CN1414879A - 在挡板上具有完全分布的开孔的汽提方法 - Google Patents

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Abstract

在挡板的倾斜表面上具有完全或接近完全覆盖的汽提开孔(53、55、57、59、61、63、140、141)的、用于FCC工艺的挡板型汽提塔(14’，132)提供了改进的汽提效率和通过汽提塔的催化剂通量。已经发现，较小的开孔在倾斜挡板(41、45、135、137)的整个表面上的完全分布阻断了以前已知存在并使汽提流体与催化剂的接触短路的催化剂的相对致密的流束。现在已经发现，穿过挡板的倾斜区域的汽提气体以比过去更高的程度分布促进了催化剂和汽提流体在挡板之间的汽提塔的整个容积内的活性接触。作为附加益处，汽提塔开孔的更完全的覆盖通过将汽提气流限制到倾斜挡板之间窄的开放区域还防止了汽提塔流的阻塞。通过该发现，以前典型挡板类汽提塔产量的限度可以增加50％。

Description

在挡板上具有完全分布的开孔的汽提方法
本发明的背景
本发明涉及用于从催化剂颗粒中汽提夹带或吸收的烃类的工艺和装置。
各种方法在这样的条件下，即流体使颗粒保持流化状况下以便将固体颗粒输送至工艺的不同阶段的条件下，使细散的颗粒物质与含烃原料接触。催化剂裂化是使烃类与由细散的颗粒物质组成的催化剂在反应区接触的这种方法的主要例子。当催化剂促进裂化反应时，烃原料使催化剂流化，通常在升气管中输送它。在裂化反应进行时，大量的焦炭沉积在催化剂上。在再生区内的高温再生通过与再次用作流化介质的含氧料流接触来燃烧来自催化剂的焦炭。含焦炭的催化剂(这里称之为废催化剂)连续从反应区排出，并被来自再生区的基本无焦炭的催化剂替代。用各种气体料流使催化剂颗粒流化，使得在反应区和再生区之间输送催化剂。在催化剂的流化料流中裂化烃类，在反应区和再生区之间输送催化剂，以及在再生炉中燃烧焦炭的方法对FCC工艺领域的那些技术人员来说是公知的。为此，本领域具有许许多多的用于使催化剂颗粒分别与原料和再生气体接触的容器构型。
在反应区接触催化剂的大多数烃蒸汽通过反应区内的冲击和/或离心分离方法从固体颗粒中分离。然而，FCC工艺中使用的催化剂颗粒具有大表面积，这是因为有许多孔隙存在于颗粒中。结果，催化物质使烃类保持在其孔内和在催化剂的外表面上。虽然保持在各单个催化剂颗粒上的烃类量是非常少的，但大量的催化剂和在现代FCC方法中通常使用的高催化剂循环速率导致大量的烃类随催化剂从反应区排出。
因此，通常的做法是在进入再生区之前从废催化剂中除去或汽提烃类。
汽提催化剂的最通常方法是使汽提气体(通常为蒸汽)通入与其流动方向逆流的催化剂的流动料流。这种蒸汽汽提操作(具有不同程度的效率)除去了催化剂夹带和在催化剂上吸收的烃蒸汽。
通过使用垂直间隔的挡板以使催化剂在汽提装置向下移动和逆流接触汽提介质时横向串联，来增加催化剂汽提的效率。水平移动催化剂增加了催化剂和汽提介质之间的接触，使得从催化剂中除去更多的烃类。在这些配置中，催化剂通过位于不同水平的系列挡板供入迷宫式通道。通过没有留下横穿该汽提装置的较大横断面积的开放垂直通道的这一配置来增加催化剂和气体的接触作用。US-A-3894932和US-A-4364905中给出了用于FCC装置的这些汽提设备的实例。这些参考文献给出了具有汽提容器、将催化剂向内送入系列内挡板的、截头圆锥断面形式的系列外挡板的典型汽提配置。内挡板中心位于圆锥或截头圆锥断面，将催化剂向外转移到外挡板。汽提介质从下挡板以下进入，持续从一个挡板的底部上升至下一个接替挡板的底部。挡板的变化包括如US-A-2994659中所述在挡板的后缘添加边围。
任何新汽提设计的目的都是使汽提介质的量减至最少，同时保持整个FCC工艺装置的良好催化剂汽提的优点。为了获得所得产物收率增加的催化剂的良好汽提和提高再生炉的运行，需要相对大量的汽提介质。对于大多数普通的汽提介质即蒸汽而言，催化剂汽提的整个工业的平均需求量是大约2.0kg蒸汽/1000kg(2lb的蒸汽/1000lbs)的催化剂。在蒸汽的情况下，成本包括基本建设费和与供应蒸汽和由下游分离设施除去所产生的水相关的使用费用。在没有充足的供应或处理能力的情况下，与增加添加汽提介质相关的成本是显著的。在这种情况下，获得更佳的汽提且不会增加所需的蒸汽将为FCC工艺产生显著的经济效益。
然而，更佳的汽提通过减少焦炭产生而为FCC工艺带来了更重要的经济效益。减少焦炭产生使再生炉温度降低，使得反应可以在更高的催化剂/油(C/O)比率下进行。更高的C/O增加了转化率和增加了有价值的产物的形成。使焦炭的产生减少0.05wt％的汽提操作能够使再生炉温度降低-9至-7℃(15-20°F)和使C/O比率增加6％的范围。转化率的相应改进也产生0.6-0.7vol％的汽油以及还增加了所需轻产品的收率。因此，本发明的进一步目的是通过更有效的催化剂汽提来减少焦炭产生量。
