KR970011320B1 - 접촉분해 반응기내로 탄화수소 공급원료를 주입하는 장치 - Google Patents

접촉분해 반응기내로 탄화수소 공급원료를 주입하는 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR970011320B1
KR970011320B1 KR1019880013387A KR880013387A KR970011320B1 KR 970011320 B1 KR970011320 B1 KR 970011320B1 KR 1019880013387 A KR1019880013387 A KR 1019880013387A KR 880013387 A KR880013387 A KR 880013387A KR 970011320 B1 KR970011320 B1 KR 970011320B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vaporizer
feedstock
diameter
reactor
diverging
Prior art date
Application number
KR1019880013387A
Other languages
English (en)
Other versions
KR890006296A (ko
Inventor
윌리아뜨 크리스또프
지고 쟝-베르나르
바뛰로 띠에리
로벵 루띠띠
Original Assignee
꽁빠니 드 라피나쥐 에 드 디스트리 뷔씨옹 또딸 프랑스
쥐.엘.꾸데르
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 꽁빠니 드 라피나쥐 에 드 디스트리 뷔씨옹 또딸 프랑스, 쥐.엘.꾸데르 filed Critical 꽁빠니 드 라피나쥐 에 드 디스트리 뷔씨옹 또딸 프랑스
Publication of KR890006296A publication Critical patent/KR890006296A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR970011320B1 publication Critical patent/KR970011320B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/312—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
    • B01F25/3124—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof characterised by the place of introduction of the main flow
    • B01F25/31242—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof characterised by the place of introduction of the main flow the main flow being injected in the central area of the venturi, creating an aspiration in the circumferential part of the conduit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/26—Nozzle-type reactors, i.e. the distribution of the initial reactants within the reactor is effected by their introduction or injection through nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/312—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/001—Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
    • B01J4/002—Nozzle-type elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1818—Feeding of the fluidising gas
    • B01J8/1827—Feeding of the fluidising gas the fluidising gas being a reactant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G11/00—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G11/14—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts
    • C10G11/18—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts according to the "fluidised-bed" technique
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/08—Influencing flow of fluids of jets leaving an orifice
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/237—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media
    • B01F23/2376—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media characterised by the gas being introduced
    • B01F23/23767—Introducing steam or damp in liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00094—Jackets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00119—Heat exchange inside a feeding nozzle or nozzle reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/0015—Controlling the temperature by thermal insulation means
    • B01J2219/00155—Controlling the temperature by thermal insulation means using insulating materials or refractories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00162—Controlling or regulating processes controlling the pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00164—Controlling or regulating processes controlling the flow

