RU2412231C1 - Procedure for catalyst cracking hydrocarbon stock and device for its implementation - Google Patents
Procedure for catalyst cracking hydrocarbon stock and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2412231C1 RU2412231C1 RU2009135859/04A RU2009135859A RU2412231C1 RU 2412231 C1 RU2412231 C1 RU 2412231C1 RU 2009135859/04 A RU2009135859/04 A RU 2009135859/04A RU 2009135859 A RU2009135859 A RU 2009135859A RU 2412231 C1 RU2412231 C1 RU 2412231C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- mixing zone
- feed
- chamber
- water vapor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способу каталитического крекинга углеводородного сырья и устройству для его осуществления.The invention relates to the field of oil refining, in particular to a method for the catalytic cracking of hydrocarbons and a device for its implementation.
Известен способ каталитического крекинга углеводородного сырья на мелкодисперсном катализаторе с получением целевых продуктов [патент США №4434049], включающий предварительное диспергирование жидкого сырья водяным паром и распыление его в восходящий поток регенерированного катализатора через сопловые отверстия, контактирование распыленного сырья и катализатора в прямоточном реакторе, отделение продуктов каталитического крекинга от отработанного катализатора в циклонных сепараторах, размещенных в сепарационной зоне, подачу отработанного катализатора в отпарную зону и отделение от него увлеченных углеводородов путем обработки водяным паром.A known method for the catalytic cracking of hydrocarbon feeds on a finely dispersed catalyst to obtain the desired products [US patent No. 4434049], including pre-dispersing the liquid feed with water vapor and spraying it into the upward stream of the regenerated catalyst through nozzle openings, contacting the sprayed feed and catalyst in a direct-flow reactor, separation of products catalytic cracking from spent catalyst in cyclone separators located in the separation zone, waste feed catalyst in the stripping zone and the separation of entrained hydrocarbons from it by treatment with water vapor.
Предварительное диспергирование жидкого сырья осуществляют в потоке водяного пара при ударном дроблении высокоскоростной струи жидкого сырья о поверхность, расположенную перпендикулярно струе. Для формирования высокоскоростной струи создают высокий перепад давления в отверстии, из которого истекает поток жидкого сырья.The preliminary dispersion of liquid raw materials is carried out in a stream of water vapor during impact crushing of a high-speed jet of liquid raw materials on a surface located perpendicular to the jet. To form a high-speed jet, a high pressure drop is created in the hole from which the liquid feed stream flows.
Недостатками способа являются слияние образованных при ударном дроблении мелких капель сырья в более крупные и расслоение потоков сырья и водяного пара из-за длительного времени пребывания паросырьевого потока в зоне смешения форсунки и высокий перепад давления, затрачиваемый на создание высокоскоростной струи жидкого сырья. Применение этого способа не позволяет получить мелкие капли сырья при его распылении в восходящий поток регенерированного катализатора. В результате увеличивается время испарения сырья, что приводит к ухудшению селективности процесса по образованию кокса и сухого газа, сокращению выхода целевых продуктов, а также обусловливает высокое давление на выкиде сырьевых насосов и, как следствие, повышенный расход электроэнергии.The disadvantages of the method are the merging of small drops of raw materials formed during impact crushing into larger ones and the stratification of the streams of raw materials and water vapor due to the long residence time of the steam-feed stream in the nozzle mixing zone and the high pressure drop spent on creating a high-speed jet of liquid raw materials. The application of this method does not allow to obtain small drops of raw material when it is sprayed into the upward stream of the regenerated catalyst. As a result, the evaporation time of raw materials increases, which leads to a deterioration in the selectivity of the process for the formation of coke and dry gas, a decrease in the yield of the target products, and also causes high pressure on the outflow of the raw materials pumps and, as a result, increased energy consumption.
Известен способ каталитического крекинга углеводородного сырья на мелкодисперсном катализаторе с получением целевых продуктов [патент США №6179997], включающий предварительное диспергирование жидкого сырья водяным паром и распыление его в восходящий поток регенерированного катализатора через щелевые отверстия, контактирование распыленного сырья и катализатора в прямоточном реакторе, отделение продуктов каталитического крекинга от отработанного катализатора в циклонных сепараторах, размещенных в сепарационной зоне, подачу отработанного катализатора в отпарную зону и отделение от него увлеченных углеводородов путем обработки водяным паром.A known method for the catalytic cracking of hydrocarbon feeds on a finely dispersed catalyst to obtain the desired products [US patent No. 6179997], including preliminary dispersion of the liquid feed with water vapor and spraying it into the upward stream of the regenerated catalyst through slit openings, contacting the sprayed feed and catalyst in a direct-flow reactor, separation of products catalytic cracking from spent catalyst in cyclone separators located in the separation zone, waste feed catalyst into the stripping zone and the separation of entrained hydrocarbons from it by treatment with water vapor.
Предварительное диспергирование жидкого сырья осуществляют в зоне смешения путем обработки потока сырья, подаваемого из сырьевой линии соосно зоне смешения, высокоскоростными струями водяного пара, подаваемыми в направлении перемещения потока сырья.Preliminary dispersion of the liquid feed is carried out in the mixing zone by treating the feed stream supplied from the feed line coaxially to the mixing zone with high-speed jets of water vapor supplied in the direction of movement of the feed stream.
Недостатками этого способа являются низкая эффективность дробления сырья на капли под воздействием высокоскоростных струй водяного пара, подаваемых в направлении перемещения потока сырья, и расслоение потоков сырья и водяного пара из-за длительного времени пребывания паросырьевого потока в зоне смешения форсунки. В результате применения этого способа образуются крупные капли сырья при его распылении в восходящий поток регенерированного катализатора, что приводит к увеличению времени испарения сырья, ухудшению селективности процесса по образованию кокса и сухого газа, сокращению выхода целевых продуктов.The disadvantages of this method are the low efficiency of crushing raw materials into droplets under the influence of high-speed jets of water vapor supplied in the direction of movement of the feed stream, and the separation of the flows of raw materials and water vapor due to the long residence time of the steam-feed stream in the nozzle mixing zone. As a result of the application of this method, large drops of raw material are formed when it is sprayed into the upflow of the regenerated catalyst, which leads to an increase in the evaporation time of the raw material, a decrease in the selectivity of the process for the formation of coke and dry gas, and a decrease in the yield of the target products.
Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ каталитического крекинга углеводородного сырья на мелкодисперсном катализаторе с получением целевых продуктов [патент США №5306418], включающий предварительное и дополнительное диспергирование жидкого сырья водяным паром и распыление его в восходящий поток регенерированного катализатора через щелевые отверстия, контактирование распыленного сырья и катализатора в прямоточном реакторе, отделение продуктов каталитического крекинга от отработанного катализатора в циклонных сепараторах, размещенных в сепарационной зоне, подачу отработанного катализатора в отпарную зону и отделение от него увлеченных углеводородов путем обработки водяным паром, причем предварительное диспергирование жидкого сырья осуществляют путем обработки в зоне смешения потока сырья, подаваемого из сырьевой линии соосно зоне смешения, высокоскоростными струями водяного пара, подаваемыми из кольцевого пространства вокруг зоны смешения радиально к центру поперечного сечения потока сырья.Closest to the claimed method in technical essence and the achieved result is a method of catalytic cracking of hydrocarbon feeds on a finely dispersed catalyst to obtain the desired products [US patent No. 5306418], including preliminary and additional dispersion of the liquid feed with water vapor and spraying it into the ascending stream of the regenerated catalyst through the slit openings, contacting the sprayed feed and catalyst in a once-through reactor, separation of catalytic crackin products and from the spent catalyst in cyclone separators located in the separation zone, the spent catalyst is fed into the stripping zone and the entrained hydrocarbons are separated from it by steam treatment, and preliminary dispersion of the liquid feed is carried out by treating in the mixing zone the feed stream supplied from the feed line coaxially to the zone mixing, high-speed jets of water vapor supplied from the annular space around the mixing zone radially to the center of the cross section of the feed stream.
Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является устройство для осуществления каталитического крекинга углеводородного сырья [патент США №5289976], включающее прямоточный реактор, снабженный радиальными форсунками для ввода сырья и средствами для ввода водяного пара и регенерированного катализатора, сепарационную камеру, соединенную с прямоточным реактором и снабженную циклонными сепараторами для отделения продуктов каталитического крекинга от отработанного катализатора, отпарную камеру, соединенную с сепарационной камерой и расположенную ниже нее, снабженную средствами для ввода водяного пара и вывода отработанного катализатора, причем радиальные форсунки равномерно размещены по периметру прямоточного реактора в нижней его части и выполнены из последовательно соединенных камеры предварительного диспергирования, камеры дополнительного диспергирования и наконечника с щелевым отверстием, камера предварительного диспергирования включает сырьевой патрубок, камеру подвода водяного пара и камеру смешения, установленную соосно сырьевому патрубку на его конце внутри камеры подвода водяного пара и снабженную несколькими рядами радиально ориентированных отверстий.Closest to the claimed device in technical essence and the achieved result is a device for catalytic cracking of hydrocarbons [US patent No. 5289976], including a direct-flow reactor equipped with radial nozzles for introducing raw materials and means for introducing water vapor and regenerated catalyst, a separation chamber connected with a once-through reactor and equipped with cyclone separators for separating catalytic cracking products from spent catalyst, a chamber connected to the separation chamber and located below it, equipped with means for introducing water vapor and withdrawing spent catalyst, the radial nozzles being evenly spaced along the perimeter of the once-through reactor in its lower part and made of series-connected preliminary dispersing chambers, an additional dispersing chamber, and a tip with slot hole, the preliminary dispersion chamber includes a raw pipe, a chamber for supplying water vapor and a mixing chamber, mouth Installed coaxially with the feed pipe at its end inside the water vapor supply chamber and provided with several rows of radially oriented holes.
Обработка потока сырья на стадии предварительного диспергирования высокоскоростными струями водяного пара, направленными радиально к центру его поперечного сечения, обеспечивает повышение эффективности диспергирования сырья. Осуществление последующих стадий дополнительного диспергирования сырья и распыления его в восходящий поток регенерированного катализатора через щелевые отверстия позволяет предотвратить слияние образованных капель и расслоение паросырьевого потока, получить в распыленном сырье капли небольшого среднего размера и благодаря этому сократить время испарения сырья и повысить эффективность его контактирования с катализатором.Processing the feed stream at the stage of preliminary dispersion by high-speed jets of water vapor directed radially to the center of its cross section provides an increase in the efficiency of dispersion of raw materials. The subsequent stages of additional dispersion of the feed and spraying it into the regenerated catalyst upstream through the slit openings prevent the coalescence of the formed droplets and separation of the steam-feed stream, obtain small average droplets in the sprayed feed and thereby reduce the evaporation time of the feed and increase the efficiency of its contact with the catalyst.
Выполнение камеры предварительного диспергирования из сырьевого патрубка, камеры подвода водяного пара и камеры смешения, установленной соосно сырьевому патрубку на его конце внутри камеры подвода водяного пара и снабженной несколькими рядами радиально ориентированных отверстий, обеспечивает повышение эффективности диспергирования сырья. Последовательное соединение камеры предварительного диспергирования, камеры дополнительного диспергирования и наконечника с щелевым отверстием в радиальных форсунках позволяет получить в распыленном сырье капли небольшого среднего размера и благодаря этому сократить время испарения сырья и повысить эффективность его контактирования с катализатором.The implementation of the preliminary dispersion chamber of the raw material pipe, the water vapor supply chamber and the mixing chamber mounted coaxially to the raw material pipe at its end inside the water vapor supply chamber and provided with several rows of radially oriented openings, improves the dispersion efficiency of the raw material. The serial connection of the preliminary dispersion chamber, the additional dispersion chamber and the tip with a slit hole in the radial nozzles allows to obtain small average droplets in the sprayed raw materials and thereby reduce the evaporation time of the raw material and increase the efficiency of its contact with the catalyst.
Недостаток известного способа заключается в следующем. Согласно способу линейные скорости потока жидкого сырья в сырьевой линии и в зоне смешения одинаковы. Поток сырья на входе в зону смешения распределяется практически равномерно по ее поперечному сечению. Вследствие ограничения диаметра сырьевой линии из-за ее размещения внутри компактной зоны предварительного диспергирования поток сырья подают по этой линии с повышенной линейной скоростью. Соответственно, линейная скорость сырья в пристенной области зоны смешения также является повышенной, что способствует диссипации высокоскоростных струй водяного пара, истекающих из отверстий в цилиндрической стенке зоны смешения и несформированных в достаточной степени в ее пристенной области. В результате кинетическая энергия струй водяного пара снижается по мере их проникновения вглубь потока, что обусловливает более интенсивное дробление сырья в периферийной части потока, чем в центральной его части. Это приводит к неоднородному диспергированию сырья с образованием более мелких капель в периферийной части и более крупных капель в центральной части паросырьевого потока, выводимого из зоны смешения.The disadvantage of this method is as follows. According to the method, the linear flow rates of the liquid feed in the feed line and in the mixing zone are the same. The flow of raw materials at the entrance to the mixing zone is distributed almost evenly over its cross section. Due to the limitation of the diameter of the feed line due to its placement inside the compact pre-dispersion zone, the feed stream is fed along this line with an increased linear speed. Accordingly, the linear velocity of the raw materials in the wall region of the mixing zone is also increased, which contributes to the dissipation of high-speed jets of water vapor flowing out of the holes in the cylindrical wall of the mixing zone and not sufficiently formed in its wall region. As a result, the kinetic energy of the water vapor jets decreases as they penetrate deep into the stream, which leads to a more intense crushing of raw materials in the peripheral part of the stream than in its central part. This leads to non-uniform dispersion of the raw material with the formation of smaller droplets in the peripheral part and larger droplets in the central part of the steam-raw stream removed from the mixing zone.
Для компенсации этого недостатка в известном способе осуществляют дополнительное диспергирование сырья путем дробления преимущественно центральной части паросырьевого потока при ударе о торцевую поверхность цилиндрического отражателя, расположенного соосно зоне смешения, с последующим выводом потока в кольцевую расширенную зону. Однако линейная скорость паросырьевого потока на выходе из зоны смешения недостаточна для его эффективного ударного дробления о поверхность, поскольку для создания требуемой скорости потока его необходимо пропускать через сопловое отверстие с размером, существенно меньшим, чем поперечное сечение зоны смешения.To compensate for this drawback in the known method, additional dispersion of the raw material is carried out by crushing the predominantly central part of the steam-feed stream upon impact on the end surface of the cylindrical reflector located coaxially to the mixing zone, followed by the output of the flow into the annular expanded zone. However, the linear velocity of the steam-feed stream at the outlet of the mixing zone is insufficient for its effective crushing on the surface, since it is necessary to pass it through the nozzle hole with a size significantly smaller than the cross section of the mixing zone to create the required flow rate.
Таким образом, неоднородное диспергирование сырья, полученное на стадии предварительного диспергирования, сохраняется и на стадиях дополнительного диспергирования и распыления сырья в восходящий поток регенерированного катализатора, что обусловливает присутствие крупных капель (крупнее 200 мкм) в распыленном сырье, характеризующихся продолжительным временем испарения. Это приводит к повышению вклада нежелательных реакций термического крекинга, протекающих при жидкофазном состоянии сырья, и, как следствие, к ухудшению селективности процесса по образованию кокса и сухого газа, снижению выхода целевых продуктов.Thus, the inhomogeneous dispersion of the feedstock obtained in the preliminary dispersion step is also maintained at the steps of additional dispersion and spraying of the feedstock into the regenerated catalyst upstream, which causes the presence of large droplets (larger than 200 μm) in the sprayed feedstock, characterized by a long evaporation time. This leads to an increase in the contribution of undesirable thermal cracking reactions occurring in the liquid-phase state of the feedstock, and, as a result, to a decrease in the selectivity of the process for the formation of coke and dry gas, and a decrease in the yield of the target products.
Недостаток известного устройства заключается в том, что сырьевой патрубок и установленная на его конце камера смешения, размещенные внутри компактной камеры предварительного диспергирования, имеют одинаковый сравнительно небольшой диаметр. Вследствие этого линейная скорость потока сырья как в сырьевом патрубке, так и по всему поперечному сечению камеры смешения, включая ее пристенную область, является повышенной, что способствует диссипации высокоскоростных струй водяного пара на выходе из отверстий в цилиндрической стенке камеры смешения. В результате кинетическая энергия струй водяного пара снижается по мере их проникновения вглубь потока, что приводит к неоднородному диспергированию сырья с образованием мелких капель в периферийной части и крупных капель в центральной части паросырьевого потока на выходе из камеры смешения.A disadvantage of the known device is that the raw pipe and the mixing chamber installed at its end, located inside the compact pre-dispersion chamber, have the same relatively small diameter. As a result, the linear flow rate of the feedstock both in the feed pipe and throughout the cross section of the mixing chamber, including its wall region, is increased, which contributes to the dissipation of high-speed jets of water vapor at the outlet from the openings in the cylindrical wall of the mixing chamber. As a result, the kinetic energy of the water vapor jets decreases as they penetrate deep into the stream, which leads to non-uniform dispersion of the raw material with the formation of small drops in the peripheral part and large drops in the central part of the steam-raw stream at the outlet of the mixing chamber.
