NO175192B

NO175192B -

Info

Publication number: NO175192B
Application number: NO892062A
Authority: NO
Priority date: 1989-05-23
Filing date: 1989-05-23
Publication date: 1994-06-06
Also published as: NO892062D0; NO175192C; NO892062L

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å bringe en suspensjon av fluidiserte partikler i kontakt med en hydrokarbonstrøm, ved hvilken flytende hydrokarboner kombineres med et gassformig materiale for å danne en kombinert strøm av flytende hydrokarboner og gassformig materiale. Videre angår oppfinnelsen et apparat for å bringe en strøm av fluidiserte partikler i kontakt med en finfordelt væske, omfattende en første rørledning for transport av en strøm av fluidiserte partikler, og en andre rørledning for å lede væske og gassformig materiale inn i den første rørledning. The invention relates to a method of contacting a suspension of fluidized particles with a hydrocarbon stream, in which liquid hydrocarbons are combined with a gaseous material to form a combined stream of liquid hydrocarbons and gaseous material. Furthermore, the invention relates to an apparatus for bringing a stream of fluidized particles into contact with a finely divided liquid, comprising a first pipeline for transporting a stream of fluidized particles, and a second pipeline for conducting liquid and gaseous material into the first pipeline.

Det har vært et lenge erkjent formål ved spredningen av vaeskestrømmer inn i flytende partikkelsuspensjoner å avlevere eller avgi væsken i små dråper. De små dråper øker veksel-virkningen mellom væsken og det faste stoff. Katalytisk omforming av hydrokarbonstrømmer ved benyttelse av en fluidisert strøm av faste katalyttpartikler er et typisk eksempel hvor små dråper er nødvendige. Ved hydrokarbonomforming blir dråpestørrelsene fortrinnsvis tilstrekkelig små til å tillate fordampning av væsken før den kontakter de faste stoffer. It has been a long-recognized purpose of the dispersion of liquid streams into liquid particle suspensions to deliver or release the liquid in small droplets. The small droplets increase the interaction between the liquid and the solid. Catalytic reforming of hydrocarbon streams using a fluidized stream of solid catalyst particles is a typical example where small droplets are required. In hydrocarbon conversion, the droplet sizes are preferably sufficiently small to allow evaporation of the liquid before it contacts the solids.

Det er velkjent at omrøring eller avskjæring (shearing) kan forstøve et flytende hydrokarbon som mates inn i fine smådråper som deretter dirigeres mot de fluidiserte, faste partikler. Det er kjent en rekke forskjellige metoder for avskjæring av sådanne væskestrømmer til fine smådråper. It is well known that stirring or shearing can atomize a liquid hydrocarbon which is fed into fine droplets which are then directed towards the fluidized, solid particles. A number of different methods are known for cutting off such liquid streams into fine droplets.

US-patent 3 071 540 viser et mateinnsprøytingsapparat for en krakkingsenhet med flytende katalytt hvor en strøm av gass med høy hastighet, i dette tilfelle damp, konvergerer rundt strømmen av olje oppstrøms av en åpning gjennom hvilken blandingen av damp og olje uttappes. Innledende sammenstøt av dampen med oljestrømmen og senere uttapping gjennom åpningen forstøver den flytende olje til en dispersjon av fine smådråper som kontakter en strøm av koaksialt strømmende katalyttpartikler. US Patent 3,071,540 shows a feed injection apparatus for a liquid catalyst cracker where a stream of high velocity gas, in this case steam, converges around the stream of oil upstream of an orifice through which the mixture of steam and oil is withdrawn. Initial collision of the vapor with the oil stream and subsequent withdrawal through the orifice atomizes the liquid oil into a dispersion of fine droplets which contact a stream of coaxially flowing catalyst particles.

US-patent 4 434 049 viser en anordning for innsprøyting av en fin dispersjon av oljesmådråper i en fluidisert katalytt-strøm hvor oljen først uttappes gjennom en åpning frem til et kollisjonsområde som er beliggende inne i et blanderør. Blanderøret avgir en tverrstrøm av damp som samtidig kontakter væsken. En kombinert strøm av olje og damp strømmer ut av rørledningen gjennom en åpning som forstøver tilførselen til en dispersjon av fine smådråper og dirigerer dispersjonen inn i en strøm av flytende katalyttpartikler. US patent 4,434,049 shows a device for injecting a fine dispersion of oil droplets into a fluidized catalyst stream where the oil is first drawn off through an opening to a collision area located inside a mixing tube. The mixing tube emits a cross flow of steam which simultaneously contacts the liquid. A combined stream of oil and steam flows out of the pipeline through an orifice which atomizes the feed into a dispersion of fine droplets and directs the dispersion into a stream of liquid catalyst particles.

Innsprøytingsanordningene ifølge ovennevnte US-patenter baserer seg på forholdsvis høye fluidumhastigheter og trykkfall for å oppnå forstøving av oljen til fine smådråper. Tilveiebringelsen av dette høyere trykkfall bebyrder konstruksjonen og øker omkostningene til utstyr, såsom pumper og utvekslere, som typisk benyttes til å tilføre væske og gass til mateinnsprøytingsanordningen. Behovet for å erstatte sådan utrustning kan i stor grad øke omkostningene ved tilbakevirkende modifikasjon av en eksisterende væske-faststoffs-kontakterende installasjon med en sådan innsprøytingsinnretning. The injection devices according to the above-mentioned US patents are based on relatively high fluid velocities and pressure drops to achieve atomization of the oil into fine droplets. The provision of this higher pressure drop burdens the design and increases the cost of equipment, such as pumps and exchangers, which are typically used to supply liquid and gas to the feed injection device. The need to replace such equipment can greatly increase the costs of retroactive modification of an existing liquid-solid contacting installation with such an injection device.

Andre metoder for forstøving av væsketilførsler med gassformige materialer er vist i US-patentskriftene 3 152 065 og 3 654 140. Fig. 2 i US-PS 3 654 140 viser en innsprøytings-anordning som bibringer en tangentialhastighet til en oljestrøm for å fremme dennes blanding med en strøm av damp som innsprøytes i oljen utenfor innsprøytingsanordningen. I US-PS 3 152 065 tilføyer en innsprøytingsanordning en tangentialhastighet til en ringformet strøm av olje som strømmer rundt en sentral rørled-ning. Damp som passerer gjennom den sentrale rørledning, kontakter oljen ved injektorens distale ende. Damp og olje passerer deretter gjennom en åpning som ytterligere forstøver oljen og fordeler den inn i en dispersjon av fine smådråper. I disse anordninger stoler man på tangentialhastigheten av olje i kombinasjon med utvidelsen av dampen for å tilveiebringe energien for forstøving av oljen. Other methods of atomizing liquid feeds with gaseous materials are shown in US Patents 3,152,065 and 3,654,140. Fig. 2 in US-PS 3,654,140 shows an injection device which imparts a tangential velocity to an oil stream to promote its mixing with a stream of steam injected into the oil outside the injection device. In US-PS 3,152,065, an injection device adds a tangential velocity to an annular stream of oil flowing around a central conduit. Steam passing through the central pipe contacts the oil at the distal end of the injector. Steam and oil then pass through an opening which further atomizes the oil and distributes it into a dispersion of fine droplets. In these devices, the tangential velocity of oil in combination with the expansion of the vapor is relied upon to provide the energy for atomizing the oil.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og et apparat for forstøving av væske og spredning av væsken inn i en suspensjon av faste partikler uten altfor stort trykkfall. It is an object of the invention to provide a method and an apparatus for atomizing liquid and dispersing the liquid into a suspension of solid particles without too great a pressure drop.

Det er et ytterligere formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og et apparat for forstøving og spredning som lett kan innbygges i eksisterende soner for kontaktdannelse mellom væske og fast stoff. It is a further object of the invention to provide a method and an apparatus for atomization and dispersion which can be easily incorporated into existing zones for forming contact between liquid and solid.