而且，不可能简单地通过采纳与使用增量的蒸汽相关的经济上不利的措施来提高汽提效率或能力。在某些时候，用挡板操作的典型汽提塔受催化剂流过汽提塔的流通量的限制。对于操作这些汽提塔得到催化剂流通量的实际限制是大约439,380kg/hr/m2(90,000lbs/hr/ft2)，基于总汽提塔的面积。人们已经试图通过改变挡板的构型和面积来增加挡板型汽提装置的能力和效率。US-A-5531884给出了挡板型汽提塔的改良，它引入了大垂直导管的一个或多个环，以提供穿过挡板的附加催化剂和气体循环通路。还已知在汽提挡板的高度集中部分密布开孔。
本发明的概述
现在已经发现，通过提供其中在挡板的倾斜表面上完全或接近完全覆盖汽提开孔的挡板型汽提塔，将获得改进的汽提效率和流过汽提塔的催化剂通量。还出人意料的发现，当使用本发明的改良挡板时，汽提塔效率随催化剂通量增高而增加。已经发现，较小的开孔在倾斜挡板的整个表面上完全分布阻断了以前未认识到的相对致密的催化剂流束，这种致密的催化剂流束使汽提流体与催化剂的接触短路。这些流束的存在使得催化剂采取尽可能最短的途径，从其中催化剂首先接触汽提塔挡板的位置到其中催化剂退出挡板底部的位置穿过挡板的倾斜表面。这种流动模式使得汽提塔的大面积无活性和含有致密的塌落的催化剂。现在已经发现，穿过挡板的倾斜区域的汽提气体以比过去更高的程度分布，这促进了催化剂和汽提流体在挡板之间的汽提塔的整个容积内的活性接触。作为附加的益处，汽提塔开孔的更完全的覆盖通过将汽提气流限制到倾斜挡板之间窄的开放区域还防止了汽提塔流的阻塞。根据该发现，以前对于典型挡板型汽提塔产量的限度可以增加多达50％。本发明的方法在至少439,380kg/hr/m2(90,000lbs/hr/ft2)的汽提塔面积的流通速率下具有特殊的好处，以及在超过585,840kg/hr/m2(120,000lbs/hr/ft2)的汽提塔面积和甚至超过683,480kg/hr/m2(140,000lbs/hr/ft2)的汽提塔面积的流通速率下是尤其有效的。
因此，本发明的目的是增加挡板型汽提塔的最大可操作能力。
本发明的另一个目的是增加挡板型汽提塔的汽提效率。
本发明的又一个目的是获得提供汽提介质的更完全利用的方法和装置。
虽然不希望束缚于任何理论，但据信，分布至基本覆盖整个倾斜挡板表面的约4.0cm(1.5英寸)或4.0cm以下的较小开孔比更大的、低分散的开孔具有更佳的汽提效果，后者的倾斜挡板表面的更大面积没有开孔供流化介质使用。较小的直径使流化介质射流穿透到挡板表面上的催化剂所需的长度减少。因为，据信在射流和由射流形成的气泡周围的区域发生质量传递，当小射流产生相对小的气泡以及在气体和它所接触的催化剂之间提供更大的交互表面时，发生了最有效的汽提。较小的开孔和较小气泡的产生补充了更多的开孔分布以避免挡板表面上的任何区域可被催化剂流束从旁路绕过的概念。
孔尺寸越大，往往从分布孔产生了大的气体射流。长射流穿透至挡板以上的催化剂的缺点是：当射流消散时产生较大的气泡，同时还由于高射流速度使催化剂从旁路绕过和延迟气泡的消散而增加气体与催化剂接触。该配置的优选孔具有1-1.9cm(0.38-0.75英寸)的直径，其中较小的直径因有利于气体和催化剂接触而成为优选。然而，降低孔径的缺点是增加了孔被孔内的催化剂、耐熔质和污垢障碍物堵塞的可能性。因此，1.3-1.9cm(0.5-0.75英寸)范围内的孔是特别优选的，因为在使射流长度减至最少和避免孔堵塞之间得到兼顾。
本发明的孔在挡板的整个倾斜表面上的分布程度要比过去使用的那些高得多。这些孔释放出通过倾斜挡板的底面形成的在袋中积累的汽提气体。孔在整个倾斜表面上的分布意味着消除了以前的大面积没有流化气体穿孔的情况。至少，开孔在整个倾斜表面上的分布为每0.093平方米(平方英尺)的各挡板的倾斜表面提供了至少一个开孔。优选的是，本发明通过使不含任何穿孔的区域减至最少来消除倾斜表面的任何大的未穿孔区域。消除未穿孔区域的一种措施提供了这样的挡板穿孔方式，其中倾斜表面的任何部分被细分为至少0.093m2(1ft2)的圆形区域，被该区域的一个或多个开孔的至少一部分所包围。穿孔基本完全分布在倾斜表面上的另一措施具有在相邻穿孔的至少20.3cm(8英寸)内，优选在相邻穿孔的15.0cm(6英寸)内和更优选在相邻穿孔的10.2cm(4英寸)内的穿孔。此外，优选在挡板的顶部或底部消除任何大面积的未穿孔倾斜挡板表面。消除由过去孔分布产生的这些区域的一种措施是在顶部或底部挡板边缘的至少15.2cm(6英寸)内设置穿孔。
