RU2753712C2 - Новое устройство распределения многофазной смеси в камере, содержащей псевдоожиженную среду - Google Patents

Новое устройство распределения многофазной смеси в камере, содержащей псевдоожиженную среду Download PDF

Info

Publication number
RU2753712C2
RU2753712C2 RU2019139264A RU2019139264A RU2753712C2 RU 2753712 C2 RU2753712 C2 RU 2753712C2 RU 2019139264 A RU2019139264 A RU 2019139264A RU 2019139264 A RU2019139264 A RU 2019139264A RU 2753712 C2 RU2753712 C2 RU 2753712C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
windows
light phase
phase
height
reaction chamber
Prior art date
Application number
RU2019139264A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2019139264A3 (ru
RU2019139264A (ru
Inventor
Сина ТЕБЬЯНЯН
Бенжамин АМБЛАР
Тьерри ГОТЬЕ
Original Assignee
Ифп Энержи Нувелль
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ифп Энержи Нувелль filed Critical Ифп Энержи Нувелль
Publication of RU2019139264A publication Critical patent/RU2019139264A/ru
Publication of RU2019139264A3 publication Critical patent/RU2019139264A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2753712C2 publication Critical patent/RU2753712C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1818—Feeding of the fluidising gas
    • B01J8/1827—Feeding of the fluidising gas the fluidising gas being a reactant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/001—Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
    • B01J4/002—Nozzle-type elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/004—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor by means of a nozzle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G47/00—Cracking of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen- generating compounds, to obtain lower boiling fractions
    • C10G47/24—Cracking of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen- generating compounds, to obtain lower boiling fractions with moving solid particles
    • C10G47/30—Cracking of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen- generating compounds, to obtain lower boiling fractions with moving solid particles according to the "fluidised-bed" technique
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00893—Feeding means for the reactants
    • B01J2208/00902—Nozzle-type feeding elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00893—Feeding means for the reactants
    • B01J2208/0092—Perforated plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00893—Feeding means for the reactants
    • B01J2208/00929—Provided with baffles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00938—Flow distribution elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/085—Feeding reactive fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/26—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with two or more fluidised beds, e.g. reactor and regeneration installations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/44—Fluidisation grids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Abstract

Изобретение относится к улучшению конструкций распределителей, предназначенных для распределения легкой фазы в тяжелой фазе. Изобретение относится к устройству распределения легкой фазы внутри тяжелой фазы в реакционной камере (5), где указанная тяжелая фаза присутствует в псевдоожиженном состоянии, при этом устройство включает трубопровод (1) для подвода легкой фазы, указанный трубопровод (1) является цилиндрическим и открытым в верхней части благодаря первым и вторым прямоугольным окнам (7, 8), расположенным в боковой стенке указанного трубопровода (1), при этом вторые окна (8) продолжаются ветвями (6), перпендикулярными оси симметрии реакционной камеры (5), при этом над верхней частью трубопровода (1) находится выпуклая головка (9). Технический результат – повышение эффективности реактора за счет того, что легкая фаза равномерно распределена и более эффективно взаимодействует с плотной фазой. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к улучшению конструкции распределителей, предназначенных для распределения легкой фазы в тяжелой фазе. Вообще, легкая фаза представляет собой газовую фазу, тяжелая фаза представляет собой жидкую фазу, однако в более общем смысле, в контексте псевдоожиженного слоя, легкая фаза представляет собой газовую фазу, фазу газ–твердое или жидкую фазу, а тяжелая фаза представляет собой, собственно, псевдоожиженный слой, т.е., эмульсию твердых частиц в газе или жидкости.
В том случае, когда в реакторе имеется псевдоожиженный слой, содержащий твердую фазу (каталитическую или некаталитическую), поддерживаемую взвешенной в псевдоожиженном состоянии путем пропускания газообразной или жидкой текучей среды, смеси газа и жидкости или псевдо–текучей среды, состоящей из газа или жидкости, содержащей взвешенные частицы, распределение имеет существенное значение для поддержания псевдоожиженного состояния твердой фазы в реакторе.
Следовательно, важно обеспечить хорошое распределение текучих фаз на входе в реактор.
В 6 главе книги «Handbook of Fluidization and Fluid–Particle Systems» (Руководство по созданию псевдоожиженного слоя и текучим системам» (ed. Yang 2003) приведены примеры различных типов распределителей, используемых в многофазных системах.
Например, в патенте US4760779 описан распределитель типа пластины с отверстиями, используемый для подачи материалов в псевдоожиженные слои. В документах US2841476 и US3672577 приведены примеры распределителей, снабженных защитными колпаками, установленными над каждым отверстием, для предотвращения обратного движения твердой фазы и для разбиения струи.
