KR20110081211A - Stripping process and apparatus with multi-sloped baffles - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 인접하는 배플 상에서 촉매를 확산시켜 스트립핑 가스와의 접촉을 더 양호히 하기 위하여 배플 사이에 하강관 채널을 향해 연장되는 제2면을 갖는 배플을 포함하는 촉매 물질로부터 가스를 스트립핑 하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention provides a method for stripping a gas from a catalytic material comprising a baffle having a second face extending between the baffles toward the downcomer channel to diffuse the catalyst on adjacent baffles for better contact with the stripping gas. An apparatus and method are provided.
Description
본 발명은 촉매와 탄화수소를 유동 접촉시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 촉매 입자로부터 연행 또는 흡착된 탄화수소를 스트립핑하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for fluidly contacting a catalyst with a hydrocarbon. More specifically, the present invention relates to apparatus and methods for stripping hydrocarbons entrained or adsorbed from catalyst particles.
다양한 공정은 유체가 고체 입자를 공정의 상이한 단계로 운반하는 유동 상태로 입자를 유지하는 조건 하에 미분된 미립 물질과 탄화수소 함유 공급물을 접촉시킨다. 유체 접촉 분해(FCC)는 반응 구역에서 탄화수소를 미분된 미립 물질로 이루어지는 촉매와 접촉시키는 공정의 대표적인 예이다. 탄화수소 공급물 및 증기와 같은 불활성 희석제가 촉매를 유동시키고 일반적으로 촉매를 상승관 내에서 운반하면서 촉매가 분해 반응을 촉진한다. 분해 반응이 진행됨에 따라, 코크스라 불리는 실질적인 양의 탄화수소가 촉매에 침착된다. 재생 구역 내부에서의 고온 재생은 다시 유동 매질로서 작용하는 산소-함유 스트림과의 접촉에 의하여 촉매로부터 코크스를 연소시킨다. 본 명세서에서 폐촉매라 언급되는 코크스-함유 촉매는 반응 구역으로부터 연속적으로 제거되며 재생 구역에서 나오는 실질적으로 코크스를 포함하지 않는 촉매로 교체된다. Various processes contact the finely divided particulate matter with the hydrocarbon-containing feed under conditions such that the fluid maintains the particles in a fluid state that transports the solid particles to different stages of the process. Fluid catalytic cracking (FCC) is a representative example of the process of contacting a hydrocarbon in a reaction zone with a catalyst consisting of finely divided particulate matter. Inert diluents, such as hydrocarbon feeds and steam, flow the catalyst and generally transport the catalyst in a riser while the catalyst promotes the decomposition reaction. As the decomposition reaction proceeds, a substantial amount of hydrocarbon called coke is deposited on the catalyst. High temperature regeneration inside the regeneration zone burns coke from the catalyst by contact with an oxygen-containing stream which again acts as the flow medium. The coke-containing catalyst, referred to herein as spent catalyst, is continuously removed from the reaction zone and replaced with a catalyst that is substantially free of coke exiting the regeneration zone.
반응 구역에서 촉매와 접촉한 탄화수소 증기의 대부분은 반응 구역 내부에서 충격 및/또는 원심 분리 방법에 의하여 고체 입자로부터 분리된다. 그러나, FCC 공정에서 사용되는 촉매 입자는 매우 다수의 공극이 입자에 존재하므로 표면적이 크다. 따라서, 촉매 물질은 그 공극 내부에, 촉매 외표면 상에 및 개개의 촉매 입자 사이의 공간에 탄화수소를 보유한다. 각 개개의 촉매 입자 상에 보유된 탄화수소의 양이 매우 적을지라도, 현대의 FCC 유닛에서 일반적으로 사용되는 높은 촉매 순환 속도 및 다량의 촉매로 인하여 상당한 양의 탄화수소가 촉매와 함께 반응 구역으로부터 배출된다. Most of the hydrocarbon vapors in contact with the catalyst in the reaction zone are separated from the solid particles by impact and / or centrifugation methods inside the reaction zone. However, catalyst particles used in FCC processes have a large surface area because a very large number of pores are present in the particles. Thus, the catalytic material retains hydrocarbons within its pores, on the outer surface of the catalyst and in the spaces between the individual catalyst particles. Although the amount of hydrocarbons retained on each individual catalyst particle is very small, due to the high catalyst circulation rate and the large amount of catalysts commonly used in modern FCC units, significant amounts of hydrocarbons are withdrawn from the reaction zone along with the catalysts.
따라서, 촉매를 재생 구역으로 통과시키기 전에 폐촉매로부터 탄화수소를 제거 또는 스트립핑하는 것이 통상적인 실시이다. 개선된 스트립핑은 "델타 코크스"를 감소시킴으로써 FCC 공정에 경제적인 이점을 가져온다. 델타 코크스는 재생된 촉매 상의 중량% 코크스를 뺀 폐촉매 상의 중량% 코크스이다. FCC 공정에서 델타 코크스를 감소시키면 재생기 온도를 낮출 수 있다. 결과적으로, 생성물이 많을수록, 반응 구역에 고정된 열부하를 공급하기 위하여 비교적 더 저온의 재생 촉매가 요구된다. 따라서, 반응 구역이 더 높은 촉매-대-공급물 또는 촉매-대-오일(C/O) 비에서 작동할 수 있다. C/O 비가 높을수록 전환이 증가되어 귀중한 생성물의 생성이 증가된다. 따라서, 스트립핑 개선은 전환을 개선시킨다. 또한, 촉매로부터 탄화수소를 스트립핑하는 것도 생성물로서 탄화수소의 회수를 가능하게 한다.Therefore, it is common practice to remove or strip hydrocarbons from the spent catalyst before passing the catalyst through the regeneration zone. Improved stripping brings economic benefits to FCC processes by reducing "delta coke". Delta coke is weight percent coke on spent catalyst minus weight percent coke on regenerated catalyst. Reducing delta coke in the FCC process can lower the regenerator temperature. As a result, the more product, the relatively lower temperature regeneration catalyst is required to supply a fixed heat load to the reaction zone. Thus, the reaction zone can operate at higher catalyst-to-feed or catalyst-to-oil (C / O) ratios. The higher the C / O ratio, the higher the conversion, which increases the production of valuable products. Thus, the stripping improvement improves the conversion. In addition, stripping hydrocarbons from the catalyst also allows the recovery of hydrocarbons as a product.
