KR102563654B1 - 촉매 열 제거 클러스터 및 튜브 디자인 - Google Patents

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Abstract

FCC 재생기를 위한 외부 촉매 냉각기 장치는, 중앙 열 제거 도관에 직접 연결된 외부 열 제거 튜브로 둘러싸인 중앙 공급 튜브와 중앙 열 제거 도관을 사용하는 열 제거 장치 디자인를 사용하여 촉매 냉각기의 작동을 개선한다.

Description

촉매 열 제거 클러스터 및 튜브 디자인
본 발명은 일반적으로 탄화수소의 유동화된 촉매 분해에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 FCC 공정에서 촉매의 냉각을 위한 외부 촉매 냉각기 용기에 관한 것이다.
본 출원은 2017년 7월 6일자 "촉매 열 제거 클러스터 및 튜브 디자인"이라는 제목으로 출원된 미국 특허출원 제15/642,912호의 우선권의 이익을 주장하고, 그 내용은 모든 목적을 위해 본 명세서에 전체적으로 참조로 포함된다.
유동화 촉매 크래킹(FCC) 공정은 진공 가스 오일 및 다른 상대적으로 무거운 오일과 같은 탄화수소 공급 스트림을 더 가볍고 더 가치있는 탄화수소 제품으로 전환시키는데 널리 사용된다. FCC 공정은 출발 탄화수소 공급 스트림과의 접촉을 위해 가스 또는 증기에 의해 유동화된 미분된(finely devided) 미립자 촉매를 또한 유동화된 형태로 이용한다. 미립자 촉매가 반응에서 처리됨에 따라, 촉매 부위는 반응의 부산물인 코크스(coke)로 덮이고, 이는 촉매 활동을 억제하는 촉매 입자의 표면에 증착된다. 크래킹 공정에서 촉매의 재생 및 재사용을 위해 촉매의 코크스를 연소시키기 위해 촉매 재생기가 사용된다.
폐 촉매로부터 코크스를 연소시키는 것은, 반응기에서 발생하는 흡열 분해 반응에 필요한 열을 공급하기 위해 적어도 부분적으로 이용되는 다량의 열을 발생시킨다. 탄화수소 공급물이 더 무거워 짐에 따라, 즉 콘래드슨 카본(Conradson Carbon) 값이 높을수록 촉매 반응에서 촉매 상에 발생된 코크스 부산물의 양이 증가한다. 따라서, 더 무거운 공급물을 사용하면 촉매 상에 발생된 다량의 코크스의 연소로 인해 촉매 재생 중에 과도한 열이 발생할 수 있다.
추가되는 열은, 열 균형을 뒤엎고, 반응에 공급되는 고온 촉매의 제한을 요구하여 수율을 낮추고, 장비 또는 촉매를 손상시키는 것을 포함하여 FCC 공정에서 많은 문제점을 야기할 수 있다. 따라서, 열 균형이 초과되면, 재생 중에 촉매 온도를 낮추는 수단을 갖는 것이 유리하다.
재생 중에 열을 제거하는 다양한 방법이 시도되었지만, 냉각 매체와의 간접 접촉을 통한 열 교환이 가장 널리 채택되어 왔다. 일반적으로, 간접 접촉식 열교환은 냉각 유체가 통과하는 냉각 코일 또는 튜브를 사용하여 달성된다. 냉각 코일은 재생기 내부의 촉매 입자층을 통과하거나 재생기 외부의 별도의 촉매층을 통과할 수 있다.
재생기 내부의 유동화된 촉매 입자상을 통과하는 냉각 코일 또는 튜브를 이용하는 열 교환기는, Luckenbach에 부여된 미국특허 4,009,121, Kelley에게 부여된 4,388,218, Rowe에게 부여된 4,343,634, 그리고 Davis에게 부여된 4,343,634에 예시적으로 보여주고 있다. 그러나 내부 열교환기는 개조 및/또는 점검하기가 어렵다.
외부 열교환기는, 일반적으로 촉매가 재생기로부터 배출되고 그 안에 냉각 튜브 또는 코일을 갖는 별도의 용기로 향하는 유동형(flow-through) 냉각기이다. 외부 냉각기의 하나의 타입은 "유동형"이고 다른 타입은 "역-혼합(back-mix)" 냉각기이다. 일반적으로, 유동형 냉각기는, 촉매가 하나의 상부 입구로 들어가서 하부 출구를 빠져 나가는 중력을 이용한 공급이거나, 촉매를 하부 입구로부터 냉각 코일을 지나 상부 출구로 이동시키는 유동화 전달이다. 역-혼합 냉각기는 공통의 촉매 입구와 출구를 이용하여 촉매를 고온 촉매 공급원에서 열교환기 그리고 후방으로 이동시킨다.