另外，孔在挡板上的分布不需是统一的。挡板的倾斜表面产生了在挡板的倾斜表面两端之间的较高压差，因为孔的压力沿倾斜表面的上升而增加。因此，均匀尺寸的孔在挡板上的均匀分布在单个挡板的较高高度提供了更大体积的气体输送量，这是由于与更高压差相关的更高射流长度。因此，只要挡板是倾斜的，气体在挡板表面上的均匀体积输送需要增加在挡板下部区域的孔分布。优选的是，在439,380kg/hr/m2(90,000lbs/hr/ft2)或更高范围内的高催化剂通量应用中，孔分布模式在挡板的倾斜表面上提供了均匀的体积气体输送。这种输送能够通过使挡板下部的开孔面积的百分率偏高来提供。开孔面积可以通过在下挡板部分使用大百分率的孔，更大的孔，或这二者来增加。
即使对于其中穿过汽提区的催化剂通量相对较低的应用，本发明的孔分布布置仍然提供了大量的好处。然而，对于较低的通量应用(一般指在439,380kg/hr/m2(90,000lb/hr/ft2)的汽提塔面积以下的通量)，穿过汽提挡板的催化剂流在挡板的下部趋向于最高。因此，气流向挡板下部的偏向能够特别有利于低催化剂通量应用。在这些情况下，有利的是，在挡板的下部增加开孔面积的量，超过该下部，提供穿过挡板的均匀的体积气体输送，使得在倾斜挡板下部具有更大体积的气体输送。
我们还发现，设定汽提挡板在30°和60°的角度下操作具有可比的效率，有时比在45°的角度下操作的挡板效率更好，将其全部引入了本发明的改进孔分布。这里，30°的挡板角度比45°或60°的挡板角度更优选，因为更多的挡板能够以汽提塔的既定高度安装和因为以更小角度定向的挡板具有较低的压差。而且，在30°挡板角度下，发现了流通速率高达683,480kg/hr/m2(140,000lbs/hr/ft2)的催化剂的高效率。
在宽的实施方案中，本发明是用于从颗粒状物质中汽提夹带和/或吸收的烃的方法。本方法使颗粒与烃料流接触，以及在与烃料流接触以产生含夹带或吸收的烃的接触颗粒的料流之后，使烃从颗粒中脱离。接触的颗粒向下通过许多倾斜的汽提挡板。各汽提挡板的、分布在整个倾斜表面的许多开孔将汽提流体从挡板向上排出，以便从经过挡板顶部的颗粒物质中汽提烃类。挡板开孔的这种布置为每0.09平方米(平方英尺)的挡板倾斜表面提供至少一个开孔。本方法从汽提挡板中回收汽提流体、经过汽提的烃和经过汽提的颗粒。
在装置实施方案中，本发明包括用于从颗粒物质中汽提夹带和/或吸收的烃的汽提塔装置。该装置包括汽提容器，该容器具有用于接收含有来自于颗粒与烃料流接触的夹带或吸收烃类的颗粒和用于从汽提容器排出汽提流体和汽提烃类的至少一个端口。多个倾斜汽提挡板在汽提容器高度的至少一部分上垂直间隔，其中各挡板具有倾斜表面和各倾斜表面具有等于在挡板位置的汽提容器的最小横断面的至少1/3的横投影。分布在各汽提挡板的整个倾斜表面上的多个开孔为每0.093平方米(平方英尺)的倾斜表面提供了至少一个开孔。开孔优选在任何挡板的边缘的23cm(9英寸)内和更优选在任何挡板的边缘的15cm(6英寸)内提供。汽提塔包括使汽提液体进入用于从颗粒物质中汽提烃类的一个或多个汽提挡板的下面的至少一个流体入口。汽提容器还包括用于从汽提挡板回收汽提颗粒的至少一个颗粒出口。在汽提容器顶部的端口通常用作接收颗粒的进口和用于排出汽提气体和汽提流体的出口。然而，可以使用单独的进口和出口，尤其可以提供单独的进口用于使含烃催化剂进入汽提塔容器。
附图简述
图1是现有技术的代表，显示了堆叠FCC再生炉-反应器和汽提塔装置的剖视图。
图2是横切图1的汽提塔的水平截面图。
图3是显示替换图1所示的汽提塔的改良汽提塔配置。
图4是显示来自图3的外环形挡板的配置的截面图。
图5是图3的内环形挡板的平面图。
图6是用于FCC反应器的替代配置的剖视图。
图7是图6的汽提塔的外挡板的平面图。
图8是图6的汽提塔的内环形挡板的平面图。
图9是比较传统汽提挡板与本发明的改良挡板的性能数据图。
本发明的详细描述
首先看一下FCC工艺的更完全的描述，供入FCC装置的典型进料是瓦斯油如轻或真空瓦斯油。供入FCC装置的其它石油衍生的原料流可以包括烃类或重质烃类的柴油沸点范围混合物如拔顶原油。优选的是，原料流由具有大约230℃(446°F)以上和更优选大约290℃(554°F)以上的沸点(通过适宜的ASTM试验方法测定)的烃类的混合物组成。通常将加工重质原料，如大气拔顶油的FCC型装置称之为残留原油裂化装置，或残油裂化装置。本发明的方法和装置能够用于FCC或残油裂化操作。