Неоднородное диспергирование сырья, полученное в камере предварительного диспергирования, сохраняется на выходе из камеры дополнительного диспергирования и наконечника с щелевым отверстием, что обусловливает присутствие в распыленном сырье крупных капель, вызывающих ухудшение селективности процесса по образованию кокса и сухого газа и снижение выхода бензина.Inhomogeneous dispersion of the raw material obtained in the preliminary dispersion chamber is maintained at the outlet of the additional dispersion chamber and the tip with a slit hole, which causes the presence of large drops in the sprayed raw materials, causing a decrease in the selectivity of the process for the formation of coke and dry gas and a decrease in the yield of gasoline.
Целью изобретения является улучшение селективности процесса по образованию кокса и сухого газа и увеличение выхода целевых продуктов за счет обеспечения более однородного и тонкого диспергирования сырья.The aim of the invention is to improve the selectivity of the process for the formation of coke and dry gas and increase the yield of target products by providing a more uniform and finer dispersion of raw materials.
Поставленная цель достигается предлагаемым способом каталитического крекинга углеводородного сырья на мелкодисперсном катализаторе с получением целевых продуктов, включающим предварительное и дополнительное диспергирование жидкого сырья водяным паром и распыление его в восходящий поток регенерированного катализатора через щелевые отверстия, контактирование распыленного сырья и катализатора в прямоточном реакторе, отделение продуктов каталитического крекинга от отработанного катализатора в циклонных сепараторах, размещенных в сепарационной зоне, подачу отработанного катализатора в отпарную зону и отделение от него увлеченных углеводородов путем обработки водяным паром, причем предварительное диспергирование жидкого сырья осуществляют путем обработки в зоне смешения потока сырья, подаваемого из сырьевой линии соосно зоне смешения, высокоскоростными струями водяного пара, подаваемыми из кольцевого пространства вокруг зоны смешения радиально к центру поперечного сечения потока сырья. Согласно изобретению поток сырья из сырьевой линии подают в зону смешения по расширяющемуся коническому каналу с углом расширения 24-55° со средней линейной скоростью на входе в зону смешения 1,9-4,2 м/с, отношение средней линейной скорости потока сырья на входе в зону смешения к линейной скорости потока сырья в сырьевой линии составляет 0,2-0,6.This goal is achieved by the proposed method for the catalytic cracking of hydrocarbon feeds on a finely dispersed catalyst to obtain the desired products, including preliminary and additional dispersion of the liquid feed with water vapor and spraying it into the regenerated catalyst upstream through slit openings, contacting the sprayed feed and catalyst in a direct-flow reactor, separating the catalytic products cracking from spent catalyst in cyclone separators placed the separation zone, the spent catalyst is fed into the stripping zone and the entrained hydrocarbons are separated from it by treatment with water vapor, and the preliminary dispersion of the liquid feed is carried out by treating the feed stream supplied from the feed line coaxially to the mixing zone in the mixing zone with high-speed jets of water supplied from the annular spaces around the mixing zone radially to the center of the cross section of the feed stream. According to the invention, the flow of raw materials from the feed line is fed into the mixing zone through an expanding conical channel with an expansion angle of 24-55 ° with an average linear velocity at the inlet to the mixing zone of 1.9-4.2 m / s, the ratio of the average linear velocity of the raw material flow at the inlet in the mixing zone to the linear flow rate of the raw materials in the feed line is 0.2-0.6.
Поставленная цель достигается также предлагаемым устройством для осуществления каталитического крекинга углеводородного сырья, включающим прямоточный реактор, снабженный радиальными форсунками для ввода сырья и средствами для ввода водяного пара и регенерированного катализатора, сепарационную камеру, соединенную с прямоточным реактором и снабженную циклонными сепараторами для отделения продуктов каталитического крекинга от отработанного катализатора, отпарную камеру, соединенную с сепарационной камерой и расположенную ниже нее, снабженную средствами для ввода водяного пара и вывода отработанного катализатора, причем радиальные форсунки равномерно размещены по периметру прямоточного реактора в нижней его части и выполнены из последовательно соединенных камеры предварительного диспергирования, камеры дополнительного диспергирования и наконечника с щелевым отверстием, камера предварительного диспергирования включает сырьевой патрубок, камеру подвода водяного пара и камеру смешения, установленную соосно сырьевому патрубку внутри камеры подвода водяного пара и снабженную несколькими рядами радиально ориентированных отверстий. Согласно изобретению сырьевой патрубок соединен с камерой смешения посредством конического диффузора с углом расширения 24-55°, отношение диаметра камеры смешения к диаметру сырьевого патрубка составляет 1,3-2,2.This goal is also achieved by the proposed device for the implementation of catalytic cracking of hydrocarbon feedstocks, including a once-through reactor equipped with radial nozzles for introducing raw materials and means for introducing water vapor and a regenerated catalyst, a separation chamber connected to a once-through reactor and equipped with cyclone separators for separating catalytic cracking products from spent catalyst, a stripping chamber connected to the separation chamber and located below not equipped with means for introducing water vapor and withdrawing spent catalyst, the radial nozzles being evenly spaced along the perimeter of the once-through reactor in its lower part and made of series-connected preliminary dispersing chambers, additional dispersing chambers and a tip with a slot hole, the preliminary dispersing chamber includes a raw material pipe, a chamber for supplying water vapor and a mixing chamber mounted coaxially to the feed pipe inside the chamber for supplying water a pair and provided with several rows of radially oriented holes. According to the invention, the feed pipe is connected to the mixing chamber by means of a conical diffuser with an expansion angle of 24-55 °, the ratio of the diameter of the mixing chamber to the diameter of the feed pipe is 1.3-2.2.
Существенным отличием предлагаемого способа является то, что поток сырья из сырьевой линии подают в зону смешения по расширяющемуся коническому каналу с углом расширения 24-55° со средней линейной скоростью на входе в зону смешения 1,9-4,2 м/с, отношение средней линейной скорости потока сырья на входе в зону смешения к линейной скорости потока сырья в сырьевой линии составляет 0,2-0,6. Существенным отличием предлагаемого устройства является то, что сырьевой патрубок соединен с камерой смешения посредством конического диффузора с углом расширения 24-55°, отношение диаметра камеры смешения к диаметру сырьевого патрубка составляет 1,3-2,2.A significant difference of the proposed method is that the flow of raw materials from the feed line is fed into the mixing zone through an expanding conical channel with an expansion angle of 24-55 ° with an average linear velocity at the entrance to the mixing zone of 1.9-4.2 m / s, the ratio is average the linear velocity of the flow of raw materials at the entrance to the mixing zone to the linear velocity of the flow of raw materials in the feed line is 0.2-0.6. A significant difference of the proposed device is that the raw pipe is connected to the mixing chamber via a conical diffuser with an expansion angle of 24-55 °, the ratio of the diameter of the mixing chamber to the diameter of the raw pipe is 1.3-2.2.
Указанные отличия позволяют обеспечить более однородное и тонкое диспергирование сырья и благодаря этому улучшить селективность процесса по образованию кокса и сухого газа и увеличить выход целевых продуктов.These differences make it possible to provide a more uniform and finer dispersion of the raw materials and thereby improve the selectivity of the process for the formation of coke and dry gas and increase the yield of target products.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Предварительное диспергирование жидкого сырья осуществляют путем обработки в зоне смешения потока сырья, подаваемого из сырьевой линии соосно зоне смешения, высокоскоростными струями водяного пара, подаваемыми из кольцевого пространства вокруг зоны смешения радиально к центру поперечного сечения потока сырья, что обеспечивает повышение эффективности диспергирования сырья за счет взаимного дробления капель во встречных радиально ориентированных струях. Поток сырья из сырьевой линии подают в зону смешения по расширяющемуся коническому каналу с углом расширения 24-55°, со средней линейной скоростью на входе в зону смешения 1,9-4,2 м/с, отношение средней линейной скорости потока сырья в зоне смешения к линейной скорости потока в сырьевой линии составляет 0,2-0,6.The essence of the invention is as follows. The preliminary dispersion of liquid raw materials is carried out by processing in the mixing zone the flow of raw materials supplied from the raw material line coaxially to the mixing zone with high-speed jets of water steam supplied from the annular space around the mixing zone radially to the center of the cross section of the raw material flow, which improves the dispersion efficiency of the raw materials due to the mutual crushing drops in oncoming radially oriented jets. The feed stream from the feed line is fed into the mixing zone through an expanding conical channel with an expansion angle of 24-55 °, with an average linear velocity at the entrance to the mixing zone of 1.9-4.2 m / s, the ratio of the average linear velocity of the flow of raw materials in the mixing zone to the linear flow rate in the feed line is 0.2-0.6.
