃料喷嘴29的燃料气体射流33与水平面限定锐角θ。此外，来自每排76、78的燃料喷嘴29的燃料气体射流33与从它们的中心线截取的相对排78、76的燃料喷嘴的燃料气体射流33限定锐角夹角ρ。
氧气喷嘴55具有延伸到氧气集管58中的入口端。然而，从氧气集管58延伸的氧气喷嘴55的侧部比延伸到氧气集管中的入口端厚。氧气喷嘴55的入口端中的入口的内径小于氧气出口56的内径。这允许由入口端施加压降，这确保更平衡的流动和氧气出口56上更小的应力。燃料喷嘴29具有延伸到燃料气体集管34中的入口端。然而，从燃料气体集管34延伸的燃料喷嘴29的侧部比延伸到燃料气体集管34中的入口端厚。燃料喷嘴的入口端中的入口的内径小于燃料出口30的内径。这允许由入口端施加压降，这确保更平衡的流动和燃料出口30上更小的应力。
在图2中可以看出，排72、74的氧气喷嘴55的侧向投影包围排76、78的燃料喷嘴29的侧向投影。
在燃料喷嘴29的燃料出口30与最近的氧气喷嘴55的氧气出口56之间提供没有中间设备的净空间。例如，燃料喷嘴29的燃料出口30的中心和氧气喷嘴55上最近的氧气出口56的中心之间的假想线i没有设备，因为假想线I除了可能在出口之间的喷嘴本身之外不与其他设备相交。在燃料喷嘴29和所述氧气喷嘴55之间可以没有设备。这种布置确保了在催化剂环境中燃料气体射流33和氧气射流57之间的彻底接触。在操作期间，催化剂将很可能在燃料出口30和氧气出口56之间的空间中，该空间没有设备。
图3示出了沿图1的线段3-3截取的剖视平面图。图3清楚地示出了氧气分配器52，其遮蔽了燃料气体分配器28的视图。因此，为了说明的目的，氧气分配器52在10点钟位置处被移除，并且氧气分配器在12点钟位置处以虚线示出。在12点钟位置处的氧气分配器52的氧气喷嘴55的入口以虚线示出，而在12点钟位置处的燃料气体分配器28的燃料喷嘴29以实线示出。氧气分配器52的第一排72中的氧气喷嘴55与第二排74中的氧气喷嘴纵向偏移。另外，燃料气体分配器28的第一排76中的燃料喷嘴29与第二排78中的燃料喷嘴纵向偏移。相邻对的氧气分配器52和燃料气体分配器28使它们的纵向中心线在混合室50中沿着相同半径布置，并且因此被表征为共径向。
图4和图5示出了图1至图3的实施方案的另选实施方案，其中在再生器10'中的燃料气体射流和氧气射流具有相同的水平位置。图4和图5中的许多元件具有与图1至图3中相同的构型，并且具有相同的参考标号。图4和图5中对应于图1至图3中的元件但具有不同构型的元件具有与图1至图3相同的附图标号，但用撇号(‘)标记。
图4示出了进料燃烧室20的混合室50'的局部示意性正视图。用来自氧气管线49'的氧气进料包括氧气集管58'的氧气分配器52'。氧气集管58'被限定在再生器10'的底部和上壁59之间，该上壁可以是凹形的以提供盘形上表面。氧气喷嘴55'通过氧气出口56'将氧气从氧气集管58'分配到混合室50'和再生器10'。一个氧气喷嘴67'或多个喷嘴67'可定位在混合挡板60'内以将空气从氧气集管58'分配到混合挡板。混合挡板中的氧气喷嘴67'可与氧气分配器52'连通。
由燃料气体管线27'进料的燃料气体分配器28'包括通过燃料喷嘴29'的燃料出口30'将燃料气体分配到混合室50'和再生器10'的燃料气体集管34'。在一个实施方案中，燃料出口30'竖直地位于距氧气出口56'的混合室高度H的五分之一、合适地六分之一、更合适地七分之一、优选地八分之一、更优选地九分之一、最优选地十分之一内。燃料分配器28'可包括具有相应的燃料出口30'的多个燃料喷嘴29'，并且氧气分配器52'可包括具有相应的氧气出口56'的多个氧气喷嘴55'。在一个实施方案中，燃料出口30'竖直地位于混合室至最近的氧气出口56'的高度H的五分之一、合适地六分之一、更合适地七分之一、优选地八分之一、更优选地九分之一、最优选地十分之一内。
燃料喷嘴29'设置在氧气喷嘴55'内。燃料喷嘴29'的燃料出口30'可设置在氧气喷嘴55'的氧气出口56'内。此外，燃料喷嘴29'的燃料出口30'可以位于与氧气喷嘴55'的氧气出口56'相同的高度处。在一个实施方案中，一些或所有燃料喷嘴29'可位于相应的氧气喷嘴55'内，和/或具有与氧气出口56'处于相同高度的燃料出口30'。
