KR20230132792A - 이물질 여과 그릴을 구비한 분리 및 스트리핑 인클로저 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유출물 함유 입자를 분리 및 스트리핑하기 위한 인클로저(10)에 관한 것으로, 이는 종축을 갖는 내부 체적(12)을 한정하는 측벽(11) 및, 상기 내부 체적 내부에, 분리 섹션(13)과, 상기 인클로저 내부의 입자의 순환에 대해 상기 분리 섹션의 하류에 위치하는 입자를 위한 스트리핑 섹션(14)을 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 인클로저는, 상기 스트리핑 섹션(14), 또는 상기 인클로저의 내부 횡단면을 가로질러 연장되는 스트리핑 요소가 제공된 스트리핑 섹션의 구역(142)의 상류에, 종축에 대해 횡방향으로 연장되는 적어도 하나의 그릴(20 - 23)을 포함하고, 상기 종축에 수직인 횡방향 평면 상으로 단일 그릴(22; 23) 또는 모든 그릴들(20, 21)의 투영이 상기 인클로저의 내부 단면의 80 내지 100%를 덮는다.
Description
본 발명의 대상은, 특히 이물질(debris) 여과 그릴을 포함하는 유동층 촉매 분해 유닛으로부터 나오는 유출물에 대한 분리 및 스트리핑 인클로저(separation and stripping enclosure)이다.
분리 및 스트리핑 인클로저는 일반적으로 유동층 촉매 분해 또는 FCC 방법에 사용된다. 이러한 인클로저에서, 촉매 분해 반응기를 떠나는 유출물은 포함된 입자, 즉 코크스 촉매 입자로부터 분리되며, 이는 코크스의 연소로 FCC 유닛의 재생기 내에서 재생되도록 FCC 유닛의 재생기로 보내지기 전에 스트리핑 작업을 겪는다.
따라서 "해제기(disengager)/스트리퍼(stripper)"라고도 하는 이러한 분리 및 스트리핑 인클로저는 일반적으로 적어도 하나의 입자 분리 시스템 및 일반적으로 위에서 아래로 인클로저 내부 입자의 순환과 관련하여 적어도 하나의 분리 시스템의 하류에 위치한 입자 스트립핑 섹션을 포함한다. 그러나 코크스 조각 및/또는 분리 및 스트리핑 인클로저 측벽의 내부면을 덮는 보호 클래딩 조각이 분리되어 떨어져서 스트리핑 섹션에 위치되는 것이 발생할 수 있다. 이러한 스트리핑 섹션에 존재하는 이러한 조각은 특히 스트리핑 섹션이 "라이닝(lining)" 또는 "패킹(packing)"이라고도 지칭되고 이러한 조각에 의해 차단될 수 있는 구조화된 내부 요소를 포함할 때 스트립핑 공정을 저하시킬 수 있다.
그러나 FCC 유닛에서는 코크스 촉매 그레인에 포획된 탄화수소를 가능한 한 효과적으로 분리하는 것이 필수적이다. 코크스 그레인의 불충분한 스트리핑은 촉매의 다공성 시스템에 포획된 분해된 탄화수소가 재생기로 유입되는 것을 증가시켜 재생기의 온도를 증가시킨다. 이러한 증가는 분해 유닛의 출력 감소, 건조 기체 생산 증가, 상기 유닛에서 C3 내지 C4로의 올레핀, 휘발유 및 기체유 베이스와 같은 예상 변환 제품의 생산 손실로 처리할 수 있는 무거운 부하(대기 잔류물 등)의 양을 줄여야 하는 필요성으로 이어질 수 있다. 또한 재생기의 과열은 극단적인 경우 야금학적 손상을 일으키고 촉매의 비활성화를 가속화할 수 있다. 더욱이, 스트리퍼의 부분적인 차단은 촉매의 통과 단면을 제한하므로 촉매의 순환 흐름(따라서 촉매의 스트리핑 효능 등)을 제한한다.
스트리퍼에 구조화된 패킹(예: 배플)보다 더 개방된 통로 단면이 있는 내부 요소가 장착된 경우, 반응기에서 나오는 큰 코크스 조각/이물질 낙하물이 스트리퍼의 내부 요소를 통과하여 스트리퍼 하단에 위치한 스탠드파이프는 스트리핑된 촉매를 재생기로 가져온다. 심한 경우, 이물질의 양은 스탠드파이프와 일반적으로 포함된 촉매의 순환 속도를 조절하는 밸브의 전체 또는 부분 차단을 유발하여 촉매 순환이 중단되고 따라서 FCC 유닛의 중단을 초래할 수 있다. US2005040075A1호는 스트리핑 구역에 존재하는 내부 요소의 하류인 스트리핑 구역의 출구에 위치한 코크스 이물질 및 내화 물질의 회수를 위한 그릴을 갖는 스트리핑 장치를 설명한다. 이 접근 방식은 이 복구 시스템의 상류에 위치한 스트리퍼의 내부 요소 차단을 방지하지 못하므로 위에서 설명한 문제를 방지하지 못한다.
따라서 FCC 유닛의 분리 및 스트리핑 인클로저의 스트리핑 섹션을 보호할 필요가 있다.
이를 위해, 종축을 갖는 내부 체적의 범위를 정하는 측벽과 내부 체적 내부에 입자 분리 섹션 및 인클로저 내부의 입자 순환과 관련하여 분리 섹션의 하류에 위치된 입자 스트리핑 섹션을 포함하여 입자를 포함하는 유출물을 분리 및 제거하기 위한 인클로저가 제안된다.
본 발명에 따르면, 인클로저는 스트리핑 섹션, 또는 인클로저의 내부 단면을 가로질러 연장하는 스트리핑 요소가 제공된 스트리핑 섹션의 구역의 상류에, 종축에 대해 가로질러 연장하는 적어도 하나의 그릴을 포함한다. 단일 그릴 또는 두 개 또는 그 초과의 그릴을 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 종축에 수직인 횡단면 상에 단일 그릴 또는 모든 그릴의 투영은 인클로저의 내부 단면의 80 내지 100%를 덮는다. 따라서 (종축에 수직으로 측정된) 내부 단면의 80~100%가 단일 그릴 또는 모든 그릴의 중첩으로 덮여 있다.