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Abstract

요약없음

Description

접촉분해 반응기내로 탄화수소 공급원료를 주입하는 장치
제1도는 반응기의 내벽상에 설치된 본 발명의 주입장치에 대한 개요도.
제2도는 주입장치와 이의 유입 및 혼합 시스템을 도시한 단면도.
본 발명은 탄화수소 공급원료를 접촉분해 반응기, 특히 유동층 접촉분해 반응기내로 주입하기 위한 장치에 관한 것이다.
기법 F.C.C.로 명명되는 유동층 접촉분해 방법에 있어서, 탄화수소 공급원료는 컬럼 형태의 반응기내로 주입되며, 그 컬럼내에서 촉매는 현탁 상태로 유지되고 실질적으로 상승류(이 경우에 반응기는 "상승기(riser)"로 지칭됨) 또는 하강류(이 경우에 반응기는 "하강기(dropper)"로 지칭됨)로 이동한다.
이에 관하여 이하에 더욱 상세히 설명하였으나, 상승류 반응기를 하강류의 반응기로 변형시키는 것은 당해 기술분야의 업자들에게 공지된 것이며 본 발명의 목적인 공급원료의 주입장치는 두 가지 유형의 반응기에 모두 적용된다.
"상승기"의 경우에, 재생된 촉매는 고온의(650 내지 850℃) 유체로서 운반기체와 함께 탄화수소 공급원료 주입 영역의 하부에 위치하는 반응기의 저부로 주입된다. 상기 탄화수소 공급원료는 80 내지 300℃의 온도를 가지며 실질적으로 액체 상태로 반응기에 주입된다.
공급원료가 주입되는 영역과 반응기 상단 사이에서 촉매가 공급원료에 그 에너지의 일부분을 방출하면 공급원료는 기화되고 경량의 탄화수소로 분해된다. 기체의 부피를 빠르게 팽창시키기 위하여 반응기 상단까지 촉매를 가속하여 이동시키며, 반응기 상단에서 탄화수소가 분리된다. 탄화수소와 촉매 입자의 혼합물은 일반적으로 470 내지 530℃의 평형 온도로 상승기의 배출구에 도달한다.
이와 같이 작동되는 동안, 공급원료의 경량 부분(일반적으로 3 내지 12중량%)는 촉매 입자상에 고체 탄화수소 부착물 또는 "코우크스"를 형성하는데 이들은 촉매의 활성을 감소시키고 공급원료가 가치있는 생성물로 전환되는 것을 제한한다. 따라서, 촉매는 새로운 분해 사이클을 위하여 반응기내로 재차 주입시키기에 앞서서, 코우크스 부착물을 연소시키므로써 재생시킬 필요가 있다.
촉매상의 코우크스 부착물은 일반적으로 주입되는 공급원료가 더욱 무거울수록 더욱 막대하므로 기화하기가 더욱 어렵게 된다. 기화되지 못한 분류물운 촉매상에 코우크스와 무거운 탄화수소를 주성분으로 하는 박막을 형성한다.
이러한 현상을 제한하기 위하여, 기화되어 분해되기에 앞서 촉매와 탄화수소 공급원료의 액상 분류물이 접촉하는 것을 방지함에 중요하며, 공급원료의 기화 지속시간을 감소시킬 필요가 있다.
또한 처리하고자 하는 공급원료를 매우 빠른 속도하에 매우 미세한 액체입자의 형태로서 반응기에 주입시키는 방법은 당분야에 공지되어 있다(미합중국 특허 제 2 891 000호 및 2 994 659호 참조).
이러한 목적하에, 기화기를 포함하는 공급원료 주입장치를 사용하는 방법이 제안되었으나(프랑스공화국 특허 제2 102 216호, 미합중국 특허 제3 240 253호 및 4 523 987호 ; EP-A-157 691 호 참조), 이와 같은 기법은 유동층 반응기내로 공급원료를 주입할 때 매우 많은 문제점에 당면하게 된다. 실제로, 기화기 네크(neck) 부위에서의 속도는 주입구 내벽의 액맥을 박리시키고, 재순환 흐름을 형성시키며 촉매입자를 주입장치내로 침투시키므로써, 주입장치는 현저하게 부식되고 성능이 급격히 저하된다.
충격 주입장치도 제안되었는데(미합중국 특허 제4 434 049호 참조), 이것은 공급원료를 분무하는 기술을 이용하는 방법이지만, 동등한 에너지하에서, 공급원료를 분무하는 능력이 매우 저조하다.