Предметом настоящего изобретения является описание системы, позволяющей распределять легкую текучую фазу в реакционной камере, содержащей текучую фазу или твердую псевдоожиженную фазу, отличающуюся большей плотностью, чем подлежащая распределению легкая фаза. Эта система позволяет не только уменьшить скорость при ведении легкой фазы, но и равномерно распределить легкую фазу по всему сечению реактора. Более конкретно, система согласно изобретению образована каналом, позволяющим премещать легкую текучую фазу в реактор. На конце этого канала расположены дефлекторы, предназначенные для распределения легкой текучей фазы по разным радиальным участкам реактора.
В частности, изобретение применимо для распределения легкой фазы (газа или фазы газ–жидкость) в реакторе с псевдоожиженным кипящим трехфазным слоем, в котором катализатор ожижают смесью реакционноспособных текучих сред, образованных газом и жидкостью.
Изобретение может быть использовано для распределения легкой фазы в жидкости по потоку выше распределителя, образованного системой с перфорированной пластиной. Особенно хорошо изобретение применимо, когда легкая текучая среда представляет собой водород, тяжелая текучая среда представляет собой нефтяные остатки, реактор с псевдоожиженным трехфазным слоем является реактором гидроконверсии в кипящем слое.
Изобретение может быть использовано для распределения фазы газ–твердое или газ–жидкость с высокой температурой в реакторе с псевдоожиженным слоем. Это относится к случаю поэтапной регенерации катализатора в процессе каталитического крекинга R2R, где катализатор на первом этапе подвергают сжиганию в псевдоожиженном слое, и на втором этапе – регенерации, также в псевдоожиженном слое, при этом, катализатор должен быть распределен в псевдоожиженном слое гомогенно по всему сечению второго этапа регенерации для облегчения реакций горения и сокращения перепада температур.
В более общем смысле, устройство, соответствующее изобретению, может быть использовано, помимо прочего, в следующих реакторах:
– реакторы FCC (fluid catalytic cracking – каталитический крекинг в псевдоожиженном слое),
– реакторы регенерации катализатора, например, каталитического крекинга,
– реакторы, в которых имеется псевдоожиженный слой катализатора,
– реакторы гидроочистки или гидрокрекинга с восходящим потоком, в которых подача двухфазного потока газ–жидкость или газ–твердое осуществляется снизу реакционной камеры,
– реакторы суспензионного типа,
– отпарные аппараты, сушильные аппараты, увлажнительные аппараты,
– реакторы каталитического пиролиза.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой вид сбоку устройства распределения многофазного потока, соответствующего изобретению. На нем показаны окна (7) и (8), головка (9) и подводящий канал (2).
На фиг. 2а более подробно показан вид сбоку распределителя с указанием, в частности, размеров Е, F и Н.
На фиг. 2b представлен вид распределителя снизу, на котором можно видеть ветви (6), отходящие от окон (8), а также выемки (10).
Фиг. 2с представляет собой вид снизу соответствующего изобретению распределителя, позволяющий понять, как расположены ветви (6), а также чередование окон (7) и (8). На этой фигуре проставлены размеры А, В, С, D.
Фиг. 2d представляет собой вид распределителя сбоку, на котором показана высота К окон (8) и высота L ветвей (6).
На фиг. 3 представлен результат 3D моделирования, позволяющий проследить распространение текучей среды, поданной в камеру при помощи распределителя известного уровня техники.
На фиг. 4 представлен результат 3D моделирования, позволяющий проследить распространение текучей среды, поданной в камеру (5) при помощи распределителя, соответствующего настоящему изобретению.
Фиг. 3 и 4 предназначены для пояснения сравнительного примера, приведенного в конце описания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известный уровень техники в области распределителей многофазной среды достаточно богат, и в качестве наиболее родственных примем во внимание следующие два документа известного уровня техники:
– патент US 5571482, в котором описано регулирование температуры в регенераторе FCC при помощи теплообменного устройства с псевдоожиженным слоем, именуемого «cat cooler» (охладитель катализатора). В этом патенте кратко упомянут (столбец 6/строка 40) распределитель типа «шампиньон», расположенный в регенераторе на высоте подъемной трубы, без уточнения его размеров.