그릴 또는 그릴들은 인클로저 상부에서 나오는 일부 코크스 및/또는 클래딩 조각을 유지하고 스트리핑 섹션으로 들어가는 것을 방지하여 스트리핑 작업의 방해 위험을 줄인다.
그릴 또는 그릴들의 투영(projection)은 인클로저의 내부 단면 전체에 걸쳐 연장될 수 있다. 그러나 이것은 특히 입자 분리 디바이스 유형, 반응기 등의 내부 장비가 존재하기 때문에 사용 가능한 공간이 작을 때 달성하기 어려울 수 있다.
유리하게는, 단일 그릴 또는 모든 그릴들의 종축에 수직인 가로 평면상으로의 투영은 단일 그릴의 평면, 또는 스트리핑 섹션의 근위 그릴 또는 스트리핑 요소가 제공된 스트리핑 섹션 구역(가장 낮은 그릴)의 평면에 종축을 따라 투영된 인클로저의 내부 자유 체적 표면의 80 내지 100%를 덮을 수 있을 것이다. 인클로저의 이 내부 자유 체적은 본 발명에 따른 그릴 이외의 다른 장비가 없고 단일 그릴 또는 근위 그릴의 상류에 위치한 인클로저의 내부 체적의 일부로 정의된다. 즉, 그릴 또는 그릴들은 종축을 따라 인클로저 내부에 있는 장비 아래로 반드시 연장되지는 않는다. 따라서 그릴 또는 그릴들의 기하학적 구조는 인클로저 내부, 특히 그 분리 섹션에 있는 장비의 기하학적 구조에 따라 달라질 수 있다.
일반적으로 하나 또는 그 초과의 그릴, 일반적으로 하나 또는 두 개의 그릴을 제공하는 것이 가능할 것이다. 2개 이상의 그릴이 제공되는 경우, 바람직하게는 종축을 따라 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 2개 이상의 그릴이 제공되는 경우, 종축에 수직인 횡방향 평면에 대한 투영은 부분적으로 겹칠 수도 있고 겹치지 않을 수도 있다.
유리하게는, 상기 적어도 하나의 그릴, 특히 각각의 그릴은 종축 주위에서 적어도 300°에 걸쳐 연속적으로 연장될 수 있고 종축에 수직인 횡방향 평면상으로의 투영은 인클로저의 내부 단면의 적어도 일부를 덮을 수 있고 인클로저의 측벽으로부터 종축을 분리하는 거리의 적어도 일 부분 위로 반경 방향으로 연장할 수 있다. 이는 특히 인클로저의 내부 체적이 장비에 의해 방해를 받을 때 인클로저 내부에 그릴의 위치 지정을 용이하게 할 수 있다.
유리하게는, 상기 적어도 하나의 그릴의 투영은 인클로저의 측벽의 종축을 분리하는 거리의 일부에 대해서만 방사상으로 연장하는 인클로저의 내부 단면의 일부를 덮을 수 있다.
이 부분은 특히 다음에서 선택할 수 있다:
- 인클로저의 측벽을 향하여 종축으로부터 반경방향으로 연장하는 중앙 부분, 및
- 인클로저의 측벽에서 종축을 향해 방사상으로 연장하는 환형 주변 부분.
특히 각각의 유형의 그릴을 제공하는 것이 가능할 것이며, 이러한 그릴은 종축을 따라 서로 다른 위치에 위치하여 이 두 그릴의 투영은 인클로저의 내부 단면의 전부 또는 주요 부분(80% 또는 그 초과)을 덮도록 한다.
FCC 유닛의 스트리핑 섹션은 일반적으로 스트리핑 유체와 스트리핑될 고체 입자 사이의 접촉을 촉진하는 기능을 하는 스트리핑 요소가 제공된 부분을 갖는다. 스트리핑 요소는 입자에 대해 역류로 순환하는 스트리핑 유체용 주 분사 시스템의 상류(입자의 순환 방향에 대해)에 위치한 영어로 "패킹(packing)"이라고 하는 배플 또는 라이닝일 수 있다. 스트리핑 요소는 인클로저의 내부 단면을 가로질러 확장되며 인클로저의 종축을 따라 여러 단계로 분포될 수 있다. 패킹의 예는 문헌 EP719850, US7022221, US7077997 및 WO2007/094771, WO00/35575, CN1763150, EP1577368, EP1577368A1에 기술되어 있다. 스트리핑 섹션은 스트리핑 요소의 스테이지 사이 및/또는 스트리핑 섹션의 입구, 및 이에 따라 스트리핑 요소의 상류에 위치한 하나 또는 그 초과의 다른 스트리핑 유체 주입 시스템을 포함할 수 있다. 따라서 스트리핑 섹션에 들어가는 고체 입자는 먼저 입자의 순환에 대해 스트리핑 섹션의 가장 상류에 위치한 스트리핑 요소를 통과한다.
스트리핑 섹션의 스트리핑 요소가 제공된 구역이 종축에 수직인 평면에서 개구를 정의하는 진입면을 가질 때, 상기 적어도 하나의 그릴은 메시 및 종축에 수직인 평면에서 측정된 메시의 치수를 정의하는 복수의 교차 벽으로부터 유리하게 형성될 수 있고, 유리하게는 종축에 수직인 평면에서 측정된 스트리핑 섹션의 구역의 개구 치수보다 작을 수 있다. 따라서, 그릴은 가장 상류에 있는 스트리핑 요소의 개구를 차단하는 데 덜 취약한 크기의 이물질만 통과하도록 허용한다.
실시형태가 무엇이든, 상기 적어도 하나의 그릴은 메시를 정의하는 복수의 교차 벽에 의해 형성될 수 있고 이들 벽은 인클로저의 축선에 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 연장될 수 있다. 이러한 방식으로 인클로저 내부의 스트리핑 유체 및 분해된 탄화수소의 순환에 대한 그릴의 영향이 감소된다. 그릴이 입자 순환 구역에 위치할 때, 이 배열은 또한 입자의 순환에 대한 그릴의 영향을 줄이고 입자에 의한 그릴의 침식을 제한한다.