본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 문제점을 개선하는 것으로서, 본 발명에 의해 주입장치의 압력을 거의 하강시키지 않고 공급원료를 매우 미세한 액체입자로 분무하고 주입장치를 부식시키는 위험이나 주입장치 하류의 촉매를 훼손시키는 일 없이 매우 빠른 속도하에 공급원료를 반응기내로 주입하여, 접촉분해 반응기내로 탄화수소를 공급하는 장치가 제공된다.
따라서, 본 발명의 장치는 탄화수소 공급원료의 이동방향으로 상류에서부터 하류로, 탄화수소 액체 공급원료와 수증기를 유입하고 혼합하는 시스템, 상기 유입 및 혼합 시스템에 접속되어 있는 수렴부를 가진 기화기, 상기 기화기의 발산부와 일체를 이루며 공급원료를 반응기에 주입시키는 오리피스를 가진 보호 덮개를 포함하는, 접촉분해 반응기내로 탄화수소 공급원료를 주입하는 장치로서, 상기 기화기가 액체 공급원료와 수증기의 혼합물의 속도가 네크부 높이에서 음속의 조건에 이를 수 있는 규모를 가지되, 발산부와 수렴부 사이에 위치한 직선형 네크부는 기화기 축에 대하여 각각 약 5°와 약 15°를 초과하는 각도를 형성하지 않고 곡선 단면을 통해 연속적인 방식으로 연결되어 있으며, 상기 보호 덮개의 주입 오리피스의 표면적은 기화기 네크부의 표면적인 1.5 내지 10배, 바람직하게는 2 내지 5배인 것을 특징으로 한다.
이하에 설명한 바와 같이, 상기 특징의 조합에 의하여 공급원료는 평균 30미크론 정도의 크기를 갖는 매우 작은 직경의 액체입자로 분무되고, 또한 상당한 양의 촉매 입자가 재순환에 의해 기화기로 주입되는 한, 부식의 증가와 이에 대한 제한된 내구성으로 나타나는 위험없이 반응기로의 주입속도가 매우 커서 150m/s에 이를 수 있다.
특히, 발산부 말단의 보호 덮개의 존재와 감소된 주입 오리피스에 의하여 촉매 입자가 주입장치내로 침투되는 위험이 제한될 수 있다. 또한, 기화기의 곡선 단면과 지정된 값에 대한 발산부와 수렴부의 각도 값의 제한에 의하여 액맥의 박리현상이 방지된다. 촉매 입자가 장치내로 침투될 경우에, 이는 재순환 흐름으로 급송되지 않을뿐만 아니라 공급원료와 함께 반응기내로 즉시 재급송된다.
본 발명의 주입장치는 다음과 같은 장점을 갖는다는 점에서 기존의 장치와 구별된다 : -보다 적은 촉매 입자가 소모되므로 수명이 연장되고 ; -공급원료 입자가 약 10 내지 50μ의 직경을 가지고 약 60m/s 내지 150m/s의 속도로 주입되므로 효율이 향상되고 ; -주입장치의 높이에서 공급원료의 손실이 상대적으로 적고 ; -기화기 네크부 높이에서의 증가된 속도가 음속의 조건에 이르게 되므로 폐색의 위험이 배제되며 ; -반응기내에서 공급원료가 거의 순간적으로 기화되며, 그 결과로서 분해 수율이 증대하여 촉매 입자상의 코우크스의 부착이 감소된다.
공급원료는 반응기에 분출물(jet) 형태로 주입되며, 일반적으로 촉매의 이동 방향으로 20 내지 40°의 각도하에 주입된다.
유동층 촉매와 주입된 공급원료는 매우 친밀하고 쉽게 혼합되어 공급원료의 주입속도는 매우 증가한다. 본 발명에 따른 주입장치에 의하면, 주입속도가 유동층 접촉분해를 사용한 공정에 비해 매우 우수하다. 탄화수소 액체입자의 매우 작은 직경에 의하여 열 전도와 증발은 거의 순간적으로 일어난다. 또한 촉매와 탄화수소 증기의 접촉시간을 우수하게 조절할 수 있는데, 그와 같은 접촉시간을 수 초, 나아가서는 분수 단위의 초로 제한할 필요가 있기 때문에, 매우 중요하다.
반응기내로 공급원료를 주입시키는 것은 반응기의 주위에 동일한 높이로 규칙적으로 분배된 다수의 주입장치를 사용하여 수행하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 유동층 분해 반응기의 특징에 따라서 2 내지 12개의 공급원료 주입장치가 사용된다.