Ovennevnte formål oppnås ved en fremgangsmåte av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at den omfatter de trinn å lede den kombinerte strøm av flytende hydrokarboner og gassformig materiale til en sone med mild blanding hvor trykkfallet over denne sone ikke overskrider 68,9 kPa, og blande de flytende hydrokarboner og det gassformige materiale på mild måte ved fravær av vesentlige mengder av partikler for å danne en blanding som har en fordeling av hydrokarbon og gassformig materiale med øket ensartethet i forhold til den kombinerte strøm, å lede blandingen fra sonen med mild blanding til en sone med kraftig blanding hvor trykkfallet over denne sone ikke overskrider 137,8 kPa, og blande blandingen på kraftig måte ved fravær av vesentlige mengder av partikler, ved å oppdele blandingen i et antall atskilte strømmer og dirigere projeksjonen av hver av de atskilte strømmer til kollisjon med et kollisjonsmedium, idet kollisjonsmediet omfatter minst den ene av en uperforert veggseksjon eller en annen av de atskilte strømmer, for å homogenisere hydrokarbonene og det gassformige materiale, og å lede blandingen fra sonen med kraftig blanding til en uttappingssone hvor trykkfallet over uttappingssonen ikke overskrider 275,6 kPa, og uttappe blandingen gjennom en uttappingssone inn i en strøm av fluidiserte partikler, idet uttappingssonen inneholder minst én uttappingsanordning for forstøving av de flytende hydrokarboner til en tåke av fine smådråper, og dispergere tåken over suspensjonen av fluidiserte partikler. The above-mentioned purpose is achieved by a method of the type indicated at the outset which, according to the invention, is characterized by the fact that it comprises the steps of directing the combined flow of liquid hydrocarbons and gaseous material to a zone of mild mixing where the pressure drop across this zone does not exceed 68.9 kPa , and mixing the liquid hydrocarbons and the gaseous material in a gentle manner in the absence of significant amounts of particles to form a mixture having a distribution of hydrocarbon and gaseous material with increased uniformity relative to the combined stream, directing the mixture from the zone of mild mixing into a zone of vigorous mixing where the pressure drop across this zone does not exceed 137.8 kPa, and vigorously mixing the mixture in the absence of significant amounts of particles, by dividing the mixture into a number of separate streams and directing the projection of each of the separate streams for collision with a collision medium, the collision medium comprising at least the e ne of an imperforate wall section or another of the separated streams, to homogenize the hydrocarbons and the gaseous material, and to direct the mixture from the zone of vigorous mixing to a withdrawal zone where the pressure drop across the withdrawal zone does not exceed 275.6 kPa, and withdraw the mixture through a withdrawal zone into a stream of fluidized particles, the withdrawal zone containing at least one withdrawal device for atomizing the liquid hydrocarbons into a mist of fine droplets, and dispersing the mist over the suspension of fluidized particles.

Ifølge oppfinnelsen er det også tilveiebrakt et apparat av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at i det minste et parti av den andre rørledning er anordnet koaksialt inne i den første rørledning, og at apparatet videre omfatter minst én skillevegg for å oppdele den andre rørledning i minst ett oppstrømsområde og ett nedstrømsområde, idet skilleveggen har minst én åpning for å sette oppstrømsområdet i forbindelse med nedstrømsområdet, åpninger som står i forbindelse med nedstrømsområdet for kraftig blanding og homogenisering av væsken og det gassformige materiale, og minst én uttappingsanordning som setter nedstrømsområdet i forbindelse med det indre av den første rørledning, idet uttappingsanordningen har et innsnevret område som er tilstrekkelig til å forstøve væsken til en dispersjon av fine smådråper, og en orientering som dirigerer dispersjonen til kontakt med strømmen av fluidiserte partikler. According to the invention, there is also provided an apparatus of the type indicated at the outset which, according to the invention, is characterized in that at least a part of the second pipeline is arranged coaxially inside the first pipeline, and that the apparatus further comprises at least one partition to divide it second pipeline in at least one upstream area and one downstream area, the dividing wall having at least one opening to connect the upstream area with the downstream area, openings that are in connection with the downstream area for vigorous mixing and homogenization of the liquid and the gaseous material, and at least one tapping device that puts the downstream area in connection with the interior of the first pipeline, the dispensing device having a narrowed area sufficient to atomize the liquid into a dispersion of fine droplets, and an orientation which directs the dispersion into contact with the stream of fluidized particles.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kombineres In the method according to the invention, are combined

en væske- og gass-strøm under tilstander med fortløpende øket blandingshardhet forut for innføring av væske- og gasstrømmene i en suspensjon av fluidiserte partikler. Mer spesielt blir væske- og gasskomponentene fortløpende blandet, først i en mild sone som blander væske- og gasskomponentene til en ensartet konsistens. Væske- og gassblandingen transporteres til den neste sone på en måte som ikke vil atskille komponentene på nytt. Det neste blandingstrinn har høyere hardhet eller strenghet ved at det på kraftig måte blander væske- og gassblandingen ved å bringe den til å støte imot en kontaktflate for å avskjære væsken og fremme dannelsen av fine bobler i væske- og gassblandingen. Denne blanding av væske og finfordelte bobler uttappes deretter via en uttappingsanordning og til kontakt med de faste partikler. Uttapping gjennom uttappingsanordningen tillater boblene å utvide seg raskt så snart de er utenfor anordningen. Denne utvidelse forstøver væsken helt igjennom. Det har vist seg at mengden av gassformig materiale som er nødvendig for innsprøytingsapparatet, kan reduseres i forhold til den mengde gassmateriale som er nødvendig ved andre anordninger eller metoder for forstøving og dispergering av væsker. I hydrokarbonprosessanlegg, såsom i enheter for fluidisert, katalytisk krakking, er det meget ønskelig å redusere mengden av damp som må tilsettes, da dampen legger en ytterligere belastning på nedstrøms beliggende produktkondenseringsinnretninger. a liquid and gas flow under conditions of continuously increased mixture hardness prior to the introduction of the liquid and gas flows into a suspension of fluidized particles. More specifically, the liquid and gas components are continuously mixed, first in a mild zone which mixes the liquid and gas components to a uniform consistency. The liquid and gas mixture is transported to the next zone in a way that will not separate the components again. The next mixing stage has higher hardness or stringency in that it violently mixes the liquid and gas mixture by bringing it against a contact surface to shear off the liquid and promote the formation of fine bubbles in the liquid and gas mixture. This mixture of liquid and finely divided bubbles is then withdrawn via a withdrawal device and into contact with the solid particles. Withdrawal through the withdrawal device allows the bubbles to expand rapidly once they are outside the device. This expansion atomizes the liquid all the way through. It has been shown that the amount of gaseous material required for the injection apparatus can be reduced in relation to the amount of gaseous material required by other devices or methods for atomizing and dispersing liquids. In hydrocarbon processing plants, such as in fluidized catalytic cracking units, it is highly desirable to reduce the amount of steam that must be added, as the steam places an additional burden on downstream product condensation devices.

Andre aspekter, formål og detaljer ved oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et tverrsnitt av en væskeinjektor som er anordnet i overensstemmelse med oppfinnelsen, fig. 2 viser et tverrsnitt av væskeinjektoren etter linjen 2-2 på fig. 1, fig. 3 viser et grunnriss av væskeinjektoren etter linjen 3-3 på fig. 1, fig. 4 viser et alternativt arrangement for en væskeinjektor som er konstruert i overensstemmelse med oppfinnelsen, fig. 5 viser et snitt gjennom væskeinjektoren etter linjen 5-5 på fig. 4, fig. 6 viser en modifisert form av injektoren på fig. 4, og fig. 7 viser injektoren på fig. 6 i en stigerøromformingssone. Other aspects, purposes and details of the invention shall be described in more detail below with reference to the drawings, where fig. 1 shows a cross-section of a liquid injector which is arranged in accordance with the invention, fig. 2 shows a cross-section of the liquid injector along the line 2-2 in fig. 1, fig. 3 shows a plan view of the liquid injector along the line 3-3 in fig. 1, fig. 4 shows an alternative arrangement for a liquid injector constructed in accordance with the invention, fig. 5 shows a section through the liquid injector along the line 5-5 in fig. 4, fig. 6 shows a modified form of the injector of fig. 4, and fig. 7 shows the injector in fig. 6 in a riser transformation zone.

For å dispergere eller spre en væske til en dispersjon av fine smådråper, må tilstrekkelig energi bibringes til væsken for å bryte opp væsken i små dråper. Den kjente teknikkk har benyttet en ekspanderende gass eller gasskomponent, såsom damp, i forbindelse med en annen energikilde for å bryte opp væsken. Denne andre energikilde kan bestå av et høyt trykkfall for gass-og væskeblåndingen, eller en ortogonal hastighetskomponent for væskeblandingen ved eller nær punktet for innledende gass- og væskekontakt. I de tilfeller hvor gassen og væsken blandes og samtidig uttappes med høy hastighet, må ytterligere energi, vanligvis i form av trykkfall, tilføres til væske- og gassblandingen for på fyllestgjørende måte å blande og homogenisere blandingen før uttapping, eller for å tilføre ytterligere energi for å oppveie utilstrekkelig blanding, slik at en fin og ensartet fordeling av smådråper fremdeles vil bli oppnådd utenfor injektorapparatet. Det er blitt oppdaget at det totale trykkfall over væskeinj ektoren kan reduseres og en god spredning av fine væskedråper kan oppnås fra injektorens uttappingsutløp ved å blande og homogenisere væsken og gassen fortløpende i trinn med øket blandingshardhet. To disperse a liquid into a dispersion of fine droplets, sufficient energy must be imparted to the liquid to break up the liquid into small droplets. The known technique has used an expanding gas or gas component, such as steam, in connection with another energy source to break up the liquid. This second energy source can consist of a high pressure drop for the gas and liquid mixing, or an orthogonal velocity component for the liquid mixture at or near the point of initial gas and liquid contact. In cases where the gas and liquid are mixed and simultaneously withdrawn at high speed, additional energy, usually in the form of a pressure drop, must be added to the liquid and gas mixture in order to adequately mix and homogenize the mixture before withdrawal, or to add additional energy for to compensate for insufficient mixing, so that a fine and uniform distribution of droplets will still be achieved outside the injector apparatus. It has been discovered that the total pressure drop across the liquid injector can be reduced and a good spread of fine liquid droplets can be achieved from the injector's withdrawal outlet by mixing and homogenizing the liquid and gas successively in steps of increased mixture hardness.