실시형태가 무엇이든, 상기 적어도 하나의 그릴은 메쉬를 정의하는 복수의 교차 벽에 의해 형성될 수 있고 인접한 메쉬는 종축에 평행하게 측정된 상이한 높이를 갖는 벽 부분을 가질 수 있다. 이렇게 하면 그릴 외부로 코크스/이물질 조각이 반환되는 것을 제한할 수 있다. 이러한 복귀는 특히 그릴이 수평면에서 확장될 때 식물이 떨어질 때 바운스 또는 식물의 진동으로 인해 발생할 수 있다.
상기 적어도 하나의 그릴로부터의 적어도 하나의 그릴은 입자의 순환과 관련하여 상류에서 하류로 벌어지는 원추형 또는 원뿔대 형상을 가질 수 있다. 따라서 그릴은 종축에 대해 기울어져 인클로저의 측벽을 향한 이물질의 배출과 유지를 촉진한다. 따라서 이러한 유형의 그릴은 인클로저의 측벽, 특히 거기에만 고정되는 것이 바람직하며, 이물질은 그릴의 에지와 인클로저의 측벽 사이에 축적되어 유체의 순환을 위해 인클로저의 중심을 깨끗하게 남긴다. 따라서, 바람직하게는, 이러한 유형의 그릴은 측벽을 종축으로부터 분리하는 거리의 일부에 걸쳐, 특히 종축 주위로 360°에 걸쳐 측벽으로부터 종축을 향해 방사상으로 연장될 수 있을 것이다.
원추형 또는 원뿔대 형태의 그릴 상단에서의 각도는 20° 내지 70°, 바람직하게는 30° 내지 50°일 수 있다.
상기 적어도 하나의 그릴로부터의 적어도 하나의 그릴은 종축에 수직인 평면에서 연장하는 평면형 그릴일 수 있다. 이러한 유형의 그릴은 측벽에만 고정되거나 분리 섹션에 위치한 적어도 하나의 분리 디바이스에만 고정될 수 있다.
일반적으로, 실시형태가 무엇이든, 상기 적어도 하나의 그릴은 인클로저의 측벽에만 고정될 수 있다. 대안적으로, 분리 섹션이 종축 주위에 분포된 복수의 분리 디바이스를 포함할 때, 상기 적어도 하나의 그릴은 적어도 2개의 분리 디바이스에 단독으로 또는 적어도 4개의 고정 디바이스에, 선택적으로 각각의 분리 디바이스에 고정될 수 있다. 더욱이, 유리하게는, 상기 적어도 하나의 그릴은 방사상으로 분리 디바이스 너머로 연장되지 않을 수 있고, 이는 그릴의 진동 위험을 감소시킬 수 있다. 즉, 그릴은 측벽으로부터 일정 거리를 두고 분리 디바이스 사이에서만 연장한다.
분리 디바이스에 입자를 스트리핑 섹션으로 배출하기 위한 도관이 각각 제공되며 일반적으로 사이클론과 같이 종축에 평행하거나 실질적으로 평행하게 연장하는 경우, 상기 적어도 하나의 그릴은 적어도 두 개의 배출 도관에만, 또는 최소 4개의 배출 도관, 선택적으로 각각의 배출 도관에 고정될 수 있다.
인클로저 내부의 그릴 위치와 분리 섹션에 있는 요소에 따라, 그릴을 통해 오리피스를 제공해야 할 수 있다.
따라서, 분리 섹션이 적어도 하나의 분리 디바이스를 포함할 때, 상기 적어도 하나의 그릴은 상기 적어도 하나의 분리 디바이스가 통과하는 적어도 하나의 오리피스를 포함할 수 있다. 이 오리피스는 특히 확장 간극에 해당하는 분리 디바이스로부터 거리를 두고 분리 디바이스를 둘러쌀 수 있다. 이러한 방식으로 그릴이 오리피스에서 분리 디바이스와 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 특히, 분리 디바이스가 스트리핑 섹션에 대한 배출 도관이 제공된 분리 디바이스일 때, 이 도관은 일반적으로 길이 방향 축에 평행하거나 실질적으로 평행하게 연장하며, 오리피스는 이를 통과하는 배출 도관을 가질 수 있다. 인클로저가 종축을 따라 연장하는 분리 디바이스를 포함할 때, 오리피스는 이 분리 디바이스를 둘러싸기 위한 중심일 수 있다.
또한, 분리 섹션이 스트립핑 섹션으로 입자를 배출하기 위한 도관이 제공된 적어도 하나의 분리 디바이스를 포함할 때, 일반적으로 종축에 평행하거나 실질적으로 평행하게 연장하는 경우, 상기 적어도 하나의 그릴은 상기 적어도 하나의 분리 디바이스의 배출 도관의 하류에 위치할 수 있다. 그것은 종축에 평행한 방향으로 상기 적어도 하나의 분리 디바이스의 배출 도관 아래에 위치된 오리피스를 포함할 수 있다. 이는 그릴을 통해 이러한 배출 도관을 떠나는 입자의 통과를 용이하게 하지만 특히 이 오리피스가 없을 때 그릴을 통과하는 고체 입자의 흐름을 통한 그릴의 침식 및 열화를 제한한다. 이 경우, 그릴은 바람직하게 배출 도관 또는 도관들의 단부 바로 아래에 위치할 수 있어 오리피스가 이러한 배출 도관의 단부에 가능한 한 가깝게 위치하지만, 배출 도관의 단부에 고정된 밸브보다 더 먼 거리에 위치된다.
그러나, 바람직하게는, 스트리핑 섹션의 더 나은 작동을 위해, 상기 적어도 하나의 그릴은 분리 섹션의 적어도 하나의 분리 디바이스의 입자 배출 도관의 단부의 상류에, 또는 심지어 분리 구역의 모든 분리 디바이스 중 배출 도관의 단부의 상류에 위치할 수 있다.
