СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШИВАНИЯ ДВУХ ПОТОКОВ КАТАЛИЗАТОРА
METHOD AND DEVICE FOR MIXING TWO CATALYST FLOWS

Притязание на приоритет
По настоящей заявке испрашивается приоритет заявки на патент США №13/424713, дата подачи - 20.03.2012.
Уровень техники
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для смешивания карбонизированного и регенерированного катализатора. Областью техники, к которой относится изобретение, может быть каталитический крекинг в псевдоожиженном слое катализатора (процесс FCC).
Процесс FCC представляет собой процесс конверсии углеводородов, который осуществляется путем контактирования углеводородов в реакционной зоне с псевдоожиженным слоем с катализатором, образованным измельченным зернистым материалом. Реакция при каталитическом крекинге, в отличие от гидрокрекинга, осуществляется в отсутствии значительного количества добавляемого водорода или потребляемого водорода. По мере прохождения реакции крекинга на катализаторе образуются отложения значительных количеств высокоуглеродистого материала, называемого коксом, что приводит к получению закоксованного или карбонизированного катализатора. Карбонизированный катализатор часто называют отработанным катализатором. Однако последний термин может быть неправильно истолкован, поскольку карбонизированный катализатор еще обладает значительной каталитической активностью. Парообразные продукты отделяют от карбонизированного катализатора в реакционной емкости. Карбонизированный катализатор может быть подвергнут десорбированию с использованием инертного газа, такого как водяной пар, с целью десорбирования из карбонизированного катализатора захваченных углеводородных газов. В ходе проведения процесса высокотемпературной регенерации с использованием кислорода в зоне регенерации происходит выжигание из карбонизированного катализатора кокса, который мог быть десорбирован.
Хотя карбонизированный катализатор является носителем отложений кокса, он еще может оставаться активным. В патентном документе US 3888762 описано смешивание карбонизированного и регенерированного катализатора для последующего контакта с углеводородным сырьем. Температура регенерированного катализатора может находиться в интервале от 593°C до 760°C (от 1100°C до 1400°F), а температура карбонизированного катализатора - в интервале от 482°C до 621°C (от 900°C до 1150°F). В патентном документе US 5597537 описано смешивание карбонизированного и регенерированного катализатора в смесительной емкости, осуществляемое для достижения равновесной температуры перед контактированием катализатора с углеводородным сырьем. В патентном документе US 7935314 описано использование отражательных перегородок, установленных в лифт-реакторе для создания препятствия движению катализатора вверх и способствующих смешиванию катализатора. В смешанном катализаторе с более равномерной температурой устраняются горячие пятна, которые могут образоваться в ходе неизбирательного крекинга и уменьшить выход нефтепродуктов.
В этой связи желательны усовершенствованные устройство и способы, используемые при смешивании карбонизированного и регенерированного катализатора.
Сущность изобретения
Было установлено, что камера смешивания в технологических аппаратах, которые предназначены для обработки больших количеств сырья, становится весьма габаритной, что увеличивает капитальные затраты и требует большего общего количества катализатора для заполнения общего объема технологического аппарата, увеличенного за счет камеры. Вместе с тем, было обнаружено, что карбонизированный и регенерированный катализатор могут быть тщательно перемешаны в лифт-реакторе за счет использования вставки.
В одном воплощении, относящемся к устройству, настоящее изобретение включает устройство для смешивания двух потоков катализатора, содержащее лифт-реактор. Первый трубопровод для катализатора и второй трубопровод для катализатора сообщаются с лифт-реактором. Вставка в лифт-реакторе, размещенная между первым трубопроводом для катализатора и вторым трубопроводом для катализатора, создает препятствие для прямого прохождения катализатора между первым трубопроводом для катализатора и вторым трубопроводом для катализатора.
Согласно другому воплощению, относящемуся к устройству, настоящее изобретение включает устройство для смешивания двух потоков катализатора, содержащее лифт-реактор. Первый трубопровод для катализатора сообщается с лифт-реактором через первое входное отверстие для катализатора, а второй трубопровод для катализатора сообщается с лифт-реактором через второе входное отверстие для катализатора. Наконец, вставка размещена в лифт-реакторе между первым входным отверстием для катализатора и вторым входным отверстием для катализатора.
Согласно еще одному воплощению, относящемуся к устройству, настоящее изобретение включает устройство для смешивания двух потоков катализатора, содержащее лифт-реактор с нижней частью увеличенных размеров, более узкой верхней частью и переходным участком между указанными нижней частью с увеличенными размерами и более узкой верхней частью. В более узкой верхней части лифт-реактора размещен распределитель сырья. Первый трубопровод для катализатора и второй трубопровод для катализатора сообщаются с нижней частью лифт-реактора. В нижней части лифт-реактора, имеющей увеличенные размеры, между первым трубопроводом для катализатора и вторым трубопроводом для катализатора установлена вставка.
В одном воплощении, относящемся к способу, настоящее изобретение включает способ смешивания двух потоков катализатора, включающий подачу первого потока катализатора в лифт-реактор. В лифт-реактор подают также второй поток катализатора. Первый поток катализатора перемещается в лифт-реакторе вокруг вставки и смешивается со вторым потоком катализатора, и второй поток катализатора перемещается вокруг вставки и смешивается с первым потоком катализатора. Затем первый поток катализатора и второй поток катализатора перемещаются в лифт-реакторе вокруг вставки и перемещаются вверх.