– в патенте FR 3006607 описан распределитель типа «шампиньон», применимый в способах H–oil и FCC. В этом патенте заявлено распределение легкой фазы в тяжелой фазе (газа в жидкости или газа в псевдоожиженном слое), в котором найдено средство задания направления подлежащей вводу текучей среды, крышка (5), имеющая основной корпус (6) в форме колокола, и отклоняющее устройство (14), предназначенное для направления текучей среды к периферии крышки (5). Точно указаны размеры основных элементов. Соответствующее настоящему изобретению устройство позволяет существенно улучшить распределение легкой фазы в реакторе по сравнению с устройством, описанным в FR 3006607.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение можно определить как устройство распределения легкой фазы внутри тяжелой фазы в реакционной камере (5), где указанная тяжелая фаза присутствует в псевдоожиженном состоянии.
Легкая фаза может представлять собой газ, суспензию газ–твердое или жидкость, тяжелая псевдоожиженная фаза – эмульсию газ–твердое или даже трехфазную среду газ–твердое–жидкость, как имеет место в способах гидроочистки нефтяных фракций.
Устройство, соответствующее изобретению, включает трубопровод (1) для подвода легкой фазы, входящий внутрь реакционной камеры (5) в ее нижней части, при этом, указанный трубопровод (1) является цилиндрическим, по существу, центрированным по оси симметрии реакционной камеры (5) и открытым в верхней части благодаря первым и вторым прямоугольным окнам (7, 8), расположенным в боковой стенке указанного трубопровода (1).
Окна (7) открываются непосредственно в псевдоожиженную среду реакционной камеры (5), тогда как вторые окна (8) продолжаются ветвями (6), перпендикулярными оси симметрии камеры (5) и позволяющими достичь периферии камеры (5).
Над верхней частью трубопровода (1) находится выпуклая головка (9), в которой имеются выемки (10), равномерно распределенные вдоль ее нижнего края, при этом, ветви (6) выступают за периметр указанной головки (9). Первые прямоугольные окна (7) имеют ширину В и высоту J, то есть, проходное сечение B*J, вторые прямоугольные окна (8) имеют ширину А и высоту К, то есть, проходное сечение А*К, определяемые таким образом, чтобы скорость v легкой фазы при прохождении первых и вторых окон составляла от 0,3V до 20V, предпочтительно, составляла от 0,5V до 10V, где V означает скорость указанной легкой фазы в трубопроводе (1). Скорость V составляет от 1 м/с до 100 м/с, предпочтительно, от 3 м/с до 30 м/с.
Диаметр I головки (9), вообще, составляет от 0,05G до 0,95G, предпочтительно, от 0,2G до 0,8G, еще более предпочтительно, от 0,25G до 0,75G, где G означает внутренний диаметр реакционной камеры (5).
Длина D ветвей (6), измеренная от центра О устройства, совпадающего с осью симметрии реакционной камеры (5), до выходного конца, составляет от 0,55I до 0,48G, и высота L ветвей (6) у выходного конца составляет от 1 до 10К.
Выемки (10), вообще имеют треугольную или прямоугольную форму; когда выемки (10) прямоугольные, их ширина составляет от 0,01F до 0,9F, и их высота составляет от 0,01F до 0,9F; когда выемки (10) треугольные, высота треугольника составляет от 0,01F до 0,9F, и основание треугольника равно от 0,01F до 0,9F.
Головка (9), вообще, снабжена отверстиями (11) на своде, при этом, указанные отверстия (11) имеют диаметр от 1 до 100 мм, предпочтительно, от 10 до 50 мм.
В контексте способа каталитического крекинга с двузонной регенерацией соответствующее изобретению устройство может быть использовано для перемещения катализатора из первой зоны регенерации во вторую зону регенерации в псевдоожиженный турбулентный слой.
В контексте способа обработки биомассы соответствующее изобретению устройство может быть использовано для подачи газовой фазы или суспензии газ–твердое в псевдоожиженную среду, находящуюся в реакторе обработки биомассы.
В контексте способа гидроочистки тяжелых нефтяных фракций соответствующее изобретению устройство может быть использовано для подачи водорода в псевдоожиженную среду, содержащую частицы катализатора и тяжелую углеводородную фазу, подлежащую обработке.