Slik som foran angitt, stoler væskéinjektorer som er konstruert for å fordele en dispersjon av fine smådråper i overensstemmelse med oppfinnelsen, på et gassmedium for til slutt å bryte opp væsken i fine smådråper. Injektoren ifølge oppfinnelsen er særlig egnet for hydrokarbonomforming hvor væsken vil være en strøm av hydrokarboner og gassmediet vil være damp eller lettere hydrokarboner, dvs. hydrokarboner med et kokepunkt som ligger vesentlig lavere enn kokepunktet for de flytende hydrokarboner, hydrogen, eller en kombinasjon av disse. Matefordeleren vil således typisk fordele flytende hydrokarboner som strømmer inn i innsprøytingsanordningen, ved en temperatur som ligger under deres kokepunkt, men ved en temperatur over kokepunktet for dampen eller de gassformige hydrokarboner som strømmer inn i innsprøytingsanordningen sammen med væsken. Uansett hva den relative sammensetning av væske- og gasskomponentene er, er det vesentlig at en minimumsmengde av gassformig materiale som er minst lik 0,2 vektsprosent av den kombinerte væske- og gassblanding, blandes med væsken som strømmer inn i innsprøytingsanord-ningen . As previously stated, liquid injectors designed to distribute a dispersion of fine droplets in accordance with the invention rely on a gas medium to ultimately break up the liquid into fine droplets. The injector according to the invention is particularly suitable for hydrocarbon conversion where the liquid will be a stream of hydrocarbons and the gas medium will be steam or lighter hydrocarbons, i.e. hydrocarbons with a boiling point that is significantly lower than the boiling point of the liquid hydrocarbons, hydrogen, or a combination of these. The feed distributor will thus typically distribute liquid hydrocarbons that flow into the injection device at a temperature below their boiling point, but at a temperature above the boiling point of the vapor or gaseous hydrocarbons that flow into the injection device together with the liquid. Regardless of the relative composition of the liquid and gas components, it is essential that a minimum quantity of gaseous material equal to at least 0.2 percent by weight of the combined liquid and gas mixture is mixed with the liquid flowing into the injection device.

Etter hvert som gassmediet og væsken, i dette tilfelle damp og hydrokarboner, strømmer inn i rørsystemet til væskeinjek-torapparatet, har de en tendens til å forbli separert eller atskilt. Ved den foreliggende oppfinnelse passerer damp- og hydrokarbonblandingen gjennom en første sone med mild blanding som blander hydrokarbon- og dampblandingen til en forholdsvis ensartet hydrokarbon- og dampstrøm. Med i hovedsaken ensartet menes at enhver betydningsfull segregasjon eller atskillelse mellom væsken og gasskomponenten, som ville ha en tendens til å levere mer væske eller gassmedium til ett eller annet avsnitt av det etterfølgende blandetrinn, er blitt eliminert. Da denne blanding er mild, vil trykkfallet over denne sone normalt ikke overskride 68,9 kPa. As the gas medium and liquid, in this case steam and hydrocarbons, flow into the piping of the liquid injector apparatus, they tend to remain separated or separate. In the present invention, the steam and hydrocarbon mixture passes through a first gentle mixing zone which mixes the hydrocarbon and steam mixture into a relatively uniform hydrocarbon and steam stream. By substantially uniform is meant that any significant segregation or separation between the liquid and the gas component, which would tend to deliver more liquid or gas medium to one or another section of the subsequent mixing stage, has been eliminated. As this mixture is mild, the pressure drop across this zone will not normally exceed 68.9 kPa.

Væske- og gassblandingen blir deretter, på en måte som ikke vil atskille væske- og gasskomponentene på nytt, ledet til minst ett ytterligere, intensivt blandetrinn som på kraftig måte blander væsken og gassen til en homogen blanding av væske med finfordelte bobler av gassmediet gjennom hele væsken. I det minste det siste trinn med intensiv blanding vil fortrinnsvis benytte en rekke små åpninger for å oppdele væske- og gassblandingen i et stort antall strømmer og innlede gassdispersjonen. For å oppnå den mer kraftige blanding, vil dette trinn normalt kreve et høyere trykkfall enn det foregående trinn. Ikke desto mindre vil totalt trykkfall over hele dette trinn normalt ikke overskride 137,8 kPa. Når det dreier seg om olje og damp, vil denne homogene blanding nærme seg formen av en emulsjon. The liquid and gas mixture is then, in a way that will not separate the liquid and gas components again, directed to at least one further, intensive mixing step which vigorously mixes the liquid and gas into a homogeneous mixture of liquid with finely divided bubbles of the gas medium throughout the liquid. At least the last stage of intensive mixing will preferably use a series of small orifices to divide the liquid and gas mixture into a large number of streams and initiate the gas dispersion. To achieve the more vigorous mixing, this step will normally require a higher pressure drop than the previous step. Nevertheless, the total pressure drop across this stage will not normally exceed 137.8 kPa. When it comes to oil and steam, this homogeneous mixture will approach the form of an emulsion.

Den homogene blanding av væske og finfordelte gassbobler passerer gjennom én eller flere uttappingsanordninger når den strømmer ut av injektoren. Uttappingsanordningene i det minste dirigerer strømmen av væske og gassmedium, og kan også være utformet for å øke spredning av gassmediet. Passende uttappingsanordninger omfatter således fra enkle åpningshull eller rørdyser til kommersielt konstruerte sprededyser. Etter hvert som væsken og gassen forlater uttappingsanordningene, ekspanderer boblene raskt for å bryte opp den omgivende væske til en dispersjon av fine smådråper som bibeholder den bane som ble bibrakt til væsken da den forlot uttappingsanordningene. De dannede smådråper blir innflettet med faste partikler som er svevende rundt innsprøytingsanordningens utløp. The homogeneous mixture of liquid and finely divided gas bubbles passes through one or more withdrawal devices as it flows out of the injector. The tapping devices at least direct the flow of liquid and gas medium, and may also be designed to increase dispersion of the gas medium. Suitable dispensing devices thus range from simple opening holes or pipe nozzles to commercially constructed spreading nozzles. As the liquid and gas leave the dispensing devices, the bubbles rapidly expand to break up the surrounding liquid into a dispersion of fine droplets which retain the trajectory imparted to the liquid as it left the dispensing devices. The small droplets formed become entwined with solid particles that are suspended around the outlet of the injection device.

En spesiell innsprøytings- eller injektoranordning for tilveiebringelse av de fortløpende trinn med blanding med øket hardhet eller strenghet, er vist på fig. 1. Injektoranordningen på fig. 1 er særlig egnet for enheter for flytende, katalytisk krakking hvor hydrokarboner trykkdestilleres eller krakkes ved nærvær av findelte eller fluidiserte katalyttpartikler. Mateinjektoranordningen vil bli nærmere beskrevet i forbindelse med en enhet for fluidisert, katalytisk krakking eller såkalt FCC-enhet (fludized catalytic cracking unit), men fagfolk på området vil imidlertid innse at oppfinnelsen også kan komme til anvendelse ved forskjellige prosesser eller anvendelser for kontaktdannelse mellom væsker og faste stoffer. A particular injection or injector device for providing the successive stages of mixing with increased hardness or stringency is shown in fig. 1. The injector device in fig. 1 is particularly suitable for units for liquid, catalytic cracking where hydrocarbons are pressure distilled or cracked in the presence of finely divided or fluidized catalyst particles. The feed injector device will be described in more detail in connection with a unit for fluidized catalytic cracking or a so-called FCC unit (fluidized catalytic cracking unit), but experts in the field will however realize that the invention can also be used in various processes or applications for contact formation between liquids and solids.