При вышеописанных условиях происходит отрыв потока жидкого сырья от стенок расширяющегося конического канала с резким падением его линейной скорости в пристенной области непосредственно на входе в зону смешения, что существенно снижает диссипацию высокоскоростных струй водяного пара в пристенной области под воздействием потока сырья и способствует их формированию с аккумулированием максимальной кинетической энергии. Одновременно при этих условиях исключается обратная циркуляция оторванного от стенок потока сырья в пристенной области. Благодаря этому кинетическая энергия струй водяного пара по мере их проникновения в поток жидкого сырья изменяется незначительно, что обеспечивает однородное и тонкое диспергирование сырья по всему поперечному сечению потока в зоне смешения, исключая тем самым образование крупных капель в центральной его части. Дополнительное диспергирование сырья проводят в сопле Вентури, что позволяет измельчить образованные на стадии предварительного диспергирования капли и предотвратить расслоение паросырьевого потока. Окончательное распыление сырья в восходящий поток регенерированного катализатора осуществляют через щелевые отверстия, что способствует получению в распыленном сырье близких по размеру капель минимального среднего диаметра. В результате достигается более быстрое испарение сырья в прямоточном реакторе, что позволяет свести к минимуму вклад нежелательных жидкофазных реакций термического крекинга и благодаря этому улучшить селективность процесса по образованию кокса и сухого газа, увеличить выход целевых продуктов.Under the conditions described above, the flow of liquid raw materials separates from the walls of the expanding conical channel with a sharp drop in its linear velocity in the near-wall region directly at the entrance to the mixing zone, which significantly reduces the dissipation of high-speed jets of water vapor in the near-wall region under the influence of the raw material flow and promotes their formation with accumulation maximum kinetic energy. At the same time, under these conditions, the reverse circulation of the raw material stream torn off from the walls in the near-wall region is excluded. Due to this, the kinetic energy of the water vapor jets changes insignificantly as they penetrate the liquid feed stream, which ensures uniform and fine dispersion of the feed material over the entire cross section of the flow in the mixing zone, thereby eliminating the formation of large droplets in its central part. Additional dispersion of the feed is carried out in a Venturi nozzle, which allows grinding the droplets formed at the preliminary dispersion stage and preventing the separation of the vapor-feed stream. The final spraying of the feedstock into the regenerated catalyst upstream is carried out through slit openings, which contributes to the production of sprayed drops of the same size as the minimum average diameter. As a result, faster evaporation of raw materials in a once-through reactor is achieved, which allows minimizing the contribution of undesirable liquid-phase thermal cracking reactions and thereby improving the selectivity of the process for the formation of coke and dry gas, and increasing the yield of target products.
Оборудование форсунок для ввода сырья камерой предварительного диспергирования, включающей сырьевой патрубок, камеру подвода водяного пара и камеру смешения, установленную соосно сырьевому патрубку внутри камеры подвода водяного пара и снабженную несколькими рядами радиально ориентированных отверстий, обеспечивает повышение эффективности диспергирования сырья за счет взаимного дробления капель во встречных высокоскоростных струях водяного пара. Соединение сырьевого патрубка с камерой смешения посредством конического диффузора с углом расширения 24-55° при отношении диаметра камеры смешения к диаметру сырьевого патрубка 1,3-2,2 обеспечивает условия для отрыва потока жидкого сырья от стенок конического диффузора с резким падением линейной скорости потока в пристенной области на входе в камеру смешения. Низкая скорость потока жидкого сырья в пристенной области камеры смешения существенно снижает диссипацию высокоскоростных струй водяного пара на выходе из отверстий в ее цилиндрической стенке и способствует их формированию с аккумулированием максимальной кинетической энергии. Одновременно такая конструкция камеры предварительного диспергирования исключает обратную циркуляцию оторванного от стенок потока сырья в пристенной области. В результате обеспечивается однородное и тонкое диспергирование сырья с образованием близких по размеру сравнительно мелких капель сырья во всем объеме камеры смешения.The equipment of nozzles for introducing raw materials into a preliminary dispersion chamber, including a raw pipe, a water vapor supply chamber, and a mixing chamber mounted coaxially to the raw material nozzle inside the water vapor supply chamber and provided with several rows of radially oriented holes, provides an increase in the dispersion efficiency of the raw material due to the mutual fragmentation of droplets in oncoming high-speed jets of water vapor. The connection of the feed pipe to the mixing chamber by means of a conical diffuser with an expansion angle of 24-55 ° with the ratio of the diameter of the mixing chamber to the diameter of the feed pipe 1.3-2.2 provides the conditions for separation of the flow of liquid raw materials from the walls of the conical diffuser with a sharp drop in the linear flow velocity in wall area at the entrance to the mixing chamber. The low flow rate of liquid raw materials in the wall region of the mixing chamber significantly reduces the dissipation of high-speed jets of water vapor at the outlet of the holes in its cylindrical wall and contributes to their formation with the accumulation of maximum kinetic energy. At the same time, this design of the preliminary dispersion chamber eliminates the reverse circulation of the raw material stream torn off from the walls in the near-wall region. As a result, a uniform and fine dispersion of the raw material is ensured with the formation of relatively small relatively small droplets of raw material in the entire volume of the mixing chamber.
Установка после камеры предварительного диспергирования камеры дополнительного диспергирования, выполненной в виде трубы Вентури, позволяет измельчить образованные капли и предотвратить расслоение паросырьевого потока. Установка наконечника форсунки с щелевым отверстием способствует получению в распыленном сырье близких по размеру капель минимального среднего диаметра. Однородное и тонкое диспергирование сырья в прямоточном реакторе обеспечивает быстрое испарение всех его компонентов, что позволяет улучшить селективность процесса по образованию кокса и сухого газа и увеличить выход бензина.The installation of an additional dispersion chamber made in the form of a Venturi pipe after the preliminary dispersion chamber makes it possible to grind the droplets formed and to prevent separation of the vapor-feed stream. The installation of a nozzle tip with a slit hole helps to obtain droplets with a similar size of droplets of a minimum average diameter. Uniform and fine dispersion of raw materials in a once-through reactor provides rapid evaporation of all its components, which improves the selectivity of the process for the formation of coke and dry gas and increases the yield of gasoline.
Способ каталитического крекинга углеводородного сырья на мелкодисперсном катализаторе осуществляют следующим образом. Согласно фиг.1, 2 углеводородное сырье 1 направляют в зону предварительного диспергирования 2, где из сырьевой линии 3 его подают по расширяющемуся коническому каналу 4 с углом расширения α, равным 24-55°, в зону смешения 5 соосно ей со средней линейной скоростью на входе в зону смешения 1,9-4,2 м/с, причем отношение средней линейной скорости потока сырья на входе в зону смешения к линейной скорости потока сырья в сырьевой линии составляет 0,2-0,6. При этих условиях имеет место отрыв потока жидкого сырья от стенок расширяющегося конического канала на его конце с резким снижением линейной скорости потока в пристенной области на входе в зону смешения.The method of catalytic cracking of hydrocarbons on a finely dispersed catalyst is as follows. According to figure 1, 2 hydrocarbon feedstock 1 is sent to the preliminary dispersion zone 2, where it is supplied from the
Водяной пар 6 направляют в кольцевое пространство 7 вокруг зоны смешения, откуда подают в виде высокоскоростных струй радиально к центру поперечного сечения потока сырья. Низкая скорость потока жидкого сырья в пристенной области на входе в зону смешения существенно ограничивает диссипацию высокоскоростных струй водяного пара в пристенной области под воздействием потока жидкости и способствует их формированию с аккумулированием максимальной кинетической энергии, что обеспечивает однородное и тонкое диспергирование сырья.