촉매를 스트립핑하는 가장 보편적인 방법은 스트립핑 기체, 통상적으로 증기를 흐름 방향에 대하여 향류로 촉매의 유동 스트림에 통과시키는 것을 포함한다. 효율도를 변화시킨 이러한 증기 스트립핑 조작으로 촉매로 연행된 및 촉매에 흡착된 탄화수소 증기가 제거된다. 촉매와 스트립핑 매질과의 접촉은 US 4,481,103호에 의하여 증명된 바와 같이 간단한 개방 용기에서 이루어질 수 있다.The most common method of stripping a catalyst involves passing a stripping gas, typically steam, in a flow direction of the catalyst countercurrent to the flow direction. This steam stripping operation with varying degrees of efficiency removes hydrocarbon vapors entrained with and adsorbed on the catalyst. The contact of the catalyst with the stripping medium can be made in a simple open vessel, as evidenced by US 4,481,103.
촉매 스트립핑의 효율은, 촉매가 스트립핑 장치 아래로 이동하고 스트립핑 매질과 향류 접촉하므로, 수직으로 이격된 배플을 이용하여 좌우로 촉매를 캐스케이딩함으로써 증대된다. 촉매를 수평으로 이동시키면 트레이의 활성 유동 표면에 걸쳐 촉매와 스트립핑 매질 사이의 접촉이 증가되어 촉매로부터 더 많은 탄화수소가 제거된다. 이러한 배열에서는, 촉매가 상이한 높이에 위치된 일련의 배플을 통해 미로 경로(labyrinthine path)로 제공된다. 촉매 및 가스 접촉은 스트립핑 장치를 통해 상당한 단면적의 개방 수직 경로를 남기지 않는 이러한 배열에 의하여 증대된다. FCC 유닛을 위한 이들 스트립핑 장치의 추가 예는 US 2,440,620호, US 2,612,438호, US 3,894,932호, US 4,414,100호 및 US 4,364,905호에 나와 있다. 이들 참고 문헌은 스트립핑 용기, 촉매를 일련의 내부 배플로 내향 배향시키는 원뿔대 섹션 형태의 일련의 외부 배플을 갖는 일반적인 스트리핑 용기 배열을 보여준다. 내부 배플은 촉매를 외부 배플로 외향 전환시키는 동심 배치된 원뿔형 또는 원뿔대형 섹션이다. 스트립핑 매질은 하부 배플들 아래로부터 유입되어 한 배플의 바닥으로부터 다음의 연속되는 배플의 바닥까지 위로 계속 상승한다. 배플 설계는 일반적으로 정상부 배플 위의 증기 제트 노즐 및 증기의 완전한 환상 분포를 보장하고 증기와 촉매의 접촉을 최대화하기 위하여 배플 사이의 고리를 가로질러 증기를 분배하기 위해 나머지 하부 배플들 위에 천공된 구멍을 포함한다. 제작을 용이하게 하기 위하여 내부 배플의 외부 직경은 일반적으로 외부 배플의 내부 직경보다 작게 제조된다. 배플의 변경은 US 2,994,659호에 개시된 바와 같이 배플의 트레일링 에지(trailing edge) 주위에 스커트의 추가 및 US 4,500,423호의 도 3에 나타낸 바와 같이 상이한 배플 높이에서 다수의 선형 배플 섹션의 사용을 포함한다. 스트립핑 매질 도입에 있어 변경은 US 2,541,801호에 보여지는데, 여기서는 다량의 유동 가스가 다수의 별개의 위치에서 도입된다. 배플은 또한 하강관에 인접하는 배플의 에지 상에 직립형 둑을 포함할 수 있다.The efficiency of catalyst stripping is increased by cascading the catalyst from side to side using vertically spaced baffles as the catalyst moves under the stripping apparatus and is countercurrently contacted with the stripping medium. Moving the catalyst horizontally increases the contact between the catalyst and the stripping medium over the active flow surface of the tray to remove more hydrocarbons from the catalyst. In this arrangement, the catalyst is provided in a labyrinthine path through a series of baffles located at different heights. Catalyst and gas contact are augmented by this arrangement without leaving an open vertical path of significant cross-sectional area through the stripping device. Further examples of these stripping devices for FCC units are shown in US 2,440,620, US 2,612,438, US 3,894,932, US 4,414,100 and US 4,364,905. These references show a typical stripping vessel arrangement having a stripping vessel, a series of outer baffles in the form of a truncated conical section that directs the catalyst inwardly into a series of inner baffles. The inner baffle is a concentrically arranged conical or truncated section that diverts the catalyst outward to the outer baffle. The stripping medium enters from below the lower baffles and continues to rise up from the bottom of one baffle to the bottom of the next consecutive baffle. The baffle design generally has a perforated hole above the bottom baffles to distribute the steam across the loop between the baffles to ensure complete annular distribution of the vapor jet nozzle and vapor over the top baffle and to maximize contact between the vapor and the catalyst. It includes. To facilitate fabrication, the outer diameter of the inner baffle is generally made smaller than the inner diameter of the outer baffle. Modifications of the baffle include the addition of a skirt around the trailing edge of the baffle as disclosed in US 2,994,659 and the use of multiple linear baffle sections at different baffle heights as shown in FIG. 3 of US 4,500,423. Changes in the introduction of the stripping medium are shown in US 2,541,801, in which a large amount of flowing gas is introduced at a number of distinct locations. The baffle may also include an upright weir on the edge of the baffle adjacent the downcomer.