Idet oppmerksomheten nå samles om fig. 1, er utfor-mingen av mateinj ektoren 10 i overensstemmelse med det lett gjenkjennelige utseende av en FCC-matefordeler som er beliggende ved bunnen av et stigerør. Selv om fig. 1 viser mateinjektoren anbrakt ved bunnen av stigerøret, er mateinjektorplasseringen ikke begrenset til en stigerørbunnplassering. In jektoren kan være beliggende på forskjellige steder langs stigerørets lengde og kan inntre i stigerøret gjennom dettes sidevegg såvel som bunnen. Matefordeleren 10 har en indre kanal eller rørledning 12 som befinner seg innenfor begrensningene av en stigerørledning 14. Stigerørledningen 14 avgrenser en stigerør-omformingssone 16 i hvilken faste partikler i form av FCC-katalytt fluidiseres. En ytre rørledning 18 strekker seg utenfor stigerørledningen 14. I dette tilfelle omfatter fordeleren 10 også en T-forgrening 20 som er beliggende oppstrøms av den ytre rørledning 18. As attention is now focused on fig. 1, the design of the feed injector 10 is consistent with the easily recognizable appearance of an FCC feed distributor located at the bottom of a riser. Although fig. 1 shows the feed injector positioned at the bottom of the riser, the feed injector location is not limited to a riser bottom location. The injector can be located at different places along the length of the riser and can enter the riser through its side wall as well as the bottom. The feed distributor 10 has an internal channel or pipeline 12 which is located within the confines of a riser pipeline 14. The riser pipeline 14 defines a riser reforming zone 16 in which solid particles in the form of FCC catalyst are fluidized. An outer pipeline 18 extends outside the riser pipeline 14. In this case, the distributor 10 also includes a T-branch 20 which is located upstream of the outer pipeline 18.

Flytende hydrokarboner og et gassmedium, i dette tilfelle damp, strømmer inn i T-forgreningen 20 gjennom et innløp 22. Hydrokarbonet kombineres med dampen i en mengde som er tilstrekkelig til å tilveiebringe en blanding som inneholder damp Liquid hydrocarbons and a gaseous medium, in this case steam, flow into the T-branch 20 through an inlet 22. The hydrocarbon combines with the steam in an amount sufficient to provide a mixture containing steam

1 en mengde på 0,2 til 5 vektsprosent av blandingen, idet 0,5 til 2 vektsprosent er en foretrukket dampkonsentrasjon. T-forgreningen 20 tjener som en første, mild blandesone for blanding av det kombinerte hydrokarbon og dampen til en forholdsvis ensartet blanding. Blanding oppnås ved hjelp av T-forgreningens 20 strømningsdiskontinuietet, hvilket for hydrokarbon- og dampblandinger som strømmer inn i T-leddet med hastigheter som er større enn 9,1 m/s, vil innføre tilstrekkelig turbulens til å oppnå den ønskede blanding. T-forgreningens utforming tjener også det viktige formål å blande kollektivt hele strømmen av hydrokarboner og damp som tilføres til injektoren 10. Kollektiv blanding, i motsetning til oppdeling og blanding av strømmen, er vesentlig slik at ingen lokalisert variasjon av hydrogen og damp forekommer i blandingen når den forlater forgreningen 20. Trykkfallet over T-forgreningen hvor den milde blanding finner sted, vil vanligvis ikke overskride 34,5 kPa. 1 an amount of 0.2 to 5 percent by weight of the mixture, 0.5 to 2 percent by weight being a preferred vapor concentration. The T-branch 20 serves as a first mild mixing zone for mixing the combined hydrocarbon and steam into a relatively uniform mixture. Mixing is achieved by means of the T-junction 20 flow discontinuity, which for hydrocarbon and vapor mixtures flowing into the T-joint at velocities greater than 9.1 m/s, will introduce sufficient turbulence to achieve the desired mixing. The design of the T-branch also serves the important purpose of collectively mixing the entire stream of hydrocarbons and steam supplied to the injector 10. Collective mixing, as opposed to splitting and mixing of the stream, is essentially such that no localized variation of hydrogen and steam occurs in the mixture as it leaves branch 20. The pressure drop across the T-branch where the gentle mixing takes place will not normally exceed 34.5 kPa.

Når hydrokarbon- og dampblandingen beveger seg opp gjennom rørledningen 18 og inn i oppstrømskammeret 24, forblir den en i hovedsaken ensartet blanding. Hydrokarbon- og dampblandingen strømmer inn i kammeret 24 ved passering gjennom en åpningsplate eller strupeflens 19. Strupeflensen 19 dirigerer blandingen til sammenstøt med en skillevegg 26 slik at det tilveiebringes et annet trinn med mild blanding. Kammeret 24 er på sin overside avgrenset av skilleveggen 26 som har åpninger 28 som fører til det neste blandingstrinn. Det er vesentlig at olje-og gassblandingen overføres fra trinnet eller trinnene med mild blanding, i dette tilfelle T-forgreningen 20 og strupef lensen 19, til det eller de etterfølgende trinn med kraftig blanding i en i hovedsaken aksial eller ensrettet strøm. Aksial eller ensrettet strøm betyr hovedsakelig at bend eller hindringer, som tjener til å innføre tangentialhastigheter til hydrokarbon- og dampblandingen, må unngås. Tangentialhastigheter som bibringes til hele hydrokarbon- og dampblandingen tjener til å atskille hydrokarbonet og dampen på nytt. Dersom gjentatt atskillelse eller resegregering inntreffer, kan den resulterende misfordeling avgi forskjellige forhold mellom hydrokarbon og damp til forskjellige åpninger 28. En sådan misfordeling kan forstyrre blanding i de etterfølgende blandetrinn. Arrangementet i inj ektoren 10 unngår resegregering ved å tilveiebringe en lineær strømningsbane mellom T-forgreningen 20 og skilleveggen 26. Det skal bemerkes at i hovedsaken aksial strøm bare er ment å hindre asymmetriske strømningsarrangementer mellom sonen med mild blanding og de etterfølgende blandetrinn. I arrangementet i fordeleren 10 fremmer ikke kammerets 24 utvidelse i forhold til den ytre rørledning 18 og den ikke-sentrerte beliggenhet av åpningene 28 resegregering, men innfører ytterligere turbulens som ytterligere blander hydrokarbon- og dampblandingen. Selv om strupef lensen 19 og T-forgreningen 20 utstyrer fordeleren 10 med to soner med mild blanding, kan enten T-forgreningen eller strupeflensen i seg selv tilveiebringe fyllestgjørende, mild blanding. As the hydrocarbon and vapor mixture moves up through the pipeline 18 and into the upstream chamber 24, it remains a substantially uniform mixture. The hydrocarbon and vapor mixture flows into the chamber 24 by passing through an orifice plate or throat flange 19. The throat flange 19 directs the mixture to impinge on a partition wall 26 to provide a second stage of mild mixing. The chamber 24 is delimited on its upper side by the partition wall 26 which has openings 28 which lead to the next mixing stage. It is essential that the oil and gas mixture is transferred from the stage or stages with mild mixing, in this case the T-branch 20 and the throttle lens 19, to the subsequent stage or stages with strong mixing in a mainly axial or unidirectional flow. Axial or unidirectional flow essentially means that bends or obstructions, which serve to introduce tangential velocities to the hydrocarbon and vapor mixture, must be avoided. Tangential velocities imparted to the entire hydrocarbon and vapor mixture serve to re-separate the hydrocarbon and vapor. If repeated separation or resegregation occurs, the resulting maldistribution may deliver different ratios of hydrocarbon to vapor to different ports 28. Such maldistribution may interfere with mixing in subsequent mixing stages. The arrangement in the injector 10 avoids resegregation by providing a linear flow path between the T-branch 20 and the partition 26. It should be noted that, in the main, axial flow is only intended to prevent asymmetric flow arrangements between the zone of mild mixing and the subsequent mixing stages. In the arrangement in the distributor 10, the expansion of the chamber 24 relative to the outer conduit 18 and the off-center location of the openings 28 do not promote resegregation, but introduce additional turbulence which further mixes the hydrocarbon and vapor mixture. Although the throat flange 19 and the T-branch 20 provide the distributor 10 with two zones of mild mixing, either the T-branch or the throat flange itself can provide fill-inducing mild mixing.