В другом воплощении, относящемся к способу, настоящее изобретение включает подачу первого потока катализатора в нижнюю часть лифт-реактора с увеличенными размерами. В указанную нижнюю часть лифт-реактора подают также второй поток катализатора. Первый поток катализатора проходит вокруг вставки и смешивается со вторым потоком катализатора, и второй поток катализатора проходит вокруг вставки и смешивается с первым потоком катализатора. Первый поток катализатора и второй поток катализатора перемещаются вокруг вставки и перемещаются вверх в лифт-реакторе. Затем первый поток катализатора и второй поток катализатора проходят выше вставки и поступают в более узкую часть лифт-реактора.
Согласно еще одному воплощению, относящемуся к способу, настоящее изобретение включает способ смешивания двух потоков катализатора, включающий подачу первого потока катализатора в лифт-реактор и подачу второго потока катализатора в лифт-реактор. Первый поток катализатора перемещается в лифт-реакторе вокруг вставки и смешивается со вторым потоком катализатора, а второй поток катализатора проходит вокруг вставки и смешивается с первым потоком катализатора. Закручиванию, по меньшей мере, одного из первого потока катализатора и второго потока катализатора способствует использование установленных на вставке лопаток. В конце концов, первый поток катализатора и второй поток катализатора перемещаются в лифт-реакторе вокруг вставки и вверх.
Указанная вставка, используемая в лифт-реакторе, способствует смешиванию первого потока регенерированного катализатора и второго потока карбонизированного катализатора. Такое конструктивное выполнение, кроме того, уменьшает объем катализатора и перепад давления, необходимый для смешивания двух потоков катализатора.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - схематический вид сбоку в вертикальном разрезе установки FCC, в которой используется настоящее изобретение.
Фиг. 2 - вид в разрезе по линии 2-2 на фиг. 1.
Фиг. 3 - вид в разрезе по линии 2-2 на фиг. 1 воплощения, альтернативного показанному на фиг. 2.
Фиг. 4 - частичный схематический вид сбоку в вертикальном разрезе альтернативного воплощения установки FCC, представленной на фиг. 1, в которой используется альтернативное воплощение настоящего изобретения.
Фиг. 5 - частичный схематический вид сбоку в вертикальном разрезе альтернативного воплощения установки FCC, представленной на фиг. 1, в которой используется другое воплощение настоящего изобретения.
Фиг. 6 - вид в разрезе по линии 2-2 на фиг. 1 воплощения, альтернативного показанному на фиг. 2.
Фиг. 7 - вид в разрезе по линии 2-2 на фиг. 1 другого воплощения фиг. 2.
Фиг. 8 - вид в разрезе по линии 2-2 на фиг. 1 еще одного воплощения фиг. 2.
Фиг. 9 - частичный схематический вид сбоку в вертикальном разрезе альтернативного воплощения установки FCC, представленной на фиг. 1, в которой используется альтернативное воплощение настоящего изобретения.
Фиг. 10 - частичный схематический вид сбоку в вертикальном разрезе альтернативного воплощения установки FCC, представленной на фиг. 9, в которой используется другое альтернативное воплощение настоящего изобретения.
Определения
Термин «сообщение» означает, что при функционировании установки между перечисленными компонентами установки обеспечивается поток материала.
Термин «сообщение ниже по потоку» означает, что при функционировании установки, по меньшей мере, часть материала, проходящего к объекту взаимодействия, при сообщении ниже по потоку может проходить от субъекта взаимодействия, с которым сообщается указанный объект.
Термин «сообщение выше по потоку» означает, что при функционировании установки, по меньшей мере, часть материала, проходящего от субъекта взаимодействия, при сообщении выше по потоку может проходить к объекту взаимодействия, с которым сообщается указанный субъект.
Термин «непосредственное сообщение» означает, что поток от компонента, находящегося выше по потоку, поступает в компонент, находящийся ниже по потоку, без прохождения через промежуточную емкость.
Термин «подача» означает, что сырье перемещается из трубопровода или емкости непосредственно к объекту взаимодействия без прохождения через промежуточную емкость.
Термин «прохождение (транспортирование)» включает «подачу» и означает, что материал транспортируется от трубопровода или емкости к объекту взаимодействия.
Термин «направление» означает, что сырье перемещается от трубопровода или емкости, которая придает сырью определенную траекторию или направление.
Термин «в направлении вверх относительно вертикали» означает, что угол является наименьшим углом, образованным объектом и воображаемой вертикальной линией.
Осуществление изобретения
Устройство и способ согласно настоящему изобретению предназначены для смешивания регенерированного катализатора и карбонизированного катализатора для последующего контактирования с углеводородным сырьем. Настоящее изобретение может быть подходящим для использования в любом аппарате для контактирования газа и твердых частиц. Однако практическая полезность и эффективность изобретения выявлена в установке FCC. На фиг. 1 представлена установка 8 FCC, которая содержит реактор 20 и регенератор 50. Первый трубопровод 12 для регенерированного катализатора транспортирует первый поток регенерированного катализатора из регенератора 50 с определенным расходом, регулируемым с помощью регулирующего клапана 14, через входное отверстие 15 первого трубопровода 12 для регенерированного катализатора в лифт-реактор 10. Второй трубопровод 52 для карбонизированного катализатора транспортирует второй поток карбонизированного катализатора из реактора 20 с расходом, регулируемым с помощью регулирующего клапана 53, через входное отверстие 97 второго трубопровода 52 для карбонизированного катализатора в лифт-реактор 10.