В более общем смысле, устройство распределения, соответствующее изобретению, может быть использовано в реакторах:
– реакторы каталитического крекинга в псевдоожиженном слое (fluid catalytic cracking – FCC),
– реакторы регенерации катализатора, например, каталитического крекинга (FCC),
– реакторы, в которых имеется псевдоожиженный слой катализатора,
– реакторы гидроочистки или гидрокрекинга с восходящим потоком, в которых подача двухфазного потока газ–жидкость или газ–твердое осуществляется снизу реакционной камеры,
– реакторы суспензионного типа,
– отпарные аппараты, сушильные аппараты, увлажнительные аппараты,
– реакторы каталитического пиролиза.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к устройству распределения однофазной или двухфазной текучей среды в однофазной или многофазной псевдоожиженной среде с большей кажущейся плотностью, чем у подлежащей распределению текучей среды. Фаза легкой текучей среды, будь то газ, жидкость, суспензия газ–твердое или газ–жидкость, суспензия жидкость–твердое, отличается тем, что объемная масса суспензии меньше объемной массы в реакционной камере. Далее в тексте для краткости говорится о легкой фазе, подлежащей распределению.
На прилагаемой фиг. 1 представлена конструкция устройства, соответствующего изобретению. Речь идет о камере (5), которая может представлять собой, например, камеру реактора или регенератора, оборудованную устройством распределения.
Трубопровод (1) позволяет вводить легкую фазу 2 в реакционную камеру (5), в которой находится тяжелая фаза 4.
Трубопровод (1), предпочтительно, является вертикальным, если подводимый по нему поток многофазный. Предпочтительно, конечная часть трубопровода 1 расположена соосно с реакционной камерой (5).
Подача текучей среды 2 в камеру (5) осуществляется посредством распределителя (3), показанного на фиг. 1 схематично, а на фиг. 2 – более подробно. Устройство распределения (3) расположено на верхнем конце трубопровода (1). Текучую среду 2 подают в камеру 5 через окна двух типов (7) и (8):
– окна типа 7 имеют ширину В и высоту J,
– окна типа 8 имеют ширину А и высоту К.
Окна типа 8 соединены с ветвями 6, имеющими длину D и ширину на конце С.
Насадка, образованная головкой (9), расположена на вершине канала (1) и предназначена для улучшения распределения текучей среды 2, подаваемой через окна (7) в центральную часть камеры (5), при прохождении через отверстия (11), расположенные на вершине головки (9), или через выемки (10), расположенные в боковых стенках головки.
Для того, чтобы текучая среда 2 могла достичь периферической части, расположенной вокруг головки (9), ветви (6), проем которых соответствует окнам (8), образуют каналы для текучей среды, проходящей через окна (8). Ветви (6) распределяют текучую среду 2 в кольцевой зоне посредством выходных концов, имеющих ширину С.
Текучая среда 2 в трубопроводе 1 имеет скорость, обозначенную V.
В случае газа скорость V составляет от 1 до 100 м/с, предпочтительно, от 3 до 30 м/с.
В случае суспензии газ–твердое скорость газа составляет от 3 до 30 м/с, предпочтительно, от 6 до 25 м/с, поток транспортируемой твердой фазы составляет от 5 до 1000 кг/с/м2, предпочтительно, от 50 до 600 кг/с/м2.
Общее число окон (7) и (8), предпочтительно, четное и составляет от 2 до 48, предпочтительно, от 4 до 24, более предпочтительно, от 8 до 12.
Окна (8) соединены с ветвями (6). Число окон типа (8) может составлять от 10% до 80% общего числа окон, предпочтительно, от 40% до 60% общего числа окон, предпочтительно, 50% общего числа окон.
Размеры окон типа 7 (В, J) и типа 8 (А, К) выбирают так, чтобы скорость текучей среды 2 в окнах составляла от 0,3V до 20V, предпочтительно, от 0,5V до 10V, предпочтительно, была равна V.
Предпочтительно, число окон типа (7) равно числу окон типа (8), и окна равномерно чередуются по периферии трубопровода 1.
Размеры окон типа 7 (B, J) могут отличаться от размеров окон типа 8 (А, К). Площади окон типа (7) и типа (8) пропорциональны требуемому объемному разделению текучей среды 2 между этими двумя типами окон. Так, если головка (9) покрывает половину проходного сечения реактора (5), расход через окна типа (7) в часть, покрытую головкой (9), будет равен расходу через окна (8) и ветви (6) в периферическую часть. При одинаковом числе окон (7) и (8) возможно, чтобы оба типа окон имели одинаковые размеры.
Диаметр I головки (9) составляет от 0,05G до 0,95G, предпочтительно, от 0,2G до 0,8G, предпочтительно, от 0,65G до 0,75G. Конструкция отверстий (11), выемок (10) и высота головки (9) соответствуют приведенным в документе FR 3006607.
Верхняя стенка ветвей (6), предпочтительно, горизонтальна. Нижняя часть ветвей (6), предпочтительно, открыта, чтобы исключить явление скачкообразного передвижения частиц в потоке газ–твердое.