Hydrokarbon- og gassblandingen passerer gjennom åpningene 28 inn i den neste blandesone. Den neste blandesone består av blandekapsler eller blandehetter 30 og de stråler som frembringes av fluidum som passerer gjennom slisser 32 som er avgrenset av hettene 30. Blandehettene 30 er beliggende i et nedstrømskammer 34. Fig. 2 viser et grunnriss av blandehettene 30 som er beliggende over hver av åpningene 28, og arrangementet av slisser 32. Hver av slissene 32 er orientert med en projeksjon som skjærer eller krysser projeksjonen av en tilsvarende sliss på en forskjellig hette 30. Når en del av hydrokarbon- og dampblandingen strømmer inn den ene av hettene 30 og en enda mindre del strømmer ut av den ene av slissene 32, støter den sammen med en annen del av hydrokarbon- og dampblandingen som avgis fra en sliss som har en kryssende projeksjon med denne. På denne måte frembringer slissenes kryssende projeksjoner og hydrokarbon- og dampblandingen som strømmer ut gjennom disse, en kollisjonssone. Denne kollisjonssone blander på kraftig måte hydrokarbon- og dampblandingen for å skille dampen, og avskjærer væsken til en homogen fordeling av væske og mikrobobler. Selv om sammenstøt av hydrokarbonvæsken med seg selv i dette tilfelle utgjør middelet for kraftig blanding, kan den fortløpende økning av blandingshardhet oppnås ved hjelp av hvilke som helst midler som vil avskjære blandingens væskekomponent og skille gasskomponenten i blandingen. Et stort antall slisser 32 fremmer også spredningen av dampen inn i oljen ved å bryte opp blandingen til en rekke mindre strømmer. Slissene 32 er utformet for en utgangshastighet av hydrokarboner og damp på ca. 15 m/s. Passering av gasskomponenten og væsken gjennom blandesonen med de forannevnte hastigheter frembringer et totalt trykkfall på ca. The hydrocarbon and gas mixture passes through the openings 28 into the next mixing zone. The next mixing zone consists of mixing capsules or mixing caps 30 and the jets produced by fluid passing through slits 32 which are delimited by the caps 30. The mixing caps 30 are located in a downstream chamber 34. Fig. 2 shows a plan view of the mixing caps 30 which are located above each of the openings 28, and the arrangement of slots 32. Each of the slots 32 is oriented with a projection that intersects or crosses the projection of a corresponding slot on a different hood 30. When a portion of the hydrocarbon and steam mixture flows into one of the hoods 30 and an even smaller portion flowing out of one of the slits 32 collides with another portion of the hydrocarbon and vapor mixture emitted from a slit projecting intersecting therewith. In this way, the intersecting projections of the slits and the hydrocarbon and steam mixture flowing out through them produce a collision zone. This impingement zone vigorously mixes the hydrocarbon and vapor mixture to separate the vapor, shearing the liquid into a homogeneous distribution of liquid and microbubbles. Although impingement of the hydrocarbon liquid with itself in this case provides the means of vigorous mixing, the progressive increase in mixture hardness can be achieved by any means which will cut off the liquid component of the mixture and separate the gas component of the mixture. A large number of slits 32 also promote the dispersion of the vapor into the oil by breaking up the mixture into a number of smaller streams. The slots 32 are designed for an exit velocity of hydrocarbons and steam of approx. 15 m/s. Passage of the gas component and the liquid through the mixing zone at the aforementioned speeds produces a total pressure drop of approx.

69 kPa. 69 kPa.

Så snart hydrokarbon- og dampblandingen har gått gjennom de fortløpende blandetrinn som er tilveiebrakt av T-forgreningen 20, platen 19 og hettene 30, er blanding og homogenisering av blandingen i det vesentlige komplett, og den uttappes gjennom uttappings- eller utløpsanordninger omfattende utløpsdyser 36 som setter kammeret 34 i forbindelse med stigerør-omformingssonen 16. Selv om den turbulens som er knyttet til passering av hydrokarbon- og dampblandingen til det øvre parti av kammeret 34 og omdirigering av blandingen inn i utløpsdysene 36, kunne sørge for ytterligere blanding, er ytterligere blanding etter kollisjonssonen vanligvis ikke fordelaktig. Det mest sannsynlige resultat av sådan ytterligere blanding er koalesens av mikroboblene til større bobler før de går ut gjennom dysene 36. En eventuell økning i størrelsen av boblene reduserer graden av forstøving av væsken når den uttappes gjennom dysene 36. Det er derfor fordelaktig å utforme kammeret 34 slik at det minimerer oppholdstiden for hydrokarbonene og dampen som passerer gjennom dette, og minimerer blanding mellom sonen med kraftig blanding og utløpsdysene 36. Once the hydrocarbon and vapor mixture has passed through the successive mixing stages provided by the T-branch 20, the plate 19 and the caps 30, the mixing and homogenization of the mixture is substantially complete and it is discharged through withdrawal or outlet means comprising discharge nozzles 36 which puts the chamber 34 in communication with the riser reforming zone 16. Although the turbulence associated with passing the hydrocarbon and vapor mixture to the upper portion of the chamber 34 and redirecting the mixture into the outlet nozzles 36 could provide additional mixing, additional mixing is after the collision zone usually not beneficial. The most likely result of such further mixing is coalescence of the microbubbles into larger bubbles before exiting through the nozzles 36. Any increase in the size of the bubbles reduces the degree of atomization of the liquid as it is dispensed through the nozzles 36. It is therefore advantageous to design the chamber 34 so that it minimizes the residence time of the hydrocarbons and the steam passing through it, and minimizes mixing between the zone of vigorous mixing and the outlet nozzles 36.

Utløpsdysene 36 omfatter en utløpssone som tjener de dobbelte formål å forstøve væsken og dirigere væskedråpene over stigerøromformingssonen 16. Fig. 3 viser dysene 36 i en retnings-orientert oppstilling som samlet har et redusert tverrsnittsareal i forhold til tverrsnittet av kammeret 34. Det reduserte areal av dysene gir en strømningsmotstand som øker strømningshastig-heten av det fluidum som strømmer ut av dysene. Etterfølgende utvidelse av mikroboblene som er til stede i hydrokarbon- og dampblandingen, forstøver væsken når den passerer ut av dysene 36. Passering av væske- og gassblandingen gjennom utløpssonen pålegger typisk et trykkfall på ca. 138 til 276 kPa. Dette trykkfall er betydelig mindre enn det trykkfall som ville kreves for fullstendig å forstøve oljen dersom gassmediet ikke var i høy grad spredt gjennom hele oljen på grunn av de fortløpende blandetrinn som er beskrevet i det foregående. Hastigheten av hydrokarbon- og dampblandingen som forlater dysene, ligger i området fra ca. 15 til 38 m/s, idet en hastighet i området fra 22,5 til 30,5 m/s foretrekkes. Dette område av hastigheter står i skarp motsetning til andre forstøvingsanordninger som trenger utgangshastigheter i området rundt 60 m/s eller høyere for oppnåelse av god forstøving. En lavere hastighet foretrekkes da dette krever mindre trykkfall. Stråler med høy hastighet bibringer dessuten bevegelsesmengde til de faste stoffer som kontaktes av disse. Bevegelsesmengden forårsaker ytterligere kollisjoner mellom de faste partikler og fører til nedslitings-skade på de faste partikler såvel som erosjonsskade på utstyret. Det nedre område av hastigheter som er nevnt ovenfor, foretrekkes da det unngår sådan skade samtidig som det bibringer tilstrekkelig bevegelsesmengde til fluidumet for å tilveiebringe en god fordeling av smådråpene over et vidt område av faste stoffer. The outlet nozzles 36 comprise an outlet zone which serves the dual purpose of atomizing the liquid and directing the liquid droplets over the riser transformation zone 16. Fig. 3 shows the nozzles 36 in a direction-oriented arrangement which overall has a reduced cross-sectional area in relation to the cross-section of the chamber 34. The reduced area of the nozzles provide a flow resistance that increases the flow rate of the fluid that flows out of the nozzles. Subsequent expansion of the microbubbles present in the hydrocarbon and vapor mixture atomizes the liquid as it passes out of the nozzles 36. Passage of the liquid and gas mixture through the discharge zone typically imposes a pressure drop of approx. 138 to 276 kPa. This pressure drop is significantly less than the pressure drop that would be required to completely atomize the oil if the gas medium was not highly dispersed throughout the oil due to the successive mixing steps described above. The velocity of the hydrocarbon and steam mixture leaving the nozzles is in the range from approx. 15 to 38 m/s, a speed in the range of 22.5 to 30.5 m/s being preferred. This range of velocities is in sharp contrast to other atomizing devices which need exit velocities in the region of 60 m/s or higher to achieve good atomization. A lower speed is preferred as this requires less pressure drop. High-velocity jets also impart momentum to the solids they contact. The amount of movement causes further collisions between the solid particles and leads to wear damage to the solid particles as well as erosion damage to the equipment. The lower range of velocities mentioned above is preferred as it avoids such damage while imparting sufficient momentum to the fluid to provide a good distribution of the droplets over a wide range of solids.