장치의 보호 덮개의 오리피스 형태는 반응기의 기하학적 구조, 주입장치의 수, 그들의 위치등에 의하여 결정된다. 이러한 오리피스는 경우에 따라서 원형, 타원형 또는 슬릿(slit)의 형태를 갖는다. 보호 덮개는 반구상의 형태를 갖는 것이 유리하며, 오리피스는 공지된 바와 같이 반응기내에서 분무하여 분해시키고자 하는 공급원료를 분출물의 형태로 만들기에 적합한 립(lip)을 갖는다. 상기 오리피스는 경우에 따라서, 하나 또는 다수의 튜브로 구성되는데, 이때 총 단면적은 기화기 네크의 1.5 내지 10배가 되어야 한다. 본 발명의 바람직한 구체예에서, 액체입자 배출용 오리피스는 상기 반구형 덮개의 대칭면내에 위치한 단순한 슬릿의 형태로 존재하며 반응기내로의 주입은 삼각형의 분출물 형태로 이루어지며, 이로 인하여 촉매와 분해시키고자 하는 공급원료와 접촉은 빠르고 균일하게 이루어지지만, 본 발명은 이러한 구체예에 제한되는 것은 아니다. 분출물의 사잇각은 60 내지 90°인 것이 유리하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 주입장치는 탄화수소 공급원료와 분무 기체(증기 또는 허용 가능한 그 밖의 기체상인 것이 유리함)를 유입하여 혼합하는 시스템을 포함한다. 상기 시스템은 예를 들면, 두개의 동심원상의 튜브를 포함하는 데, 중심 튜브는 증기를 운반하고 주위의 환경 공간은 공급원료를 통과시키며, 경우에 다라 그 반대 경우도 마찬가지가 되고, 외부 튜브는 기화기에 연결되는 반면, 중심 튜브는 기화기의 수렴부 또는 그 상류로 연결될 수 있다.
공급원료와 수증기의 혼합물의 내벽에서의 박리를 방지하고 공급원료 주입장치내로 유해한 촉매가 침투하는 것을 막기 위하여, 기화기는 날카로운 모서리를 갖지 않고 그 수렴부와 발사부는 2 내지 3m의 반경을 가진 연속적인 곡선 단면을 가진 상태로 네크부에 연결된다. 발산부는 기화기의 축에 대하여 약 3°의 각도를 가지며 수렴부는 약 12°의 각도를 갖는다.
기화기의 직선 네크부는 초고온의 증기와 탄화수소 공급원료를 공급하는 조건(유량 및 압력)에 따라 정해진 직경을 가지며, 주입장치은 임계 가동속도로 작동하는데, 환원하면 총 질량 유속은 기화기의 상류와 하류 사이의 압력차에 의존하는 것이 아니라 상류 압력에만 의존한다. 따라서 매우 미세하게 분무된 액체입자 공급원료가 생성되며, 그 직경은 종래의 방법에 의한 500μ에 비하여 훨씬 작은 30μ이다. 모든 조건에 의하여, 매우 작은 직경을 가진 액체입자가 3밀리초 미만의 기간내에 반응기내에서 증발되는데, 동일한 조건하에 통상의 주입장치를 사용할 경우 공급원료가 500미크론의 직경을 가진 액체입자가 되기 위해서는 약 230 밀리초의 기간이 필요하다. 질량과 온도 전이 구역이 150에서 3㎝로 감소되면 증발 또는 분해에 앞서 촉매상에 액체 분류물이 부착되는 위험이 감소된다는 것은 명백한 사실이다.
또한 실험결과는 기화기의 배출구에서 얻어지는 액체입자의 직경이 증기의 질량 유속과 기화기의 가장 좁은 부분(네크부)인 통로(Sc)의 단면적간의 비율과 반대로 변화함을 보여준다.
액체 공급원료와 분무 기체의 유량을 고정시키면 네크부의 직경은 상류 압력과 네크부에서의 액체와 기체의 질량 유속 사이에 존재하는 상관 관계를 통해 산출될 수 있다.
공급원료의 액면 유속은 대개 외적 조건(공정의 특징, 유닛의 그 밖의 장치의 용량등)에 의해 고정되며 분무 증기의 유량은 공급원료의 유량에 좌우된다.
기화기의 발산부의 하단의 직경은 증기+탄화수소 혼합물의 속도가, 덮개에서 배출되는 분출물에 의한 현탁 상태의 촉매의 마모를 방지함과 동시에 발산부 출구에서의 혼합이 재가속되는 것을 방지하는 방식으로, 30 내지 150m/s, 바람직하게는 30 내지 120m/s가 되도록 결정된다.
기화기 네크부의 길이는 일반적으로 그 직경의 1 내지 10배이다.
기화기, 유입 및 혼합 시스템과 덮개의 구조의 다른 특징을 비롯하여, 본 발명에 따른 주입장치를 이하에 일층 상세히 설명하고자 한다.