FCC工艺装置包括反应区和催化剂再生区。在反应区中，原料流与保持在高温和中等正压下的细散的流化催化剂接触。在本发明中，原料与催化剂的接触通常发生在升气管导管中，但可以发生在任何有效配置如用于短接触时间接触的已知设备中。离开升气管的流动蒸汽/催化剂料流可以从升气管进入位于分离容器内的固体-蒸汽分离设备，或者可以直接进入分离容器，不需通过中间产物分离装置。一个或多个附加固体/蒸汽分离设备(几乎不变地是旋风分离器)通常位于大分离容器之内和顶部。借助旋风分离器，将反应的产物与仍然由蒸汽料流携带的部分催化剂分离，再将蒸汽从旋风分离器和分离区排出。废催化剂向下落到分离容器内的底部位置。汽提塔通常位于反应区容器的下部附近以便从催化剂中除去烃类，并且包括与升气管和反应器容器独立的汽提塔容器。催化剂在通入汽提装置之后转移到单独的再生区。
调节反应区温度的最普通方法是调节催化剂从再生区到反应区的循环速率，这同时改变了催化剂/油之比。也就是说，如果希望增加反应区内的转化速率，那么就要增加催化剂从再生区到反应区的流速。这样导致对于所加入的相同体积的油，更多的催化剂存在于反应区中。因为在再生区内的温度在正常操作下明显高于反应区内的温度，催化剂从再生区到反应区的循环速率的增加导致了反应区温度的增加。
供入FCC装置中的原料的化学组成和结构将影响在反应区中催化剂上沉积的焦炭量。通常，原料的分子量、康拉逊残碳、庚烷不溶物质和碳/氢比率越高，在废催化剂上的焦炭水平就越高。这里使用的术语“废催化剂”指在反应区中应用的催化剂，它被转移至再生区以便除去焦炭沉积物。该术语不是催化剂颗粒的催化活性的总缺乏的表示。术语“用过的催化剂”具有与术语“废催化剂”相同的含义。
反应区(由于广泛使用垂直管式导管而通常称为“升气管”)保持在高温条件下，通常包括大约425℃(797°F)以上的温度和大约65-500kPa(9.4-72.5psia)的压力。催化剂/油比率(基于进入升气管底部的催化剂和原料烃的重量)可以高达20∶1，但优选在大约4∶1和大约10∶1之间。氢通常不加到升气管中，尽管添加氢是本领域中已知的。偶尔，蒸汽可以进入升气管。催化剂在升气管中的平均停留时间优选低于大约5秒。在工艺中使用的催化剂的类型可以从各种商购催化剂中选择。
在FCC工艺中，催化剂从反应区连续循环到再生区，然后再到反应区。催化剂因此用作从各区之间传热的载体以及提供了必要的催化活性。任何FCC催化剂都能够用于该工艺。颗粒一般具有小于100微米的尺寸。从再生区排出的催化剂称之为“再生”催化剂。如前面所述，加到再生区的催化剂与含氧气体如空气或富氧空气在导致焦炭燃烧的的条件下接触。这导致催化剂的温度增加和大量热气的产生，这些热气从再生区作为气体料流排出，称之为烟道气料流。再生区通常在600℃以上(1112°F)和800℃(1472°F)之间的温度下和35kPa(5.1psia)以上的压力下操作。加到再生区的废催化剂可以含有大约0.2-15wt％的焦炭。如本领域中那些熟练人员已知的那样，再生区可以采用几种构型，其中在一个或多个阶段进行再生。由于再生可以用以稀相或浓相存在于再生区内的流化催化剂完成，其它类型是可能的。术语“稀相”用来表示密度低于300kg/m3(18.7lb/ft3)的催化剂/气体混合物。以类似方式，术语“浓目”用来指密度等于或高于18.7lb/ft3(300kg/m3)的催化剂/气体混合物。代表性稀相操作条件通常包括密度为大约15-150kg/m3(0.9-9.4lb/ft3)的催化剂/气体混合物。
图1表示可以应用本发明方法的堆叠FCC构型。堆叠FCC配置仅表示能够应用本发明的许多FCC配置的一个。然后看图1，传统堆叠FCC配置具有再生容器10，反应器或上部容器12，和汽提或侧容器14。再生催化剂导管16将催化剂从再生炉转移到控制阀23，再进入下升气管导管20，在那里，它与通过烃原料导管18进入升气管的烃原料接触。导管18也可以含有流化介质如随原料添加的蒸汽。气体从原料和流化介质中扩展，将催化剂在升气管中向上传送，再进入升气管导管22。当催化剂和原料向上进入升气管时，烃原料裂化成低沸点烃产品。
升气管22将催化剂和烃混合物通过开孔44排出以进行催化剂和烃蒸汽的初始分离。在开孔44之外，大部分烃蒸汽连续向上进入旋风分离器46的进口，使催化剂从烃蒸汽中接近完全除去。分离的烃蒸汽从顶部导管48排出反应器12，同时排料支管50使分离的催化剂返回到反应器容器的底部。来自升气管出口44和排料支管50的催化剂在反应器的底部收集，以及将催化剂供给汽提容器14。
蒸汽通过由导管54提供的进口进入汽提容器14，并通过汽提容器逆流上升至催化剂的向下流，从而从催化剂中除去吸收的烃类，这些烃向上流动，最终通过旋风分离器46用蒸汽回收。为了有利于烃的除去，在汽提容器14中提供一系列向下的倾斜挡板56。废催化剂导管58从汽提容器14的底部锥形段60中除去催化剂。控制阀61调节来自导管58的催化剂的流动。