그럼에도 불구하고, 복수의 그릴을 제공하는 것이 가능할 것이며, 그 중 하나 또는 그 초과는 분리 섹션의 적어도 하나의 분리 디바이스의 입자 배출 도관의 단부의 상류에 위치하고, 하나 또는 그 초과의 그릴은 이 단부의 하류에 위치된다.
따라서, 본 발명은 입자를 함유하는 유출물을 위한 분리 및 스트리핑 인클로저에서 하나 또는 그 초과의 그릴의 사용을 설명하며, 그릴 또는 그릴들은 전술한 바와 같고 전술한 바와 같이 위치된다. 그릴 또는 그릴들은 인클로저 상부에서 나오는 코크스 및/또는 클래딩 조각을 유지하고 스트리핑 섹션으로 들어가는 것을 방지하여 스트리핑 작업의 방해 위험을 줄일 수 있다.
이하에서는 본 발명을 첨부된 비제한적인 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다
도 1은 일 실시예에 따른 분리 및 스트리핑 인클로저의 종단면을 도시한다.
도 2는 또 다른 실시예에 따른 분리 및 스트리핑 인클로저의 종단면을 도시한다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 분리 및 스트리핑 인클로저의 종단면을 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 그릴의 사시도를 도시한다.
도 5 및 도 6은 도 4의 그릴 부분의 확대도를 도시한다.
도 7은 다른 실시예에 따른 그릴의 사시도를 도시한다.
도 2는 또 다른 실시예에 따른 분리 및 스트리핑 인클로저의 종단면을 도시한다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 분리 및 스트리핑 인클로저의 종단면을 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 그릴의 사시도를 도시한다.
도 5 및 도 6은 도 4의 그릴 부분의 확대도를 도시한다.
도 7은 다른 실시예에 따른 그릴의 사시도를 도시한다.
본 명세서에서, 상부, 하부, 위, 아래라는 용어는 통상적인 사용 위치에서 인클로저의 종방향에 대응하는 중력 방향의 수직 또는 실질적으로 수직 방향을 지칭한다.
실질적으로 수평, 종방향, 또는 수직이란 수평, 종방향, 또는 수직 방향/면과 ±20° 이하 또는 10° 이하 또는 5° 이하의 각도를 형성하는 방향/면을 의미한다.
실질적으로 평행, 수직 또는 직각이란 평행 또는 수직 방향 또는 직각에서 ± 20° 이하 또는 10° 이하 또는 5° 이하의 차이가 나는 방향/각도를 의미한다.
도 1 내지 3은 분리 및 스트리핑 인클로저(10)를 나타낸다. 이러한 유형의 인클로저는 특히 유동층 촉매 분해 반응에서 나오는 입자를 함유하는 유출물을 처리하는 데 사용된다. 이 인클로저(10)는 예를 들어 유체 촉매 분해 유닛의 일부를 형성한다. 인클로저(10)는 측벽(11)을 가지며, 여기서는 대략 원통형이지만 그 하부는 상부보다 작은 직경을 갖는다. 그러나 본 발명은 임의의 특정 형태의 인클로저로 제한되지 않는다. 이 측벽(11)은 도 1 내지 도 3의 평면에 평행한 종축(X)을 갖는 내부 체적(12)의 범위를 정한다.
일반적인 방식으로, 인클로저의 내부 단면은 길이 방향 축선(X)에 수직인 인클로저의 단면을 지정한다.
통상적인 방식으로, 인클로저(10)는 처리될 유출물을 위한 입구(100), 분리된 기체 유출물을 위한 상부 출구(101) 및 고체 입자를 위한 바닥 출구(102)를 포함한다. 도 1 및 도 2의 실시예에서, 입구(100)는 인클로저(10) 내부에서 반경 방향(수평 방향)으로 나온다. 도 3의 실시예에서, 이 입구(100)는 인클로저(10) 내부를 축방향으로(수직으로) 돌출하고, 반응기(1)는 인클로저(10) 내부를 축방향으로 연장한다.
인클로저(10)는 그 내부 체적 내측에 분리 섹션(13) 및 인클로저 내부의 입자 순환에 대해 분리 섹션의 하류에 위치한 입자용 스트리핑 섹션(14)을 포함한다. 이러한 입자 순환은 일반적으로 위에서 아래로 발생한다. 분리 섹션(13)에서, 고체 입자는 인클로저(10)에 유입되는 유출물에 함유된 기체 유체로부터 분리된다. 이를 위해, 분리 섹션은 적어도 하나, 일반적으로 여러 개의 분리 디바이스를 포함한다. 촉매 분해 반응기의 출구에 직접 연결되거나 연결되지 않을 수 있는 이러한 분리 디바이스는 본질적으로 현탁액에 회전 운동을 부여하는 탄도식 또는 원심분리식 분리기이므로 원심분리 효과에 의해 입자가 기체에서 분리된다. 전형적으로, 분리 섹션은 사이클론 유형 또는 1차 분리 디바이스(아래에 기술된 QTS 또는 RSS 유형)의 분리 디바이스의 2단 및 사이클론 유형의 분리 디바이스의 1단 또는 2단을 포함한다. 그러나 본 발명은 특정 유형의 분리 디바이스로 제한되지 않는다.
도 1 및 도 2에 도시된 예에서, 수평 와인딩 축선을 갖는 탄도 분리 디바이스(15)는 인클로저의 실질적으로 중앙에 배치되고 입구(100)를 통해 인클로저(10)에 들어가는 입자로 적재된 유출물을 수용한다. 사이클론 유형의 복수의 분리 디바이스(16)(이하 사이클론이라고 함)는 종축 주위에 분포되고 분리 디바이스(15)로부터 나오는 기체 흐름을 입력으로 받아들인다. 따라서 분리 섹션은 1차 분리 디바이스(15)와 사이클론 스테이지(16)를 포함한다.
분리 디바이스(15)는 여기에서 QTS 유형(1/4 회전 분리기)이고 입구(150), 몸체(151), 낮은 잔류 입자 함유물을 갖는 기체 유체를 배출하기 위한 상기 몸체(151) 위의 종축(X)에 평행하거나 실질적으로 평행하게 연장하는 출구(152), 및 입자 및 약간의 기체 유체를 스트리핑 섹션(14)으로 배출하기 위한 하부 배출 도관(153)을 갖는다. 이 출구(152)는 이후에 설명되는 분리 디바이스(16)의 입구(161)에 연결된다.
