CN87102277A - 流体混合装置及其工艺过程 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及流体(例如，液态烃和蒸汽)混合装置。该装置是由管状混合段和流体混合物的出口孔所组成，在管状混合段的上流端部设有第一种流体的环形入口孔，该环形入口孔是把第一种流体限制在第二种流体的入口装置以内。该装置实质上与该入口孔同心。本发明还涉及流体混合工艺过程(例如，用于含烃物料的催化裂化过程)。
Description
本发明涉及的是流体混合装置及其工艺过程。
众所周知，使用两个同心喷管（也就是，在其下流端设有节流孔的管子），可使象烃油和蒸汽之类的流体混合，其过程是：烃油喷射流从直径相对小些的内喷管，注入内喷管下流端及外喷管之间的会聚空间，而蒸汽则从管子之间的环形空间，注入上述会聚空间，以得到含油的混合物，最后，该含油的混合物经外喷管注入一个反应器中。
然而，第一种流体（烃油）（从中心的内喷管孔流过）和第二种流体（蒸汽）在如此小的会聚空间内，很难得到充分的混合;至少会有部分油喷射流从中心的外喷管孔穿过，而未被分散，也未同蒸汽混合。
此外，众所周知，借助于一种喷管装置，亦可使液态烃同气体混合。该喷管装置是由带节流出口孔的外管和一个端接在离出口孔的距离不超过一个管径长之处的内管所组成，提供的混合区比较小。液态烃从这两个管子之间的环形空间流过，为给液态烃以切向速度，该空间设有叶片。然而，在这种装置中，由于气体（例如，蒸汽）在内管中的流速较快，至少会有部分气体是作为未被分散的气流，从居中的外管出口孔通过，并未同液态烃混合。
现已研究得知，通过对注入管状混合段上流端部去的流体提供较大的初始接触面积，可使流体得到充分的混合。
为此，本发明涉及的是一种流体混合装置，该装置包括管状混合段和流体混合物的出口孔，在该管状混合段上流端部设有第一种流体的环形入口孔，该孔是把第一种流体限制在基本上与该入口孔同心的第二种流体的入口装置以内。
按照本发明，该装置的主要优点是，在其操作过程中，第一种流体流过被第二种流体环绕着的环形孔时，就被第二种流体切变和雾化，当它进入管状混合段上流端部之后，实质上已全部被分散。
按照本发明，该装置可有效地用于，比如，催化裂化过程，以提供含烃物料和蒸汽的混合物并将上述混合物注入装有流态化的催化剂粒子的立管反应器，使上述粒子快速、完全、均匀地与待裂化的含烃进料混合。因此，本发明还涉及含烃物料的流化床催化裂化装置，该装置包括实质上垂直的管状壳体，该壳体内有如上文所述的至少部分是设置在其底段以内的管状混合段。这种装置具有，如英国专利（申请号为NO.8607698）中所述的，使催化剂的粉碎固体粒子与流体接触装置的特征。
现参照附图1-4，将本发明装置的最佳实例介绍如下，图中相关零部件的参照编号是一致的。
图1示出的是混合装置的纵剖面图。
图2示出的是流化床催化裂化立管反应器底部的纵剖面图，该反应器包含本发明的混合装置。
图3示出的是图1所示的混合装置的AA′剖面图。
图4示出的是图2上立管反应段以内的混合装置的BB′剖面图。
图1示出的装置包括管状混合段（1），该管状混合段带有环形入口孔（2），第一种流体（例如，液体），从孔（3）直接朝上流入管状液体入口装置（4），该装置（4）至少有一部分实质上同心设置在第二种流体（例如，气体）入口装置（5）以内。
入口装置（5）最好是由管子组成（其直径可大于管状混合段（1）），该管子与段（1）的上流端（6）以及第二种流体入口（11）相连。最好是，第二种流体的环形入口孔（7）限定在管状入口装置（5）的壁与环形入口孔（2）之间。
环形入口孔（2）最好限定在管状入口装置（4）与固定式的或是可调的折流装置（8）之间，该折流装置（8）至少有部分装在入口装置（4）之内。在本发明的一个最佳混合装置实例中，折流装置（8）与轴向可调的定位装置（9）相连，该定位装置（9），例如一根杆，最好伸出管状入口装置（4）的上流端并与驱动装置（10）相连。
在管状入口装置（4）下流端以内一部分，设置可调的折流装置（例如，至少有一部分呈倒置的截头园锥体，它所具有的主要优点在于可以改变环形入口孔（2）的宽度、流体的流速，而且在某些情况下，还可以改变从那里流过的第一种流体的环形流的方向，使从环形孔（7）进入的第二种流体可对上述流体流进行最佳切变和雾化。
接着，两种流体在细长的管状混合段（1）内混合，假如第一种流体是液体，为了达到充分的混合和部分汽化，该管状混合段的长径比最好为2-25，而8-20更好。按照本发明，该装置是在高温下操作。管状混合段（1）的下流部分（12）可包括多个出口孔（13），以便使反应生成的流体混合物，至少部分是朝径向分布，这样可使上述流体的混合物与至少是部分环绕在本发明装置（管状混合段（1））四周的液体、气态和/或颗粒状固体物质充分混合。在管状混合段（1）壁的下流端部处（12），出口孔（13）的相互位置最好是大体上按等距离布置。