종래 기술의 외부 열교환기는 고온 유체 고체입자, 특히 고온 재생 촉매입자를 냉각시키는 장치 및 공정을 개시하는 미국 특허 5,242,012를 포함한다. 해당 장치는, 실질적으로 수직이고 원통형이며 폐쇄된 열 제거 용기를 포함하고, 쉘측 유체를 통해 고밀도 유동층 형태로 하향 유동한다. 용기는 하나 이상의 개별 열교환 튜브 유닛을 포함하며, 냉매는 입구를 통해 튜브 측면을 통과하여 기화된다. 개별 열교환 튜브 유닛은, 공급 냉매 수집 챔버, 하나 이상의 열교환 튜브, 증기 수집 챔버, 및 결과적인 증기 배출 튜브를 추가로 포함한다. 미국 특허 7,273,543은 촉매 스트리퍼와 유동 연통하는 외부 촉매 냉각기를 사용하여 탄화수소 공급물을 경질 탄화수소로 촉매 분해하기 위한 공정 및 장치를 개시하고 있다. 유사하게, 미국 특허 5,571,482에는 유동 촉매 분해 공정에서 2단계 재생 시스템과 함께 사용하기위한 외부 촉매 냉각기 장치 및 공정이 개시되어 있다. 상기 장치는, 반응기로의 촉매 출구와 동등한 촉매층의 표면 아래의 공기 분배 링 위의 한 지점에서 제2재생 구역으로부터 고온 촉매를 제거하기 위한 장치, 촉매의 간접 열교환 및 냉각을 위한 열교환기, 및 공기 분배 링 아래 촉매층의 하부 또는 하부에 인접한 제2재생 구역으로 냉각된 촉매를 복귀시키기 위한 복귀 장치를 포함한다.
이와 같이, 본 발명자는 FCC 공정에서 고온 재생 촉매 입자로부터 열 에너지의 일부를 제거하기 위한 장치의 개선된 열 교환 배치를 발견하였다.
본 발명의 목적은 촉매 분배를 개선하고 열 제거유닛과의 접촉을 균일하게 하여 열 전달을 개선하는 촉매 냉각 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 외부 촉매 냉각기 용기의 크기를 줄이고 열 제거유닛을 더 적게 사용하여 부품수를 줄여 제조 비용을 감소시킬 수 있는 촉매 냉각 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 냉매를 균일하게 유동 분배하여 열전달 분배를 균일하게 할 수 있다 촉매 냉각 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예로,(i) 용기 벽, 하나 이상의 촉매 입구와 촉매 출구, 및 하나 이상의 가스 입구와 가스 출구를 갖는 실질적으로 수직의 원통형 촉매 냉각기 용기; (ⅱ) 촉매 냉각기 용기에 수용되는 적어도 하나의 열 제거유닛을 포함하며, 상기 적어도 하나의 열 제거유닛은 중앙 열 제거도관에 의해 동축 방식으로 피복된 중앙 공급튜브를 포함하여 상기 중앙 공급 튜브의 외부 면과 상기 중앙 열 제거 도관의 내부 표면 사이에 유동 영역을 제공하고, 상기 중앙 공급 튜브와 상기 중앙 열 제거 도관은 용기 벽의 상부를 통해 연장되고, 상기 중앙 공급 튜브는 상기 중앙 열 제거 도관에 의해 피복되지 않은 용기 외부에 냉매 입구를 구비하고 냉매 입구에 대향하고 중앙 열 제거 도관의 하부 챔버에 근접한 중앙 공급 튜브의 단부에 있는 냉매 출구를 구비하고, 중앙 열 제거 도관은 용기 외부 및 냉매 입구 아래에 증기 출구를 구비하며, (ⅲ) 상기 열 제거유닛은, 적어도 하나의 외부 열 제거 튜브를 추가로 포함하고, 상기 외부 열 제거 튜브는 상기 하부 챔버에 근접하고 상기 중앙 공급 튜브 냉매 출구 위의 도관 하부 영역과 열 제거유닛의 하부 챔버에 떨어지고 용기 벽의 상부 아래에 있는 도관 상부 영역에서 상기 중앙 열 제거 도관과 유체 연통하는 FCC 외부 촉매 냉각 용기에 관한 것이다.
촉매 냉각 용기의 다른 실시 예는, 냉매 출구 근처의 중앙 공급 튜브 주위에 배치되고 도관 하부 영역의 먼 쪽의 중앙 공급 튜브를 따라 연장되는 수직 배플을 중앙 공급 튜브에 제공하고 외부 열 제거 튜브가 중앙 열 제거 도관과 유체 연통하여 인터페이스 하는 곳을 통과한다. 또 다른 실시 예는 중앙 공급 튜브 주위로 연장되고 수직 배플에 일체인 제한 링을 제공한다.
추가의 실시 예는, 열 제거유닛이 중앙 열 제거 도관 주위에 축 방향으로 실질적으로 동일하게 이격된 적어도 3개 또는 6개 이상의 외부 열 제거 튜브를 포함하고, 6개의 외부 열 제거 튜브의 경우, 그것들은 엇갈려 있다(예를 들어, 도 2 참조). 열 제거유닛의 기하학적 구조는 이들이 삼각형 패턴으로 배열되도록 할 수 있으며, 이는 쉘과 열 제거유닛 사이의 개방 영역을 통한 촉매의 채널링(channeling)이 적어지고 튜브와 촉매 흐름이 보다 균일하게 접촉되는 이점을 제공한다. 일 실시 예는, 외부 열 제거 튜브가 중앙 열 제거 도관과 약 90도 이하, 바람직하게는 45도 이하의 각도로 인터페이스, 즉 유체 연통하는 것을 제공한다.