Из зоны смешения паросырьевой поток 8 направляют в сопло Вентури 9 для дополнительного диспергирования, обеспечивая тем самым измельчение образованных капель сырья и предотвращение расслоения паросырьевого потока. Далее паросырьевой поток подают в щелевое отверстие 10, через которое его распыливают в восходящий поток регенерированного катализатора 11 с формированием плоского веерообразного факела 12, способствующего более равномерному распределению сырья. Трехстадийное диспергирование сырья согласно предлагаемому способу обеспечивает получение в распыленном сырье близких по размеру капель минимального среднего диаметра.From the mixing zone, the steam-
Распыленное сырье и катализатор контактируют в прямоточном реакторе 13 с образованием парообразных продуктов 14 в результате протекания реакций каталитического крекинга. Парообразные продукты отделяют на выходе из прямоточного реактора от основной массы отработанного катализатора в циклонных сепараторах первой ступени 15, размещенных в сепарационной зоне 16. Отработанный катализатор 17 направляют на отпарку от увлеченных углеводородов в отпарную зону 18, где его обрабатывают водяным паром 19, подаваемым через парораспределительные устройства 20, в ступенчато-противоточных условиях с применением конических перегородок 21. Образованные в отпарной зоне газы 22, состоящие из смеси отпаренных углеводородов и водяного пара, выводят в сепарационную зону. Отпаренный от увлеченных углеводородов отработанный катализатор 23 направляют снизу отпарной зоны на стадию окислительной регенерации (не показана). Поток парообразных продуктов и газов 24 доочищают от мелких фракций катализатора в циклонных сепараторах второй ступени 25, размещенных в сепарационной зоне, и подают в ректификационную колонну (не показана) на разделение.The atomized feed and the catalyst are contacted in a once-through
Предлагаемый способ обеспечивает однородное и тонкое диспергирование сырья с исключением образования крупных капель при его распылении в восходящий поток регенерированного катализатора, что способствует быстрому испарению всех компонентов сырья в прямоточном реакторе и позволяет свести к минимуму вклад нежелательных жидкофазных реакций термического крекинга. В результате достигается улучшение селективности процесса по образованию кокса и сухого газа и увеличение выхода целевых продуктов.The proposed method provides uniform and fine dispersion of the feedstock with the exception of the formation of large droplets when it is sprayed into the upflow of the regenerated catalyst, which contributes to the rapid evaporation of all feedstock components in the direct-flow reactor and allows to minimize the contribution of undesirable liquid-phase thermal cracking reactions. The result is an improvement in the selectivity of the process for the formation of coke and dry gas and an increase in the yield of the target products.
Устройство для осуществления способа каталитического крекинга углеводородного сырья включает прямоточный реактор 13, снабженный радиальными форсунками 26 для ввода сырья, средствами для ввода водяного пара 27 и регенерированного катализатора 28. Радиальные форсунки равномерно размещены по периметру прямоточного реактора в нижней его части и установлены под углом наклона 25-50° к его продольной оси. Число форсунок составляет 4-12. Форсунки состоят из последовательно соединенных камеры предварительного диспергирования 29, камеры дополнительного диспергирования, выполненной в виде трубы Вентури 30, и наконечника с щелевым отверстием 31. Камера предварительного диспергирования включает сырьевой патрубок 32, камеру подвода водяного пара 33 и камеру смешения 34, установленную соосно сырьевому патрубку внутри камеры подвода водяного пара и снабженную несколькими рядами радиально ориентированных отверстий 35, выполненных в цилиндрическом корпусе камеры смешения. Число рядов отверстий составляет 1-4, число отверстий в каждом ряду 5-15. Сырьевой патрубок соединен с камерой смешения посредством конического диффузора 36 с углом расширения α, равным 24-55°, причем отношение диаметра камеры смешения к диаметру сырьевого патрубка составляет 1,3-2,2.A device for implementing the method of catalytic cracking of hydrocarbon feedstock includes a once-through
Соединение сырьевого патрубка с камерой смешения посредством конического диффузора с углом расширения 24-55° при отношении диаметра камеры смешения к диаметру сырьевого патрубка 1,3-2,2 обеспечивает отрыв потока жидкого сырья от стенок конического диффузора с резким падением линейной скорости потока в пристенной области на входе в камеру смешения, что позволяет существенно снизить диссипацию высокоскоростных струй водяного пара на выходе из отверстий в корпусе камеры смешения и тем самым повысить их кинетическую энергию. Благодаря этому достигается однородное и тонкое диспергирование сырья с образованием близких по размеру сравнительно мелких капель сырья во всем объеме камеры смешения.The connection of the feed pipe to the mixing chamber by means of a conical diffuser with an expansion angle of 24-55 ° with the ratio of the diameter of the mixing chamber to the diameter of the feed pipe 1.3-2.2 ensures separation of the liquid feed from the walls of the conical diffuser with a sharp drop in the linear flow velocity in the wall region at the entrance to the mixing chamber, which can significantly reduce the dissipation of high-speed jets of water vapor at the exit from the holes in the housing of the mixing chamber and thereby increase their kinetic energy. Due to this, a homogeneous and fine dispersion of the raw material is achieved with the formation of relatively small relatively small drops of raw material in the entire volume of the mixing chamber.
Устройство включает также сепарационную камеру 37, соединенную с прямоточным реактором и снабженную циклонными сепараторами первой 15 и второй 25 ступени для отделения продуктов каталитического крекинга от отработанного катализатора, отпарную камеру 38, соединенную с сепарационной камерой и расположенную ниже нее, снабженную средствами для ввода водяного пара 20, коническими перегородками 21 и средствами для вывода отработанного катализатора 39.The device also includes a
Предлагаемое устройство обеспечивает однородное и тонкое диспергирование сырья при его вводе в прямоточный реактор, что позволяет ускорить испарение сырья, улучшить селективность процесса по образованию кокса и сухого газа, увеличить выход целевых продуктов.The proposed device provides uniform and fine dispersion of the raw material when it is introduced into the direct-flow reactor, which allows to accelerate the evaporation of the raw material, improve the selectivity of the process for the formation of coke and dry gas, and increase the yield of target products.
Ниже приведены конкретные примеры использования известного и предлагаемого способов каталитического крекинга углеводородного сырья и устройств для его осуществления применительно к промышленной установке каталитического крекинга производительностью 125 т/ч.The following are specific examples of using the known and proposed methods for the catalytic cracking of hydrocarbon feedstocks and devices for its implementation in relation to an industrial catalytic cracking unit with a capacity of 125 t / h.
Сравнительные показатели процесса каталитического крекинга углеводородного сырья по известному и предлагаемому способам с применением известного и предлагаемого устройств представлены в таблице.Comparative indicators of the process of catalytic cracking of hydrocarbons according to the known and proposed methods using the known and proposed devices are presented in the table.
Пример 1Example 1
Каталитическому крекингу подвергают прямогонный вакуумный газойль с пределами выкипания 328-538°С. Характеристики углеводородного сырья: плотность 917 кг/м3, содержание серы 2,05 мас.%, содержание основного азота 0,09 мас.%, коксуемость по Конрадсону 0,21 мас.%, содержание тяжелых металлов (ванадия и никеля) 0,7 мг/кг. В качестве катализатора используют микросферический цеолитсодержащий катализатор со следующими характеристиками: насыпная плотность 773 кг/м3, удельный объем пор 0,34 см3/г, удельная поверхность 140 м2/г; гранулометрический состав, мас.%: фракция мельче 40 мкм 4; фракция мельче 60 мкм 21; фракция мельче 80 мкм 53; фракция мельче 100 мкм 85. Химический состав катализатора, мас.%: оксид алюминия 48,0; оксид натрия 0,25; оксиды редкоземельных элементов 3,0. Расход свежего катализатора 0,6 кг/т перерабатываемого сырья. Микроактивность равновесного катализатора 72 мас.%.Straight-run vacuum gas oil is subjected to catalytic cracking with a boiling range of 328-538 ° C. Characteristics of hydrocarbons: density 917 kg / m 3 , sulfur content 2.05 wt.%, Basic nitrogen content 0.09 wt.%, Conradson coking ability 0.21 wt.%, Heavy metals (vanadium and nickel) 0, 7 mg / kg. A microspherical zeolite-containing catalyst with the following characteristics is used as a catalyst: bulk density 773 kg / m 3 , specific pore volume 0.34 cm 3 / g, specific surface 140 m 2 / g; particle size distribution, wt.%: fraction finer than 40
Каталитический крекинг осуществляют в прямоточном реакторе при температуре 525°С, времени контакта углеводородного сырья с катализатором 2,8 с, кратности циркуляции катализатора 6,4 кг/кг перерабатываемого сырья. Расход водяного пара на диспергирование и распыление сырья составляет 2,2 мас.% от расхода сырья, температура нагрева сырья 280°С. Сырье вводят в прямоточный реактор через шесть радиальных форсунок, равномерно размещенных по периметру в нижней его части.Catalytic cracking is carried out in a once-through reactor at a temperature of 525 ° C, a contact time of hydrocarbon feed with a catalyst of 2.8 s, a catalyst circulation of 6.4 kg / kg of processed feed. The consumption of water vapor for dispersion and spraying of raw materials is 2.2 wt.% Of the consumption of raw materials, the heating temperature of the raw material is 280 ° C. Raw materials are introduced into a once-through reactor through six radial nozzles uniformly placed around the perimeter in its lower part.