따라서, 촉매가 스트립핑 용기 내의 모든 배플과 반드시 접하도록 함으로써 배플 스타일 스트립핑 용기에서 스트립핑의 효율을 증가시키는 것이 요망된다.Therefore, it is desirable to increase the efficiency of stripping in a baffle style stripping vessel by ensuring that the catalyst is in contact with all the baffles in the stripping vessel.
발명의 개요Summary of the Invention
우리는 촉매가 FCC 스트립퍼 용기에서 배플 또는 배플 부분을 우회할 수 있음을 관찰하였다. 우회는 촉매가 스트립핑 용기의 대향 벽 사이의 중간을 향해 일탈하는 동안 스트립핑 유체가 스트립핑 용기의 대향 벽을 따라 상승할 때 일어날 수 있다. 따라서, 촉매는 배플 상에서 확산되지 않고 더 적은 스트립핑 유체와 접촉하여 스트립핑 효율을 감소시킨다. 이러한 현상은 더 큰 스트립핑 용기에서 더 두드러지는데, 그 이유는 촉매가 횡단해야 하는 각 배플을 가로지른 수평 거리가 더 크고 배플 사이의 거리가 더 크기 때문이다. 우회 현상은 또한 촉매 스트림을 좌우로 캐스케이딩하기 위한 가속도가 불충분하므로 낮은 촉매 플럭스로 조작될 때 당면할 수 있다. 이러한 우회를 방지하기 위하여 우리는 두 면을 갖는 배플을 발명하였다. 제2면은 배플쌍 사이의 하강관 채널 안으로 연장된다. 제2면은 스트립핑 용기의 다른 쪽에서 인접 배플을 향해 낙하 촉매를 배향시킨다. 하부면은 인접 배플에 대한 횡단 운동을 촉진시켜 배플 우회를 방지하고 효율을 증대시킨다. 배플 우회를 회피함으로써 얻어지는 다른 이점은 스트립핑 용기에 더 균일하고 더 높은 상밀도(bed density)를 제공한다는 것인데, 이것은 촉매 입자를 재생기 용기로 운반하는 도관에서 슬라이드 밸브에 걸쳐 적당한 압력차를 제공하는 데 특히 중요하다. We observed that the catalyst could bypass the baffle or baffle portion in the FCC stripper vessel. Bypass can occur when the stripping fluid rises along the opposite wall of the stripping vessel while the catalyst deviates toward the middle between the opposite walls of the stripping vessel. Thus, the catalyst does not diffuse on the baffles and contacts fewer stripping fluids to reduce the stripping efficiency. This phenomenon is more pronounced in larger stripping vessels because the horizontal distance across each baffle the catalyst must traverse is greater and the distance between the baffles is greater. The bypass phenomenon can also be encountered when operating at low catalyst fluxes due to insufficient acceleration for cascading the catalyst stream from side to side. To prevent this bypass we invented a baffle with two sides. The second face extends into the downcomer channel between the pair of baffles. The second side directs the drop catalyst toward the adjacent baffle on the other side of the stripping vessel. The bottom face promotes transverse motion relative to adjacent baffles to prevent baffle bypass and increase efficiency. Another advantage obtained by avoiding baffle bypass is to provide a more uniform and higher bed density to the stripping vessel, which provides a suitable pressure differential across the slide valve in the conduit that carries the catalyst particles to the regenerator vessel. Is especially important.
본 발명의 추가의 목적, 구체예 및 상세 사항은 이하의 본 발명의 상세한 설명에 제공된다.Further objects, embodiments and details of the invention are provided in the following detailed description of the invention.
도면의 간단한 설명Brief description of the drawings
도 1은 본 발명이 포함될 수 있는 FCC 반응기 및 스트립퍼 배열의 입단면도이다.1 is a cross-sectional view of an FCC reactor and stripper arrangement in which the present invention may be incorporated.
도 2는 도 1에서 취한 스트립퍼 섹션의 확대도이다.FIG. 2 is an enlarged view of the stripper section taken in FIG. 1.
도 3은 도 2의 3-3 세그먼트를 따라 취한 부분 단면도이다.3 is a partial cross-sectional view taken along the 3-3 segment of FIG.