다른 실시 예는, 냉매 입구, 증기 출구, 촉매 입구, 촉매 출구 및 가스 입구와 출구에 제어 밸브를 제공한다. 또 다른 실시 예는, 상기 용기내 상기 열 제거유닛 아래에 있는 영역에 위치한 가스 분배기와 유체 연통하는 가스 입구를 제공하고 가스 출구는 용기 벽의 상부를 통해 연장된다.
본 발명의 또 다른 실시 예는, FCC 재생기로부터 재생 촉매를 본 발명에 개시된 외부 촉매 냉각 장치에 제공하는 단계를 포함하는, FCC 재생기로부터의 재생 촉매의 온도를 제어하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 개시된 외부 촉매 냉각기 용기의 실시 예는, 각 열 제거유닛 또는 열 제거 클러스터당 증가된 표면적을 제공한다. 따라서, 외부 촉매 냉각기 용기의 직경은 유사한 듀티(duty)에 대해 약 25-30% 감소될 수 있거나, 또는 유사한 크기의 외부 촉매 냉각기 용기에서 듀티는 50-100% 증가될 수 있다. 예를 들어, 도 3과 4를 참조하라.
개시된 외부 촉매 냉각기 용기는 상부 및 하부 수평 헤더(매니 폴드)의 제거 및 외부 촉매 냉각기 용기당 더 적은 열 제거유닛으로 인해 종래 기술보다 약 30% 적은 부품을 필요로 하여 제조 비용을 감소시킨다. 예를 들어, 도 1과 2를 참조하면, 열 제거 장치(또는 열 제거 클러스터) 헤더를 자세히 비교할 수 있다.
또한, 개시된 외부 촉매 냉각기 용기의 실시 예는 감소된 수의 부품을 조립하는데 필요한 용접량의 상당한 감소를 요구한다.
전술한 수평 헤더(매니폴드)의 제거로 인해 취급하기 어려운 재료와 설치작업 모두의 양이 상당히 감소된다.
또한, 개시된 실시 예는, 열 제거 클러스터가 삼각형상의 피치로 외부 촉매 냉각기 용기 내에 배치되어 원하지 않는 쉘측 바이패스를 감소시키는(즉, 촉매의 열 제거유닛과의 접촉 방지를 줄이는) 능력에 기인하여 개선된 촉매 분배와 열 제거유닛과의 접촉의 균일성을 제공하여 상기 튜브와의 접촉을 개선함으로써 열 전달을 개선한다.
또한, 도관 하부 영역에서 중앙 공급 튜브상의 내부 장치, 예를 들어 수직 배플 및 제한 링은, 균일한 열 전달 분배를 위해서 냉매, 예를 들어 물을 모든 외부 열 제거 튜브 그리고 중앙 공급 튜브와 중앙 열 제거 도관 사이의 유동 영역으로 균일한 유동 분배를 제공한다.
본 발명에 의하면, 촉매 분배를 개선하고 열 제거유닛과의 접촉을 균일하게 하여 열 전달을 개선한다.
또한, 유사한 듀티(duty)에 대해 외부 촉매 냉각기 용기의 직경이 감소하고, 유사한 크기의 외부 촉매 냉각기 용기에 대해 듀티가 증가한다.
또한, 외부 열 제거 튜브, 중앙 공급 튜브와 중앙 열 제거 도관 사이의 유동 영역으로 냉매를 균일하게 유동 분배하여 열전달 분배를 균일하게 한다.
본 명세서에 첨부된 10개의 도면이 있으며, 이 도면은 다음과 같다. 또한, 특허 출원 파일은 컬러로 실행된 하나 이상의 도면을 포함한다. 컬러 도면을 구비한 이 특허 또는 특허출원 공보의 복사본은 요청시 그리고 필요한 비용을 지불하면 특허청에서 제공한다.
도 1은 외부 촉매 냉각기 용기의 종래 기술의 열 제거유닛의 측면 사시도이다.
도 2는 본 발명에 개시된 외부 촉매 냉각기 용기의 열 제거유닛의 일 실시 예의 측면 사시도이다.
도 3은 외부 촉매 냉각기로서 알려진 외부 열 제거 용기 내의 다수의 종래 기술의 열 제거유닛의 상부 사시도이다.
도 4는 본 발명에 개시된 외부 열 제거 용기 내의 다수의 열 제거유닛의 실시 예의 상부 사시도이다.
도 5는 본 발명 외부 촉매 냉각기 용기 내의 열 제거유닛의 수직 투시 단면도이다.
도 6은 본 발명에 개시된 열 제거유닛의 수직 사시도이다.
도 7은 본 발명에 개시된 열 제거유닛의 사시 단면도이다.
도 8a와 8b는 종래 기술의 열 제거유닛과 청구된 열 제거유닛 각각의 무차원(non-dimensional) 수직 속도의 윤곽을 나타내는 컬러 전산유체역학(CFD) 시뮬레이션이다.
도 9a와 9b는 각각 종래 기술의 열 제거유닛과 청구된 열 제거유닛 사이의 흐름 분포 비교의 CFD(color calculational fluid dynamics) 시뮬레이션이다.