再生气体，如压缩空气通过导管30进入再生炉10。空气分布器28将空气分散在整个再生炉10的截面上，在那里它与废催化剂接触。通过用来自分布器28的氧燃烧从催化剂中除去焦炭。燃烧副产物和未反应的空气组分与夹带的催化剂一起通过再生炉向上进入旋风分离器26的进口。相对无催化剂的气体在内室38中收集，该室与气体导管40连通和从再生炉中除去废再生气体。通过旋风分离器分离的催化剂通过排料支管42从分离器下降，再返回到再生炉10下部的床中(未显示)。
图2显示了在倾斜挡板型汽提塔中实行的具有最大程度的孔分布的汽提挡板。该孔模式具有大约4.5英尺(1.4米)的直径和在以均匀三角形孔距布置的10排中具有大约160个孔的集中分布区56’。在其上集中大量孔的较窄的带的宽度仅大约等于汽提容器的标称半径。因此，即使当提供最大数目的孔时，大面积的未穿孔部分仍然存在于倾斜表面上。例如，倾斜表面的下部从孔的第一排到挡板的底边，有大约25cm(10英寸)长未穿孔。这在挡板的底部仍然留下了超过0.279m2(3ft2)的面积未穿孔，以及在挡板的顶部有甚至更大的面积未穿孔。
图3显示了根据本发明布置的系列汽提塔挡板。与图1所示的挡板56相反(它从汽提容器14的反侧伸出)，汽提塔14’的内挡板布置使用更普通的环形倾斜挡板布置。虽然环形倾斜挡板是优选的，但在本发明中还可以使用如图1和2所示的缺圆挡板。倾斜挡板在汽提塔14的横断面具有普通的环形投影。内挡板41从中心支持导管43向外伸出，该导管在汽提塔容器14’的顶部得到支持。外挡板45从汽提塔容器14’的外壁向内伸出。挡板沿着汽提塔14’的垂直长度延伸达其垂直长度的大部分。通常用数目增加的挡板获得了汽提塔性能的提高。汽提塔的可用长度因为设计构型或其它设备制约而会限制可引入汽提塔的挡板的数目。环形挡板构型一般是优选的，因为它使可布置在汽提容器内的挡板数目最大化。更多的挡板代表了更多的汽提阶段，大多数汽提塔通常最少具有总共7个挡板。在挡板之间的间隔必须为串联催化剂在内和外挡板周围的流动提供足够的流动区域。为伸出的挡板表面提供斜坡确保了催化剂在挡板表面上的移动。通常，挡板具有与水平倾斜30°和45°之间的角度。小角度的挡板的优点是使在既定汽提塔长度下可设置的挡板数目进一步最大化和使接近边缘的孔和接近挡板连接的壁的孔之间的压头差减少。而且，30°角度比45°角度获得了更均匀的射流速度，因为远离边缘的孔具有较低的高度和更大的压头。0°的挡板角度会更优于30°的挡板角度。然而，因为挡板角度变得越小，催化剂积累在挡板上的趋势越高和催化剂在挡板上的通风变得更加关键。因此，小角度的挡板必须提供更高的孔密度，以保持催化剂的流化，达到既定的催化剂通量。挡板的倾斜角度设置在30°，这在两种冲突之间提供了良好平衡。然而，通过使用水平挡板仍然可以获得本发明的优点，这获得了最均匀的射流速率，而且需要最高的孔密度。
决定内挡板41的外径B和外挡板45的内径C的尺寸，以有利于汽提塔内件的构建和平衡催化剂流动区域。因此，通常设定尺寸B和C，使得内和外挡板的横投影覆盖大约相等的面积。保持外径B略小于内径C使得可以插入导管43，内挡板41装配在其上，从而具有足够的间隙供安装内和外挡板用。保持直径B和C之差较小，优选各挡板覆盖汽提塔14’的总横向环形流动面积的至少1/3。优选，内和外挡板合并的横投影具有基本覆盖汽提塔的环形截面的投影。
内挡板41和外挡板45各自显示了垂直边围47和49，分别依靠倾斜挡板表面的最底边缘。垂直边围部分能够用于各种目的。该边围具有长度D，它可以在从为挡板边缘提供结构稳定性所必需的最小量到提供挡板倾斜部分的孔之间的所需压降增加的更长计算长度的范围内变化。关于这一点，作为从导管52提供的进口51上升的汽提介质，它首先进入最下挡板的底面并置换来自挡板之下容积的催化剂。来自挡板下面的催化剂被进入的汽提介质置换，这将持续到通过穿孔的汽提介质的容积排出量超过添加的汽提介质为止。对于后面较高的挡板，通过穿孔的汽提介质和置换蒸汽的的排出速率等于气体连续流到挡板底部的速率。在汽提介质或汽提介质和置换蒸汽超过穿过挡板开孔的气体的容积排放时，进入的气体将置换来自挡板下的整个体积的催化剂，其中任何过量的气体在挡板或边围(如果这样提供)下经过。因此，在任何特定穿孔之间的压差等于催化剂的密度乘以孔相对于该孔或穿孔之下的催化剂水平的高度。因此边围的长度增加能够升高单个穿孔之间的压降。