주입장치는 종래의 반응기를 개선시킨 신규의 유동층 공급원료 반응기에 장착된다. 개선된 유닛상에서 공급원료 및 증기에 대해 이용가능한 압력은 신규 유닛에 비해 매우 작지만, 성능은 종래에 얻어진 것에 비해 매우 만족스럽다(액체입자 직경은 120μ 미만이다).
본 발명에 따른 주입장치는 통상의 방식으로 삽입된 단열재와 함께 연결통을 매개로하여 반응기의 내벽에 고정된다.
첨부된 도면은 본 발명의 주입장치를 도시한 것으로, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
제1도에 (1)로 도시된 공급원료 주입장치는 반응기의 내벽(2)을 지나 연결통(3) 및 단열재(4)를 통해 반응기에 고정되어 있다.
반응기(1)은 필수적으로 다음의 세부분을 포함한다.
-공급 및 혼합 시스템(5) ; -기화기(6), 또는 그 밖의 수렴부-발산부 조립체 ; -덮개(7).
제2도에 도시된 공급 및 혼합 시스템(5)는 처리하고자 하는 액상 탄화수소 공급원료를 운반하는 중앙 튜브(8)와 제 2의 외부 튜브(9)로 이루어진 2개의 동심원상 튜브를 포함하며, 초고온의 수증기는 측면(10)으로 공급되어 튜브(8)과 (9)의 사이를 순환한다.
혼합 시스템은 다음과 같은 이중의 목적을 갖는다 : -공급원료와 증기를 충분히 혼합하여 공급원료의 소용돌이 현상과 손실을 극소화한다 ; -시스템에 연결된 기화기(6)의 수렴부(10)의 가장 가까운 곳에서 혼합을 수행하여 저온의 공급원료와의 접촉시 증기의 응축 문제점을 배제한다.
공급원료를 도입시키는 튜브(8)는 기화기(6)를 통과하여 수렴부(10)의 상류에 연결된다.
튜브(9)와 기화기(6)는 각각 플랜지(11,12)에 의하여 접속되어 있다. 보조의(18)은 플랜지(11)의 높이에서 튜브(8)이 중심에 위치하도록 한다.
튜브(8)와 (9)의 크기를 결정함에 있어서는, 탄화수소 공급원료의 속도가 일반적으로 1 내지 10m/s, 증기의 공급속도가 10 내지 80m/s인 것을 고려할 수 있다.
수렴부(10), 직선 네크부(13)와 발산부(14)를 포함하는 기화기(6)는 본 발명의 주입장치의 요부를 구성한다. 그 목적은, 초고온의 수증기의 혼합하는 액체 공급원료를 네크부(13)에서 유사 임계 속도로 가속하여 액체 입자의 크기를 약 120미크론 미만으로, 또한 30 내지 50미크론으로 세분하는 것이다. 또한 상기 액체입자와 수증기로 형성된 혼합물의 발산부(14) 배출구에서의 속도가 30 내지 150m/s가 될 수 있다.
직선 네크부의 길이(x)는 네크부의 직경인(d)의 거의 5배인 것이 바람직하다.
수렴부(10)와 발산부(14)는 기화기 내벽의 액맥의 박리를 일으킬 수 있는 불연속점이 없이, 2 내지 3m의 반경을 갖는 연속적인 곡선 단면을 갖는 방식으로 네크부(13)에 연결되는데, 그렇지 않을 경우 촉매 입자의 유입을 유리하게 하는 소용돌이 현상을 유발시키므로써 발산부(14)의 내벽이 침식이 유발된다.
수렴부의 각도는 일반적으로 10 내지 15°이고 발산부(14)의 각도는 일반적으로 2 내지 5°이다.
발산부의 말단에는 반구형 덮개(7)가 장착되어 있는데, 반응기내로 원추형 또는 매우 편평한 다리 형태의 탄화수소 액체입자 공급원료를 주입시키는 슬릿(16)이 종단면도로 도시되어 있다. 주입기에서 유래한 분출 각도는, 공지된 바와 같이, 슬릿과 주입 영역의 기하학적 형태 및 반응기의 작동 조건, 그리고 사용되는 주입장치에 좌우된다.
탄화수소 액체입자의 덮개에서의 배출 속도는 30 내지 120m/s인 것이 바람직하며, 상기 액체입자는 가능한 한 반응기의 횡단면을 균일하게 덮는 방식으로 반응기에 주입되는 것이 바람직하다. 일반적으로 2 내지 12개의 주입장치가 동일한 높이에 장착되어 반응기 축에 대하여 20 내지 90°의 각도를 이루어 촉매 층의 이동방향으로 향하게 된다(제1도의 화살표(F)).
공급원료의 주입속도를 증가시키고 탄화수소의 액체입자를 매우 작게 세분할 때, 백만분의 수초 범위로 완전한 증발이 촉진된다.