Det er lett å forstå ut fra den foregående beskrivelse it graden av forstøving eller størrelsen av smådråper som dannes, L stor utstrekning er avhengig av den grad av trykkfall som kan :illates gjennom de fortløpende blandetrinn og uttappings- eller itløpssonen. Selv om denne fordeler er blitt konstruert for å irbeide med lavere trykkfall og med reduserte mengder av jassmedium, kan trykkfallet og/eller mengden av gassmedium økes :or å oppnå hvilken som helst øket grad av forstøving som kreves. It is easy to understand from the preceding description that the degree of atomization or the size of small droplets that are formed, L large extent depends on the degree of pressure drop that can be caused through the successive mixing stages and the withdrawal or inflow zone. Although this distributor has been designed to operate at a lower pressure drop and with reduced amounts of gas medium, the pressure drop and/or amount of gas medium can be increased to achieve any increased degree of atomization required.

Fig. 4 viser et alternativt arrangement for en matefor-leler ifølge oppfinnelsen som har en mild blandesone og en craftig blandesone som er forskjellig fra de som er vist på fig. Fig. 4 shows an alternative arrangement for a feed feeder according to the invention which has a gentle mixing zone and a crafty mixing zone which is different from those shown in fig.

L. En væskeinjektor 50 som vist på fig. 4 har en kontinuerlig :anal eller rørledning.52 som strekker seg inn i det indre av en stigerørledning 54. En skillevegg 56 oppdeler det indre av rørledningen 52 i et oppstrømsparti 58 og et nedstrømsparti 60. Sn blanderørledning 62 trenger gjennom skilleveggen 56 og rager Lnn i oppstrømskammeret 58 og nedstrømskammeret 60. Etter hvert som kombinert hydrokarbon og damp kommer inn i oppstrømskammeret 58, overføres blandingen til det indre av blanderørledningen 62 jjennom en rekke store åpninger 64 som er avgrenset av oppstrøms-rorlengelsen av blanderørledningen 62. Rekken av åpninger 64 sestår av én åpning i en bunnlukkeplate 66 og et antall likt itskilte åpninger som er beliggende rundt rørledningens 62 sidevegg. Åpningene 64 har innad konvergerende projeksjoner som skjærer hverandre i et felles punkt og dirigerer hele hydrokar-aon- og dampblandingen som kommer inn i rørledningen 62, til et felles samlepunkt for å blande hydrokarbon- og dampblandingen og :ilveiebringe en sone med mild blanding. Den blandede blanding iv hydrokarbon og damp strømmer ut av rørledningen 62 gjennom en rekke små åpninger 68 som oppdeler blandingen i et stort antall nindre strømmer som innleder spredning av dampen gjennom oljen, åpningene 68 dirigerer hydrokarbon- og gassblandingen inn i et collisjonsmiddel som i dette tilfelle består av et perforert, sylindrisk rør 70. Hullene 68, som er avgrenset av rørledningen 52, og røret 70 tilveiebringer sammen en sone med kraftig Dlanding i form av et kollisjonsområde. Som vist på fig. 5, er rørets 70 perforeringer 72 ikke sammenfallende med åpningene 68. åpningene 68 dirigerer derfor blandingen av hydrokarbon og damp inn i uperforerte partier av røret 70. Sammenstøt av hydrokarbon-og dampblandingen med rørveggen avskjærer også i dette tilfelle væsken og bryter opp dampen til en dispersjon av mikrobobler gjennom hele det flytende hydrokarbon. Rørets 70 perforeringer har en større mengde åpent areal enn åpningene 68, slik at hydrokarboner og gass som passerer gjennom perforeringene 72, ikke vil treffe det indre av rørledningen 52 med vesentlig bevegelsesmengde. Den homogeniserte blanding av hydrokarboner og damp som passerer ut gjennom åpningene 68, strømmer oppover gjennom ringformede områder på hver side av røret 70 og inn i nedstrømskammeret 60. Hydrokarboner og gass passerer gjennom nedstrømskammeret 60 og ut av utløpsdyser 74 som igjen forstøver og fordeler dispersjonen av fine smådråper slik som foran beskrevet. I dette arrangement tilveiebringes fortløpende blanding med øket hardhet i prinsipp ved hjelp av en eneste blanderørledning. Inn- og utstrømning gjennom rørledningen tilveiebringer på bekvem måte kollektiv blanding for blanding av hele strømmen av hydrokarbon og damp, og sammenstøt for blanding med øket hardhet eller strenghet. Den eneste blanderørledning tillater at fortløpende blanding kan oppnås med en forholdsvis liten mendge "maskinvare". Som et resultat kan hele blandingen oppnås i det parti av injektoren som er beliggende inne i stigerør-omformingssonen. L. A liquid injector 50 as shown in fig. 4 has a continuous :anal or conduit 52 extending into the interior of a riser conduit 54. A partition wall 56 divides the interior of the conduit 52 into an upstream portion 58 and a downstream portion 60. Sn mixing conduit 62 penetrates the partition wall 56 and projects Lnn in the upstream chamber 58 and the downstream chamber 60. As combined hydrocarbon and steam enter the upstream chamber 58, the mixture is transferred to the interior of the mixing pipeline 62 through a series of large openings 64 which are defined by the upstream pipe extension of the mixing pipeline 62. The series of openings 64 is seen of one opening in a bottom closing plate 66 and a number of equally spaced openings which are located around the side wall of the pipeline 62. Ports 64 have inwardly converging projections that intersect at a common point and direct the entire hydrocarbon and vapor mixture entering conduit 62 to a common collection point to mix the hydrocarbon and vapor mixture and provide a mild mixing zone. The mixed mixture of hydrocarbon and steam flows out of the pipeline 62 through a series of small openings 68 which divide the mixture into a large number of sub-streams which initiate diffusion of the steam through the oil, the openings 68 directing the hydrocarbon and gas mixture into a collision means which in this case consists of a perforated, cylindrical tube 70. The holes 68, which are defined by the pipeline 52, and the tube 70 together provide a zone of strong Dlanding in the form of a collision area. As shown in fig. 5, the perforations 72 of the pipe 70 do not coincide with the openings 68. The openings 68 therefore direct the mixture of hydrocarbon and steam into unperforated parts of the pipe 70. Collision of the hydrocarbon and steam mixture with the pipe wall also in this case cuts off the liquid and breaks up the steam into a dispersion of microbubbles throughout the liquid hydrocarbon. The perforations of the pipe 70 have a larger amount of open area than the openings 68, so that hydrocarbons and gas passing through the perforations 72 will not hit the interior of the pipeline 52 with a significant amount of movement. The homogenized mixture of hydrocarbons and steam passing out through the openings 68 flows upwards through annular areas on each side of the tube 70 and into the downstream chamber 60. Hydrocarbons and gas pass through the downstream chamber 60 and out of outlet nozzles 74 which in turn atomize and distribute the dispersion of fine droplets as described above. In this arrangement, continuous mixing with increased hardness is provided in principle by means of a single mixing pipeline. Inflow and outflow through the pipeline conveniently provides collective mixing for mixing the entire stream of hydrocarbon and vapor, and impingement for mixing with increased hardness or stringency. The single mixing pipeline allows continuous mixing to be achieved with a relatively small amount of "hardware". As a result, complete mixing can be achieved in the portion of the injector located within the riser-transformation zone.

I en i høy grad foretrukket utførelse omfatter væske-innsprøytingsapparatet ifølge oppfinnelsen foranstaltninger for innsprøyting av fluida i stigerør-omformingssonen på to atskile steder. Fig. 6 viser en modifisert injektor 100 som omfatter en ringformet kanal eller rørledning 102 for opptakelse av et annet fluidum, såsom et sekundært mate- eller fluidiseringsmedium, gjennom et sett innløpsdyser 104. Fludium som strømmer inn gjennom dysene 104, uttappes gjennom sekundære utløpsdyser 106 på et sted under eller oppstrøms av utløpene 74 fra rørledningen 52. Det fluidum som går inn i dysene 104, er fortrinnsvis en hydrokarbon- og gassblanding. Et ringformet område 108 som er avgrenset av den ringformede rørledning 102 og rørledningen 52, inneholder strømningsanordninger for på nytt å dispergere det flytende hydrokarbon i fine smådråper. Når fluidumet kommer inn i det ringformede område 108, dirigerer bajonettender 110 av dysene 104 fluidum sideveis gjennom en rekke hull 112 for å blande væske- og gasskomponenter. De blandede væske- og gasskomponenter passerer gjennom en åpning 114 ved innløpet til utløpsdysen 106 som forstøver væsken til smådråper før den passerer ut av dysen 106. Når en blandet strøm av væske og gassformig materiale går inn i dysen 104, har den vanligvis en mye høyere konsentrasjon av gassformig materiale i forhold til væske enn væsken og gassmaterialet som går inn i rørledningen 52. In a highly preferred embodiment, the liquid injection apparatus according to the invention comprises measures for injecting fluids into the riser-transformation zone at two separate locations. Fig. 6 shows a modified injector 100 which comprises an annular channel or conduit 102 for receiving another fluid, such as a secondary feed or fluidizing medium, through a set of inlet nozzles 104. Fluid flowing in through the nozzles 104 is withdrawn through secondary outlet nozzles 106 at a location below or upstream of the outlets 74 from the pipeline 52. The fluid entering the nozzles 104 is preferably a hydrocarbon and gas mixture. An annular region 108 bounded by the annular conduit 102 and the conduit 52 contains flow devices to redisperse the liquid hydrocarbon into fine droplets. As the fluid enters the annular region 108, bayonet ends 110 of the nozzles 104 direct fluid laterally through a series of holes 112 to mix liquid and gas components. The mixed liquid and gas components pass through an orifice 114 at the inlet to the outlet nozzle 106 which atomizes the liquid into small droplets before passing out of the nozzle 106. When a mixed stream of liquid and gaseous material enters the nozzle 104, it usually has a much higher concentration of gaseous material in relation to liquid than the liquid and gaseous material entering the pipeline 52.