В соответствии с предлагаемым способом жидкое сырье направляют в зону предварительного диспергирования форсунок, где из сырьевой линии его подают по расширяющемуся коническому каналу с углом расширения 40° в зону смешения со средней линейной скоростью на ее входе 3,0 м/с. Отношение средней линейной скорости потока сырья на входе в зону смешения к линейной скорости потока сырья в сырьевой линии составляет 0,4. В устройстве для осуществления предлагаемого способа сырьевой патрубок соединен с камерой смешения посредством конического диффузора с углом расширения 40°, отношение диаметра камеры смешения к диаметру сырьевого патрубка составляет 1,6. При этих условиях имеет место отрыв потока жидкого сырья от стенок расширяющегося конического канала со снижением линейной скорости потока в пристенной области на входе в зону смешения до 0,4 м/с.In accordance with the proposed method, liquid feed is sent to the nozzle pre-dispersion zone, where it is fed from the feed line through an expanding conical channel with an expansion angle of 40 ° into the mixing zone with an average linear velocity at its inlet of 3.0 m / s. The ratio of the average linear flow rate of the feed at the inlet to the mixing zone to the linear flow rate of the feed in the feed line is 0.4. In the device for implementing the proposed method, the raw pipe is connected to the mixing chamber by means of a conical diffuser with an angle of expansion of 40 °, the ratio of the diameter of the mixing chamber to the diameter of the raw pipe is 1.6. Under these conditions, there is a separation of the flow of liquid raw materials from the walls of the expanding conical channel with a decrease in the linear flow velocity in the wall region at the entrance to the mixing zone to 0.4 m / s.
Водяной пар направляют в кольцевое пространство вокруг зоны смешения, откуда подают в виде высокоскоростных струй через семь радиально ориентированных отверстий, равномерно размещенных по периметру зоны смешения в одном ряду. Благодаря низкой линейной скорости потока сырья в пристенной области на входе в зону смешения снижается диссипация высокоскоростных струй водяного пара под воздействием потока жидкости и обеспечивается их формирование с аккумулированием максимальной кинетической энергии, что способствует однородному и тонкому диспергированию сырья с образованием капель со средним диаметром 240 мкм. Из зоны смешения паросырьевой поток направляют в сопло Вентури для дополнительного диспергирования и далее распыливают в восходящий поток регенерированного катализатора через щелевое отверстие наконечника форсунок с получением в распыленном сырье мелких капель со средним диаметром 40 мкм при полном отсутствии крупных капель (крупнее 200 мкм).Water vapor is directed into the annular space around the mixing zone, from where it is supplied in the form of high-speed jets through seven radially oriented holes uniformly placed along the perimeter of the mixing zone in one row. Due to the low linear velocity of the flow of raw materials in the near-wall region at the entrance to the mixing zone, the dissipation of high-speed jets of water vapor under the influence of a liquid flow is reduced and their formation is ensured with the accumulation of maximum kinetic energy, which contributes to a uniform and fine dispersion of the raw material with the formation of droplets with an average diameter of 240 μm. From the mixing zone, the steam-feed stream is sent to a Venturi nozzle for additional dispersion and then sprayed into the regenerated catalyst upstream through the slit hole of the nozzle tip to obtain fine droplets with an average diameter of 40 μm in the sprayed raw materials in the absence of large drops (larger than 200 μm).
Парообразные продукты каталитического крекинга выводят из прямоточного реактора и отделяют от отработанного катализатора в циклонных сепараторах первой и второй ступени с эффективностью 99,9993%. Отработанный катализатор направляют на отпарку от увлеченных углеводородов в отпарную зону и далее выводят на стадию окислительной регенерации.The vaporous products of catalytic cracking are removed from the direct-flow reactor and separated from the spent catalyst in cyclone separators of the first and second stages with an efficiency of 99.9993%. The spent catalyst is sent to stripping from entrained hydrocarbons in the stripping zone and then brought to the stage of oxidative regeneration.
Предлагаемые способ и устройство для его осуществления обеспечивают более однородное и тонкое диспергирование сырья, что позволяет ускорить испарение сырья и благодаря этому свести к минимуму вклад нежелательных жидкофазных реакций термического крекинга и в конечном счете снизить величину дельта кокса на 0,9 мас.% и выход сухого газа на 0,4 мас.%, повысить выход бензина на 2,1 мас.%.The proposed method and device for its implementation provide a more uniform and finer dispersion of raw materials, which allows to accelerate the evaporation of raw materials and thereby minimize the contribution of undesirable liquid-phase thermal cracking reactions and ultimately reduce the delta coke by 0.9 wt.% And dry yield gas by 0.4 wt.%, increase the yield of gasoline by 2.1 wt.%.
Пример 2Example 2
Каталитический крекинг углеводородного сырья осуществляют в соответствии с примером 1. Жидкое сырье из сырьевой линии подают по расширяющемуся коническому каналу с углом расширения 24° в зону смешения со средней линейной скоростью на ее входе 4,2 м/с. Отношение средней линейной скорости потока сырья на входе в зону смешения к линейной скорости потока сырья в сырьевой линии составляет 0,6. В устройстве для осуществления предлагаемого способа сырьевой патрубок соединен с камерой смешения посредством конического диффузора с углом расширения 24°, отношение диаметра камеры смешения к диаметру сырьевого патрубка составляет 1,3. При этих условиях имеет место отрыв потока жидкого сырья от стенок расширяющего конического канала на его конце со снижением линейной скорости потока в пристенной области на входе в зону смешения до 0,5 м/с. Благодаря этому существенно снижается диссипация радиально ориентированных высокоскоростных струй водяного пара и повышается их кинетическая энергия, что способствует однородному и тонкому диспергированию сырья с образованием капель со средним диаметром 300 мкм после стадии предварительного диспергирования и 50 мкм после распыления в прямоточный реактор при полном отсутствии крупных капель в распыленном сырье.The catalytic cracking of hydrocarbon feeds is carried out in accordance with Example 1. Liquid feed from the feed line is fed through an expanding conical channel with an expansion angle of 24 ° to the mixing zone with an average linear velocity at its inlet of 4.2 m / s. The ratio of the average linear flow rate of the feed at the inlet to the mixing zone to the linear flow rate of the feed in the feed line is 0.6. In the device for implementing the proposed method, the raw pipe is connected to the mixing chamber by means of a conical diffuser with an expansion angle of 24 °, the ratio of the diameter of the mixing chamber to the diameter of the raw pipe is 1.3. Under these conditions, there is a separation of the liquid feed stream from the walls of the expanding conical channel at its end with a decrease in the linear flow velocity in the near-wall region at the entrance to the mixing zone to 0.5 m / s. Due to this, the dissipation of radially oriented high-speed jets of water vapor is significantly reduced and their kinetic energy increases, which contributes to uniform and fine dispersion of the raw material with the formation of droplets with an average diameter of 300 μm after the preliminary dispersion stage and 50 μm after spraying into the direct-flow reactor with the complete absence of large drops in sprayed raw materials.
Как видно из таблицы, в результате использования предлагаемого способа и устройства для его осуществления величина дельта кокса и выход сухого газа снижаются соответственно на 0,8 мас.% и 0,3 мас.%, выход бензина увеличивается на 1,9 мас.%.As can be seen from the table, as a result of using the proposed method and device for its implementation, the delta value of coke and the yield of dry gas decrease by 0.8 wt.% And 0.3 wt.%, Respectively, and the yield of gasoline increases by 1.9 wt.%.