Лифт-реактор 10 представляет собой протяженную вертикальную трубу, обычно изготовленную из раскисленной углеродистой стали. Лифт-реактор 10 может быть выполнен с нижней частью 11 увеличенных размеров и более узкой верхней частью 17. Нижняя часть 11 с увеличенными размерами может иметь больший диаметр, чем более узкая верхняя часть 17 лифт-реактора. Нижняя часть 11 лифт-реактора с увеличенными размерами может иметь полусферическое днище. Увеличенная нижняя часть 11 может содержать переходный участок 13 в форме усеченного конуса, который сужается от увеличенного диаметра нижней части к уменьшенному диаметру верхней части 17 лифт-реактора.
Первый трубопровод 12 для регенерированного катализатора и второй трубопровод 52 для карбонизированного катализатора могут быть присоединены к указанной нижней части 11 в пределах стенки 90 у входных отверстий 15 и 97, соответственно. Вся внутренняя поверхность лифт-реактора 10 может быть покрыта жаростойким материалом.
Псевдоожижающий агент, в частности, водяной пар из кольцевого распределителя 19, установленного в нижней части 11 с увеличенными размерами, побуждает катализатор к перемещению вверх через лифт-реактор 10 с относительно высокой плотностью. Множество распределителей 18 сырья, установленных в верхней части 17 лифт-реактора 10 непосредственно выше переходного участка 13, инжектируют сырье поперек движущегося потока частиц катализатора для распределения углеводородного сырья в лифт-реакторе 10. При контактировании углеводородного сырья с катализатором в лифт-реакторе 10 более тяжелое углеводородное сырье подвергается крекингу с получением продукта в виде более легких газообразных углеводородов, при этом на частицах катализатора осаждается кокс, и катализатор становится карбонизированным катализатором.
Подходящим исходным сырьем является традиционное сырье процесса FCC и исходное сырье, содержащее более высококипящие углеводороды. Наиболее распространенным традиционным сырьем является «вакуумный газойль» (ВГО), который, как правило, представляет собой углеводородный материал, выкипающий в интервале температур от 343°C до 552°C (от 650°F до 1025°F), полученный путем вакуумной перегонки остатка атмосферной перегонки. Такой углеводородный материал обычно характеризуется низким содержанием предшественников кокса и примесей тяжелых металлов, которые могут загрязнять катализатор.
Исходное сырье в виде тяжелых углеводородов, к которому может быть применено настоящее изобретение, включает тяжелые кубовые остатки, полученные из сырой нефти, сырую нефть для получения вязких битумов, сланцевую нефть, экстракт битуминозного песка, деасфальтированный остаток, продукты из угля ожижения, атмосферную и вакуумную слабо крекированную нефть. Тяжелое углеводородное сырье для настоящего изобретения включает также смеси перечисленных выше углеводородов, и приведенный выше их перечень не является полным. Кроме того, в качестве подходящего сырья рассматривается легкое рецикловое или предварительно подвергнутое крекингу сырье, например, нафта.
Реактор 20 ниже по ходу движения потока сообщается с лифт-реактором 10. В реакторе происходит разделение карбонизированного катализатора и газообразного продукта. Полученная смесь из карбонизированного катализатора и газообразного продукта непрерывно перемещается вверх через лифт-реактор 10 в реактор 20, в котором происходит разделение карбонизированного катализатора и газообразного продукта. Пара отводящих элементов 22 может тангенциально и в горизонтальном направлении выгружать смесь газа и катализатора с верха лифт-реактора 10 через один или большее число выпускных отверстий (на фиг. 1 показано только одно отверстие) в разделительную емкость 26, предназначенную для частичного отделения газов от катализатора. В зависимости от габаритов установки FCC могут быть использованы два, три или четыре отводящих элемента 22.
Транспортная труба 28 направляет пары углеводородов, включая отпаренные углеводороды, а также отпаривающий агент и увлеченный потоком катализатор к одному или большему числу циклонов 30, размещенных в реакторе 20, в которых карбонизированный катализатор отделяется от потока газообразных углеводородов. Разделительная емкость 26 частично размещена в реакторе 20 и может считаться частью реактора 20. Коллекторная камера 34 в реакторе 20 собирает отделенные газообразные потоки углеводородов из циклонов 30 для последующего их прохождения к выпускному патрубку 36 и, наконец, в зону фракционирования (не показана). Опускные трубы 38 циклонов выгружают катализатор из циклонов 30 в находящийся ниже в реакторе 20 слой 29. Катализатор с адсорбированными и увлеченными углеводородами может, в конце концов, проходить из нижерасположенного слоя 29 в используемую по усмотрению отпарную секцию 40 сквозь окна 42, выполненные в стенке разделительной емкости 26. Катализатор, отделенный в разделительной емкости 26, может перемещаться непосредственно в используемую по усмотрению отпарную секцию 40 через слой 41. Трубопровод 45 для псевдоожижения подводит инертный псевдоожижающий газ, как правило водяной пар, в отпарную секцию 40 через распределитель 46 псевдоожижающего газа. В отпарной секции 40 размещены отражательные перегородки 43, 44 или другие средства, способствующие контактированию отпарного газа и катализатора. Отпаренный карбонизированный катализатор выходит из отпарной секции 40 разделительной емкости 26 реактора 20 с более низкой концентрацией увлеченных или адсорбированных углеводородов по сравнению с их концентрацией на входе или в случае если их не подвергали процессу отпаривания. Первая часть карбонизированного катализатора отводится из разделительной емкости 26 реактора 20 через трубопровод 48 для отработанного катализатора и поступает в регенератор 50 с расходом, регулируемым с помощью регулирующего клапана 51. Вторая часть карбонизированного катализатора, которая была закоксована в лифт-реакторе 10, выходит из разделительной емкости 26 реактора 20 и направляется через второй трубопровод 52 для карбонизированного катализатора обратно в лифт-реактор 10 с расходом, регулируемым с помощью регулировочного клапана 53. Второй трубопровод 52 для карбонизированного катализатора сообщается ниже по потоку с реактором 20. Кроме того, второй трубопровод 52 для карбонизированного катализатора сообщается ниже по потоку с выходным отверстием 24 лифт-реактора 10 и выше по потоку сообщается с входным отверстием 97 второго трубопровода 52, служащим для подачи карбонизированного катализатора в лифт-реактор 10.