本发明的重要特征是挡板开孔在挡板的整个倾斜表面上的分布。穿孔在倾斜区域的间隔可以以消除不含用于输送流化介质的孔的宽带或区域的任何方式布置。最有益于本发明的孔分布能够用对最大圆形区域必须含有至少一个开孔的限制来描述。一般，至少0.093m2(1ft2)的任何圆形区域必须包围该区域的一个或多个开孔的至少一部分。可被保卫包围但不围绕孔的圆形区域通常不超过0.05m2(0.5ft2)。按照必须含有穿孔的最小几何面积的这种标准，将从挡板上消除任何大的未穿孔区域。在图4中所示的间隔使用2圈孔，其中各圈在倾斜挡板的环形宽度上间隔大约相等。内圈53具有大约72个等间距孔。外圈55具有大约36个等间距孔。各孔圈53和55距离挡板的最近边缘和邻行的孔大约7.6cm(3英寸)。在环形挡板布置中，在挡板上开孔间的最大间隔容易出现在最外行的孔中，这是由于挡板直径增加和尤其由于增加外圈开孔的压降，需要减少由开孔提供的总开放面积，以获得气体在整个倾斜表面上的均匀体积分布。
对于内挡板，随高度增加而减小挡板表面的直径促进了开孔在整个挡板表面更均匀的分布。图5显示了这种配置，其中四圈开孔57、59、61和63分别含有44、44、22和11个孔。因此，在前2行中的开孔之间的间隔大约是相同的，而在不同圈的开孔之间的间隔从底部的大约7.6cm(3英寸)到顶部的大约21cm(8.25英寸)变化。间隔开孔的目的不是要建立均匀的距离，而是使下行的开孔位于上行开孔的中间，从而消除允许催化剂绕过汽提介质的穿过挡板的延伸流通路。当在特定开孔圈中的孔数过量时，可以使用与上部孔不同的直径，以提供附加的开孔面积，而不用增加孔数目。
孔可以简单地通过在挡板的基材上钻孔来形成。挡板一般由合金钢制成，它将经得起反应区的高温条件。这种钢通常易受腐蚀，挡板可以从使用插件或喷嘴以提供开孔中受益，并且提供了对由催化剂在挡板顶部循环所施加的腐蚀条件的耐受性。此外，挡板通常用耐火材料覆盖，提供了附加的耐腐蚀性。耐磨耗喷嘴和耐火衬里的详细情况对颗粒输送领域的那些技术人员来说是公知的。
图3-5显示了用于通常在老式堆叠装置中发现的相对小的汽提塔的本发明的配置。图6显示了使用同心升气管和汽提塔的更现代的FCC构型。
图6中的反应器配置用基本与图1所示反应区和升气管相同的方式操作。再生炉竖管116将催化剂从再生炉(未显示)中在用滑阀111调节的速度下转移。来自喷嘴117的流化介质通过下部升气管部分114以相对高的密度向上输送催化剂，直到多个原料注射喷嘴115(仅显示了一个)注射原料，穿过催化剂颗粒的流动料流。所得混合物连续向上通过上部升气管112，直到一对分离支管121从升气管顶部119切向将气体和催化剂的混合物排出到分离室123中，进行气体与催化剂的分离。输送导管122将烃蒸汽和夹带的催化剂运送到一个或多个旋风分离器124中，将废催化剂从烃蒸汽料流中分离。收集室125收集来自旋风分离器的分离的烃蒸汽料流，以便通过外喷嘴128，进入分级区(未显示)。侵入管130将催化剂从旋风分离器124排出到收集空间131的下部，最终使催化剂和吸收或夹带的烃类穿过由分离室123的底部限定的端口(未显示)，进入汽提塔区132。在分离室123中分离的催化剂直接进入汽提塔区132。汽提气体通过进口133进入汽提区132的底部。进口133可以将汽提气体供给一个或多个分布器(未显示)，将气体分布在挡板周边区域。废催化剂通过反应器导管136离开汽提区，并进入再生区。
当催化剂通过汽提塔132时，它接触系列外挡板135和内挡板137。图7和图8显示了1cm(0.38英寸)孔在比图3所示的汽提塔大3倍以上的汽提塔的倾斜挡板上的孔分布。各挡板含有超过600个孔，但孔分布偏向于孔在倾斜挡板表面下端的分布。然而，即使在最上端的开孔圈，当孔之间的间隔最大时，在这种大挡板的中间孔之间的最大间距也仅仅是19.1cm(7.5英寸)。虽然在单圈中的孔间隔可以最终十分大，但在这种情况下，在图8的第5圈中出现了最大间隔，几乎是35.6cm(14英寸)，在大约7.6cm(3英寸)的圈之间的间隔限制了间隔的影响或催化剂的横向流动通道不多于大约19.1cm(7.5英寸)。图7显示了开孔在7个圈140上的分布和图8显示了开孔在11个圈141上的分布。
实施例1和2
进行系列试验，以便更充分地证明由穿孔在汽提挡板上的均匀分布模式导致的汽提性能的独特和出人意料的变化。试验装置由透明塑料板制造，以便可以目测以及检测汽提塔性能。试验装置以来自具有大约0.19m2(2ft2)的横断面积的圆柱形汽提塔配置的19°部分为模型。将具有梯形形状和大约0.09m2(1ft2)的投影水平面积的内和外汽提挡板交替放置在该装置的内和外位置以完成汽提塔部分的模型。总共使用3个有效外挡板和有效内挡板，其中在相邻的外挡板之间和相邻的内挡板之间间隔大约97cm(38英寸)。各挡板的前缘具有7.6cm(3英寸)垂直边围。该装置具有附加的挡板，用于分布的目的，但不是有效汽提操作的一部分。整个装置具有大约6米(20英尺)的高度。