来自氧气喷嘴55'的氧气射流57'与来自设置在氧气喷嘴55'内的燃料喷嘴29'的最近的燃料气体射流33'成对，如图4所示。燃料气体射流33'和氧气射流57'在平面视图中具有相同的水平位置和可能相同的径向位置。成对的燃料气体射流33'和氧气射流57'可以是同心的。此外，成对的燃料喷嘴29'和氧气喷嘴55'可以是同心的。
燃料气体射流33'和所述氧气射流55'均向上指向。氧气出口56'可以位于通向相应氧气喷嘴55'的入口上方并且位于相应氧气集管58'上方。燃料出口30'可以位于通向相应燃料喷嘴29'的入口上方并且位于相应燃料气体集管34'上方。在燃料喷嘴29'的燃料出口30'与最近的氧气喷嘴55'的氧气出口56'之间提供没有中间设备的净空间。
图5示出了沿图4的线段5-5截取的混合室50'的剖视平面图。图5示出了设置在氧气喷嘴55'内的燃料气体喷嘴29'的图案。不是所有氧气喷嘴55'都具有设置在其中的燃料气体喷嘴29'。氧气喷嘴67位于混合挡板60'内。在一个实施方案中，没有燃料气体喷嘴29'位于混合挡板60'中。如虚线所示，从燃料气体集管34'延伸的燃料气体喷嘴29'限定利用第一排72'的氧气喷嘴55'定位的一排76'的燃料气体喷嘴29'。一排76'的燃料气体喷嘴可以设置在第二排74'的氧气喷嘴55'之间。在一方面，一排76'的燃料气体喷嘴29'可与第二排74'的氧气喷嘴55'交替，燃料气体喷嘴不位于该第二排中。燃料喷嘴29'可以与氧气喷嘴55'同心。
图6示出了图5的实施方案的另选实施方案，其中燃料喷嘴29*在混合室50'中由氧气喷嘴55*围绕。图6中的许多元件具有与图5中相同的构型，并且具有相同的参考标号。图6中对应于图5中的元件但具有不同构型的元件具有与图5相同的附图标号，但用星号(*)标记。
图6还示出了沿图4的线段5-5截取的混合室50'的剖视平面图。图6示出了由氧气喷嘴55*围绕的燃料喷嘴29*的图案。燃料喷嘴29*不必设置在氧气喷嘴55*内。燃料喷嘴29*从相应的燃料气体集管58*延伸，该相应的燃料气体集管以虚线示出，因为后者隐藏在氧气分配器28'的上壁59之下。一个或多个燃料喷嘴29*可从燃料气体集管58*延伸。每个燃料喷嘴29*可以替代氧气喷嘴形式的氧气喷嘴55*。在一个方面，每个燃料喷嘴29*可以在三个、四个、五个或六个方向上由氧气喷嘴55*围绕。在图6中，燃料喷嘴29*在六个方向上由氧气喷嘴围绕。
图7示出了图1的实施方案的另选实施方案，其中氧气集管58#从共用氧气分配器52#进料，该共用氧气分配器还将氧气进料到混合挡板60#。图7中的许多元件具有与图1中相同的构型，并且具有相同的参考标号。图7中对应于图1中的元件但具有不同构型的元件具有与图1相同的附图标号，但用井号(#)标记。
氧气分配器52#将氧气从氧气供应管线49#分配到氧气集管58#上的氧气喷嘴55#和混合挡板60#中的氧气喷嘴67#以及混合挡板和氧气集管之间的氧气喷嘴69。氧气喷嘴55#向上指向。
图7中示出了两种类型的燃料气体分配器28A和28B。燃料气体分配器28A和28B中的任一者或两者可用于再生器10#中。燃料供应管线27#进料第一燃料气体分配器28A的环形集管36A，该第一燃料气体分配器将燃料气体分配到燃料气体集管34A。燃料气体集管34A可以径向地设置在相邻的氧气集管55#之间。集管燃料喷嘴29#可位于燃料气体集管34#上，环形燃料喷嘴37可位于环形集管36A上，并且两组喷嘴均可向下指向。在每个集管燃料喷嘴29#或环形燃料喷嘴37与最近的氧气喷嘴55#之间提供没有中间设备的净空间。例如，燃料喷嘴29#的燃料出口30#的中心和氧气喷嘴55#上最近的氧气出口56#的中心之间的假想线iA没有设备，因为假想线除了出口之间的喷嘴之外不与其他设备相交。
第二燃料气体分配器28B包括将燃料气体分配到燃料气体集管34B的环形集管36B。第二燃料气体分配器28B遮蔽相邻的氧气集管55#的部分，因此氧气集管55#的被遮蔽的部分以虚线示出。燃料气体集管34B可以径向地设置在相邻的氧气集管55#之间。