Лифт-реактор 10 способа и установки FCC поддерживают в условиях высокой температуры, которая, как правило, составляет более 425°C (797°F). В одном воплощении реакционную зону поддерживают при режимных параметрах крекинга, которые включают температуру в выпускном отверстии 24 лифт-реактора в интервале от 480°C до 621°C (от 896°F до 1150°F) и избыточное давление от 69 до 517 кПа (от 10 до 75 фунт/кв.дюйм), но обычно оно составляет менее 275 кПа (40 фунт/кв.дюйм). Соотношение катализатора и нефти, определяемое исходя из массы катализатора и углеводородного сырья, поступающих в нижнюю часть лифт - реактора, может находиться в пределах до 30:1, но обычно составляет от 4:1 до 10:1, и может находиться в интервале от 7:1 до 25:1. Обычно водород в лифт-реактор не добавляют, хотя в уровне техники известно добавление водорода. Водяной пар может быть введен в лифт-реактор 10 и реактор 20 в количестве, соответствующем 2-35 мас. % от количества сырья. Однако в большинстве случаев расход водяного пара находится в интервале от 2 до 7 мас. % для максимального производства бензина и от 10 до 20 мас. % для максимального производства легких олефинов. Среднее время нахождения катализатора в лифт-реакторе может составлять менее 5 секунд. Тип катализатора, используемого в рассматриваемом процессе, может быть выбран из разнообразия имеющихся на рынке катализаторов. Предпочтительным является катализатор, содержащий цеолитный материал, в частности, цеолит Y, но при необходимости могут быть использованы устаревшие аморфные катализаторы. Кроме того, для увеличения производства легких олефинов в каталитическую композицию могут быть включены селективные по форме добавки, например, ZSM-5.
Регенератор 50 сообщается ниже по потоку с реактором 20. В регенераторе 50 из части карбонизированного катализатора, отводимого в регенератор 50, выжигают кокс за счет контакта с кислородсодержащим газом, например, воздухом, для получения регенерированного катализатора. В качестве регенератора 50 может быть использован регенератор с камерой сгорания, в котором могут быть реализованы комбинированные условия турбулентного и быстро псевдоожижаемого слоя, обеспечивающие в таком высокоэффективном регенераторе 50 полную регенерацию карбонизированного катализатора. Однако для настоящего изобретения могут быть подходящими другие регенераторы и другие режимные параметры потока. Трубопровод 48 отработанного катализатора подает карбонизированный катализатор в первую или нижнюю камеру 54, образованную внешней стенкой 56, через приемный лоток 62 для отработанного катализатора. Карбонизированный катализатор, поступающий из реактора 20, обычно содержит углерод в виде кокса в количестве от 0,2 до 2 мас. %. Хотя кокс состоит преимущественно из углерода, он может содержать от 3 до 12 мас. % водорода, а также серу и другие материалы. Кислородсодержащий газ горения, обычно воздух, поступает в нижнюю камеру 54 корпуса регенератора 50 через трубопровод 54 и распределяется с помощью распределительного устройства 66. По мере поступления газа горения в нижнюю камеру 54 он контактирует с карбонизированным катализатором, поступающим из лотка 62, и поднимает катализатор вверх в нижней камере 54 с приведенной скоростью, которая может составлять, по меньшей мере, 1,1 м/с (3,5 фут/с). В одном воплощении в нижней камере 54 плотность катализатора может составлять от 48 до 320 кг/м (от 3 до 20 фунт/фут), а приведенная скорость газа горения - от 1,1 до 6,1 м/с (от 3,5 до 20 фут/с). Содержащийся в газе горения кислород контактирует с карбонизированным катализатором и выжигает из катализатора углеродистые отложения, при этом происходит, по меньшей мере, частичная регенерация катализатора и образуется отходящий газ.
В одном воплощении для ускорения выжигания кокса в нижней камере 54 горячий регенерированный катализатор из плотного слоя 59 катализатора, образованного в верхней или второй камере 70, может быть направлен на рециркуляцию в нижнюю камеру 54 через внешний трубопровод 67 для катализатора рецикла, и его расход может регулироваться с помощью регулирующего клапана 69. Горячий регенерированный катализатор поступает в нижнюю камеру 54 посредством приемного лотка 63. Рециркуляция регенерированного катализатора, за счет смешивания горячего катализатора из плотного слоя 59 катализатора, с относительно более холодным карбонизированным катализатором из трубопровода 48 отработанного катализатора, поступающего в нижнюю камеру 54, повышает общую температуру катализатора и газовой смеси в нижней камере 54.