도 3에 도시된 예에서, 분리 섹션(13)에는 RSS 유형의 탄도 분리 디바이스(15')가 장착되어 있다(라이저 분리 시스템 - 출구 단부에 연결된 반응기용 분리 디바이스). 이러한 유형의 분리 디바이스(15')는 종축을 따라 중앙에 위치된다. 이 디바이스(15')는 또한 입구(150'), 몸체(151'), 낮은 잔류 입자 함유물을 갖는 기체 유체를 배출하기 위해 몸체(151') 위의 종축(X)에 평행하거나 실질적으로 평행하게 연장하는 출구(152'), 및 입자 및 소량의 기체 유체를 스트리핑 섹션(14)으로 배출하기 위한 하부 배출 도관(153')을 포함한다. 분리 섹션은 또한 여기서 1차 분리 디바이스(15') 및 사이클론 스테이지(16)를 포함한다.
사이클론(16)은 주지된 디바이스이고, 예를 들어 고체 입자가 적재된 기체가 벽의 근처에 인클로저의 둘레로 접선 방향으로 들어가게 함으로써 몸체 내로 도입되는 기체 및 함유하는 입자에 빠른 회전을 가하도록 일반적이고 본질적으로 원통 원추형으로 설계된 인클로저를 포함한다. 원심력의 영향으로, 원추의 정점을 통해 떠나기 전에, 와류에 들어간 고체 입자는 벽을 향해 이동하고 마찰에 의해 속도를 잃고 장치의 하부로 떨어진다. 기체는 벽을 따라 정점 근처까지 이동하고 일단 입자가 제거되면 상부로 상승하여 인클로저 내부에서 부분적으로 돌출하는 배출 도관을 통해 떠난다.
따라서 사이클론은 정상적으로:
- 일반적으로 원통형 상부 부분과 원추형 하부 부분을 포함하는 분리 인클로저(160),
- 이 분리 인클로저의 상부에 위치되는, 이 분리 인클로저 내부에서 나오는 제 1 입구 도관(161),
- 분리 인클로저 상부에 위치하는 제 2 기체 배출관(162), 및
- 종축(X)에 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 연장하는 "dipleg"라고도 불리는 분리 인클로저의 하부에 위치한 제 3의 입자 배출 도관(163)을 포함한다. 이 배출 도관의 단부에는 일반적으로 스트리핑 섹션(14)을 향한 입자의 흐름을 조절하고 상기 스트리핑 섹션 위의 입자 수준을 유지하는 밸브가 장착된다.
스트리핑 섹션(14)에서, 분리 섹션(13)으로부터 나오는 입자는 스트리핑을 겪으며, 이 스트리핑 동안 이러한 입자에 포획된 탄화수소가 기체 스트리핑 유체, 일반적으로 증기에 의해 추출된다. 이를 위해, 스트리핑 섹션(14)은 정상적으로 스트리핑 섹션의 하부에 배치된 스트리핑 유체용 주 주입 시스템(140)을 포함한다. 다른 스트리핑 유체 주입 시스템이 주 주입 시스템(140)의 상류에 제공될 수 있다. 여기서, 2차 주입 시스템(141)은 입자가 스트리핑 섹션에 들어가기 전에 입자의 사전 스트리핑을 구현하기 위해 스트리핑 섹션(14)의 입구에 위치된다. 또한, 스트리핑 섹션(14)에는 주 주입 시스템(140)의 상류에 하나 또는 그 초과의 스테이지로 연장할 수 있는 스트리핑 요소가 일반적으로 장착되어 있다. 도시된 예에서, 구조화된 패킹 유형의 스트리핑 요소는 스트리핑 섹션(14)의 구역(142)을 점유한다. 위에서 아래로 순환하는 입자는 입구면(144)에 의해 정의된 개구(143)를 통해 구역(142)으로 들어가며, 이 입구면은 종축(X)에 대해 횡방향으로 연장한다. 이들 개구(143)는 도 1 및 도 2에 개략적으로 도시되어 있고, 예를 들어 존(142)에서 가장 상류측, 즉 입구에 위치한 스트리핑 요소의 개구(143)에 해당한다.
스트리핑 섹션(14)은 일반적으로 감소된 단면의 인클로저(10)의 일부에 대응한다.
특히 도 1 내지 도 3에 도시된 유형의 분리 및 스트리핑 인클로저(10)에서, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 측벽(11)의 상부 수준에 코크스(1)의 퇴적물이 있을 수 있다. 코크스의 조각은 분리되고 떨어져 스트리핑 섹션(14)에 도달한다. 측벽을 덮고 있는 내화 재료의 이물질도 같은 방식으로 떨어질 수 있다.
스트리핑 섹션(14)에 이 이물질이 축적되는 것을 방지하기 위해, 본 발명은 인클로저의 내부 단면을 가로질러 연장하는 스트리핑 요소가 제공된 스트리핑 섹션의 존(142) 또는 스트리핑 섹션(14)의 상류에 위치 설정을 위해 제공되고, 적어도 하나의 그릴(20, 21, 22, 23)은 종축에 대해 가로질러 연장한다.
따라서 그릴 또는 그릴들은 스트리핑 섹션(14)으로 들어가는 것을 방지하기 위해 인클로저(10) 내부에 떨어지는 이물질를 유지하는 기능을 갖는다. 따라서, 그릴은 오히려, 분리 섹션(13) 내에, 바람직하게는 분리 섹션에 존재하는 분리 디바이스들 중 하나 또는 그 초과(또는 심지어 모두)의 배출 도관의 단부의 상류에 배치된다. 그러나, 그릴 또는 그릴들은 예를 들어 2차 주입 시스템(141)과 이 존(142) 사이의 스트립핑 요소를 포함하는 존(142)의 상류인 스트립핑 섹션에 배치될 수 있거나 오히려 존(142) 또는 스트리핑 섹션의 상류의 인클로저 높이에 걸쳐 분포될 수도 있다.