Боковые стенки имеют высоту L, составляющую от 1 до 10К, предпочтительно, от 1 до 7К, предпочтительно, от 1,2 до 3К. Чтобы гарантировать, что текучая среда 2 будет проходить, преимущественно, через концы ветвей (6), является предпочтительным, чтобы кинетическая энергия, необходимая для прохождения ветви, была меньше или равна потенциальной энергии, необходимой для того, чтобы текучая среда 2 вытекала через боковые стенки ветвей:
ρ4gL ≥1/2 ρ2v2 (а)
где v означает скорость текучей среды в окне 8, ρ4 означает плотность тяжелой фазы, обозначенной 4, и ρ2 означает плотность фазы, подлежащей распределению, обозначенной 2.
Проходное сечение, образуемое ветвью, может быть постоянным или переменным. Концы ветвей (6) имеют ширину С, составляющую от 0,1 до 10А, предпочтительно, от 0,5 до 7А, предпочтительно, от 1 до 5А, где А означает ширину на входе окна типа 8.
Длина Е составляет от 0 до F, предпочтительно, от 0,1 до 0,9F, предпочтительно, от 0,2 до 0,7F, где F означает высоту нижней части головки (9).
Е представляет собой расстояние между верхней частью ветвей и основанием выемок (10), F представляет собой высоту нижней части головки (9), то есть, более точно, высоту той части головки, которая не имеет отверстий, таких как (11).
Устройство распределения, соответствующее настоящему изобретению, может быть дополнено распределительной коронкой, расположенной выше или ниже распределителя (3), предназначенной для введения дополнительного газа в соответствии с условиями способа. Предпочтительно, указанная коронка, если она есть, расположена под самой нижней частью окон (7) и (8) для улучшения смешивания.
ПРИМЕРЫ
Из двух приведенных ниже примеров один соответствует предшествующему уровню техники, другой соответствует настоящему изобретению.
Текучая среда 2, соответствующая легкой фазе, распределяется в более плотной псевдоожиженной среде, содержащейся в реакционной камере.
Было проведено трехмерное моделирование методом CFD (computational fluid dynamics – вычислительная гидродинамика), с одной стороны, для известного уровня техники и, с другой стороны, в соответствии с изобретением, результаты которого представлены, соответственно, на фиг. 3 и 4.
В размещенной ниже таблице 1 представлены рабочие условия и размеры распределителей, соответствующих известному уровню техники и настоящему изобретению. Частные величины использованы в примере.
Таблица 1: Размеры устройства согласно известному уровню техники и настоящему изобретению
РАБОЧИЕ УСЛОВИЯ
Диаметр подводящего трубопровода 1 (м) от 0,1 до 3, в частности 2
Диаметр камеры 5 (м) от 1 до 15, в частности 7,5
Плотность текучей среды 2, подлежащей распределению (кг/м3) от 0,5 до 250, в частности 20
Плотность окружающий среды 4 (кг/м3) от 250 до 1000, в частности 500
РАЗМЕРЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ ИЗВЕСТНОГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
Диаметр головки 9 (м) от 0,7 до 10, в частности 4
Общее число окон от 4 до 12, в частности 8
Число отверстий 11 от 100 до 500, в частности 160
Диаметр отверстий 11 (мм) 20–100, в частности 60
РАЗМЕРЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ В СООТВЕТСТВИИ С ИЗОБРЕТЕНИЕМ
Диаметр головки 9 (м) от 0,7 до 10, в частности 4
Общее число окон от 4 до 16, в частности 8
Число ветвей от 2 до 8, в частности 4
Число отверстий 11 от 50 до 250, в частности 80
Диаметр отверстий 11 (мм) 20–100, в частности 60
Длина ветви D (м) от 1,5 до 5, в частности 2
Длина A (м) от 0,1 до 0,3, в частности 0,2
Длина B (м) от 0,1 до 0,3, в частности 0,2
Длина C (м) от 0,2 до 0,9, в частности 0,6
Длина F (м) от 0,2 до 2, в частности 0,6
Длина E (м) от 0 до 0,8, в частности 0,6
Длина J (м) от 0,7 до 2, в частности 1,3
Длина K(м) от 0,7 до 2, в частности 1,3
Длина L (м) от 0,7 до 2, в частности 1,5
На фиг. 3 и 4 показана траектория легкой фазы, подлежащей распределению в текучей среде с большей плотностью, подаваемой по трубопроводу (1), соответственно, для устройства известного уровня техники (фиг. 3) и устройства, соответствующего изобретению, (фиг. 4). В случае устройства, соответствующего изобретению, распределение подаваемого по трубопроводу газа улучшено и обеспечивает охват большей части камеры (5). Текучая среда 2 занимает около 70% объема над распределителем (3) в отличие от 27% для устройства известного уровня техники. Таким образом, легкая фаза хорошо распределена и более эффективно взаимодействует с плотной фазой, благодаря чему повышается эффективность реактора по сравнению с патентом известного уровня техники.