발명의 상세한 설명Detailed description of the invention
본 발명은 FCC 유닛과 관련하여 개시될 것이다. 그러나, 다른 상황이 적용될 수 있다. 도 1은 반응기 용기(10), 반응기 상승관(20) 및 재생기 용기(50)를 포함하는 FCC 유닛을 도시한다. 재생기 스탠드파이프(12)는 촉매 입자를 슬라이드 밸브에 의하여 조절되는 속도로 재생기 용기(50)로부터 수직 도관을 포함할 수 있는 반응기 상승관(20)으로 운반한다. 복수의 공급물 주입 노즐(14)(하나만 도시됨)이 촉매 입자의 유동 스트림을 가로질러 공급물을 주입할 때까지, 노즐(16)로부터 증기와 같은 유동화 매질은 촉매를 상방으로 반응기 상승관(20)을 통해 비교적 높은 밀도로 운반한다.The present invention will be disclosed in connection with an FCC unit. However, other situations may apply. 1 shows an FCC unit including a
종래의 FCC 공급원료 또는 고비점 탄화수소 공급원료가 적당한 공급물이다. 가장 보편적인 이러한 종래의 공급원료는 일반적으로 상압 잔류물의 진공 분별증류에 의하여 제조되는 비점이 343∼552℃(649∼1026℉) 범위인 탄화수소 물질인 "진공 가스유"(VGO)이다. 이러한 유분은 일반적으로 촉매를 오염시킬 수 있는 코크스 전구체 및 중금속 오염이 낮다. 본 발명이 적용될 수 있는 중질 탄화수소 공급원료는 원유에서 유래하는 중질 잔류물, 중질 역청 원유, 혈암유, 타르 샌드 추출물, 탈아스팔트 잔사, 석탄 액화에서 유래하는 생성물, 상압 및 진공 잔사유를 포함한다. 본 발명의 중질 공급원료는 또한 상기 탄화수소 스트림의 혼합물을 포함하는데 상기 목록이 전부는 아니다.Conventional FCC feedstocks or high boiling hydrocarbon feedstocks are suitable feeds. The most common of these conventional feedstocks are "vacuum gas oils" (VGOs), which are hydrocarbon materials having a boiling point in the range of 343-552 [deg.] C. (649-1026 [deg.] F.), generally produced by vacuum fractional distillation of atmospheric pressure residues. These fractions are generally low in coke precursors and heavy metal contamination that can contaminate the catalyst. Heavy hydrocarbon feedstocks to which the present invention may be applied include heavy residues derived from crude oil, heavy bitumen crude oil, shale oil, tar sand extracts, deasphalted residues, products derived from coal liquefaction, atmospheric and vacuum residues. The heavy feedstock of the present invention also includes a mixture of the hydrocarbon streams, which is not exhaustive.
촉매 및 공급물의 생성 혼합물이 반응기 상승관(20)을 따라 계속 상승하면서 촉매가 공급물을 더 경질의 탄화수소로 분해하고 코크스가 촉매에 침착된다. 반응기 상승관(20)의 정상부에서 2 이상의 분리 아암(22)은 반응기 상승관(20) 정상부에서 나오는 폐촉매 및 생성물 가스의 혼합물을 포트(24)(하나만 도시됨)를 통해 촉매로부터 가스를 부분적으로 분리하는 스트립핑 용기(40)의 분리 섹션(26)으로 접선 방향으로 및 수평 방향으로 배출한다. 스트립핑 용기(40)는 반응기 용기(10)에 부분적으로 배치된다. 운반 도관(28)은 스트립핑된 탄화수소를 포함하는 탄화수소 증기, 스트립핑 매질 및 연행된 촉매를 스트립핑 용기(40)로부터 반응기 용기(10) 내의 하나 이상의 사이클론(30)으로 운반하며, 여기서 탄화수소 증기 스트림으로부터 폐촉매가 더 분리된다. 반응기 용기(10) 내의 수집 공간(34)은 사이클론(30)으로부터 분리된 탄화수소 증기 스트림을 수집하여 출구 노즐(36) 및 궁극적으로 분별 회수 구역(도시되지 않음)으로 통과시킨다. 디플레그(dipleg)(38)는 촉매를 사이클론(30)으로부터 반응기 용기(10) 하부의 상(32)으로 배출한다. 상(32)에서 흡수 또는 연행된 탄화수소 및 촉매는 궁극적으로는 스트립핑 용기(40)의 벽(41)에 규정된 포트(42)를 거쳐 스트립핑 용기(40)로 통과한다. 분리 섹션(26)에서 분리된 촉매는 스트립핑 용기(40) 하부 위의 상(27)으로 직접 통과한다. 스트립핑 용기(40)는 스트립핑 가스 및 촉매 사이의 혼합을 촉진하기 위하여 제1 배플(44) 및 제2 배플(46)을 포함하는 배플쌍을 구비한다. 스트립핑 가스, 일반적으로 증기는 스트립핑 용기(40)의 하부에 유입되어 1 이상의 유입구(47)를 거쳐 하나 이상의 분배기(도시되지 않음)로 간다. 스트립핑 가스는 촉매 캐스케이드에 대하여 향류로 상승 이동한다. 스트립핑된 폐촉매는 입자 유출구(49)를 통해 폐촉매 도관(48)을 거쳐 스트립핑 용기(40)를 떠나고 슬라이드 밸브에 의하여 조절되는 속도로 재생기 용기(50)로 통과한다.As the resulting mixture of catalyst and feed continues to rise along the