图2示出的是本发明的另一个装置实例，除已按图1叙述过的零件以外，它还包括屏蔽装置（15），该装置最好至少有一个管状段（16）（它最好是管状混合段（1）下流端部（12）同心并在其外围），这样可限制住带叶片（18）的环形孔（17）。在管状混合段（1）的下流端部单设一个流体混合物出口孔（13）。定位杆（9）最好由至少上部是在管状进料入口装置（4）以内的（例如，环形）导向装置（14）导向。
本发明还涉及流体混合工艺过程（例如，把流体注入，例如在高温与高压下操作的流化床催化裂化区（19）的反应区），该工艺过程包括经环形孔（12）把第一种流体的环形流，连同至少是部分环绕其外的第二种流体，经过入口（11）注入管状混合区（1）的上流端（6），尔后，将流体混合物从管状混合区（1）的下流端（12）排出（例如，将上述混合物注入反应区（19）。当然，只要所应用的流体中没有一种固化成大颗粒，混合过程可在很宽的温度范围内进行。象催化裂化工艺过程中所应用的那些流体，最好在温度为0-600℃，更好是在10-400℃下进行混合。混合过程最好是在高压下进行，更好是在2-100巴（绝对压力）下，若在6-50巴（绝对压力）下，就特别好了。
流化床催化裂化过程最好是在温度为400-800℃，压力为1.5-10巴（绝对）时完成。参照上文和图2所示的部分内容，这样一种工艺过程可有效地在一个流化床催化裂化含烃物料的装置内完成，其过程是：催化剂粒子流（例如，来自催化剂再生器的）从入口（20），注入立管反应器底段（21）。催化剂粒子，借助于蒸汽（或其他气体）在屏蔽装置（15）和屏蔽管（16）的周围流化并向上迁移，该蒸气是从管线（22），进入按一定间距装备有流化气体喷咀（24）的环形流化装置（23）。大量向上流动的流化催化剂粒子同至少部分已雾化的烃进料和从出口孔（13）以相当高的速度发射出的蒸汽的混合物充分混合。冷却气体（例如，低压蒸汽）可从管线（25）和环形冷却气体入口空间（26）导入空间（27）并从环形孔（17）排出。
在立管反应器底段的中央，采用单个管状混合段，可在较短的时间内，得到非常均匀的流体混合;因而，固体（催化剂）粒小同烃进料相混合的立管反应器段是较短的，这样可使实际的催化裂化立管反应器的其余段（上部）得到最佳利用。
此外，按照本发明完成该工艺过程，仅用较少量的气体（例如，蒸汽）就能喷射出给定量的液体。此外，由于在反应区内，上述粒子上的烃进料的分布是最佳的，因而，在催化剂粒子上和反应区与混合装置四壁上形成的焦减少了。
本发明还涉及的是按上文所叙的工艺过程所得到的烃。
现用下列实例进一步解释本发明。
实例
重烃油进料流，在温度为250℃，压力为12巴（绝对）下，从图2所示的装置的入口（3）进入，然后，在管状混合段（1）内与蒸汽混合。该管状混合段长为3m，直径为0.20m。该蒸汽是从入口（11），在温度为300℃下和压力为8巴（绝对）下导入的。得到的油/蒸汽的混合物，以大于每秒50米的速度，从出口孔（13）进入反应区（19）。该反应区是在压力为3巴（绝对），温度为520℃下操作的。再生的硅/铝基催化剂粒子从入口（20），在温度为700℃下进入反应区（19），在该处，催化剂粒子与油/蒸汽混合物相接触。
Claims (15)
1、流体混合装置，其特征是，该装置包括管状混合段和流体混合物的出口孔，在管状混合段的上流端部设有第一种流体的环形入口孔，该孔把第一种流体限制在实质上与该入口孔同心的第二种流体的入口装置范围以内。
2、按照权利要求1的装置，其特征是，第二种流体的管状入口装置是与管状混合段的上流端部相连接。
3、按照权利要求2的装置，其特征是，第二种流体的环形入口孔被限制在第二种流体管状入口装置壁和第一种流体环形入口孔之间。
4、按照上述权利要求中的任一要求的装置，其特征是，第一种流体的环形入口孔被限制在第一种流体的管状入口装置以内，而该管状入口装置，至少有一部分实质上同心地布置在第二种流体入口装置以内。
5、按照权利要求4的装置，其中特征是，第一种流体的环形入口孔是限制在第一种流体管状入口装置和折流装置之间。该折流装置至少有一部分在入口装置内。
6、按照权利要求5的装置，其中特征是，折流装置是与轴向可调的定位装置相连。
7、按照权利要求6的装置，其特征是，定位装置伸出第一种流体管状入口装置的上流端并同驱动装置相连。
8、按照上述权利要求中的任一要求的装置，其特征是，管状混合段的下流端是由多个流体混合物出口孔所组成。
9、按照上述权利要求中的任一要求的装置，其特征是，管状混合段的长径比为2-25，8-20更好。
10、参照图1-4，实质上按照上文所述的装置。
11、含烃物料的流化床催化裂化装置，其特征是该装置包括实质上垂直设置的管状壳体，该管状壳体具有按照上述权利要求中任一要求的，至少是设置在其底段那部分的管状混合段。
12、流体混合工艺过程，其特征是，该工艺过程包括，第一种流体的环形流，连同至少部分环绕其外的第二种流体流一起，进入管状混合区上流端，流体混合物从管状混合区的下流端排出。
13、按照权利要求12的工艺过程，其特征是，烃/蒸汽混合物被催化裂化。
14、按照上文所述，参照特定的实例的流体混合工艺过程。
15、按照权利要求13的工艺过程所得到的烃。
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