集管燃料喷嘴29#可位于燃料气体集管34B上，环形燃料喷嘴37可位于环形集管36A上，并且两者均可向上指向。在每个集管燃料喷嘴29#或环形燃料喷嘴37与最近的氧气喷嘴55#之间提供没有中间设备的净空间。例如，燃料喷嘴29#的燃料出口30#的中心和氧气喷嘴55#上最近的氧气出口56#的中心之间的假想线iB没有设备，因为假想线除了出口之间的喷嘴之外不与其他设备相交。在燃料喷嘴29#和氧气喷嘴55#之间没有设备。来自氧气喷嘴55#的氧气射流57和来自燃料喷嘴29#的燃料气体射流33处于相同高度。
具体的实施方案
虽然结合具体的实施方案描述了以下内容，但应当理解，该描述旨在说明而不是限制前述描述和所附权利要求书的范围。
本公开的第一实施方案是一种用于从催化反应中再生催化剂的方法，该方法包括提供废催化剂料流；通过氧气喷嘴将氧气料流分配到废催化剂料流；从氧气喷嘴生成氧气射流；通过燃料喷嘴将燃料气体料流分配到废催化剂料流；从燃料喷嘴生成燃料气体射流，燃料气体射流和氧气射流具有相同的高度；以及用氧气料流燃烧燃料气体料流和废催化剂上的碳以提供烟气和再生催化剂。本公开的一个实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第一实施方案中的一个、任何个或所有实施方案，其中燃料气体射流和氧气射流具有相同的水平位置。本公开的一个实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第一实施方案中的一个、任何个或所有实施方案，其中燃料气体射流和氧气射流均向下指向。本公开的一个实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第一实施方案中的一个、任何个或所有实施方案，还包括位于燃料气体射流和最近的氧气射流之间的净空间。本公开的一个实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第一实施方案中的一个、任何个或所有实施方案，其中燃料气体射流和氧气射流邻接彼此。本公开的一个实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第一实施方案中的一个、任何个或所有实施方案，其中燃料气体射流和氧气射流是同心的。本公开的一个实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第一实施方案中的一个、任何个或所有实施方案，其中燃料气体射流向下指向，并且氧气射流向上指向。本公开的一个实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第一实施方案中的一个、任何个或所有实施方案，其中燃料气体射流和氧气射流均向上指向。本公开的一个实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第一实施方案中的一个、任何个或所有实施方案，其中一排燃料气体射流与一排氧气射流交错。
本公开的第二实施方案是一种用于从废催化剂燃烧焦炭的再生器，包括用于混合催化剂和气体的混合室，该混合室包括用于允许废催化剂料流进入再生器的入口、包括用于将氧气分配到再生器的氧气喷嘴的氧气分配器；和燃料气体分配器，该燃料气体分配器包括用于将燃料气体分配到再生器的燃料喷嘴，该燃料喷嘴具有燃料出口并且氧气喷嘴具有氧气出口，该燃料出口在距氧气出口的混合室高度的五分之一内；用于从再生器排出再生催化剂的催化剂出口。本公开的一个实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第二实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中氧气分配器位于燃料气体分配器的上方。本公开的一个实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第二实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中氧气喷嘴和燃料喷嘴向下指向。本公开的一个实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第二实施方案中的一个、任何个或所有实施方案，还包括位于燃料喷嘴和最近的氧气喷嘴之间的净空间。