Claims (12)

1. Устройство распределения легкой фазы в тяжелой фазе в реакционной камере (5), содержащей указанную тяжелую фазу в псевдоожиженном состоянии, при этом устройство включает трубопровод (1) для подачи легкой фазы, проходящей внутрь реакционной камеры (5) в ее нижней части, при этом указанный трубопровод (1) является цилиндрическим, по существу, центрированным по оси симметрии реакционной камеры (5) и открытым в верхней части благодаря первым и вторым прямоугольным окнам (7, 8), расположенным в боковой стенке трубопровода (1), при этом вторые окна (8) продолжаются ветвями (6), перпендикулярными оси симметрии реакционной камеры (5), при этом над верхней частью трубопровода (1) находится выпуклая головка (9), в которой имеются выемки (10), равномерно распределенные по всему ее нижнему краю, при этом ветви (6) выступают за периметр указанной головки (9).
2. Устройство распределения легкой фазы по п. 1, в котором первые окна (7) имеют ширину В и высоту J, а вторые окна (8) имеют ширину А и высоту К, определяемые таким образом, чтобы скорость легкой фазы при прохождении первых и вторых окон составляла от 0,3V до 20V, предпочтительно, составляла от 0,5V до 10V, где V означает скорость указанной легкой фазы в трубопроводе (1).
3. Устройство распределения легкой фазы по п. 1, в котором длина D ветвей (6), измеренная от центра О устройства, совпадающего с осью симметрии реакционной камеры (5), до их выходного конца, составляет от 0,6I до 0,95G, где G означает внутренний диаметр реакционной камеры (5), и высота L ветвей (6) у их выходного конца составляет от 1 до 10К, где К означает высоту вторых окон (8).
4. Устройство распределения легкой фазы по п. 1, в котором первые и вторые окна (7, 8) расположены попеременно, их количество четное, предпочтительно, их количество одинаково.
5. Устройство распределения легкой фазы по п. 1, в котором диаметр I головки (9) составляет от 0,05G до 0,95G, предпочтительно, от 0,2G до 0,8G, еще более предпочтительно, от 0,25G до 0,75G, где G означает внутренний диаметр реакционной камеры (5).
6. Устройство распределения легкой фазы по п. 1, в котором выемки (10) имеют треугольную или прямоугольную форму.
7. Устройство распределения легкой фазы по п. 1, в котором когда выемки (10) прямоугольные, их ширина составляет от 0,01F до 0,9F и их высота составляет от 0,01F до 0,9F, где F означает высоту нижней части головки (9).
8. Устройство распределения легкой фазы по п. 1, в котором когда выемки (10) треугольные, высота треугольника составляет от 0,01F до 0,9F, и основание треугольника составляет от 0,01F до 0,9F, где F означает высоту нижней части головки (9).
9. Устройство распределения легкой фазы по п. 1, в котором головка (9) снабжена отверстиями (11) на своде, при этом указанные отверстия (11) имеют диаметр от 1 до 100 мм, предпочтительно, от 10 до 50 мм.
10. Способ каталитического крекинга с двухзонной регенерацией, в котором используется устройство по одному из пп. 1–9 для осуществления прохождения катализатора из первой зоны регенерации во вторую зону регенерации в псевдоожиженный турбулентный слой.
11. Способ обработки биомассы, в котором используется устройство по одному из пп. 1–9 для осуществления подачи газовой фазы или суспензии газ–твердое в псевдоожиженную среду.
12. Способ гидроочистки тяжелых нефтяных фракций, в котором используется устройство по одному из пп. 1–9 для осуществления подачи водорода в псевдоожиженную среду, содержащую частицы катализатора и тяжелую углеводородную фазу, подлежащую обработке.