3
3
Смесь катализатора и газа горения в нижней камере 54 перемещается вверх через переходный участок 57, имеющий форму усеченного конуса, в транспортную, вертикальную подъемную часть 60 нижней камеры 54. Вертикальная подъемная часть 60 образована трубой, которая предпочтительно выполнена цилиндрической формы и проходит предпочтительно вверх от нижней камеры 54. Смесь катализатора и газа перемещается в подъемной части с более высокой приведенной скоростью газа, чем в нижней камере 54. Повышение скорости газа обусловлено уменьшением площади поперечного сечения в подъемной части 60 по отношению к площади поперечного сечения нижней камеры 54 ниже переходного участка 57. В результате приведенная скорость газа, как правило, может превышать 2,2 м/с (7 фут/с). В подъемной части 60 нижней камеры катализатор может иметь более низкую плотность, составляющую менее 80 кг/м (5 фунт/фут).
3
3
Регенератор 50, кроме того, содержит верхнюю или вторую камеру 70. Смесь твердых частиц катализатора и отходящего газа выгружается из верхнего участка подъемной части 60 нижней камеры в верхнюю камеру 70. По существу полностью регенерированный катализатор может выходить с верха транспортной, подъемной части 60, но предусмотрены также средства, через которые частично регенерированный катализатор выгружается из нижней камеры 54. Выгрузка осуществляется с помощью отводящего устройства 72, которое отделяет большую часть регенерированного катализатора от отходящего газа. В одном воплощении поток катализатора и газа, проходящий вверх в подъемной части 60, ударяется о верхний эллиптический торец 65 подъемной части 60, и происходит реверс потока. Затем катализатор и газ выходят через направленные вниз выпускные патрубки 73 отводящего устройства 72. Резкое уменьшение момента количества движения и изменение направления движения потока на обратное приводят к тому, что большая часть более тяжелого катализатора падает в плотный слой 59 катализатора, а более легкий отходящий газ, а также незначительная часть катализатора, все же уносимая отходящим газом, поднимаются вверх в верхней камере 70. Циклоны 82, 84 дополнительно отделяют катализатор от движущегося вверх газа и осаждают катализатор посредством опускных труб 85, 86 в плотный слой 59 катализатора. Отходящий газ выходит из циклонов 82, 84 и собирается в коллекторной камере 88 для прохода к выпускному патрубку 89 регенератора 50 и, как вариант, в систему утилизации отходящего газа или рекуперации энергии отходящего газа (не показано). Плотность катализатора в плотном слое 59 катализатора обычно поддерживают в интервале от 640 до 960 кг/и (от 40 до 60 фунт/фут). Трубопровод 74 для псевдоожижения подает псевдоожижающий газ, обычно воздух, в плотный слой 59 катализатора посредством распределителя 76 псевдоожижающего газа. В регенераторе, выполненном с камерой сгорания, в плотный слой 59 катализатора через распределитель 76 псевдоожижающего газа поступает не более 2 мас. % от необходимого общего газа для процесса регенерации. В рассматриваемом воплощении газ вводят не для целей сжигания, а только для псевдоожижения, так что катализатор в виде текучей среды будет выходить через трубопроводы 67 и 12. Псевдоожижающий газ, добавленный через распределитель 76 псевдоожижающего газа, может быть газом горения. В том случае, если в нижней камере 54 осуществляется частичное сжигание, большее количество газа горения будет подведено в верхнюю камеру 70 через трубопровод 74 псевдоожижения.
В газах выше выпускных патрубков 73, выступающих из подъемной части 60 содержится от 10 до 30 мас. % катализатора, выгружаемого из нижней камеры 54, который поступает в циклоны 82, 84. Как правило, для регенератора 50 может быть необходимо 14 кг воздуха на кг удаляемого кокса для достижения полной регенерации. Если регенерируется большее количество катализатора, в традиционном лифт-реакторе может быть обработано большее количество сырья. Обычно регенератор 50 имеет в нижней камере температуру в интервале от 594 до 732°C (от 1100 до 1350°F) и в верхней камере 70 температуру от 649 до 760°C (от 1200 до 1400°F). Трубопровод 12 регенерированного катализатора ниже по потоку сообщается с регенератором 50 и лифт-реактором 10. Регенерированный катализатор из плотного слоя 59 катализатора транспортируют через трубопровод 12 регенерированного катализатора в качестве первого потока катализатора из регенератора 50 с прохождением через регулировочный клапан 14 обратно в лифт-реактор 10, где он вновь контактирует с сырьем при продолжении процесса FCC. Карбонизированный катализатор, транспортируемый по трубопроводу 52, образует второй поток катализатора.
Первый поток регенерированного катализатора и второй поток карбонизированного катализатора в лифт-реакторе 10 не имеют тенденцию основательно смешиваться перед контактированием с углеводородным сырьем. Следует отметить, что сырье может взаимодействовать с катализатором при различных температурах, что приводит к неизбирательному крекингу, в результате которого получают состав с относительно большим количеством нежелательных продуктов. В соответствии с одним аспектом для обеспечения смешивания карбонизированного катализатора и регенерированного катализатора в нижней части 11 лифт-реактора 10 необходимо размещение средства, способствующего смешиванию катализатора.