도 10은 외부 촉매 냉각기 용기의 종래 기술의 열 제거유닛과 본 발명에 개시된 외부 촉매 냉각기 용기의 열 제거유닛 사이의 흐름 분포를 비교한 그래프이다.
본 명세서에 개시된 외부 촉매 냉각기 용기 및 방법은, 유체 촉매 분해(FCC) 공정에서 열 평형의 유지 또는 촉매의 재생 사이클 동안 촉매의 일정한 작동 온도를 위해 요구되는 만큼 많은 열 제거유닛, 또는 서로 독립적인 열 제거 클러스터를 이용할 수 있다. 따라서, 외부 촉매 냉각기 용기 및 이의 방법은, FCC 작동에 특히 적합하다. 본 발명의 일 실시 예에서, 고온 재생 촉매 입자는 외부 촉매 냉각기 용기의 상부의 개구를 통해 도입되고 용기의 하부의 가스 입구를 통해 유입되는 유동화 가스에 의해 야기되는 고밀도 유동층의 형태로 외부 촉매 냉각기 용기를 통해 유체와 유사하게 하향으로 흐른다. 이들 촉매 입자는 냉각된 다음 외부 촉매 냉각기 용기의 하부에서 촉매 출구를 통해 배출된다. 촉매 입구와 출구 도관에는 0% 내지 100% 범위 내에서 외부 촉매 냉각기 용기 시스템의 열 부하를 제어하도록 기능하는 슬라이드 밸브가 제공된다. 열 교환 매체 또는 냉매, 바람직하게는 물은 열 제거 부하가 요구하는 만큼 많은 열 제거장치의 중앙 공급 튜브를 통과하며 동시에 공급된 물은 간접 열 교환에 의한 고온 재생 촉매 입자로부터 열 에너지의 일부를 흡수하는 동안 증기로 기화된다. 형성된 증기는 각각의 열 제거유닛의 중앙 열 도관과 관련된 증기 출구를 통해 배출된다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시 예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예가 더 완전하게 설명된다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 오히려, 이들 실시 예는 본 발명이 철저하고 완전하도록 제공되며, 당업자에게 본 발명의 범위를 완전히 전달할 것이다. 유사한 번호는 전체적으로 동일하거나 일치하지는 않지만 유사한 요소를 지칭한다.
본 명세서에 개시된 고유의 열 제거유닛 및 이들의 관련구성과는 별도로, 다른 부분은 종래의 형태이거나 당업자에게 명백한 변형에 의해 제공될 수 있다. 사용되는 열 제거유닛의 개수는 고온 재생 촉매 입자로부터 제거 또는 회수될 열 에너지의 양에 의존한다.
도 1은 헤더(24)(매니 폴드)에 연결된 4개의 분기 외부 열 제거 튜브(5)의 정사각형 어레이와 중앙 열 제거 도관(4)을 갖는 종래 기술의 촉매 냉각기 열 제거유닛(2)(또는, 열 제거 클러스터)을 나타낸다. 도 1의 촉매 냉각기 열 제거유닛(2)은 외부 촉매 냉각기 용기(미도시)에 유닛을 설치하기 위한 가이드 핀(25)을 더 포함한다. 도 1이 도 2의 실시 예와 비교될 때, 열 제거유닛(2)은 외부 촉매 냉각기 용기에 사용하기 위한 6개의 외부 열 제거 튜브(5)와 중앙 열 제거 도관(4)을 갖는 "헤더리스(headerless)" 열 제거유닛(2)이다.
도 3과 4는 동일한 용기 직경을 갖는 외부 촉매 냉각기 용기(1)에서 열 제거유닛(2)의 평면도 비교를 제시한다. 도 3은 4개의 분기 외부 열 제거 튜브(5) 디자인을 갖는 28개의 종래 기술의 열 제거유닛을 포함하는 용기를 나타내고, 도 4는 동일한 직경의 외부 촉매 냉각기 용기(1)가 6개의 외부 열 제거 튜브(5) 디자인을 갖는 적어도 37개의 헤더없는 열 제거유닛(2)을 포함할 수 있음을 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 새로운 열 제거유닛(2) 배열은 개방 면적이 적어 촉매를 열 제거유닛(2)의 표면과 보다 균일하게 접촉시키는 이점이 있다.
도 5는 실질적으로 수직이고 원통형인 FCC 외부 촉매 냉각기 용기(1)를 나타낸다. 외부 촉매 냉각기 용기(1)는, 용기 벽(13), 하나 이상의 촉매 입구(8) 및 하나 이상의 촉매 출구(9)로 구성된다. 또한, 외부 촉매 냉각기 용기(1)는 하나 이상의 가스 입구(10)와 하나 이상의 가스 출구(11)를 가지며, 하나의 가스 입구(10)는 외부 촉매 냉각기 용기(1) 내부의 가스 분배기(23)와 유체 연통한다.