또한 그릴 또는 그릴들의 형태와 치수는 종축에 수직인 가로 평면상의 단일 그릴(도 2 및 도 3의 그릴(22 또는 23)) 또는 모든 그릴(도 1의 그릴(20 및 21))의 투영이 인클로저 내부 단면의 80 내지 100%를 덮도록 선택될 수 있다. 그릴은 종축을 따라 부분적으로 중첩될 수도 있고(즉, 그 투영이 부분적으로 중첩될 수도 있음), 그렇지 않을 수도 있다는 점에 유의해야 한다.
일반적으로, 본 발명에 따르면, 그릴 또는 그릴들은 그 표면에 기능성 요소 또는 기능성 입자를 지지하지 않는 "베어(bare)" 그릴이다. 즉, 이 그릴에는 입자층이나 기능 요소의 조립체가 없으며, 인클로저의 측벽이나 인클로저 내부 장비에 초기에 부착된 코크스 조각이나 기타 이물질물만 그릴 또는 그릴들에 의해 지지될 수 있다. 따라서, 이물질이 떨어질 때 무결성을 보장하고 FCC 유닛의 사이클의 단부까지(두 개의 계획된 유지 보수 중단 사이의 기간으로서 정의됨) 그릴 및 이물질의 총 중량을 지지하는 것 외에 그릴의 이러한 유형에 대한 보강 구조를 제공할 필요가 없다. 따라서 일반적으로 높이가 약 10cm인 그릴을 생산할 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 2개의 그릴(20, 21)이 분리 섹션(13)에 배치된다. 제 1 그릴(20)은 사이클론(16)의 배출 도관(163)과 수평으로 배치되고 이들 사이의 중앙으로 연장한다. 이 그릴(20)은 배출 도관(163)을 넘어 반경 방향으로 연장되지 않으며, 특히, 이 예에서, 종축(X)에 수직인 가로 평면으로의 투영은 종축에서 인클로저의 측벽(11)을 향해 반경 방향으로 연장하는 인클로저(10)의 중앙 부분을 덮는다. 이 그릴(20)은 여기에서 종축(X)에 수직인 평면에서 연장되고 사이클론(16)의 배출 도관(163)에만 고정되는 평면형 그릴이다.
다른 그릴(21)은 인클로저의 입구(100) 위, 종축(X)을 따라 더 높게 배치된다. 이 그릴(21)은 입자의 순환에 대해 상류에서 하류로 벌어지는 원뿔대 형태이며, 특히, 예에서, 종축(X)에 수직인 횡방향 평면으로의 투영은 인클로저의 측벽(11)으로부터 인클로저(10)의 이러한 지점에 존재하는 종축(X)을 향하여 여기서 분리 디바이스(15 및 16)의 부분(152, 160)이 각각 통과하는 것을 가능하게 하는 거리에 걸쳐, 반경방향으로 연장하는 인클로저(10)의 고리형 주변 부분을 덮는다. 이 그릴(21)은 여기에서 측벽(11)에만 고정된다.
도 2에 도시된 실시예에서, 단일 그릴(22)은 사이클론(16)의 배출 도관(163) 아래에서 분리 디바이스(15) 주위에 배치된다. 입자의 순환, 특히 예에서 종축(X)에 수직인 횡방향 평면 상으로 입자의 투영은 인클로저(10)의 측벽(11)으로부터 종축(X)을 향해 여기에서 인클로저(10)의 이 지점에 존재하는 분리 디바이스(15)의 일부가 즉 배출 도관(153)을 통과할 수 있는 거리에 걸쳐 방사상으로 연장하는 인클로저(10)의 환형 주변부를 덮는다. 따라서 이 그릴(22)은 도 1의 그릴(21)과 유사하지만, 측벽(11)의 원추형 부분(103)에서 인클로저(10)의 아래쪽에 위치하며 여기서 분리 섹션(13)의 아래쪽 부분에 위치한다. 그릴(22)은 여기서 인클로저(10)의 측벽(11)에 안착하게 된다.
도 3에 도시된 실시예에서, 단일 그릴(23)이 분리 디바이스(15')에 배치되고, 이 그릴(23)은 사이클론(16)의 배출 도관(163)과 이를 통과하는 분리 디바이스(15')의 본체(151')를 갖는다. 이 그릴(23)은 입자의 순환에 대해 상류에서 하류로 벌어지는 원뿔대 형태이다. 특히, 이 예에서 종축(X)에 수직인 횡방향 평면 상으로의 투영은 인클로저의 측벽(11)으로부터 종축(X)을 향하여, 여기서 분리 디바이스(15)의 일부(150)가 통과할 수 있는 거리에 걸쳐 방사상으로 연장하는 인클로저(10)의 환형 주변부를 커버한다. 또한, 그릴(23)에는 토출관(163)과 몸체(151')가 통과하는 오리피스가 형성되어 있다. 이 그릴(23)은 여기서 측벽(11)에만 부착된다.
이제 도 4 내지 도 7을 참조하여 그릴에 대해 자세히 설명한다.
도 1에 도시된 상부 그릴(21) 및 도 2 및 도 3의 단일 그릴(22, 23)은 입자의 순환에 대해 상류에서 하류로 벌어지는 원추형, 여기서는 원뿔대 형태이다. 이 그릴은 종축을 중심으로 360° 너머 연장한다. 이 유형의 그릴은 도 4 내지 도 6에 도시되어 있고 메시(32)를 정의하는 복수의 교차 벽(30, 31)에 의해 형성된다. 이들 벽 중에서, 벽(30)은 방사상으로 연장하는 반면 다른 벽(31)은 종축(X)에 중심을 둔 환형 벽이다. 그러나 본 발명은 벽이 메시(32)를 정의한다면, 이들 벽(30, 31)의 특정 상대적 배열에 제한되지 않는다. 이들 벽(30, 31)은 인클로저(10) 내부 흐름의 순환을 방해하지 않기 위해 종축(X)에 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 연장한다. 그러면 인접한 메시(32)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 종축에 평행하게 측정된 상이한 높이를 갖는 벽 부분(30a, 31a)을 가질 수 있다. 더 높은 벽 부분은 도 6에 도시된 31a와 같은 메시의 벽의 전체 크기 위로, 또는 도 6의 부분(30a)과 같은 이 치수의 일부 위로 연장할 수 있다. 메시(32)의 치수는 스트리핑 섹션(14)의 존(142)의 입구면(144)의 개구(143)보다 작은 조각만 통과하도록 선택될 수 있다. 따라서 종축에 수직인 평면에서 측정된 이러한 메시의 크기는 종축에 대해 수직한 평면에서 측정된, 스트리핑 존의 개구(143)의 치수보다 작게 선택되는 것이 바람직할 것이다.