FCC 공정의 반응기 상승관(20)은 일반적으로 425℃(797℉)를 넘는 온도를 포함하는 고온 상태에서 유지된다. 한 구체예에서, 반응 구역은 480∼590℃(896∼1094℉)의 온도 및 69∼517 kPa(ga)(10∼75 psig)의 압력, 그러나 일반적으로 275 kPa(ga)(40 psig) 미만의 압력을 포함하는 분해 조건에서 유지된다. 촉매-대-오일 비는 상승관의 바닥으로 유입되는 촉매 및 공급물 탄화수소의 중량을 기준으로 하여 20:1 까지의 범위일 수 있으나, 일반적으로 4:1 내지 10:1이다. 수소 첨가가 업계에 공지되어 있으나, 수소는 보통 상승관에 첨가되지 않는다. 한 구체예에서, 상승관(20)에는 탄화수소 공급물에서 유래하는 것을 제외하고 추가되는 수소가 실질적으로 없다. 증기는 반응기 상승관(20) 및 반응기 용기(10)를 통과할 수 있으며 공급물의 4∼7 중량%에 상당한다. 상승관에서 촉매의 평균 체류 시간은 5초 미만일 수 있다. 공정에서 사용되는 촉매의 유형은 시판되는 다양한 촉매로부터 선택될 수 있다. 제올라이트계 물질을 포함하는 촉매가 바람직하나, 필요에 따라 구식의 무정질 촉매를 사용할 수 있다.The
재생기 용기(50)는 폐촉매를 완전히 재생하기 위한 고효율 재생기 용기(50)에서 하이브리드 와동상-고속 유동 조건을 사용할 수 있는 연소기형 재생기일 수 있다. 그러나, 다른 재생기 용기 및 다른 흐름 조건이 본 발명에 적합할 수 있다. 폐촉매 도관(48)은 폐촉매를 폐촉매 유입 슈트를 통해 외벽에 의하여 규정된 제1 또는 하부 챔버(52)로 공급한다. 반응기 용기(10)로부터의 폐촉매는 보통 코크스의 형태로 존재하는 탄소를 0.2∼2 중량%의 양으로 함유한다. 코크스는 주로 탄소로 이루어지지만, 3∼12 중량%의 탄화수소 뿐만 아니라 황과 다른 물질도 함유할 수 있다. 산소-함유 연소 가스, 일반적으로 공기는 도관을 통해 재생기 용기(50)의 제1 챔버(52)로 유입되고 분배기(66)에 의하여 분배된다. 분배기(66)의 개구부는 연소 가스를 방출한다. 연소 가스는, 연소 섹션(58)으로 유입될 때, 슈트로부터 유입되는 폐촉매와 접촉하여 제1 챔버(52)에서 고속 유동 흐름 조건 하에 1.1 m/s(3.6 ft/s) 이상의 연소 가스 공탑 속도로 촉매를 들어올린다. 한 구체예에서, 연소 섹션(58)은 촉매 밀도가 48∼320 kg/m3(3∼20 lb/ft3)이고 가스 공탑 속도가 1.1∼2.2 m/s(3.6∼7.2 ft/s)이다. 연소 가스 중의 산소는 폐촉매와 접촉하여 촉매로부터 탄소 함유 침착물을 연소시켜 촉매를 적어도 부분적으로 재생시키고 연도 가스를 발생시킨다.
제1 챔버(52)에서 촉매 및 연소 가스의 혼합물은 연소 섹션(58)으로부터 원뿔대형 전이 섹션(56)을 거쳐 제1 챔버(52)의 운반 상승관 섹션(60)까지 상승하다. 상승관 섹션은 바람직하게는 원통형이고 바람직하게는 제1 챔버(52)로부터 상방으로 연장되는 관을 규정하는 외벽에 의하여 규정된다. 촉매 및 가스의 혼합물은 연소 섹션(58)에서보다 더 높은 가스 공탑 속도로 이동한다. 가스 속도 증가는 전이 섹션(56) 아래 제1 챔버(52)의 횡단 면적에 비하여 상승관 섹션(60)의 횡단 면적이 감소하기 때문이다. 따라서, 가스 공탑 속도는 보통 2.2 m/s(7.2 ft/s)를 초과한다. 상승관 섹션(60)은 80 kg/m3(5 lb/ft3) 미만의 더 낮은 촉매 밀도를 가진다. In the
재생기 용기(50)는 또한 상부 또는 제2 챔버(54)를 포함한다. 촉매 입자와 연도 가스의 혼합물은 상승관 섹션(60)의 상부로부터 제2 챔버(54)로 배출된다. 실질적으로 완전히 재생된 촉매는 운반 상승관 섹션(60)의 정상부에서 나올 수 있으나 부분적으로 재생된 촉매가 제1 챔버(52)로부터 나오는 배치도 고려된다. 배출은 재생된 촉매의 대부분을 연도 가스로부터 분리하는 분리 장치(62)를 통해서 이루어진다. 한 구체예에서, 상승관 섹션(60) 위로 흐르는 가스 및 촉매는 상승관 섹션(60)의 정상부 타원형 캡(64)과 충돌하여 흐름을 역전시킨다. 이후 촉매 및 가스는 분리 장치(62)의 하향 배출 입구를 통해 나간다. 하향 흐름 역전 및 가속도의 급속한 손실로 인하여 무거운 촉매는 대부분 고밀도 촉매상(68)으로 낙하하고 가벼운 연도 가스 및 여기에 여전히 연행된 소량의 촉매는 제2 챔버(54)에서 상승한다. 사이클론(63, 65)은 가스로부터 촉매를 더 분리하여 촉매를 고밀도 상에 퇴적시킨다. 연도 가스는 사이클론(63, 65)을 나가, 재생기 용기(50)의 출구 노즐(67) 및 아마도 연도 가스 또는 전력 회수 시스템(도시되지 않음)으로의 통과를 위한 공간에 수집된다. 하향 낙하하는 분리된 촉매는 고밀도 촉매상(68)에 수집된다. 고밀도 촉매상(68)의 촉매 밀도는 일반적으로 640∼960 kg/m3(40∼60 lb/ft3)으로 유지된다. 유동 도관은 유동 가스, 일반적으로 공기를 유동 분배기(70)를 통해 고밀도 촉매상(59)으로 전달한다. 연소기형 재생기에서는, 공정내 전체 가스 요구량의 약 2% 이하가 유동 분배기(70)를 통해 고밀도 촉매상(68)에 유입된다. 이 구체예에서, 가스는 연소 목적이 아니라 오직 유동 목적으로만 첨가되므로, 촉매는 스탠드파이프(12)를 통해 유동적으로 배출된다. 유동 분배기(70)를 통해 첨가된 유동 가스는 연소 가스일 수 있다. 제1 챔버(52)에서 부분적인 연소가 일어나는 경우, 더 많은 양의 연소 가스가 유동 분배기(70)를 통해 제2 챔버(54)로 공급된다. 재생된 촉매는 재생기 도관(12)을 통해 반응기 상승관(20)으로 회송된다.