Claims (12)

  1. 탄화수소 공급원료의 이동방향으로 상류에서부터 하류로, 액체 탄화수소 공급원료와 수증기를 유입하고 혼합하는 시스템(5)와, 상기 유입 및 혼합 시스템(5)에 접속되어 있는 수렴부(10)를 가진 기화기(6)와, 및 상기 기화기의 발산부(14)에 연결되며, 공급원료를 반응기에 주입시키는 오리피스(16)를 구비한 보호 덮개(7)를 포함하는, 접촉분해 반응내기로 탄화수소 공급원료를 주입하는 장치에 있어서, 상기 기화기(6)은 액생 공급원료와 수증기의 혼합물의 속도가 네크부(13) 높이에서 음속의 조건에 도달할 수 있는 규모를 가지며, 상기 발산부와 수렴부 사이에 위치한 직선형 네크부는 기화기 축에 대하여 각각 약 5°와 약 15°를 초과하는 각도를 형성하지 않고 곡선 단면을 통해 연속적인 방식으로 연결되어 있으며, 상기 보호 덮개(7)의 주입 오리피스(16)의 표면적은 기화기 네크부의 표면적의 1.5 내지 10배, 바람직하게는 2 내지 5배인 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유입 및 혼합 시스템이 2개의 동심원상의 튜브를 포함하며, 이때 하나의 튜브는 탄화수소의 공급부에 연결되고 다른 하나의 튜브는 증기의 공급부에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 내뷰 튜브(8)가 상기 기화기(6)의 발산부(10)의 상류로 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기화기(6)은 종단면에 날카로운 모서리를 갖지 않으며, 수렴부(10), 네크부(13)와 분산부(14)의 연결부는 2 내지 3m의 곡률반경을 가지며, 상기 기화기의 수렴부(10)는 기화기의 축에 대하여 10 내지 15°의 각도(α)을 갖고, 발산부(14)는 기화기의 축에 대하여 2 내지 5°의 각도(β)을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기화기의 네크부(13)의 길이가 그 직경의 약 1 내지 10배인 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기화기의 발산부(14)의 하단의 직경이, 탄화수소 액체입자와 수증기의 혼합물의 속도가 약 30 내지 150m/s가 될 수 있을 정도의 직경인 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 덮개(7)개 반구형이며, 덮개의 주입 오리피스(16)은 상기 덮개의 직경면을 따라 배치된 슬릿(slit)의 형태인 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 슬릿이 상기 덮개에 대하여 60 내지 90°각도의 원형 부채꼴을 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 주입장치의 축이 반응기의 축에 대하여 20 내지 90°의 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제4항에 있어서, 상기 기화기의 네크부(13)의 길이가 그 직경의 약 1 내지 10배인 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제4항에 있어서, 상기 기화기의 발산부(14)의 하단의 직경이, 탄화수소 액체입자와 수증기의 혼합물의 속도가 약 30 내지 150m/s가 될 수 있을 정도의 직경인 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제5항에 있어서, 상기 기화기의 발산부(14)의 하단의 직경이, 탄화수소 액체입자와 수증기의 혼합물의 속도가 약 30 내지 150m/s가 될 수 있을 정도의 지기경인 것을 특징으로 하는 장치.
KR1019880013387A 1987-10-14 1988-10-14 접촉분해 반응기내로 탄화수소 공급원료를 주입하는 장치 KR970011320B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8714194A FR2621833B1 (fr) 1987-10-14 1987-10-14 Dispositif d'injection d'une charge d'hydrocarbures dans un reacteur de craquage catalytique
FR87.14194 1987-10-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR890006296A KR890006296A (ko) 1989-06-12
KR970011320B1 true KR970011320B1 (ko) 1997-07-09