도 4 내지 6에 도시된 그릴은 인클로저의 측벽(11)에만 부착된다. 그것은 여기에서 분리 디바이스(15, 15')가 통과하기 위한 중앙 오리피스(33)를 포함한다. 이 중앙 오리피스(33)는 분리 디바이스(15, 15')의 단면 형상에 대응하는 직사각형 형상을 갖는다. 중앙 오리피스는 그릴과 분리기(15) 사이의 팽창 간극이 모든 상황에서 유지되어 FCC 유닛의 작동 중에 그릴과 분리기 사이의 자유로운 차동 열 팽창을 허용하도록 할 것이다. 그릴은 또한 종축(X) 주위에 분포된 복수의 오리피스(34)를 포함한다. 이들 오리피스(34)는 여기에서 원형이고 예를 들어 도 3의 그릴(23)을 위해 사이클론(16)의 배출 도관이 통과하도록 하거나 그릴이 도 2의 그릴(22)과 같이 이러한 도관 아래에 위치할 때 이러한 배출 도관(163)을 떠나는 입자의 하강을 용이하게 하는 역할을 할 수 있다.
더 간단한 설치를 위해, 그릴은 반경 방향 측면을 통해 서로 조립되는 섹터(35)를 형성하는 복수의 부분(35)에 의해 형성된다. 이 조립체는 키, 볼트, 연동 또는 기타 적절한 수단 또는 이러한 수단의 조합에 의해 구현될 수 있다. 도 4에는 6개의 섹터(35)가 제공된다. 그릴은 또한 그릴의 상단에서 그릴의 반경에서 측벽까지 연장하는 복수의 스트럿(36)에 의해 인클로저의 측벽(11)에 부착된다. 도 4에 도시된 예에서, 스트럿(36)은 2개의 섹터 사이의 각각의 반경방향 접합부에 제공된다. 사람이 통과할 수 있는 게이트(37)를 형성하는 그릴 부분을 제공하는 것도 가능할 것이며, 이 그릴 부분(37)은 위쪽으로 들어 올릴 수 있도록 그 측면 중 하나에 의해 그릴에 연결된다.
도 1에 도시된 하부 그릴(20)은 인클로저의 축선에 수직인 평면으로 연장하는 평면형 그릴이다. 이러한 유형의 그릴이 도 7에 도시되어 있다. 이 그릴(20)은 평면형이고 축선 전체로 연장되지 않는다는 사실에 의해서만 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명된 다른 그릴과 상이하다. 따라서 동일한 참조는 동일한 요소를 지정한다. 따라서, 그릴의 평탄도 때문에 벽(30, 31)은 직각으로 교차할 수 있고 직사각형 또는 정사각형 모양의 메쉬(32)를 정의할 수 있다. 메시(32)의 치수는 전술한 바와 같이 선택될 수 있다. 더욱이, 다른 유형의 그릴과 마찬가지로, 벽(30, 31)은 종축(X)에 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 연장한다. 또한, 그릴의 표면에 이물질의 보유를 촉진하기 위해 상이한 높이의 벽 부분을 갖는 메쉬를 제공하는 것이 가능할 것이다. 그릴(20)은 또한 분리 디바이스(15)가 통과하기 위한 중앙 오리피스(33) 및 추가로 분리 디바이스(15) 아래에 위치한 측면 오리피스(33')를 갖는다. 사실상 분리 디바이스(15) 아래에 그릴을 제공하는 것은 필요하지 않으며(가능하긴 하지만), 이는 분리 디바이스가 이물질의 낙하를 주변으로 전환하기 때문이다. 따라서, 그릴(20)은 종축(X) 주위로 360° 너머 연장되지 않고 오히려 300° 너머 연장한다. 그릴(20)은 또한 반경 방향으로 연장하는 에지를 따라 서로 조립되는 복수의 부분(여기서는 5개)에 의해 형성된다. 이 실시예에서, 그릴(20)은 사이클론(16)의 배출 도관(163)에만 부착되며, 여기서는 이들 도관을 둘러싸는 슬리브(38)에 의해 고정되어 그릴을 직접 또는 스트럿(39, 40)을 통해 지지하며, 이들 중 일부는 그릴(스트러트(40))의 평면에서 연장하고 나머지는 그릴에서 슬리브(38)(스트럿(39)) 쪽으로 위쪽으로 기울어져 있다. 이 예에서, 그릴(20)은 종축(X)에 대해 대칭으로 배치된 4개의 배출 도관(163)에 스트럿에 의해 부착된다.
따라서, 그릴 또는 그릴들의 형태 및 치수는 인클로저 내부에 존재하는 그릴 이외의 장비, 특히 가장 낮은 그릴 위, 즉 스트립핑 섹션(14)의 근위 그릴 또는 이의 존(142)에 따라 적용된다. 특히, 그릴 또는 그릴들의 형태와 치수는 종축을 따라 위에서 볼 때 인클로저의 전체 내부 단면(또는 적어도 80%)이 그릴 또는 그릴들에 의해 덮이도록 선택될 것이다. 인클로저가 그릴 또는 그릴들 이외의 내부 장비, 일반적으로 하나 또는 그 초과의 분리 디바이스 또는 심지어 반응기를 포함하면, 그릴 또는 그릴들의 형태 및 치수는 종축을 따라 위에서 볼 때, 인클로저의 내부 단면 전체(또는 최소 80%)가 그릴 또는 그릴들과 내부 장비의 아이템 또는 아이템들로 덮여 있도록 선택될 것이다.