도 2는 도 1의 스트립핑 용기(40)를 부분적으로 확대한 도면이다. 각각 제1 배플(44) 및 제2 배플(46)의 여러 쌍들이 스트립핑 용기(40)의 적어도 일부에 걸쳐 수직으로 이격된다. 제1 배플(44)은 복수의 배플의 정상부 및 복수의 배플의 바닥부에 있을 수 있다. 배플의 수를 증가시키면 보통 스트립퍼 성능이 증대된다. 특정 공급원료 및 작동 조건, 레이아웃 구성에서 스트립퍼의 이용가능한 길이 또는 다른 장비 제약은 스트립퍼에 포함될 수 있는 배플의 수에 영향을 줄 수 있다. 1 이상의 배플 및 바람직하게는 제1 배플(44)은 상부면 또는 제1면(44a)을 포함하고 제2 배플(46)은 제1면 또는 상부면(46a)을 포함한다. 제1면(44a 및 46a)은 일반적으로 수직선에 대하여 경사지거나 각을 이루는데, 이것은 이들이 수직선으로부터 180°가 아닌 각도를 형성함을 의미한다. 배플에 슬로프를 제공하는 것은 배플의 표면을 가로질러 촉매의 이동을 보장한다. 일반적으로, 배플은 수직선으로부터 45°내지 60°의 경사 예각을 가진다. 수직선에 대한 배플의 각도가 클수록 주어진 스트립퍼 길이에 위치될 수 있는 배플의 수를 더 최대화하고 정상부 에지에 가까운 구멍 및 바닥부 에지에 가까운 구멍 사이의 압력 헤드에서 더 작은 차이를 제공한다는 이점을 가진다. 배플간 간격은 제1 및 제2 배플(44, 46) 주위에서 촉매의 캐스케이드식 이동을 위한 충분한 흐름 영역을 제공하여야 한다. 배플(44, 46)은 스트립핑 용기의 길이를 따라 뱀형 하강관 채널(40)을 규정한다. 제1면(44a, 46a)은 주요 배플 표면을 제공하므로 제2면(44b, 46b)보다 넓다. 배플(44, 46)은 스트립핑 용기(40)의 대향벽에 교대로 고정되므로, 위의 배플로부터 아래의 배플로의 이동은 촉매가 하강관 채널(72)을 가로질러 이동하는 것을 필요로 한다.FIG. 2 is a partially enlarged view of the stripping
고리형 배플 구성의 구체예는 도 1 및 2에 도시된다. 그러나, 본 발명은 고리형이 아닌 배플 구성에도 적용될 수 있다. 반응기 상승관(20)은 스트립핑 용기(40)를 통해 연장된다. 제1 배플(44)은 스트립핑 용기(40)의 벽(41)에 의하여 지지되고 더 아래의 배플들은 반응기 상승관(20)의 벽(76)에 의하여 지지된다. 상기 제1 배플(44)의 제1면(44a)의 고정된 에지(84)는 스트립핑 용기(40)의 벽(41)에 고정되고, 제2 배플(46)의 제1면(46a)의 고정된 에지(86)는 상승관의 벽(76)에 고정된다. 제1면(44a)의 돌출 에지 및 제1면(46a)의 돌출 에지는 하강관 채널(72) 안으로 돌출된다.Embodiments of the cyclic baffle configuration are shown in FIGS. 1 and 2. However, the present invention can also be applied to baffle configurations that are not cyclic. The
특정의 경우, 스트립핑 용기의 직경이 크고/크거나 촉매 유동 속도가 낮은 경우, 스트립핑 유체는 스트립핑 용기의 대향 벽을 따라 상승하는 반면 촉매는 상기 대향 벽 사이의 고리의 중심 아래로 흐르는 것이 관찰된다. 따라서, 촉매는 배플 상에서 확산되기에 충분한 가속도를 갖지 않고 단지 배플의 돌출 단부와 부딪친다. 촉매는 더 적은 스트립핑 유체와 접촉하므로 스트립핑 효율이 감소된다. 촉매가 배플을 우회하는 것을 방지하기 위하여, 배플은 인접 배플 사이의 하강관 채널(72)로 연장되는 각각 제1면(44a, 46a)의 돌출 에지에 고정된 제2면(44b, 46b)을 포함한다. 제2면(44b, 46b)은 하강하는 촉매를 하강관 채널(72)을 가로질러 아래 배플 위, 바람직하게는 아래 배플(46, 44)의 제1면(46a, 44a) 위의 수직 위치로 배향시킨다. 이러한 배열은 배플 우회를 상당히 억제한다.In certain cases, when the diameter of the stripping vessel is large and / or the catalyst flow rate is low, the stripping fluid rises along the opposing walls of the stripping vessel while the catalyst flows below the center of the ring between the opposing walls. Is observed. Thus, the catalyst does not have enough acceleration to diffuse on the baffle and only strikes the projecting end of the baffle. The catalyst is in contact with less stripping fluid and thus the stripping efficiency is reduced. To prevent the catalyst from bypassing the baffle, the baffle has a
한 구체예에서는, 스커트(78)가 배플(44, 46)로부터 및 임의로 제2면(44b, 46b)의 고정 에지와 제1면(44a, 46a)의 돌출 에지 사이의 교차 지점(82)에서 아래로 연장될 수 있다. 스커트(78)는 일반적으로 수직이며 배플(44, 46)의 바닥에 매달린다. 스커트(78)는 개구부를 가로질러 압력 강하를 증가시키기 위하여 제공된다. 도 2에 도시된 바와 같은 고리형 스트립퍼의 구체예에서, 각 배플은 환상 밴드를 포함한다. 또한, 각 면 및 스커트는 환상 밴드를 포함한다. In one embodiment, the