Family

ID=9355821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019880013387A KR970011320B1 (ko) 1987-10-14 1988-10-14 접촉분해 반응기내로 탄화수소 공급원료를 주입하는 장치

Country Status (13)

Country Link
US (1) US5037616A (ko)
EP (1) EP0312428B1 (ko)
JP (1) JP2685074B2 (ko)
KR (1) KR970011320B1 (ko)
CN (1) CN1015635B (ko)
AT (1) ATE64147T1 (ko)
CA (1) CA1336587C (ko)
DE (1) DE3863157D1 (ko)
ES (1) ES2022672B3 (ko)
FR (1) FR2621833B1 (ko)
GR (1) GR3002054T3 (ko)
IN (1) IN170034B (ko)
ZA (1) ZA887691B (ko)

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2644795B1 (fr) * 1989-03-24 1993-12-17 Institut Francais Petrole Procede et dispositif d'injection de la charge d'hydrocarbures dans un procede de craquage catalytique a l'etat fluide
US5173175A (en) * 1990-04-27 1992-12-22 Exxon Research And Engineering Company Fcc feed injector
US5289976A (en) * 1991-12-13 1994-03-01 Mobil Oil Corporation Heavy hydrocarbon feed atomization
US5306418A (en) * 1991-12-13 1994-04-26 Mobil Oil Corporation Heavy hydrocarbon feed atomization
US5443799A (en) * 1993-08-03 1995-08-22 Orgral International Technologies Corporation Process for the alkylation of olefins and apparatus for carrying out this process and others
CN1056101C (zh) * 1993-12-01 2000-09-06 西安交通大学 重油催化裂化中心进料雾化器
FR2741086B1 (fr) * 1995-11-10 1998-01-02 Inst Francais Du Petrole Dispositif d'injection d'une charge d'hydrocarbures
IT1283585B1 (it) * 1996-04-11 1998-04-22 Snam Progetti Apparecchiatura per effettuare reazioni di ossidazione parziale
US6142457A (en) * 1998-01-30 2000-11-07 Mobil Oil Corporation Atomizing feed nozzle
US6199768B1 (en) 1999-03-18 2001-03-13 Exxon Research And Engineering Company Process and apparatus for atomizing FCC feed oil
US6783662B2 (en) 1999-03-18 2004-08-31 Exxonmobil Research And Engineering Company Cavitation enhanced liquid atomization
US6179997B1 (en) * 1999-07-21 2001-01-30 Phillips Petroleum Company Atomizer system containing a perforated pipe sparger
CA2382862A1 (en) 1999-08-26 2001-03-01 Teh C. Ho Superheating atomizing steam with hot fcc feed oil
US6454933B2 (en) * 1999-08-26 2002-09-24 Exxonmobil Research And Engineering Company Fluid atomization process
BR9905840B1 (pt) 1999-12-14 2010-07-13 sistema dispersor de carga de unidades de craqueamento catalìtico fluido.
ATE298632T1 (de) * 2001-04-13 2005-07-15 Urea Casale Sa Vorrichtung zur wirbelschichtgranulation
FR2839269B1 (fr) * 2002-05-06 2004-07-09 Inst Francais Du Petrole Dispositif perfectionne d'injection d'hydrocarbures dans une enceinte fluidisee
US7008527B2 (en) 2002-10-23 2006-03-07 Institut Francais Du Petrole Process for catalytic cracking two integrated cracking zones of different degrees of severity followed by a cooling zone
CA2558823A1 (en) * 2004-03-08 2005-09-15 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Gas distributor for a reactor
US7670478B2 (en) * 2004-12-30 2010-03-02 Exxonmobil Research And Engineering Company FCC feed injection system
US20060144757A1 (en) * 2004-12-30 2006-07-06 Steffens Todd R FCC feed injection for atomizing feed
BRPI0505654B1 (pt) * 2005-12-28 2014-12-23 Petroleo Brasileiro Sa Câmara de inversão de fluxo de fluidos para bicos dispersores de carga de risers em unidades de fcc
CN101977676B (zh) 2008-01-24 2014-10-15 陶氏环球技术有限责任公司 气相聚合的方法
US8999246B2 (en) * 2010-05-25 2015-04-07 Exxonmobil Research And Engineering Company Fluid injection nozzle for fluid bed reactors
US8926799B2 (en) * 2010-06-21 2015-01-06 Neste Oil Oyj Feed section of a separation column
ES2629434T3 (es) * 2011-06-27 2017-08-09 Neste Oyj Sección de alimentación de una columna de separación
CN103706319B (zh) * 2012-10-08 2016-04-13 中国石油化工集团公司 自吸式管道混合反应器
CN104016468B (zh) * 2013-03-01 2016-04-13 中石化上海工程有限公司 头孢菌素类抗生素药物生产废水预处理方法
DE102013006794A1 (de) 2013-04-19 2014-10-23 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schalenkatalysatoren
GB201407428D0 (en) * 2014-04-28 2014-06-11 Cambridge Res And Dev Ltd Heating, Mixing and hydrating apparatus and process
FR3020579B1 (fr) * 2014-05-05 2016-05-27 Total Raffinage Chimie Dispositif d'injection, notamment pour injecter une charge d'hydrocarbures dans une unite de raffinage.
TR201909134T4 (tr) * 2015-06-03 2019-07-22 Indian Oil Corp Ltd Geliştirilmiş atomizasyonlu fcc besleme enjektörü.
US10857507B2 (en) * 2016-03-23 2020-12-08 Alfa Laval Corporate Ab Apparatus for dispersing particles in a liquid
GB2551314B (en) * 2016-06-06 2021-03-17 Kew Tech Limited Equilibium approach reactor
RU2676039C1 (ru) * 2017-06-28 2018-12-25 Индийская Нефтяная Корпорация Лимитэд Устройство и способ превращения жидкого потока в мелкие капли
AR112516A1 (es) 2017-07-31 2019-11-06 Dow Global Technologies Llc Métodos y aparatos para procesar corrientes de gas
AR115968A1 (es) * 2018-08-31 2021-03-17 Dow Global Technologies Llc Sistemas y procesos para perfeccionar la mejora de hidrocarburos
AR115969A1 (es) 2018-08-31 2021-03-17 Dow Global Technologies Llc Sistemas y procesos para transferir calor mediante sal fundida durante la mejora de hidrocarburos
AR115971A1 (es) 2018-08-31 2021-03-17 Dow Global Technologies Llc Sistemas y procesos para tratar térmicamente una corriente que contiene hidrocarburos
CN115672197B (zh) * 2021-07-23 2024-06-25 中国石油天然气股份有限公司 湍流式颗粒催化剂加注设备
CN115672205B (zh) * 2021-07-23 2024-07-12 中国石油天然气股份有限公司 一种颗粒型催化剂加注设备
CN115672196B (zh) * 2021-07-23 2024-06-25 中国石油天然气股份有限公司 搅动式小颗粒催化剂加注设备
CN113694832A (zh) * 2021-08-09 2021-11-26 嘉兴石化有限公司 一种用于pta氧化反应器进料的喷射器
CN114229988B (zh) * 2021-12-28 2023-07-25 大连大学 一种适合于净化印染废水的催化氧化反应器
CL2022000088A1 (es) * 2022-01-12 2022-08-12 Chucao Tech Consultants Spa Un artefacto para la mezcla de gases en agua en forma de gas disuelto y nano burbujas, útil en procesos industriales que trabajan con múltiples fases de tipo líquido-gas.