Пример 3Example 3
Каталитический крекинг углеводородного сырья осуществляют в соответствии с примером 1. Жидкое сырье из сырьевой линии подают по расширяющемуся коническому каналу с углом расширения 55° в зону смешения со средней линейной скоростью на ее входе 1,9 м/с. Отношение средней линейной скорости потока сырья на входе в зону смешения к линейной скорости потока сырья в сырьевой линии составляет 0,2. В устройстве для осуществления предлагаемого способа сырьевой патрубок соединен с камерой смешения посредством конического диффузора с углом расширения 55°, отношение диаметра камеры смешения к диаметру сырьевого патрубка составляет 2,2. При этих условиях имеет место отрыв потока жидкого сырья от стенок расширяющего конического канала на его конце со снижением линейной скорости потока в пристенной области на входе в зону смешения до 0,5 м/с. Благодаря этому существенно снижается диссипация радиально ориентированных высокоскоростных струй водяного пара и повышается их кинетическая энергия, что способствует однородному и тонкому диспергированию сырья с образованием капель со средним диаметром 300 мкм после стадии предварительного диспергирования и 50 мкм после распыления в прямоточный реактор при полном отсутствии крупных капель в распыленном сырье.The catalytic cracking of hydrocarbon feeds is carried out in accordance with Example 1. Liquid feed from the feed line is fed through an expanding conical channel with an expansion angle of 55 ° into the mixing zone with an average linear velocity at its inlet of 1.9 m / s. The ratio of the average linear velocity of the flow of raw materials at the entrance to the mixing zone to the linear velocity of the flow of raw materials in the feed line is 0.2. In the device for implementing the proposed method, the raw pipe is connected to the mixing chamber by means of a conical diffuser with an expansion angle of 55 °, the ratio of the diameter of the mixing chamber to the diameter of the raw pipe is 2.2. Under these conditions, there is a separation of the liquid feed stream from the walls of the expanding conical channel at its end with a decrease in the linear flow velocity in the near-wall region at the entrance to the mixing zone to 0.5 m / s. Due to this, the dissipation of radially oriented high-speed jets of water vapor is significantly reduced and their kinetic energy increases, which contributes to uniform and fine dispersion of the raw material with the formation of droplets with an average diameter of 300 μm after the preliminary dispersion stage and 50 μm after spraying into the direct-flow reactor with the complete absence of large drops in sprayed raw materials.
Как видно из таблицы, в результате использования предлагаемого способа и устройства для его осуществления величина дельта кокса и выход сухого газа снижаются соответственно на 0,8 мас.% и 0,3 мас.%, выход бензина увеличивается на 1,9 мас.%.As can be seen from the table, as a result of using the proposed method and device for its implementation, the delta value of coke and the yield of dry gas decrease by 0.8 wt.% And 0.3 wt.%, Respectively, and the yield of gasoline increases by 1.9 wt.%.
Пример 4 (для сравнения)Example 4 (for comparison)
Каталитический крекинг углеводородного сырья осуществляют в соответствии с примером 1. Жидкое сырье из сырьевой линии подают по расширяющемуся коническому каналу с углом расширения 22° в зону смешения со средней линейной скоростью на ее входе 4,6 м/с. Отношение средней линейной скорости потока сырья на входе в зону смешения к линейной скорости потока сырья в сырьевой линии составляет 0,7. В устройстве для осуществления предлагаемого способа сырьевой патрубок соединен с камерой смешения посредством конического диффузора с углом расширения 22°, отношение диаметра камеры смешения к диаметру сырьевого патрубка составляет 1,2.The catalytic cracking of hydrocarbon feeds is carried out in accordance with Example 1. Liquid feed from the feed line is fed through an expanding conical channel with an expansion angle of 22 ° to the mixing zone with an average linear velocity at its inlet of 4.6 m / s. The ratio of the average linear flow rate of the feedstock at the inlet to the mixing zone to the linear flow rate of the feedstock in the feed line is 0.7. In the device for implementing the proposed method, the raw pipe is connected to the mixing chamber by means of a conical diffuser with an angle of expansion of 22 °, the ratio of the diameter of the mixing chamber to the diameter of the raw pipe is 1.2.
По сравнению с вариантом использования способа и устройства для его осуществления в условиях, соответствующих заданным пределам, происходит неполный отрыв потока жидкого сырья от стенок расширяющегося конического канала на его конце, что приводит к повышению линейной скорости потока в пристенной области на входе в зону смешения до 0,9 м/с. Вследствие этого увеличивается диссипация высокоскоростных струй водяного пара под воздействием потока жидкости и снижается их кинетическая энергия, что способствует образованию более крупных капель со средним диаметром 380 мкм после стадии предварительного диспергирования и 65 мкм после распыления в прямоточный реактор, причем в распыленном сырье присутствуют крупные капли в количестве 3 мас.%. Это приводит к увеличению продолжительности испарения сырья и повышению вклада нежелательных жидкофазных реакций термического крекинга и, как следствие, к ухудшению селективности процесса по образованию сухого газа и кокса.Compared with the use of the method and device for its implementation under conditions corresponding to the specified limits, there is an incomplete separation of the liquid feed stream from the walls of the expanding conical channel at its end, which leads to an increase in the linear flow velocity in the wall region at the entrance to the mixing zone to 0 , 9 m / s. As a result, the dissipation of high-speed jets of water vapor under the influence of a liquid flow increases and their kinetic energy decreases, which contributes to the formation of larger droplets with an average diameter of 380 μm after the preliminary dispersion stage and 65 μm after spraying into a direct-flow reactor, and large drops are present in the sprayed feed the amount of 3 wt.%. This leads to an increase in the duration of evaporation of raw materials and an increase in the contribution of undesirable liquid-phase thermal cracking reactions and, as a result, to a decrease in the selectivity of the process for the formation of dry gas and coke.
Как видно из таблицы, в результате величина дельта кокса и выход сухого газа повышаются соответственно на 0,2-0,3 мас.% и 0,1-0,2 мас.%, выход бензина снижается на 0,6-0,8 мас.%.As can be seen from the table, as a result, the delta of coke and the yield of dry gas increase by 0.2-0.3 wt.% And 0.1-0.2 wt.%, Respectively, the gasoline yield decreases by 0.6-0.8 wt.%.
Пример 5 (для сравнения)Example 5 (for comparison)
Каталитический крекинг углеводородного сырья осуществляют в соответствии с примером 1. Жидкое сырье из сырьевой линии подают по расширяющемуся коническому каналу с углом расширения 60° в зону смешения со средней линейной скоростью на ее входе 1,7 м/с. Отношение средней линейной скорости потока сырья на входе в зону смешения к линейной скорости потока сырья в сырьевой линии составляет 0,1. В устройстве для осуществления предлагаемого способа сырьевой патрубок соединен с камерой смешения посредством конического диффузора с углом расширения 60°, отношение диаметра камеры смешения к диаметру сырьевого патрубка составляет 3,2.The catalytic cracking of hydrocarbon feeds is carried out in accordance with Example 1. Liquid feed from the feed line is fed through an expanding conical channel with an expansion angle of 60 ° into the mixing zone with an average linear velocity of 1.7 m / s at its inlet. The ratio of the average linear velocity of the flow of raw materials at the entrance to the mixing zone to the linear velocity of the flow of raw materials in the feed line is 0.1. In the device for implementing the proposed method, the raw pipe is connected to the mixing chamber by means of a conical diffuser with an angle of expansion of 60 °, the ratio of the diameter of the mixing chamber to the diameter of the raw pipe is 3.2.
По сравнению с вариантом использования способа и устройства для его осуществления в условиях, соответствующих заданным пределам, имеет место обратная циркуляция оторванного от стенок потока сырья в пристенной области на входе в зону смешения, что приводит к повышению линейной скорости потока в этой области до 1,1 м/с, причем поток в пристенной области направлен в обратную сторону.Compared with the use of the method and device for its implementation under conditions corresponding to the specified limits, there is a reverse circulation of the raw material stream torn off from the walls in the near-wall region at the entrance to the mixing zone, which leads to an increase in the linear flow velocity in this region to 1.1 m / s, and the flow in the wall region is directed in the opposite direction.