试验装置通过将平衡FCC催化剂从顶部进口向下循环通过该装置，同时使空气在最下挡板之下向上通过挡板进入来操作。吸收的烃的回收率通过将氦示踪剂注入到循环催化剂中，随后检测回收空气中的氦浓度来模拟。汽提的催化剂从试验装置的底部回收以及测量浓度以测定汽提操作的效率。从装置的顶部回收空气和氦以及夹带的催化剂颗粒，并分离，以便将催化剂再循环到装置中。
实施例1
试验装置测量普通挡板配置的效率。内和外挡板向下倾斜45°角，并且在各挡板的底部具有按2行排列的39.4cm(15.5英寸)孔。内挡板含有与挡板的底部向内间隔6.3cm(2.5英寸)的水平尺寸的最下行8个孔，以及水平向内间隔另外3.8cm(1.5英寸)的第二行孔。外挡板含有与挡板的底部向内间隔水平尺寸6.3cm(2.5英寸)的最下行7个孔，以及水平向内间隔另外3.8cm(1.5英寸)的第二行孔。
试验装置在通量条件范围下操作，同时改变空气速率以模拟蒸汽在1-3kg/1000kg(1-3lbs/1000lbs)的催化剂的水平下的有效添加，同时加入氦示踪剂。测量在各流通速率和有效蒸汽添加速率下氦浓度的降低。氦浓度下降100％对应于催化剂的完全汽提。所测得的氦浓度的下降用于计算表中指定为普通挡板那一列所示的汽提效率。
实施例2
试验装置测量用本发明在改良挡板中的穿孔布置的挡板设备的效率。试验装置的配置与实施例1所用相同，只是挡板上的穿孔模式不同。内挡板具有按4行排列的59.4cm(23.38英寸)直径的孔。7个孔的最下行与挡板边缘水平间隔10.2cm(4英寸)。7、6和6个孔的后续行分别与内挡板的下缘水平间隔16.5cm，22.9cm和27.9cm(6.5英寸，9英寸和11英寸)的距离。外挡板具有54.3cm(21.38英寸)直径的孔，按8、7和6个孔的行排列，分别与挡板的最下缘间隔10.2cm，15.2cm和21.6cm(4英寸，6英寸和8.5英寸)的水平距离。
试验装置还是在通量条件范围下操作，同时改变空气速率以模拟蒸汽在1-3kg/1000kg(1-3lbs/1000lbs)的催化剂的水平下的有效添加。因为发现效率随流通速率增加而增加，所以具有改良挡板的装置在高达683,480kg/hr/m2(140,000lbs/hr/ft2)的流通速率下操作。所测得的在各流通速率和有效蒸汽添加速率下氦浓度的降低用于计算表中指定为改良挡板那一列所示的效率。
实施例1和2的试验结果用图表示在图9中。令人惊奇的是，试验结果显示，汽提效率的总水平随通过汽提塔的催化剂通量的增加而增加。该效果与在普通汽提挡板中通量增加时由较低的氦减少百分率显示的效率下降直接相反。因此，本发明的改良挡板显示，在没有增加汽提蒸汽的有效添加量的情况下，汽提效率意外地增加。
实施例3
进行附加试验，以表明汽提挡板角度对汽提效率性能的影响。在本实施例中，挡板角度从水平45°改变到30°。除了使用变化的挡板角度以外，挡板与实施例2相同。本试验还是在通量条件范围下操作，同时改变空气速率以模拟蒸汽在1-3kg/1000kg(1-3lbs/1000lbs)的催化剂的水平下的有效添加。该表显示了在不同通量和有效蒸汽速率下的效率以及在较高的汽提蒸汽速率下，汽提的效率再次随流通速率的提高而增加。
实施例4
进行附加的试验，以表明汽提挡板角度进一步变化对汽提效率性能的影响。挡板角度从水平45°改变到60°。由于挡板角度增加，除去两块挡板。除了挡板角度改变和减少了挡板的数目以外，挡板与实施例2相同。本试验还是在通量条件范围下操作，同时改变空气速率以模拟蒸汽在1-3kg/1000kg(1-3lbs/1000lbs)的催化剂的水平下的有效添加。该表显示了在不同通量和有效蒸汽速率下的效率以及在高流通速率下获得了高汽提效率。实施例5
还进行相对比较试验，以测量下降管型挡板与本发明的改良挡板配置的相对效率。下降管型挡板与实施例1中使用的那些相同，只是在距离各挡板的最下缘的大约25.4cm(10英寸)的水平距离下，在各挡板上添加1排两根6.3cm(2.5英寸)直径的管。成排的管放置在垂直排列的挡板之间交错，以将催化剂排出到下挡板表面，而不直接进入底下的管。管子还是这样定位的，以使得它们的顶部与挡板的最高交叉点平齐和底部延伸到与挡板边围的顶部大约持平的水平。本试验还是在通量条件范围下操作，同时改变空气速率以模拟蒸汽在1-3kg/1000kg(1-3lbs/1000lbs)的催化剂的水平下的有效添加。该表显示，与改良挡板相比，增加下降管使汽提效率相对下降，尤其是在高流通速率下。