RU2019139264A 2017-05-05 2018-04-26 Новое устройство распределения многофазной смеси в камере, содержащей псевдоожиженную среду RU2753712C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1754006A FR3065886B1 (fr) 2017-05-05 2017-05-05 Nouveau dispositif de distribution de melange polyphasique dans une enceinte comportant un milieu fluidise
FR1754006 2017-05-05
PCT/EP2018/060799 WO2018202554A1 (fr) 2017-05-05 2018-04-26 Nouveau dispositif de distribution de melange polyphasique dans une enceinte comportant un milieu fluidise

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019139264A RU2019139264A (ru) 2021-06-07
RU2019139264A3 RU2019139264A3 (ru) 2021-07-15
RU2753712C2 true RU2753712C2 (ru) 2021-08-20

Family

ID=59930432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019139264A RU2753712C2 (ru) 2017-05-05 2018-04-26 Новое устройство распределения многофазной смеси в камере, содержащей псевдоожиженную среду

Country Status (10)

Country Link
US (1) US11000820B2 (ru)
EP (1) EP3618947B1 (ru)
JP (1) JP7158412B2 (ru)
KR (1) KR102532376B1 (ru)
CN (1) CN110769927B (ru)
CA (1) CA3060196A1 (ru)
FR (1) FR3065886B1 (ru)
RU (1) RU2753712C2 (ru)
SA (1) SA519410484B1 (ru)
WO (1) WO2018202554A1 (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11266923B2 (en) * 2019-04-24 2022-03-08 Technip Process Technology, Inc. Fluid distribution devices
FR3123361A1 (fr) 2021-05-31 2022-12-02 IFP Energies Nouvelles Dispositif et procédé de craquage catalytique avec apport de chaleur pour le traitement de charges peu cokantes.
FR3130287A1 (fr) 2021-12-09 2023-06-16 IFP Energies Nouvelles Craquage catalytique de charges peu cokantes avec apport de chaleur par brûleur externe

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2001673C1 (ru) * 1989-04-04 1993-10-30 А.Альстрем Корпорейшн (FI) Реактор с псевдоожиженным слоем и способ подачи текучей среды в реактор с псевдоожиженным слоем
US5571482A (en) * 1992-04-27 1996-11-05 Stone & Webster Engineering Corporation Apparatus for controlling catalyst temperature during regeneration
RU2104442C1 (ru) * 1992-04-27 1998-02-10 Стейн Эндюстри Реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем
RU2107540C1 (ru) * 1994-03-21 1998-03-27 Металлгезельшафт Актиенгезельшафт Аппарат для проведения каталитических реакций в псевдоожиженном слое
RU2278144C2 (ru) * 2000-11-22 2006-06-20 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Распределитель отработавшего катализатора
RU2542248C2 (ru) * 2009-10-07 2015-02-20 ШЕВРОН Ю. Эс. Эй. ИНК. Устройство распределения потока текучей среды для каталитических реакторов с нисходящим потоком
FR3006607B1 (fr) * 2013-06-11 2016-10-07 Axens Dispositif de distribution d'un fluide

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2841476A (en) 1953-07-16 1958-07-01 Dorr Oliver Inc Apparatus for contacting solids with gases
US3672577A (en) 1970-10-15 1972-06-27 Fuller Co Fluid bed grid plate assembly
DE3482489D1 (de) 1983-09-16 1990-07-19 Hambro Machinery Ltd Mittel zum verteilen von gas.
US4787791A (en) * 1986-10-31 1988-11-29 Amoco Corporation Lock washer for bubble cap assembly
US4859430A (en) * 1987-06-29 1989-08-22 Uop Air distribution device
US4874583A (en) * 1987-11-27 1989-10-17 Texaco Inc. Bubble cap assembly in an ebullated bed reactor
TW351683B (en) * 1993-04-21 1999-02-01 Shell Int Research Process for radially distributing a dispersion of particles in a fluid into a mass of particles dispersed in a fluid
US5575086A (en) 1994-09-16 1996-11-19 Combustion Engineering, Inc. Fluidized bed with improved nozzle construction
US5635140A (en) * 1995-11-13 1997-06-03 The M. W. Kellogg Company Self-aerating spent catalyst distributor
CN102989528A (zh) * 2011-09-15 2013-03-27 中国石油化工股份有限公司 一种补充催化裂化装置热量的催化剂再生方法及设备