В воплощении, иллюстрируемом на фиг. 1, первый трубопровод 12 для регенерированного катализатора и второй трубопровод 52 для карбонизированного катализатора соединены с лифт-реактором 10 и сообщаются с ним. Первый поток регенерированного катализатора в первом трубопроводе 12 для регенерированного катализатора и второй поток карбонизированного катализатора во втором трубопроводе 52 для карбонизированного катализатора направляются в лифт-реактор 10 и смешиваются друг с другом. Один или оба из первого трубопровода 12 для регенерированного катализатора и второго трубопровода 52 для карбонизированного катализатора могут быть тангенциально подсоединены к нижней части 11 лифт-реактора 10, имеющей увеличенные размеры, для придания углового направления движения катализатору, выгружаемому в лифт-реактор, что способствует смешиванию в лифт-реакторе 10. Кроме того, в месте соединения нижней части 11 лифт-реактора 10, имеющей увеличенные размеры, и одного или обоих из первого трубопровода 12 для регенерированного катализатора и второго трубопровода 52 для карбонизированного катализатора могут быть установлены наклонные площадки, также содействующие смешиванию в указанной нижней части 11 лифт-реактора. После смешивания первый поток регенерированного катализатора и второй поток карбонизированного катализатора транспортируются в лифт-реакторе 10 вверх.
В лифт-реакторе может быть установлена вставка 92. Согласно одному аспекту вставка 92 может быть установлена в нижней части 11 лифт-реактора, имеющей увеличенные размеры. Вставка 92 может содержать внешнюю стенку 94, которая находится на определенном расстоянии от внутренней поверхности стенки 90 нижней части 11 с увеличенными размерами лифт-реактора 10. Согласно одному аспекту вставка 92 центрирована в радиальном направлении в нижней части И лифт-реактора 10. Другими словами, хотя это и не показано, вставка 92 имеет центральную продольную ось, совпадающую с центральной продольной осью лифт-реактора. В другом аспекте внешняя стенка 94 вставки выполнена в виде вертикальной стенки. Диаметр D вставки 92 может превышать от 0,6 до 1,5 раза, предпочтительно от 0,8 до 1,2 раза наибольший диаметр одного из первого трубопровода 12 для регенерированного катализатора и второго трубопровода 52 для карбонизированного катализатора.
Между стенкой 94 камеры 92 и стенкой 90 лифт-реактора 10 имеется зазор 96, образующий внутреннюю полость. Согласно одному аспекту вставка 92 и имеющая увеличенные размеры нижняя часть 11 лифт-реактора могут иметь форму цилиндра, и вместе они образуют кольцевую полость 96 между стенкой 94 вставки 92 и стенкой 90 нижней части 11 лифт-реактора 10, имеющей увеличенные размеры. Первый трубопровод 12 для регенерированного катализатора и второй трубопровод 52 для карбонизированного катализатора могут сообщаться с указанной кольцевой полостью 96, так что первый трубопровод 12 для регенерированного катализатора подает первый поток регенерированного катализатора в указанную полость 96, а второй трубопровод 52 для карбонизированного катализатора подает в полость 96 второй поток, образованный карбонизированным катализатором. Катализатор в кольцевой полости 96 псевдоожижается с помощью газа псевдоожижения, подаваемого из распределителя 19 газа псевдоожижения.
На фиг. 2 представлен вид в разрезе сверху по линии 2-2 на фиг. 1. На фиг. 2 показано не отображенное на фиг. 1 жаростойкое покрытие 104 на стенке 94 вставки 92 и стенках нижней части 11 лифт-реактора, а также на первом трубопроводе 12 для регенерированного катализатора и втором трубопроводе 52 для карбонизированного катализатора. Вставка 92 может быть установлена между первым трубопроводом 12 для катализатора и вторым трубопроводом 52 для катализатора и создает препятствие непосредственному прохождению катализатора между первым трубопроводом для катализатора и вторым трубопроводом для катализатора. Вставка 92 может быть размещена в нижней части 11 с увеличенными размерами лифт-реактора 10. Первый трубопровод 12 для катализатора присоединен к лифт-реактору 10 посредством входного отверстия 15 для первого катализатора, а второй трубопровод 52 для катализатора присоединен к лифт-реактору 10 посредством второго входного отверстия 97 для катализатора, а вставка 92 размещена между первым входным отверстием 15 для катализатора и вторым входным отверстием 97 для катализатора. Согласно одному аспекту первый трубопровод 12 для катализатора может быть соединен с лифт-реактором 10 посредством первого входного отверстия 15 для катализатора в нижней части 11 лифт-реактора 10, имеющей увеличенные размеры, и второй трубопровод 52 для катализатора может быть соединен с лифт-реактором 10 посредством второго входного отверстия 97 для катализатора в нижней части 11 с увеличенными размерами лифт-реактора 10, при этом вставка 92 может быть размещена между первым входным отверстием для катализатора и вторым входным отверстием для катализатора, находящимися в нижней части 11 с увеличенными размерами лифт-реактора 10. Первый поток катализатора и второй поток катализатора могут быть введены в кольцевую полость 96 между стенкой 90 лифт-реактора и стенкой 94 вставки 92.