                                                 汽提效率
 通量lbs/hr/ft2  通量kg/hr/m2  蒸汽速率lb/1000lbkg/1000kg  普通挡板  改良挡板  下降管挡板 30°挡板 60°挡板
 30,00060,00090,000  146,460292,920439,380  1.01.01.0  93.884.181.7  92.993.994.3  74.483.788.5  97.292.189.2  93.594.1
 30,00060,00090,000  146,460292,920439,380  2.02.02.0  98.295.791.2  96.497.7100.0  89.584.988.8  97.296.497.7  96.096.197.2
 30,00060,00090,000  146,460292,920439,380  3.03.03.0  100.095.593.8  96.898.899.2  93.391.395.7  96.398.1100.0  97.897.997.0
 120,000  585,840  1.7  97.8  87.7  97.6  97.0
 140,000  683,480  1.5  98.0  89.4  97.9  97.0

Claims (10)

1、一种从颗粒物质中汽提夹带的和/或吸收的烃类的方法，所述方法包括：
使颗粒与烃料流接触；
在与所述烃料流接触之后从颗粒中分离烃类，以获得含夹带或吸收的烃类的接触颗粒的料流，使接触颗粒向下通过许多倾斜的汽提挡板(41，45，135，137)；
使汽提流体通过分布在各汽提挡板的整个倾斜表面上以便为各挡板的每0.093平方米(1平方英尺)的倾斜表面提供至少一个开孔的多个开孔(53、55、57、59、61、63、140、141)向上排出，和从颗粒物质中汽提烃类；
从汽提挡板上回收汽提流体和经过汽提的烃类；以及
从汽提挡板上回收经过汽提的颗粒。
2、权利要求1的方法，其中开孔(53、55、57、59、61、63、140、141)具有4.0cm(1.5英寸)或4.0cm(1.5英寸)以下的最大直径，开孔位于任何挡板的边缘的15.2cm(6英寸)内，以及倾斜表面的任何部分细分为至少0.09m2(1 ft2)的圆形区域，将包围该区域的至少一个开孔的至少一部分。
3、权利要求1的方法，其中分布开孔(53、55、57、59、61、63、140、141)，以便在倾斜表面上提供汽提流体的基本相等的体积输送量。
4、权利要求1的方法，其中分布开孔(53、55、57、59、61、63、140、141)，以便为倾斜表面的下部提供比倾斜表面上部更高的汽提流体体积输送量。
5、权利要求1的方法，其中在倾斜表面上的各开孔是在倾斜表面上相邻开孔的至少20.3cm(8英寸)内。
6、权利要求1的方法，其中通过汽提塔的流通速率为至少439，380kg/hr/m2(90,000lbs/hr/ft2)的汽提塔面积。
7、权利要求1的方法，其中倾斜汽提挡板之一(41、45、135、137)具有与水平倾斜30°的角度。
8、一种从颗粒物质中汽提夹带和/或吸收的烃类的装置，所述方法包括：
汽提容器(14’132)；
至少一个端口(131)，由用于接收含有来自于颗粒与烃料流接触的夹带或吸收烃类的颗粒和用于从汽提容器排出汽提流体和经汽提的烃类的汽提容器限定；
在汽提容器高度的至少一部分上垂直间隔的多个倾斜汽提挡板(41、45、135、137)，其中各挡板具有倾斜表面和各倾斜表面具有等于在挡板位置的汽提容器的最小横断面的至少1/3的横投影；
分布在各汽提挡板的整个倾斜表面上的多个开孔(53、55、57、59、61、63、140、141)，以便为每0.093平方米(平方英尺)倾斜表面提供至少一个开孔；
至少一个流体进口(51，133)，使汽提流体进入用于从颗粒物质中汽提烃类的至少一个汽提挡板的下面；和
至少一个颗粒出口(136)，用于从汽提挡板上回收经汽提的颗粒。
9、权利要求8的装置，其中所述至少一个端口(131)包括在汽提容器顶部用于接收颗粒和排出汽提气体和汽提流体的单一开孔，两个相邻倾斜表面的横断面的投影基本覆盖汽提容器的整个横断面。
10、权利要求8或9的装置，其中至少三个挡板(41、45、135、137)位于汽提容器中，和挡板的斜率是与水平倾斜30-45°，和开孔(53、55、57、59、61、63、140、141)的尺寸不超过4.0cm(1.5英寸)。
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