CN103240038B (zh) * 2012-02-03 2015-04-08 中国石油化工股份有限公司 一种用于浆态床反应器的气体分布器
CN104174339B (zh) * 2013-05-22 2016-08-10 中石化洛阳工程有限公司 一种用于浆态床反应器的气体分布器
CN104338494B (zh) * 2013-08-03 2016-09-14 中石化洛阳工程有限公司 用于浆态床反应器的气体分布器
CN104923131B (zh) * 2014-03-19 2017-10-31 中石化洛阳工程有限公司 用于木焦油沸腾床反应器的气液分布器
CN105080438B (zh) * 2014-05-15 2017-10-24 中石化洛阳工程有限公司 一种用于沸腾床反应器的气液分布器
CN106606998B (zh) * 2015-10-23 2020-03-24 中国石油化工股份有限公司 上流式分配器和上流式反应器
CN105435720B (zh) * 2016-01-07 2018-06-19 中石化炼化工程（集团）股份有限公司 气液分布器
CN205288354U (zh) * 2016-01-07 2016-06-08 中石化炼化工程（集团）股份有限公司 气液分布器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2001673C1 (ru) * 1989-04-04 1993-10-30 А.Альстрем Корпорейшн (FI) Реактор с псевдоожиженным слоем и способ подачи текучей среды в реактор с псевдоожиженным слоем
US5571482A (en) * 1992-04-27 1996-11-05 Stone & Webster Engineering Corporation Apparatus for controlling catalyst temperature during regeneration
RU2104442C1 (ru) * 1992-04-27 1998-02-10 Стейн Эндюстри Реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем
RU2107540C1 (ru) * 1994-03-21 1998-03-27 Металлгезельшафт Актиенгезельшафт Аппарат для проведения каталитических реакций в псевдоожиженном слое
RU2278144C2 (ru) * 2000-11-22 2006-06-20 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Распределитель отработавшего катализатора
RU2542248C2 (ru) * 2009-10-07 2015-02-20 ШЕВРОН Ю. Эс. Эй. ИНК. Устройство распределения потока текучей среды для каталитических реакторов с нисходящим потоком
FR3006607B1 (fr) * 2013-06-11 2016-10-07 Axens Dispositif de distribution d'un fluide

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200004339A (ko) 2020-01-13
SA519410484B1 (ar) 2022-12-19
FR3065886B1 (fr) 2021-12-31
RU2019139264A3 (ru) 2021-07-15
US11000820B2 (en) 2021-05-11
JP2020518449A (ja) 2020-06-25
CN110769927A (zh) 2020-02-07
CN110769927B (zh) 2022-04-12
US20200147575A1 (en) 2020-05-14
JP7158412B2 (ja) 2022-10-21
WO2018202554A1 (fr) 2018-11-08
KR102532376B1 (ko) 2023-05-12
CA3060196A1 (fr) 2018-11-08
EP3618947A1 (fr) 2020-03-11
RU2019139264A (ru) 2021-06-07
FR3065886A1 (fr) 2018-11-09
EP3618947B1 (fr) 2022-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2753712C2 (ru) Новое устройство распределения многофазной смеси в камере, содержащей псевдоожиженную среду
US3378349A (en) Apparatus for treating mixed-phase fluid reactants
RU2153927C2 (ru) Распределительное устройство для многослойных каталитических реакторов с нисходящим потоком
JP6093885B2 (ja) 下降流触媒反応器の流れ分配装置
JP4245671B2 (ja) 流動化された固体のストリッピング法とストリッピング装置、および流動状態クラッキング法におけるその利用
EP2767333B1 (en) Mixing device with tangential inlets for two-phase concurrent vessels
RU2640070C2 (ru) Смесительное устройство вихревого типа для реактора гидроочистки с нисходящим потоком
US20120014849A1 (en) Multiphase contact and distribution apparatus for hydroprocessing
US8202498B2 (en) Multiphase contact and distribution apparatus for hydroprocessing
RU2742274C2 (ru) Новое устройство разделения газа/жидкости, предназначенное для реакторов с трехфазным псевдоожиженным слоем, подобных используемым в процессе h-oil
JP4741237B2 (ja) ２相並流用ベッセルに用いられるミキシング・デバイス
US20170144122A1 (en) Distributor device for a multiple-bed downflow reactor
JP2019531882A (ja) ダウンフロー型水素化処理反応器のための改良された混合デバイス
KR101430272B1 (ko) 3상 증기 분배기
RU2406564C1 (ru) Безэкранный реактор с подвижным слоем
JP2020518449A5 (ru)
RU2771134C2 (ru) Устройство для распределения многофазной смеси в камере, содержащей псевдоожиженную среду
GB1593520A (en) Fluidized bed reactors
KR101692379B1 (ko) 유체 분배장치 및 이를 구비한 다관형 트리클-베드 촉매 반응기
US9630159B2 (en) Distributor device for a multiple-bed downflow reactor
CN111246935B (zh) 带有纵向开口的混合和分布装置
CN108290085B (zh) 用于离子液体催化剂流出物的竖向分离器
KR20230079118A (ko) 화학적 공급물 분배기 및 이를 사용하는 방법
KR20190120762A (ko) 감소된 두께의 촉매 베드들을 포함하는 반응기