도 3은 도 2의 3-3 세그먼트를 따른 부분 측면도이다. 도 3은 배플의 정상부 측에서 촉매를 유동시키기 위한 배플(44, 46)의 개구부(80)를 도시한다. 개구부는 일반적으로 제1면(44a, 46a)에 있으나, 선택적으로만 제2면(44b, 46b)에 있다. 제2면(44b, 46b)은 제2 배플(44, 46)의 제1면(44a, 46a)의 돌출 에지에 고정되는 고정 에지를 가지며, 제2면(44b, 46b)은 각각 돌출 에지(88, 90)를 가진다. 한 구체예에서, 제2면(44b, 46b)의 고정되는 에지(88, 90)는 아래 배플의 위가 아닌 곳에서 수직으로 위치되거나 아래 배플과 수직으로 배열되지 않으며, 제2면(44b, 46b)의 돌출 에지(88, 90)는 아래 배플의 위에 위치되거나 수직으로 배열된다. 제1 배플(44)의 제1면(44a)의 수직 돌출부(A) 및 제2 배플(46)의 제1면(46a)의 수직 돌출부(B)는 도 3에 도시된다. 한 구체예에서, 제2 배플(44, 46)의 제2면(44b, 46b)은 인접 배플(46, 44)의 수직 돌출부(B, A)를 향해 연장되고, 바람직하게는 제2면(44b, 46b)은 인접 배플(46, 44)의 제1면(44a, 46a)의 수직 돌출부(A, B)로 연장된다. 3 is a partial side view along segment 3-3 of FIG. 3 shows the
제2면(44b, 46b)은 각각 제1면(44a, 46a)에 대하여 각을 이루는데, 이것은 이들이 서로 180°가 아닌 각(α)을 규정함을 의미한다. 바람직하게는, 제2면(44b)은 제1면(44a)이 수직선으로부터 위로 규정하는 예각(θ)보다 큰 예각(β)을 수직선으로부터 위로 규정하며, 제2면(46b)은 제1면(46a)이 수직선으로부터 위로 규정하는 예각(ε)보다 큰 예각(ω)을 수직선으로부터 위로 규정한다. 도 3에서 수직선은 각(θ)에 대해서는 스트립핑 용기(40)의 벽(41)으로 예시되고 각(ε)에 대해서는 상승관의 벽(76)으로 예시되며 각(β 및 ω)에 대해서는 스커트(78)로 예시된다. 수직선으로부터 이들 각의 길이 및 기울기는 촉매의 적절한 플럭스를 얻기 위하여 최적화될 수 있다.The second surfaces 44b and 46b are angled with respect to the
배플(44, 46)은 내화성 재료로 코팅될 수 있다. 도 3은 스트립핑 용기(40)의 정상부에서 벽의 내면 및 제1 배플(44)의 제1면(44a)과 제2 배플(46)의 제1면(46a)의 일부를 커버하는 내화성 재료를 도시한 것이다. 배플(44, 46)의 기재를 통해 간단히 구멍을 뚫음으로써 개구부(80)가 형성될 수 있다. 배플은 일반적으로 고온 조건을 견디는 합금강으로 형성된다. 이러한 강은 종종 부식에 노출되며, 배플은 개구부를 규정하는 인서트 또는 노즐의 사용으로 이득을 볼 수 있어 배플의 위에서 촉매가 순환함으로써 부과되는 부식 조건에 대한 내성을 제공할 수 있다. 또한, 배플은 추가의 내부식성을 제공하는 내화성 물질로 항상 커버된다.The
실제로 도 1 내지 3을 참조하면, 탄화수소 공급물은 접촉 분해 촉매와 접촉하여 반응기 상승관(20)에서 코크스가 침착된 폐촉매 및 경질 탄화수소의 증기상 생성물의 전환된 공급물의 혼합물을 제공한다. 증기상 생성물은 분리 섹션(26) 및 반응기 용기(10)에서 폐촉매로부터 분리되어 흡착 및/또는 연행에 의하여 탄화수소를 함유하는 분리된 촉매 입자의 스트림을 생성한다. 분리된 촉매 입자 스트림은 스트립핑 용기(40)에서 복수의 배플(44, 46) 위에서 하향 통과된다. 증기와 같은 스트립핑 유체는 배플(44, 46) 아래의 유입구(47)로부터 배출된다. 배플(44, 46)의 개구부(80)는 스트립핑 유체를 배플(44, 46)의 상부 표면에 유입시켜 배플의 상부 표면에서 촉매 유동을 촉진시킨다. 폐촉매 입자의 적어도 일부는 수직선으로부터 위로 제1 예각(θ)에서 제1 배플(44)의 제1면(44a) 아래로 이동한 다음 수직선으로부터 위로 제2 예각(β)에서 제1 배플(44)의 제2면(44b) 아래로 이동한다. 제1 예각(θ) 및 제2 예각(β)은 서로 상이하다. 한 구체예에서 제2 예각(β)은 제1 예각(θ)보다 크다. 폐촉매 입자는 제1 배플(44)의 제2면(44b) 아래로 이동한 후, 배플들에 의하여 규정되는 하강관 채널(72)을 이동하고 수직선으로부터 위로 제3 예각(ε)에서 제2 배플(46)의 제1면(46a) 아래로 이동한 다음 수직선으로부터 위로 제4 예각(ω)에서 제2 배플(46)의 제2면(46b) 아래로 이동한다. 한 구체예에서, 제3 및 제4 각은 서로 상이하다. 한 구체예에서, 제4 각(ω)은 제3 각(ε)보다 크다. 한 구체예에서, 제1 각(θ) 및 제3 각(ε)은 동일하고, 다른 구체예에서, 제2 각(β) 및 제4 각(ω)은 동일하다.Indeed referring to FIGS. 1-3, the hydrocarbon feed is contacted with a catalytic cracking catalyst to provide a mixture of converted feeds of the vaporized product of light hydrocarbons and spent catalyst with coke deposited in