Virkemåten av injektoren på fig. 6 kan forstås mer fullstendig i forbindelse med virkemåten av et FCC-stigerør. Fig. 7 viser injektoren på fig. 6 i en FCC-stigerør-omformingssone. Omformingssonen har en reaktor-stigerørledning 116 som inneholder inj ektoren 100, og en rørledning 118 for regenerert katalytt med en katalyttstrømstyreventil 119. Når prosessen utføres, kontakter først regenerert katalytt fra rørledningen 118 det fluidum som strømmer inn i stigerøromformingssonen via utløpsdysene 106. Etter hvert som denne første fluidum- og katalyttblanding stiger oppover eller nedstrøms, kontaktes den med en tilførsel som strømmer inn fra utløpsdysene 74. Begge prosess-strømmer og katalytten fortsetter oppover gjennom stigerøret 116 inntil de uttappes i en utkoplingsbeholder (ikke vist) ved stigerørets øvre ende. The operation of the injector in fig. 6 can be understood more fully in connection with the operation of an FCC riser. Fig. 7 shows the injector in fig. 6 in an FCC riser conversion zone. The reforming zone has a reactor riser pipeline 116 containing the injector 100, and a regenerated catalyst pipeline 118 with a catalyst flow control valve 119. When the process is carried out, regenerated catalyst from the pipeline 118 first contacts the fluid flowing into the riser reforming zone via the outlet nozzles 106. as this first fluid and catalyst mixture rises upward or downstream, it is contacted by a supply flowing in from the outlet nozzles 74. Both process streams and the catalyst continue upward through the riser 116 until they are discharged into a disconnect container (not shown) at the upper end of the riser.

Den relative beliggenhet av utløpsdysene 74 og utløps-dysene 106 i forhold til åpningen av katalyttrørledningen 118 er et vesentlig trekk ved denne utførelse. Skjæringen mellom katalyttrørledningen og stigerørledningen definerer et katalyttinngangsavsnitt som på oversiden eller nedstrømssiden er begrenset av en stiplet linje A, og på sin underside eller oppstrømsside er begrenset av en stiplet linje B, hvor begge linjer har en perpendikulær orientering til stigerørsenterlinjen. The relative location of the outlet nozzles 74 and the outlet nozzles 106 in relation to the opening of the catalyst pipeline 118 is an essential feature of this embodiment. The intersection between the catalyst pipeline and the riser defines a catalyst inlet section which is bounded on its upper or downstream side by a dotted line A, and on its lower or upstream side is bounded by a dotted line B, both lines having a perpendicular orientation to the riser centreline.

(For bekvemmelighetens skyld vil grensene for katalyttinngangsavsnittet og rørledningsåpningene bli beskrevet ved hjelp av uttrykkene øvre eller nedre og over eller under, idet benyttelsen av disse utrykk ikke er ment å begrense stigerøret til en vertikal konfigurasjon.) Innledende akselerasjon og fluidisering av katalytten oppnås hovedsakelig ved hjelp av fluidum som strømmer inn via utløpsdysene 106. På stedet for innledende katalyttkontakt med fluidumet er det en hel del turbulens og tilbakeblanding som inntreffer. Tilbakeblanding vil på ugunstig måte påvirke reaksjoner i stigerøret, hvilket (For convenience, the boundaries of the catalyst inlet section and conduit openings will be described by the terms upper or lower and above or below, the use of these terms not being intended to limit the riser to a vertical configuration.) Initial acceleration and fluidization of the catalyst is accomplished primarily by aid of fluid flowing in via the outlet nozzles 106. At the place of initial catalyst contact with the fluid, a great deal of turbulence and back-mixing occurs. Back mixing will adversely affect reactions in the riser, which

resulterer i overkrakking og uønskede reaksjonsprodukter. Turbulente tilstander fremskynder også i vesentlig grad erosjon av utstyr som følge av FCC-katalyttens slipende natur. Ved å utføre denne innledende blanding med fluidum som kommer inn gjennom utløpsdysene 106, kan en hydrokarbontilførsel tilsettes via dysene 74, slik at de ugunstige virkninger av turbulensen og tilbakeblandingen kan elimineres eller minimeres med hensyn til den tilførsel som strømmer inn ved hjelp av disse. resulting in overcracking and unwanted reaction products. Turbulent conditions also significantly accelerate equipment erosion due to the abrasive nature of the FCC catalyst. By performing this initial mixing with fluid entering through the outlet nozzles 106, a hydrocarbon feed can be added via the nozzles 74, so that the adverse effects of the turbulence and back mixing can be eliminated or minimized with respect to the feed flowing in by means of these.

De ulemper som er knyttet til dårlig innledende katalyttblanding, kan elimineres ved å innsprøyte et fluidiserende medium i stigerørledningen via dysene 106. Dette vil tillate katalytten å oppnå en mer ensartet strømningsprofil før den kontakter en tilførsel som innføres via dysene 74. Passende fluidiseringsmedier omfatter damp, lette, gassformige hydrokarboner eller matematerialer som krever lengre oppholdstider eller øket katalyttaktivitet. Fra et fluidiseringssynspunkt vil innføringen av et fluidiserende medium på måten ifølge oppfinnelsen eliminere erosjon som har vært knyttet til tilføyelsen av fluidiserende medium i andre beliggenheter av stigerøret. Beliggenheten av utløpsdysene 106 i området for stigerøråpningen tar den høye turbulens som er knyttet til innledende blanding, ut av den ytterste oppstrømsende av stigerøret, og minimerer dermed muligheten for erosjon i denne sone. Tidligere ble damp eller andre gassformige medier innsprøytet i det nederste parti av stigerøret for å sørge for ytterligere fluidisering av katalytten som kommer inn i stigerøret. Innsprøyting av damp i det nedre parti av stigerøret resulterer imidlertid i erosjon av rør, dyser og andre kom-ponenter som er beliggende i det nederste parti av stigerøret. Selv om det er mulig å innsprøyte f luidiserende medium på et mer nedstrøms beliggende sted i stigerøret, dvs. under katalyttinngangsavsnittet ved hjelp av rørforlengelser fra stigerørende-lukket, eller dyser som innføres i stigerørets side, forstyrrer disse metoder katalyttens strømningsbane over stigerørtverrsnittet og plasserer ytterligere rørkomponenter, som er utsatt for erosjon, i banen til den vandrende katalytt. Omvendt, ved hjelp av apparatet ifølge oppfinnelsen, kan fludiserende medium tilsettes til et nedstrømssted inne i stigerøret uten anvendelse av rørforlengelser eller ytterligere The disadvantages associated with poor initial catalyst mixing can be eliminated by injecting a fluidizing medium into the riser via nozzles 106. This will allow the catalyst to achieve a more uniform flow profile before contacting a feed introduced via nozzles 74. Suitable fluidizing media include steam, light, gaseous hydrocarbons or feed materials that require longer residence times or increased catalyst activity. From a fluidization point of view, the introduction of a fluidizing medium in the manner according to the invention will eliminate erosion which has been linked to the addition of fluidizing medium in other locations of the riser. The location of the outlet nozzles 106 in the region of the riser opening takes the high turbulence associated with initial mixing out of the outermost upstream end of the riser, thereby minimizing the possibility of erosion in this zone. Previously, steam or other gaseous media were injected into the lower part of the riser to ensure further fluidization of the catalyst entering the riser. Injection of steam into the lower part of the riser, however, results in erosion of pipes, nozzles and other components located in the lower part of the riser. Although it is possible to inject fluidizing medium at a more downstream location in the riser, i.e. below the catalyst inlet section by means of pipe extensions from the riser end cap, or nozzles inserted into the side of the riser, these methods disrupt the catalyst flow path across the riser cross-section and place further pipe components, which are subject to erosion, in the path of the traveling catalyst. Conversely, by means of the apparatus according to the invention, fluidizing medium can be added to a downstream location within the riser without the use of pipe extensions or additional

innløpsdyser i siden av stigerøret. inlet nozzles in the side of the riser.