도 5에서, 열 제거유닛(2)은 외부 촉매 냉각기 용기(1) 내에 포함되거나 수용된다. 열 제거유닛(2)은 중앙 열 제거 도관(4) 내에 위치한 중앙 공급 튜브(3)를 포함한다. 중앙 공급 튜브(3)와 중앙 열 제거 도관(4)은, 예를 들어, 파이프 내의 파이프와 같이 서로 동축이어서, 중앙 공급 튜브(3)의 외부면과 중앙 열 제거 도관(4)의 내부면 사이에 생성된 유동 영역(18)이 있다. 그들 사이의 유동 영역(18)은 열 제거유닛(2)으로부터 가열된 냉매의 통과 및 제거를 허용한다. 중앙 공급 튜브(3)와 중앙 열 제거 도관(4)은 외부 촉매 냉각기 용기 벽(13)의 상부를 통해 연장된다. 또한, 중앙 열 제거 도관(4)은 촉매 냉각기 용기(1)의 외측에서 중앙 공급 튜브(3)의 냉매 입구(14) 아래 지점까지 중앙 공급 튜브(3)를 둘러싸거나 피복한다. 냉매 입구(14)는, 촉매 냉각기 용기(1) 외부의 봉입된 중앙 열 제거 도관(4)을 넘어 연장되는 실질적으로 중앙 공급 튜브(3)의 연장부이다. 중앙 공급 튜브(3)는 냉매 입구(14)와 반대되는 중앙 공급 튜브(3)의 끝에 냉매 출구(15)를 갖는다. 냉매 출구(15)는 중앙 열 제거 도관(4)의 폐쇄된 단부인 중앙 열 제거 도관(4)의 하부 챔버(16) 내로 개방되어, 냉매는 하부 챔버(16) 내부로 냉매 출구(15)를 통해 중앙 공급 튜브(3)를 떠나고 흐름 방향을 반대로 하여 가열되어 증기 상태로 변화함에 따라 유동 영역(18) 내부로 위로 이동한다. 중앙 열 제거 도관(4)은 또한 촉매 냉각기 용기(1) 외부에 적어도 하나의 증기 출구(17)를 가지며, 증기 출구(17)는 냉매 입구(14) 아래에 위치한다.
도 5에서, 열 제거유닛(2)은, 추가로 중앙 열 제거 도관(4)과 유체 연통하여 위치하는 적어도 하나의 외부 열 제거 튜브(5), 또는 더욱 바람직하게 3개 또는 6개 이상의 외부 열 제거 튜브(5)를 갖는다. 외부 열 제거 튜브(5)는 "헤더리스" 방식으로 중앙 열 제거 도관(4)에 연결되거나 결합되어, 냉매는 하부 챔버(16)에서 외부 열 제거 튜브(5) 내부에서 위로 흐르고 중앙 공급 튜브(3)와 중앙 열 제거 도관(4) 사이의 유동 영역(18)으로 되돌아가 증기 출구(17)를 통해 열 제거유닛(2)을 빠져 나갈 수 있다. 구체적으로, 외부 열 제거 튜브(5)는, 하부 챔버(16)에 근접하거나 위에 있는 도관 하부 영역(19)과, 하부 챔버(16)의 먼 쪽이고 용기 벽(13)의 상부(12) 아래에 있는 도관 상부 영역(20)에서 중앙 열 제거 도관(4)과 유체 연통하여 연결된다. 이러한 방식으로, 냉매는 중앙 공급 튜브(3) 내로 내려가고 중앙 열 제거 도관(4)의 하부 챔버(16) 내로 냉매 출구(15)를 통해 중앙 공급 튜브(3)를 떠나 외부 열 제거 튜브(5)와 유동 영역(18)을 흘러 열 제거유닛(2) 내에 균일하게 분포된다. 또한, 도 5에서, 열 제거유닛(2)은, 유닛(2)의 위치를 유지하고, 필요한 경우, 그 안의 촉매와 가스의 통과를 유리하게 제공하는 가이드 플레이트(26)에 의해 외부 촉매 냉각기 용기(1) 내의 위치에 유지된다. 가이드 플레이트(26)는 당업계에 공지되고 통상적인 재료와 디자인으로 구성될 수 있다.
도 5에서, 열 제거유닛(2)의 중앙 공급 튜브(3)는, 냉매 출구(15) 위에 위치하고 중앙 공급 튜브(3)를 따라 외부 열 제거 튜브(5)가 도관 하부 영역(19)에서 중앙 열 제거 도관(4)과 유체 연통하여 연결되는 영역으로 연장되는 적어도 하나의 수직 배플(6)을 더 포함할 수 있다. 중앙 공급 튜브(3)는 또한 중앙 공급 튜브 주위로 연장되는 제한을 가질 수 있으며, 제한은 연속 링 부분(ring piece) 또는 개별 부분, 다공 또는 구멍이 뚫리거나 고체이거나, 또는 중앙 열 제거 도관이나 중앙 공급 튜브의 스웨이지(swage) 부분으로 형성되고, 스웨이지 부분은 중앙 공급 튜브(3) 주위로 연장되고 수직 배플(6)에 연결되거나 일체인 제한 링(restriction ring)(7)(도 6과 7을 참조)으로 지칭된다. 수직 배플(6)과 제한 링(7)은 냉매의 흐름에 균형을 제공하는 분배 장치이다.