스트립핑 유체 및 스트립핑된 탄화수소는 운반 도관(28), 사이클론(30) 및 출구 노즐(36)을 통해 스트립핑 용기(40)로부터 회수된다. 스트립핑된 폐촉매는 폐촉매 도관(48)으로 통과하기 위한 출구(49)를 거쳐 재생기 용기(50)로 회수된다. 재생기에서, 촉매는 코크스 연소에 의하여 재생되고, 재생된 촉매는 재생기 도관(12)을 통해 반응기 상승관(20)으로 이송된다. The stripping fluid and the stripped hydrocarbon are recovered from the stripping
Claims (10)
스트립핑 용기;
연행 또는 흡착된 탄화수소를 함유하는 촉매 입자를 수용하기 위한 스트립핑 용기에 의하여 규정되는 1 이상의 포트;
스트립핑 용기의 적어도 일부에 걸쳐 수직으로 이격 배치되고 그 사이에 하강관 채널을 규정하는 제1 배플 및 제2 배플(제1 배플은 수직선과 서로에 대하여 각을 이루는 제1면 및 제2면을 포함함);
미립 물질로부터 탄화수소를 스트립핑하기 위한 상기 제1 배플 및 제2 배플의 하면으로 스트립핑 유체를 통과시키기 위한 유체 유입구; 및
제1 배플 및 제2 배플로부터 스트립핑된 입자를 회수하기 위한 입자 유출구
를 포함하는 스트립핑 장치.An apparatus for stripping entrained and / or adsorbed hydrocarbons from catalyst particles,
Stripping containers;
At least one port defined by a stripping vessel for receiving catalyst particles containing entrained or adsorbed hydrocarbons;
A first baffle and a second baffle disposed vertically spaced over at least a portion of the stripping vessel and defining a downcomer channel between the first and second baffles (the first baffle being angled with respect to each other with the vertical line); Inclusive);
A fluid inlet for passing a stripping fluid through a lower surface of said first and second baffles for stripping hydrocarbons from particulate material; And
Particle outlet for recovering stripped particles from the first and second baffles
Stripping device comprising a.
촉매 입자를 탄화수소 스트림과 접촉시키는 단계;
상기 탄화수소 스트림과의 접촉 후 촉매 입자로부터 탄화수소를 분리하여 연행 및/또는 흡착된 탄화수소를 함유하는 폐촉매 입자의 스트림을 생성하는 단계;
폐촉매 입자를 복수의 배플 위에서 하향 통과시키는 단계;
폐촉매 입자의 적어도 일부를 수직선에 대하여 제1 예각에서 제1 배플의 제1면 아래로 이동시킨 다음 수직선에 대하여 제1 예각과 상이한 제2 예각에서 상기 제1 배플의 제2면 아래로 이동시키는 단계;
스트립핑 유체 및 스트립핑된 탄화수소를 배플로부터 회수하는 단계; 및
스트립핑된 촉매 입자를 상기 배플로부터 회수하는 단계
를 포함하는 스트립핑 방법.A method for stripping entrained and / or adsorbed hydrocarbons from catalyst particles,
Contacting the catalyst particles with a hydrocarbon stream;
Separating the hydrocarbons from the catalyst particles after contact with the hydrocarbon stream to produce a stream of spent catalyst particles containing entrained and / or adsorbed hydrocarbons;
Passing the spent catalyst particles downward over the plurality of baffles;
Moving at least a portion of the spent catalyst particles down a first face of the first baffle at a first acute angle with respect to a vertical line and then down a second face of the first baffle at a second acute angle different from the first acute angle with respect to the vertical line. step;
Recovering the stripping fluid and the stripped hydrocarbon from the baffle; And
Recovering stripped catalyst particles from the baffle
Stripping method comprising a.
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