Det nedre parti av stigerøret er ytterst utsatt for erosjon som følge av omdanningen av nedadrettet partikkelbeve-gelsesmengde som opptrer i dette område. Utførelse av en større tilsetning av fluidiserende medium i katalyttinngangsavsnittet reduserer turbulens ved å tillate blanding i et mindre begrenset område av stigerøret. Turbulens reduseres dessuten ytterligere da nedadrettet bevegelsesmengde av katalytten omdannes i et lag av forholdsvis stillestående katalytt som dannes under utløpene fra dysene 106. Med henblikk på å minimere erosjon, ligger derfor den foretrukne beliggenhet for det ytre rørledningsutløp ved eller over midtpunktet av katalyttrørledningsåpningen som er definert ved skjæringen mellom katalyttrørledningens senterlinje C og projeksjonen av stigerørveggen som er gitt ved linjen D (se fig. 7). The lower part of the riser is most exposed to erosion as a result of the conversion of downward particle movement quantity that occurs in this area. Carrying out a larger addition of fluidizing medium in the catalyst inlet section reduces turbulence by allowing mixing in a less restricted area of the riser. Turbulence is further reduced as the downward movement of the catalyst is converted into a layer of relatively stagnant catalyst that forms below the outlets from the nozzles 106. Therefore, in order to minimize erosion, the preferred location for the outer pipeline outlet is at or above the midpoint of the catalyst pipeline opening which is defined at the intersection between the center line C of the catalyst pipeline and the projection of the riser wall given by line D (see Fig. 7).

Begrensningen på nedstrømsbeliggenheten av utløpene fra dysene 106, dvs. under linjen A, minimerer kravene til fluidiserende medium. Dersom utløpene var beliggende over katalyttinngangsavsnittet, ville det være nødvendig å øke volumet av fluidiserende medium vesentlig for å tilveiebringe det løft som er nødvendig for å transportere katalytten bort fra katalyttinngangsavsnittets åpning. The restriction on the downstream location of the outlets from the nozzles 106, i.e. below the line A, minimizes the requirements for fluidizing medium. If the outlets were located above the catalyst inlet section, it would be necessary to increase the volume of fluidizing medium substantially to provide the lift necessary to transport the catalyst away from the catalyst inlet section opening.

Dysene 74 befinner seg over katalyttinngangsavsnittet, dvs. ved eller over linjen A. Den tilførsel som kommer inn i stigerøret via dysene 74, vil derfor befinne seg på et sted nedstrøms av utløpene fra dysene 106. Faktorer som påvirker nedstrømsbeliggenheten av dysene 74 er følgende: Den nødvendige stigerør-oppholdstid for den tilførsel som kommer inn gjennom dysene 74; den totale lengde av mateinjektoren; og tilveiebringelsen av en tilstrekkelig avstand mellom utløpsdysene 106 og dysene 74, slik at f luidiserende medium som kommer inn via utløpsdysene 106, kan fordele og spre katalytten jevnt til en fortynnet fase før katalytten når frem til dysene 74. The nozzles 74 are located above the catalyst inlet section, i.e. at or above line A. The supply entering the riser via the nozzles 74 will therefore be located at a location downstream of the outlets from the nozzles 106. Factors that affect the downstream location of the nozzles 74 are the following: The required riser residence time for the supply entering through the nozzles 74; the overall length of the feed injector; and the provision of a sufficient distance between the outlet nozzles 106 and the nozzles 74, so that fluidizing medium entering via the outlet nozzles 106 can distribute and disperse the catalyst evenly into a dilute phase before the catalyst reaches the nozzles 74.

En ytterligere fordel ved å benytte en injektor som er i stand til å tilsette tilførsler på to steder, er muligheten for å tilsette matematerialer med forskjellige egenskaper. Passende matematerialer for utløpsdysene 106 ville være de som krever øket katalyttaktivitet eller kontakttid for å bevirke de ønskelige krakkingsreaksjoner, eller de matekomponenter hvor en separat krakkingssone er ønskelig. Eksempler på hydrokarboner for dette formål er direktekjørings- (straight run) eller krakkede naftaer, eller parafinholdige raffinater. På liknende måte kan lette hydrokarboner tilsettes på dette sted for å bevirke passivering av katalytten, slik som angitt i US-patent skr i f t 4 479 870. Den foreliggende oppfinnelse tillater således også at en dobbelt-funksjons-løftegass kan innføres i stigerøravsnittet på en meget effektiv måte. A further advantage of using an injector capable of adding feeds at two locations is the possibility of adding feed materials with different properties. Suitable feed materials for the outlet nozzles 106 would be those that require increased catalyst activity or contact time to effect the desired cracking reactions, or those feed components where a separate cracking zone is desired. Examples of hydrocarbons for this purpose are straight run or cracked naphthas, or paraffinic raffinates. Similarly, light hydrocarbons can be added at this point to effect passivation of the catalyst, as indicated in US Patent No. 4,479,870. The present invention thus also allows a dual-function lifting gas to be introduced into the riser section at a very efficient way.

Claims

1. A method of contacting a suspension of fluidized particles with a stream of hydrocarbons, wherein liquid hydrocarbons are combined with a gaseous material to form a combined stream of liquid hydrocarbons and gaseous material, CHARACTERIZED BY COMPRISING THE STEPS OF CONDUCTING THE combined flow to a mild mixing zone where the pressure drop across said zone does not exceed 68.9 kPa, and mildly mixing the liquid hydrocarbons and the gaseous material in the absence of significant amounts of particulate matter to form a mixture having a hydrocarbon distribution and gaseous material with increased uniformity relative to the combined stream, to direct the mixture from the zone of mild mixing to a zone of vigorous mixing where the pressure drop across this zone does not exceed 137.8 kPa, and to mix the mixture vigorously in the absence of significant amounts of particles, by dividing the mixture into a number of distinct streams, and directing the projection of each a v colliding the separated streams with a collision medium, the collision medium comprising at least one of an imperforate wall section or another of the separated streams, to homogenize the hydrocarbons and the gaseous material, and to direct the mixture from the zone of vigorous mixing to a withdrawal zone where the pressure drop across the withdrawal zone does not exceed 275.6 kPa, and withdraw the mixture through a withdrawal zone into a stream of fluidized particles, the withdrawal zone containing at least one

dispensing device for atomizing the liquid hydrocarbons into a mist of fine droplets, and dispersing the mist over the suspension of fluidized particles.

2. Method according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT a gaseous material comprising steam is used in an amount equal to 0.5 to 2% by weight of the mixture.

3. Apparatus for bringing a stream of fluidized particles into contact with a finely divided liquid, comprising a first pipeline (14; 54; 116) for transporting a stream of fluidized particles, and a second pipeline (12; 52; 100) ) to lead liquid and gaseous material into the first pipeline (14; 54; 116), CHARACTERIZED IN THAT at least a part of the second pipeline (12; 52; 100) is arranged coaxially inside the first pipeline (14) ; 54; 116), and that the apparatus further comprises at least one partition wall (26; 56) to divide the second pipeline into at least one upstream area (24; 58) and one downstream area (34; 60), the partition wall (26; 58) has at least one opening (28) for communicating the upstream area (24; 58) with the downstream area (34; 60), openings (32; 68, 72) which communicate with the downstream area for vigorous mixing and homogenization of the liquid and the gaseous material, and at least one withdrawal device (36; 74) which connects the downstream area (34; 60) with ed the interior of the first conduit (14; 54; 116), the dispensing device (36; 74) having a constricted area sufficient to atomize the liquid into a dispersion of fine droplets, and an orientation which directs the dispersion into contact with the stream of fluidized particles.

4. Apparatus according to claim 3, CHARACTERIZED IN THAT the outlet openings (32; 68) direct the mixture into a collision medium.

5. Apparatus according to claim 4, CHARACTERIZED IN that the openings (32; 68) have a crossing projection to direct the liquid and the gaseous material into collision with themselves.

6. Apparatus according to claim 4, CHARACTERIZED IN THAT the openings (68) direct the liquid and the gaseous material into collision with a contact surface (70).

7. Apparatus according to one of claims 3-6, CHARACTERIZED IN THAT an annular distributor (102) for introducing a fluid into the interior of the first pipeline (116) surrounds a part of the second pipeline (52) and extends into the first pipeline (116), the annular distributor (102) having at least one outlet (106) which connects the interior (108) of the distributor to the interior of the first pipeline (116).