Первый поток регенерированного катализатора из первого трубопровода 12 для регенерированного катализатора может быть направлен в лифт-реактор 10 радиально через первое входное отверстие 15 для регенерированного катализатора. Соответственно, первый трубопровод 12 для регенерированного катализатора может быть расположен радиально по отношению к стенке 90 лифт-реактора 10. При этом первый поток регенерированного катализатора из первого трубопровода 12 для регенерированного катализатора может быть направлен в нижнюю часть 11 с увеличенными размерами лифт-реактора 10 в радиальном направлении через первое входное отверстие 15 для регенерированного катализатора. Соответственно, первый трубопровод 12 для регенерированного катализатора может быть расположен радиально по отношению к стенке 90 нижней части 11 с увеличенными размерами лифт-реактора 10. Второй поток карбонизированного катализатора из второго трубопровода 52 для карбонизированного катализатора может быть направлен в лифт-реактор 10 радиально через второе входное отверстие 97 для карбонизированного катализатора. По существу второй трубопровод 52 для карбонизированного катализатора может быть расположен радиально по отношению к стенке 90 лифт-реактора 10. При этом второй поток карбонизированного катализатора из второго трубопровода 52 для карбонизированного катализатора может быть направлен в нижнюю часть 11 с увеличенными размерами лифт-реактора 10 в радиальном направлении через второе входное отверстие 97 для карбонизированного катализатора. Соответственно, второй трубопровод 52 для карбонизированного катализатора может быть расположен радиально по отношению к стенке 90 нижней части 11 с увеличенными размерами лифт-реактора 10.
Первый поток регенерированного катализатора перемещается от первого входного отверстия 15 вокруг вставки 92 в лифт-реакторе 10 и смешивается со вторым потоком карбонизированного катализатора, транспортируемым из второго входного отверстия 97 для карбонизированного катализатора, а второй поток карбонизированного катализатора перемещается от второго входного отверстия 97 вокруг вставки 92 в лифт-реакторе 10 и смешивается с первым потоком регенерированного катализатора, транспортируемым из первого входного отверстия 15 для регенерированного катализатора. Первый поток катализатора и второй поток катализатора могут перемещаться в кольцевой полости 96 в лифт-реакторе 10 и смешиваться друг с другом. Смешанный поток первого потока катализатора и второго потока катализатора движется вокруг вставки 92 и поднимается вверх в лифт-реакторе 10.
Как показано на фиг. 1, стенка 94 вставки 92 выполнена непроницаемой для катализатора, и поэтому она предотвращает прохождение катализатора внутрь вставки. Вставка выполнена с закрытым верхним концом 102, который может представлять собой полусферическую головку. Верхний конец 102 также является непроницаемым для катализатора, так что он предотвращает прохождение катализатора в верхнюю часть вставки 92. Соответственно, вся вставка 92 может быть выполнена непроницаемой для катализатора, и поэтому катализатор вообще не проходит внутрь вставки 92.
Закрытый верхний конец 102 расположен на таком же уровне по высоте, как и верхний конец нижней части 11 с увеличенными размерами. Вставка 92 служит для уменьшения площади поперечного сечения нижней части 11 с увеличенными размерами до половины площади поперечного сечения нижней части 11 на уровне ниже закрытого верхнего конца 102. За счет этого поверхностная скорость в нижней части 11 с увеличенными размерами на уровне размещения вставки в два раза превышает поверхностную скорость в нижней части 11 с увеличенными размерами на уровне, где вставка отсутствует.
Вставка установлена в нижней части 11 с увеличенными размерами лифт-реактора 10. Более узкая верхняя часть 17 лифт-реактора 11 находится выше вставки 92. Между нижней частью 11 с увеличенными размерами и более узкой частью 17 лифт-реактора расположен переходный участок 13 в форме усеченного конуса для перехода от большего диаметра нижней части 11 до меньшего диаметра в более узкой верхней части 17. Переходный участок 13 транспортирует смешанный поток, образованный из первого потока регенерированного катализатора и второго потока карбонизированного катализатора, из нижней части с увеличенными размерами в более узкую верхнюю часть при движении смешанного потока катализатора вверх в лифт-реакторе. Согласно одному аспекту вставка 92 не проходит в переходный участок 12, и поэтому перемещение потока по переходному участку происходит после того, как смешанный поток проходит над вставкой 92. Распределители 18 сырья обычно размещают в более узкой верхней части 17 лифт-реактора 10 выше нижней части 11 с увеличенными размерами, переходного участка 13 и вставки 92. Соответственно, сырье инжектируют в движущийся вверх поток катализатора, который хорошо перемешан.
Предполагается, что вставка 92 будет изготовлена из нержавеющей стали, например из нержавеющей стали марки 300, и будет покрыта огнеупорным материалом. Кроме того, вставка может быть изготовлена из керамического материала или может быть покрыта керамическим материалом или другим коррозийностойким материалом.
На фиг. 3 также представлен вид в плане по линии 2-2 на фиг. 1, иллюстрирующий другое воплощение, альтернативное представленному на фиг. 2. Фиг. 3 иллюстрирует другое воплощение фиг. 1 с измененным выполнением соединения первого трубопровода 12′ для регенерированного катализатора и второго трубопровода 52′ для карбонизированного катализатора с лифт-реактором 10. Элементы на фиг. 3, имеющие такую же конфигурацию, что и на фиг. 2, будут обозначены такими же ссылочными номерами позиции, что и на фиг. 1 и фиг. 2. Элементы на фиг. 3, имеющие иную конфигурацию по сравнению с соответствующими элементами на фиг. 2, будут обозначены такими же номерами позиции, но после номера будет проставлен простой символ (′). Устройство и способ, иллюстрируемые на фиг. 3, такие же, что и на фиг. 2, за исключением отмеченных ниже отличительных особенностей.