외부 열 제거 튜브(5)가 중앙 열 제거 도관(4)과 유체 연통되어 배치될 때, 외부 촉매 냉각기 용기(1)의 열 제거유닛(2) 사이의 특수 관계를 개선하기 위해 약 90도 이하, 또는 바람직하게 약 45도 이하의 각도로 배치된다. 또한, 외부 열 제거 튜브(5)는 중앙 열 제거 도관(4) 주위에 균등하게 이격되어, 예를 들어, 삼각형으로 나누어지고, 필요한 경우 각 열 제거 장치 당 외부 제거 튜브(5)의 개수로 인해 열 제거 장치(2)의 효율적인 간격을 제공하기 위해 엇갈리거나 또는 위아래로 교대로 배치된다.
외부 촉매 냉각 용기(1)는 냉매 입구, 증기 출구에 제어 밸브를 갖도록 추가로 고려되어, 외부 촉매 냉각 용기(1) 내에서 각 열 제거유닛(2)이 각 다른 열 제거유닛(2)에 영향을 주지 않으면서 필요하다면 분리될 수 있다.
또한, 도 6은 열 제거유닛(2)의 도관 하부 영역(19)의 확대도이고, 수직 배플(6)은 냉매 출구(15) 위에 위치하고 중앙 열 제거 도관(4)에 대한 외부 열 제거 튜브(5)의 연결부 위로 연장된다. 제한 링(7)은 중앙 공급 튜브(3) 주위로 연장되며 수직 배플(6)에 연결된다. 구체적으로, 도관 하부 영역(19)은, 냉매의 균일한 분배와 흐름을 제공하기 위해 수직 배플(6), 제한 링(7) 및 외부 열 제거 튜브(5)의 연결부가 만나는 영역이다. 또한, 도 7은 열 제거유닛(2)의 도관 하부 영역(19)의 확대 단면도로서, 수직 배플(6)과 제한 링(7)은 냉매 출구(15) 위에 위치하고 중앙 열 제거 도관(4)에 대한 외부 열 제거 튜브(5)의 연결 지점 위로 연장된다.
청구된 외부 촉매 냉각 용기의 열 제거유닛 내에서 유체의 개선된 분포, 구체적으로 열 제거유닛 내에서 최적의 분포로부터의 개선된 편차를 나타내기 위해서, 컬러 전산유체역학(CFD) 시뮬레이션이 준비되었으며, 그 결과는 도 8a, 8b, 9a 및 9b에 제시된다. 전산유체역학 시뮬레이션은 중앙 공급 튜브(3)의 냉매 출구(15)의 평균 속도에 기초하여 무차원 속도를 제시한다. 모든 무차원 속도는, 로컬 속도(local velocity), 즉 도 8a와 8b에 제시된 무차원 수직 속도와, 도 9a와 9b에 제시된 무차원 속도를 중앙 공급 튜브(3)의 냉매 출구(15)에서의 평균 속도로 나누어서 계산되었다.
도 8a와 8b는 외부 열 제거 튜브와 2 개의 중앙 열 제거 도관의 직선 섹션의 입구에 도시된 무차원 수직 속도의 윤곽을 나타낸다. 도 8a는 종래 기술의 열 제거유닛을 나타내고, 외부 열 제거 튜브 내부의 물 흐름에 상당한 양의 소용돌이(swirl)가 있음을 나타낸다. 또한, 수직 속도 윤곽은 외부 열 제거 튜브, 특히 중앙 열 제거 도관에서 더 높은 정도의 불균일성을 나타낸다. 도 8b는 본 발명의 청구된 열 제거유닛을 나타내고, 외부 열 제거 튜브에서 위로 이동하는 흐름에 소용돌이가 거의 없음을 나타낸다. 중앙 열 제거 도관의 입구에서 수직 속도 윤곽은 매우 우수한 흐름 분포를 보여줍니다. 비 수직 수직 속도는 국부 수직 속도를 중앙 공급 튜브의 평균 속도로 나눔으로써 얻어졌다.
도 9a와 9b는 외부 열 제거 튜브로의 흐름을 나타내는 무차원 속도 크기의 경로를 제시한다. 도 9a는 종래 기술의 열 제거유닛을 나타내며, 2개의 외부 열 제거 튜브를 통한 흐름 경로를 제공한다. 종래 기술의 열 제거유닛에서, 하부 매니폴드의 기하학적 구조로 인해, 유입되는 하향 수류는 반으로 분할되고 2개의 반대 방향으로 옆으로 향하게 된다. 이로 인해 하부 매니폴드의 각 절반에 하나씩 두 개의 주요 와류가 발생하여 외부 열 제거 튜브 모두에 잘 전파된다. 소용돌이 코어(또는, 회전 흐름)는, 진한 파란색 경로로 표시된 것처럼, 튜브의 중심선을 따라 볼 수 있다. 도 9b는 청구된 열 제거유닛을 나타내고, 도관 하부 영역 내부의 흐름 경로가 회전 또는 소용돌이 동작이 거의 없음을 보여준다. 각각의 외부 열 제거 튜브의 입구 영역의 하부에 하나씩, 주목할만한 2개의 재순환 유동 영역이 있을 뿐이다. 그러나 외부 열 제거 튜브내 위쪽으로 이동하는 물 흐름은 의미있는 회전 또는 소용돌이 동작을 나타내지 않는다. 무차원 수직 속도는, 로컬 수직 속도를 중앙 공급 튜브의 평균 속도로 나눔으로써 얻어졌다.