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US945899A (en) * 1909-09-08 1910-01-11 Emygde J Achee Hydrocarbon injector-burner.
US1753443A (en) * 1927-05-31 1930-04-08 John D Murray Tip for spraying nozzles
US1889201A (en) * 1931-05-09 1932-11-29 Joseph E Holveck Spray nozzle
US2786742A (en) * 1952-04-04 1957-03-26 Gulf Research Development Co Reactor adapted for containing fluidized particles
US2891000A (en) * 1953-09-23 1959-06-16 Exxon Research Engineering Co Process for feeding heavy oils into conversion systems
US2978189A (en) * 1958-05-14 1961-04-04 A R B E D Acieries Reunies De Nozzle
US2994659A (en) * 1959-10-16 1961-08-01 Kellogg M W Co Method and apparatus for conversion of hydrocarbons
US3240253A (en) * 1963-02-25 1966-03-15 Sonic Dev Corp Sonic pressure wave atomizing apparatus and methods
US3654140A (en) * 1970-08-12 1972-04-04 Exxon Research Engineering Co Novel cat cracking oil feed injector design
US4434049A (en) * 1982-03-17 1984-02-28 Dean Robert R Residual oil feed process for fluid catalyst cracking
US4405444A (en) * 1982-11-08 1983-09-20 Ashland Oil, Inc. Method and means for charging foamed residual oils in contact with fluid solid particulate material
FR2561539B1 (fr) * 1984-03-20 1988-09-16 Raffinage Cie Francaise Dispositif de pulverisation d'un liquide dans un flux gazeux a plusieurs venturis successifs et applications de ce dispositif
US4523987A (en) * 1984-10-26 1985-06-18 Mobil Oil Corporation Feed mixing techique for fluidized catalytic cracking of hydrocarbon oil
US4816134A (en) * 1986-09-16 1989-03-28 Phillips Petroleum Company Passivation of metal contaminated cracking catalysts
US4853189A (en) * 1987-01-23 1989-08-01 Phillips Petroleum Company Apparatus for conversion of oils to hydrocarbon products

Also Published As

Publication number Publication date
GR3002054T3 (en) 1992-12-30
JPH01207388A (ja) 1989-08-21
CA1336587C (fr) 1995-08-08
ZA887691B (en) 1989-06-28
IN170034B (ko) 1992-02-01
FR2621833A1 (fr) 1989-04-21
ES2022672B3 (es) 1991-12-01
EP0312428A1 (fr) 1989-04-19
KR890006296A (ko) 1989-06-12
ATE64147T1 (de) 1991-06-15
CN1015635B (zh) 1992-02-26
FR2621833B1 (fr) 1990-03-23
US5037616A (en) 1991-08-06
DE3863157D1 (de) 1991-07-11
CN1033641A (zh) 1989-07-05
JP2685074B2 (ja) 1997-12-03
EP0312428B1 (fr) 1991-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR970011320B1 (ko) 접촉분해 반응기내로 탄화수소 공급원료를 주입하는 장치
US5431346A (en) Nozzle including a venturi tube creating external cavitation collapse for atomization
EP2576045B1 (en) Fluid bed reactors comprising clover-shaped fluid injection nozzle
EP0454416B1 (en) Feed injector for catalytic cracking unit
US5108583A (en) FCC process using feed atomization nozzle
US3654140A (en) Novel cat cracking oil feed injector design
JP4486296B2 (ja) 流動接触分解装置用供給原料分散システム及び流動接触分解法
RU2680484C2 (ru) Форсунка для впрыска текучей среды в реактор с псевдоожиженным слоем
US4793913A (en) Method for liquid feed dispersion in fluid catalytic cracking systems
ZA200603658B (en) Feed Nozzle Assembly
US4875996A (en) Method for liquid feed dispersion in fluid catalytic cracking systems
US5061457A (en) Apparatus for liquid feed dispersion in fluid catalytic cracking systems
US4948568A (en) Method and apparatus for liquid feed dispersion in fluid catalytic cracking systems
EP3227607B1 (en) Fluid injection nozzle for fluid bed reactors
US5552119A (en) Method and apparatus for contacting solid particles and fluid
KR100449549B1 (ko) 탄화수소공급원료의주입장치
US4824557A (en) Process for mixing cracking catalyst with a fluid hydrocarbon
EP0220349A1 (en) Fluid catalytic cracking feed injection nozzle
EP0482055B1 (en) Method and apparatus for contacting solid particles and fluid
RU2062645C1 (ru) Многофорсуночный узел ввода сырья прямоточного реактора с восходящим потоком катализатора
CA1252059A (en) Fluid catalytic cracking feed injection nozzle
JPS62114645A (ja) 霧化翼の腐食を防止する方法
JP2001519456A (ja) コークス付着防止剤溶液を炭化水素熱分解用管状炉に注入する装置
MXPA06005223A (en) Feed nozzle assembly

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20081124

Year of fee payment: 12

LAPS Lapse due to unpaid annual fee