Вследствие этого увеличивается диссипация высокоскоростных струй водяного пара под воздействием потока жидкости и снижается их кинетическая энергия, что способствует образованию более крупных капель со средним диаметром 400 мкм после стадии предварительного диспергирования и 70 мкм после распыления в прямоточный реактор, причем в распыленном сырье присутствуют крупные капли в количестве 4 мас.%. Это приводит к увеличению продолжительности испарения сырья и повышению вклада нежелательных жидкофазных реакций термического крекинга и, как следствие, к ухудшению селективности процесса по образованию сухого газа и кокса.As a result of this, the dissipation of high-speed jets of water vapor under the influence of a liquid flow increases and their kinetic energy decreases, which contributes to the formation of larger droplets with an average diameter of 400 μm after the preliminary dispersion stage and 70 μm after spraying into a direct-flow reactor, and large drops in the amount of 4 wt.%. This leads to an increase in the duration of evaporation of raw materials and an increase in the contribution of undesirable liquid-phase thermal cracking reactions and, as a result, to a decrease in the selectivity of the process for the formation of dry gas and coke.
Как видно из таблицы, в результате величина дельта кокса и выход сухого газа повышаются соответственно на 0,3-0,4 мас.% и 0,2-0,3 мас.%, выход бензина снижается на 0,7-0,9 мас.%.As can be seen from the table, as a result, the coke delta value and dry gas yield increase by 0.3-0.4 wt.% And 0.2-0.3 wt.%, Respectively, gasoline yield decreases by 0.7-0.9 wt.%.
Как следует из представленных в примерах данных, при одинаковых условиях эксплуатации предлагаемый способ каталитического крекинга углеводородного сырья и устройство для его осуществления с подачей потока из сырьевой линии в зону смешения по расширяющемуся коническому каналу с углом расширения 24-55° со средней линейной скоростью на входе в зону смешения 1,9-4,2 м/с при отношении средней линейной скорости потока сырья на входе в зону смешения к линейной скорости потока сырья в сырьевой линии 0,2-0,6, соединением сырьевого патрубка с камерой смешения посредством конического диффузора с углом расширения 24-55° при отношении диаметра камеры смешения к диаметру сырьевого патрубка 1,3-2,2 обеспечивают более однородное и тонкое диспергирование сырья при его обработке радиально ориентированными высокоскоростными струями водяного пара в зоне смешения за счет повышения кинетической энергии этих струй благодаря снижению их диссипации под воздействием потока жидкости при формировании струй на выходе из отверстий в зоне смешения вследствие отрыва потока сырья от стенок расширяющегося конического канала с резким падением его линейной скорости в пристенной области на входе в зону смешения. В результате при распылении сырья в прямоточный реактор обеспечивается получение близких по размеру капель минимального диаметра, что позволяет ускорить испарение сырья и свести к минимуму вклад нежелательных жидкофазных реакций термического крекинга и в конечном счете снизить величину дельта кокса на 0,8-0,9 мас.% и выход сухого газа на 0,3-0,4 мас.%, увеличить выход бензина на 1,9-2,1 мас.%.As follows from the data presented in the examples, under the same operating conditions, the proposed method for catalytic cracking of hydrocarbon feeds and a device for its implementation with a flow from the feed line to the mixing zone through an expanding conical channel with an expansion angle of 24-55 ° with an average linear velocity at the inlet mixing zone 1.9-4.2 m / s with a ratio of the average linear flow rate of the raw material at the inlet to the mixing zone to the linear flow rate of the raw material in the feed line 0.2-0.6, by connecting the raw pipe to the chamber, see Solutions by means of a conical diffuser with an expansion angle of 24-55 ° with a ratio of the diameter of the mixing chamber to the diameter of the feed pipe 1.3-2.2 provide a more uniform and finer dispersion of the feed when it is processed by radially oriented high-speed jets of water vapor in the mixing zone by increasing the kinetic the energy of these jets due to the reduction of their dissipation under the influence of a liquid stream during the formation of jets at the exit of the holes in the mixing zone due to separation of the feed stream from the walls of the expanding onicheskogo channel with a sharp drop of its linear velocity in the wall region of the inlet into the mixing zone. As a result, by spraying the raw materials into a direct-flow reactor, it is possible to obtain small-sized droplets of minimum diameter, which allows to accelerate the evaporation of the raw materials and minimize the contribution of undesirable liquid-phase thermal cracking reactions and ultimately reduce the coke delta by 0.8-0.9 wt. % and the yield of dry gas by 0.3-0.4 wt.%, increase the yield of gasoline by 1.9-2.1 wt.%.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009135859/04A RU2412231C1 (en) | 2009-09-28 | 2009-09-28 | Procedure for catalyst cracking hydrocarbon stock and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009135859/04A RU2412231C1 (en) | 2009-09-28 | 2009-09-28 | Procedure for catalyst cracking hydrocarbon stock and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2412231C1 true RU2412231C1 (en) | 2011-02-20 |
Family
ID=46310063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009135859/04A RU2412231C1 (en) | 2009-09-28 | 2009-09-28 | Procedure for catalyst cracking hydrocarbon stock and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2412231C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2458102C1 (en) * | 2011-03-23 | 2012-08-10 | Открытое акционерное общество "Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез" | Method of catalytic cracking of hydrocarbons |
| CN115283159A (en) * | 2022-08-03 | 2022-11-04 | 中国石油化工股份有限公司 | Gas-liquid three-phase feeding nozzle, raw oil feeding method and application |
-
2009
- 2009-09-28 RU RU2009135859/04A patent/RU2412231C1/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2458102C1 (en) * | 2011-03-23 | 2012-08-10 | Открытое акционерное общество "Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез" | Method of catalytic cracking of hydrocarbons |
| CN115283159A (en) * | 2022-08-03 | 2022-11-04 | 中国石油化工股份有限公司 | Gas-liquid three-phase feeding nozzle, raw oil feeding method and application |
| CN115283159B (en) * | 2022-08-03 | 2024-02-13 | 中国石油化工股份有限公司 | Gas-liquid three-phase feeding nozzle, raw oil feeding method and application |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2410155C2 (en) | Device for contacting raw material with high contents of impurities with catalyst in installation for catalytic cracking in fluidisated layer of catalyst | |
| JP4486296B2 (en) | Feed material dispersion system and fluid catalytic cracking method for fluid catalytic cracker | |
| US4555328A (en) | Method and apparatus for injecting liquid hydrocarbon feed and steam into a catalytic cracking zone | |
| KR102148950B1 (en) | Integrated hydroprocessing, steam pyrolysis catalytic cracking process to produce petrochemicals from crude oil | |
| RU2449003C2 (en) | Device and method for catalytic cracking | |
| US5087349A (en) | Process for selectively maximizing product production in fluidized catalytic cracking of hydrocarbons | |
| KR100939503B1 (en) | Downflow catalytic cracking reactor and use thereof | |
| JPH0633360B2 (en) | Method and apparatus for fluidized bed contact cracking | |
| JPH055876B2 (en) | ||
| JPH0745670B2 (en) | Method and apparatus for catalytic cracking of hydrocarbon feeds subjected to pretreatment with solid particles having little activity | |
| RU2412231C1 (en) | Procedure for catalyst cracking hydrocarbon stock and device for its implementation | |
| US8435401B2 (en) | Fluidized catalytic cracker with active stripper and methods using same | |
| RU2458102C1 (en) | Method of catalytic cracking of hydrocarbons | |
| US4640463A (en) | Apparatus for injecting liquid hydrocarbon feed and steam into a catalytic cracking zone | |
| RU2637708C2 (en) | Method of producing acetylene and synthesis gas | |
| CN113926396B (en) | Heavy oil catalytic conversion reactor and method for preparing propylene by heavy oil catalytic cracking | |
| JP5794579B2 (en) | Separation and stripping device for external FCC risers | |
| RU2487160C1 (en) | Procedure for catalytic cracking of hydrocarbon material with yield of light olefins and device for its implementation | |
| JP2002241765A (en) | Fluidized catalytic cracking process for heavy oil | |
| JPH07188675A (en) | Improvement of apparatus for fluidized catalytic cracking of hydrocarbon feedstock | |
| RU2417246C1 (en) | Procedure for hydrocarbon stock catalytic cracking | |
| WO2018211531A1 (en) | Fluid atomizer, fluidized catalytic cracking unit and method of cracking heavy hydrocarbon fuel | |
| RU2282656C1 (en) | Delayed petroleum feedstock coking process | |
| RU2410412C1 (en) | Method of catalytic cracking of hydrocarbon raw material and device for its implementation | |
| CN1191324C (en) | Desending catalytic cracking reactor and its application |