도 10은, 도 8a, 8b, 9a 및 9b의 CFD 결과에 기초하여, 종래의 외부 촉매 냉각기 용기의 열 제거유닛과 본 발명에 개시된 외부 촉매 냉각기 용기의 열 제거유닛 사이의 흐름 분포를 비교한 그래프이다. 유량 분포 비교는, 최대 열 제거에 필요한 침수 표면적(wetted surface area)에 기초하여 중앙 열 제거 도관 및 외부 열 제거 튜브의 각 분기의 최적 유량으로부터의 편차를 나타낸다. 따라서, CFD 결과는 본 발명의 청구된 열 제거유닛이 종래 기술 디자인에 비해 흐름 분포의 상당한 개선을 제공한다는 것을 나타낸다.
본 명세서에 기술된 바와 같이, 본 발명에 따른 우수한 열 제거 용량을 갖는 외부 촉매 냉각 용기 및 방법은 무거운 공급 원료에 영향을 받는 유동화 촉매 크래킹(FCC)의 작동 온도를 효과적으로, 안정적으로 그리고 유연하게 제어하는데 이용될 수 있다. 각각 언제든지 선택적으로 개폐될 수 있는 다수의 개별 열 제거유닛의 사용으로 인해, 본 발명에 따른 장치 및 방법은 서로 다른 열 에너지 제거 부하의 요구 사항에 따라 유연하게 조절될 수 있다 .
본 발명의 상기 제공된 일반적인 설명 및 예시적인 실시 예는 가장 넓은 의미로 본 발명에 대한 어떠한 제한도 구성하지 않을 것임을 이해해야 한다. 실제로, 본 발명은 이하에 정의된 보호 범위 내에서 일부 변형을 갖는 어떠한 유형의 유체 고체 입자라도 냉각시키는데 적용될 수 있다.
1: 냉각기 용기
2: 열 제거유닛
3: 중앙 공급 튜브
4: 중앙 열 제거 도관
5: 외부 열 제거 튜브
6: 수직 배플(baffle)
9: 촉매 출구
10: 가스 입구
11: 가스 출구
13: 용기 벽
14: 냉매 입구
15: 냉매 출구
16: 하부 챔버
17: 증기 출구
18: 유동 영역
19: 도관 하부 영역
20: 도관 상부 영역
23: 가스 분배기

Claims (13)

  1. FCC 외부 촉매 냉각 장치로서,
    (i) 용기 벽, 적어도 하나의 촉매 입구와 촉매 출구, 및 적어도 하나의 가스 입구와 가스 출구를 갖는 실질적으로 수직의 원통형 촉매 냉각기 용기;
    (ⅱ) 상기 촉매 냉각기 용기에 수용되는 적어도 하나의 열 제거유닛; 상기 적어도 하나의 열 제거유닛은, 중앙 열 제거 도관에 의해 동축 방식으로 피복된 중앙 공급 튜브를 포함하여 상기 중앙 공급 튜브의 외부면과 상기 중앙 열 제거 도관의 내부면 사이에 유동 영역을 제공하고, 상기 중앙 공급 튜브와 상기 중앙 열 제거 도관은 상기 용기 벽의 상부를 통해 연장되고, 상기 중앙 공급 튜브는 상기 중앙 열 제거 도관에 의해 피복되지 않은 상기 용기 외부에 냉매 입구와 상기 냉매 입구에 반대이고 상기 중앙 열 제거 도관의 하부 챔버에 근접한 상기 중앙 공급 튜브의 단부에 있는 냉매 출구를 구비하고, 상기 중앙 열 제거 도관은 상기 용기 외부 및 상기 냉매 입구 아래에 증기 출구를 구비하며,
    (ⅲ) 상기 열 제거유닛은, 적어도 하나의 외부 열 제거 튜브를 추가로 포함하고, 상기 외부 열 제거 튜브는 상기 하부 챔버에 근접하고 상기 중앙 공급 튜브 냉매 출구 위의 도관 하부 영역과 상기 열 제거유닛의 상기 하부 챔버에서 먼 쪽에 있고 상기 용기 벽의 상부 아래에 있는 도관 상부 영역에서 상기 중앙 열 제거 도관과 유체 연통하는 촉매 냉각 장치.
  2. 청구항 1에서,
    상기 중앙 공급 튜브는, 상기 냉매 출구에 근접하고 상기 도관 하부 영역에서 먼 쪽의 상기 중앙 공급 튜브를 따라 연장되는 하나 이상의 수직 배플을 포함하는 촉매 냉각 장치.
  3. 청구항 2에서,
    상기 중앙 공급 튜브는, 상기 중앙 공급 튜브 주위로 연장되는 제한(restriction)을 포함하고, 상기 제한은 연속 링 부분(ring piece) 또는 개별 부분, 다공 또는 구멍이 뚫리거나 고체이거나, 또는 상기 중앙 열 제거 도관이나 상기 중앙 공급 튜브의 스웨이지(swage) 부분으로 형성되고, 적어도 하나의 수직 배플에 일체인 제한 링(restriction ring)인 촉매 냉각 장치.