Claims (14)
- 유출물 함유 입자를 분리 및 스트리핑하기 위한 인클로저(10)로서,
종축을 갖는 내부 체적(12)을 한정하는 측벽(11) 및, 상기 내부 체적 내부에, 분리 섹션(13)과, 상기 인클로저 내부의 입자의 순환에 대해 상기 분리 섹션의 하류에 위치하는 입자를 위한 스트리핑 섹션(14)을 포함하는, 인클로저(10)에 있어서,
상기 스트리핑 섹션(14), 또는 상기 인클로저의 내부 횡단면을 가로질러 연장되는 스트리핑 요소가 제공된 스트리핑 섹션의 구역(142)의 상류에, 종축에 대해 횡방향으로 연장되는 적어도 하나의 그릴(20 - 23)을 포함하고,
상기 종축에 수직인 횡방향 평면 상으로 단일 그릴(22; 23) 또는 모든 그릴들(20, 21)의 투영이 상기 인클로저의 내부 단면의 80 내지 100%를 덮고,
상기 적어도 하나의 그릴은 메쉬를 정의하는 복수의 교차 벽(30, 31)에 의해 형성되고, 인접한 메쉬는 상기 종축에 평행하게 측정된 상이한 높이의 벽 부분(30a, 31a)을 갖는 것을 특징으로 하는, 인클로저(10). - 제1항에 있어서,
종축에 수직인 횡방향 평면상으로의 단일 그릴(22; 23) 또는 모든 그릴들(20, 21)의 투영은, 단일 그릴(22; 23)의 평면, 또는 스트리핑 섹션의 근위 그릴(20) 또는 스트리핑 섹션의 스트리핑 요소가 제공된 구역의 평면에 종축을 따라 투영된 인클로저의 내부 자유 체적 표면의 80 내지 100%를 덮으며, 상기 내부 자유 체적은 그릴 이외의 다른 장비가 없고 단일 그릴(22; 23) 또는 근위 그릴(20)의 상류에 위치된 인클로저의 내부 체적의 부분으로 정의되는 것을 특징으로 하는, 인클로저(10). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 그릴(20 - 23)은 종축 둘레에 적어도 300°에 걸쳐 연속적으로 연장되고, 종축에 수직인 횡방향 평면상으로의 그릴의 투영은 상기 인클로저의 내부 단면의 적어도 일부를 덮으며, 상기 인클로저의 측벽으로부터 종축을 분리하는 거리의 적어도 일 부분 위로 반경 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는, 인클로저(10). - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 그릴(20 - 23)의 투영은 상기 인클로저의 측벽으로부터 종축을 분리하는 거리의 일부에 대하여 방사상으로 연장되는 인클로저의 내부 단면의 일 부분을 덮으며, 상기 일 부분은 선택적으로:
- 상기 인클로저의 측벽을 향하여 종축으로부터 반경방향으로 연장되는 중앙 부분; 및
- 상기 인클로저의 측벽으로부터 종축을 향해 방사상으로 연장되는 환형 주변 부분;
중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 인클로저(10). - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스트리핑 섹션(14)의 구역(142)은 종축에 수직인 평면에서 개구(143)를 한정하는 진입면(144)을 가지며, 상기 적어도 하나의 그릴(20 - 23)은 메시(132)들을 한정하는 복수의 교차 벽(30, 31)으로 형성되고, 종축에 수직인 평면에서 측정된 메시의 치수는 종축에 수직인 평면에서 측정된 스트리핑 섹션의 구역의 개구(143)의 치수보다 작은 것을 특징으로 하는, 인클로저(10). - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 그릴(20 - 23)은 메시들을 한정하는 복수의 교차 벽들(30, 31)에 의해 형성되고, 상기 벽들은 상기 인클로저의 축에 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는, 인클로저(10). - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 그릴(20 - 23)은:
- 입자의 순환에 대하여 상류에서 하류로 벌어지는 원추형 또는 원뿔대 형상을 가지는 그릴(21, 22, 23);
- 종축에 수직인 평면에서 연장되는 평면 그릴(20);
중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 인클로저(10). - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 그릴(21, 22, 23)은 상기 인클로저의 측벽에만 부착되는 것을 특징으로 하는, 인클로저(10). - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분리 섹션(13)은 종축 둘레에 분포된 복수의 분리 디바이스(16)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 그릴(20)은 적어도 2개의 분리 디바이스에만, 선택적으로 각각의 분리 디바이스에만 부착되는 것을 특징으로 하는, 인클로저(10). - 제9항에 있어서,
상기 적어도 하나의 그릴(20)은 방사상으로 상기 분리 디바이스 너머로 연장되지 않는 것을 특징으로 하는, 인클로저(10). - 제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 분리 디바이스(16)에는 각각 입자를 스트리핑 섹션으로 배출하기 위한 도관(163)이 제공되며, 상기 적어도 하나의 그릴(20)은 적어도 두 개의 배출 도관에만, 선택적으로 각각의 배출 도관에만 부착되는 것을 특징으로 하는, 인클로저(10). - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분리 섹션(13)은 적어도 하나의 분리 디바이스(15, 15', 16)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 그릴은 상기 적어도 하나의 분리 디바이스가 통과하는 적어도 하나의 오리피스(33, 34)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 인클로저(10). - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분리 섹션(13)은 스트립핑 섹션으로 입자를 배출하기 위한 도관(163)이 제공된 적어도 하나의 분리 디바이스(16)를 포함하며, 상기 적어도 하나의 그릴은 배출 도관의 하류에 위치하고, 종축에 평행한 방향으로 상기 배출 도관 아래에 위치된 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 인클로저(10). - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분리 섹션은 입자를 배출하기 위한 도관(153, 153', 163)이 제공된 적어도 하나의 분리 디바이스(15, 15', 16)를 포함하며, 상기 적어도 하나의 그릴은 배출 도관의 일 단부의 상류에 위치하는 것을 특징으로 하는, 인클로저(10).
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