本公开的一个实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第二实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，还包括混合室中的混合挡板，该混合挡板包括其外壁中的开口和挡板中的氧气喷嘴。本公开的一个实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第二实施方案中的一个、任何个或所有实施方案，其中在燃料喷嘴和氧气喷嘴之间没有设备。本公开的一个实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第二实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中燃料喷嘴设置在氧气喷嘴内。本公开的一个实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第二实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中燃料喷嘴由多个氧气喷嘴围绕。根据权利要求10所述的再生器，其中燃料喷嘴的出口低于氧气喷嘴的出口。
本公开的第三实施方案是一种用于从废催化剂燃烧焦炭的再生器，包括用于允许废催化剂料流进入再生器的入口、包括带有用于将氧气分配到再生器的氧气出口的氧气喷嘴的氧气分配器；包括带有用于将燃料气体分配到再生器的燃料出口的燃料喷嘴的燃料气体分配器，其中在燃料喷嘴与氧气喷嘴之间提供净空间。本公开的一个实施方案是本段中的先前实施方案至本段中的第三实施方案中的一个、任一个或所有实施方案，其中燃料出口位于氧气出口下方。
尽管没有进一步的详细说明，但据信，本领域的技术人员可通过使用前面的描述最大程度利用本公开并且可以容易地确定本公开的基本特征而不脱离本发明的实质和范围，并且可做出本公开的各种变化和修改，并使其适合各种使用和状况。因此，前述优选的具体的实施方案应理解为仅例示性的，而不以无论任何方式限制本公开的其余部分，并且旨在涵盖包括在所附权利要求书的范围内的各种修改和等效布置。
在前述内容中，所有温度均以摄氏度示出，并且所有份数和百分比均按重量计，除非另外指明。

Claims (10)

1.一种用于从催化反应中再生催化剂的方法，所述方法包括：
提供废催化剂料流；
通过氧气喷嘴将氧气料流分配到所述废催化剂料流；
从所述氧气喷嘴生成氧气射流；
通过燃料喷嘴将燃料气体料流分配到所述废催化剂料流；
从所述燃料喷嘴生成燃料气体射流，所述燃料气体射流和所述氧气射流具有相同的高度；以及
用所述氧气料流燃烧所述燃料气体料流和所述废催化剂上的碳以提供烟气和再生催化剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述燃料气体射流和所述氧气射流具有相同的水平位置。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括位于所述燃料气体射流和最近的氧气射流之间的净空间。
4.一种用于从废催化剂燃烧焦炭的再生器，包括：
用于混合催化剂和气体的混合室，所述混合室包括用于允许废催化剂料流进入所述再生器的入口、包括用于将氧气分配到所述再生器的氧气喷嘴的氧气分配器；和燃料气体分配器，所述燃料气体分配器包括用于将燃料气体分配到所述再生器的燃料喷嘴，所述燃料喷嘴具有燃料出口并且所述氧气喷嘴具有氧气出口，所述燃料出口在距所述氧气出口的混合室高度的五分之一内；
用于从所述再生器排出再生催化剂的催化剂出口。
5.根据权利要求4所述的再生器，其中所述氧气分配器位于所述燃料气体分配器的上方。
6.根据权利要求4所述的再生器，其中所述氧气喷嘴和所述燃料喷嘴向下指向。
7.根据权利要求4所述的再生器，还包括位于燃料喷嘴和最近的氧气喷嘴之间的净空间。
8.根据权利要求4所述的再生器，其中燃料喷嘴设置在氧气喷嘴内。
9.根据权利要求4所述的再生器，其中燃料喷嘴由多个氧气喷嘴围绕。
10.根据权利要求4所述的再生器，其中所述燃料喷嘴的出口低于所述氧气喷嘴的出口。
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