  4. 청구항 1에서,
    상기 열 제거유닛은 상기 중앙 열 제거 도관 주위에 축 방향으로 실질적으로 동일하게 이격된 적어도 3개의 외부 열 제거 튜브를 포함하는 촉매 냉각 장치.
  5. 청구항 1에서,
    상기 적어도 하나의 외부 열 제거 튜브는 상기 중앙 열 제거 도관과 90도 이하의 각도로 유체 연통하여 인터페이스 되는 촉매 냉각 장치.
  6. 청구항 1에서,
    상기 적어도 하나의 외부 열 제거 튜브는 상기 중앙 열 제거 도관과 45도 이하의 각도로 유체 연통하여 인터페이스 되는 촉매 냉각 장치.
  7. 청구항 4에서,
    상기 적어도 3개의 외부 열 제거 튜브는 상기 중앙 열 제거 도관과 90도 이하의 각도로 유체 연통하여 인터페이스 되는 촉매 냉각 장치.
  8. 청구항 4에서,
    상기 적어도 3개의 외부 열 제거 튜브는 상기 중앙 열 제거 도관과 45도 이하의 각도로 유체 연통하여 인터페이스 되는 촉매 냉각 장치.
  9. 청구항 1에서,
    상기 냉매 입구는 제어 밸브를 포함하고 상기 증기 출구는 제어 밸브를 포함하는 촉매 냉각 장치.
  10. 청구항 1에서,
    상기 촉매 입구와 상기 촉매 출구는 각각 제어 밸브를 포함하고 상기 가스 입구와 상기 가스 출구는 각각 제어 밸브를 포함하는 촉매 냉각 장치.
  11. 청구항 1에서,
    상기 가스 입구는 상기 용기내 상기 열 제거유닛 아래에 있는 영역에 위치한 가스 분배기와 유체 연통하는 촉매 냉각 장치.
  12. 청구항 1에서,
    상기 가스 출구는 상기 용기 벽의 상부를 통해 연장되는 촉매 냉각 장치.
  13. FCC 재생기로부터 청구항 1의 외부 촉매 냉각 장치로 재생된 촉매를 제공하는 단계를 포함하는 FCC 재생기로부터의 재생 촉매의 온도를 제어하는 방법.

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RU (1) RU2769704C2 (ko)
WO (1) WO2019010338A1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050029163A1 (en) 2003-08-04 2005-02-10 Warren Letzsch Process and apparatus for controlling catalyst temperature in a catalyst stripper
US20160074825A1 (en) 2014-09-12 2016-03-17 Uop Llc Apparatuses and methods for cooling catalyst

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2662911A (en) * 1948-10-01 1953-12-15 Metallgesellschaft Ag Temperature control in the catalytic hydrogenation of carbon monoxide
US4009121A (en) 1975-08-26 1977-02-22 Exxon Research And Engineering Company Method of temperature control in catalyst regeneration
DE2704975C2 (de) * 1977-02-07 1982-12-23 Wacker-Chemie GmbH, 8000 München Wärmeaustauschvorrichtung für Wirbelbettreaktoren zur Durchführung von Gas/Feststoff-Reaktionen, insbesondere zur Herstellung von Siliciumhalogenverbindungen mittels Silicium-enthaltender Kontaktmassen
NL7807843A (nl) 1977-07-28 1979-01-30 Ici Ltd Verwerken van koolwaterstoffen.
US4220622A (en) 1979-02-05 1980-09-02 Phillips Petroleum Company Apparatus for regeneration of fluidized particles or catalysts
SU899109A1 (ru) * 1980-06-18 1982-01-23 Одесский Технологический Институт Холодильной Промышленности Реактор с псевдоожиженным слоем
US4343634A (en) 1981-03-23 1982-08-10 Union Carbide Corporation Process for operating a fluidized bed
CN1016271B (zh) 1990-03-07 1992-04-15 中国石油化工总公司北京设计院 外取热器
US5571482A (en) 1992-04-27 1996-11-05 Stone & Webster Engineering Corporation Apparatus for controlling catalyst temperature during regeneration
JPH06218270A (ja) * 1993-01-26 1994-08-09 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 縦型流動層触媒反応器
MY140160A (en) * 2004-01-28 2009-11-30 Shell Int Research Heat exchanger for carrying out an exothermic reaction
EP1600209A1 (en) * 2004-05-29 2005-11-30 Haldor Topsoe A/S Heat exchange process and reactor
CN101769694B (zh) * 2010-01-21 2012-05-23 中国石油大学(北京) 强制内混式催化裂化催化剂外取热器
CN104277863A (zh) * 2013-07-10 2015-01-14 刘英聚 一种流化床带汽包取热方法与设备
CN105820831A (zh) * 2015-01-06 2016-08-03 李群柱 一种再生催化剂冷却方法及其设备
FR3057654B1 (fr) 2016-10-14 2019-06-28 Axens Dispositif de refroidissement d'un solide caloporteur destine a en controler precisement la temperature, le dit dispositif pouvant etre associe a un procede endothermique ou exothermique.

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050029163A1 (en) 2003-08-04 2005-02-10 Warren Letzsch Process and apparatus for controlling catalyst temperature in a catalyst stripper
US20160074825A1 (en) 2014-09-12 2016-03-17 Uop Llc Apparatuses and methods for cooling catalyst

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