Первый трубопровод 12′ для регенерированного катализатора может быть расположен тангенциально по отношению к лифт-реактору 10′. Второй трубопровод 52′ для карбонизированного катализатора также может быть расположен тангенциально по отношению к лифт-реактору 10′. «Тангенциально расположенный» означает, что самая внешняя часть трубопровода расположена тангенциально относительно стенки 90′ лифт-реактора 10′. Согласно одному аспекту первый трубопровод 12′ для регенерированного катализатора может быть расположен тангенциально по отношению к стенке 90′ нижней части 11′ с увеличенными размерами лифт-реактора 10′, а второй трубопровод 52′ для карбонизированного катализатора может быть расположен тангенциально по отношению к стенке 90′ нижней части 11′ с увеличенными размерами лифт-реактора 10'. Первый поток регенерированного катализатора из первого трубопровода 12′ для регенерированного катализатора может быть направлен в лифт-реактор 10′ тангенциально через первое входное отверстие 15′ для регенерированного катализатора. В частности, первый поток регенерированного катализатора из первого трубопровода 12′ для регенерированного катализатора может быть направлен в нижнюю часть 11′ с увеличенными размерами лифт-реактора 10′ тангенциально через первое входное отверстие 15′ для регенерированного катализатора. Второй поток карбонизированного катализатора из второго трубопровода 52′ для регенерированного катализатора может быть направлен в лифт-реактор 10′ тангенциально через второе входное отверстие 97′ для карбонизированного катализатора. При этом второй поток карбонизированного катализатора из второго трубопровода 52′ для карбонизированного катализатора может быть направлен в нижнюю часть 11′ с увеличенными размерами лифт-реактора 10′ тангенциально через второе входное отверстие 97′ для карбонизированного катализатора.
Хотя на фиг. 3 не показано, предполагается, что один трубопровод для катализатора может быть расположен тангенциально относительно лифт-реактора 10′, в то время как другой трубопровод для катализатора может быть расположен радиально относительно лифт-реактора 10′.
Следует отметить, что на фиг. 2 и фиг. 3 первое входное отверстие 15, 15′ для регенерированного катализатора и второе входное отверстие 97, 97′ для карбонизированного катализатора показаны под углом в 180 градусов относительно друг друга в горизонтальной плоскости.
Однако первое входное отверстие 15, 15′ для регенерированного катализатора и второе входное отверстие 97, 97′ для карбонизированного катализатора могут быть расположены под другим углом относительно друг друга, например, таком как 150 градусов.
Фиг. 4 иллюстрирует другое воплощение, соответствующее фиг. 1, с модифицированной смесительной вставкой 492. Конструктивные элементы на фиг. 4 с конфигурацией, одинаковой с фиг. 1, будут обозначены такими же ссылочными номерами позиций, что и на фиг. 1. Элементы на фиг. 4, которые имеют иную конфигурацию по отношению к соответствующим элементам на фиг. 1, будут иметь такие же ссылочные номера позиций, но впереди номера позиции проставлена цифра «4». Все на фиг. 4 аналогично показанному на фиг. 1, за исключением смесительной вставки 492.
На фиг. 4 вставка 492 снабжена, по меньшей мере, одной направляющей лопаткой 498 на внешней стенке 494 вставки, что способствует закручиванию катализатора. Согласно одному аспекту, по меньшей мере, одна направляющая лопатка 498 установлена с наклоном нижнего конца 495 лопатки 498, обращенного ко второму входному отверстию 97 для катализатора, и верхнего конца 499 лопатки, обращенного к первому входному отверстию 15 для катализатора. Согласно одному аспекту может быть предпочтительным, чтобы нижний конец направляющих лопаток 498 был обращен к самому нижнему из входных отверстий 15, 97 для катализатора. Предпочтительно самым нижним входным отверстием для катализатора будет второе входное отверстие 97 для катализатора, но самым нижним может быть также первое входное отверстие 15 для катализатора. Указанная, по меньшей мере, одна направляющая лопатка способствует закручиванию первого потока катализатора по мере его перемещения вокруг вставки 492 и прохождению вверх в лифт-реакторе 10. Согласно одному аспекту на вставке установлено большое количество направляющих лопаток 498 для закручивания потока катализатора. Указанная, по меньшей мере, одна направляющая лопатка 498 может быть выполнена с криволинейным или прямолинейным профилем. Если нижний конец 495 направляющих лопаток обращен к первому входному отверстию 15 для катализатора, закручивание первого потока регенерированного катализатора будет приводить также к закручиванию второго потока карбонизированного катализатора, помимо их смешивания друг с другом при прохождении вокруг вставки 492. Если нижний конец 495 направляющих лопаток обращен ко второму входному отверстию 97 для катализатора, закручивание второго потока карбонизированного катализатора будет приводить также к закручиванию первого потока регенерированного катализатора, помимо их смешивания при прохождении вокруг вставки 492. По меньшей мере, одна направляющая лопатка может способствовать закручиванию, по меньшей мере, одного из первого потока катализатора и второго потока катализатора по мере их перемещения вверх в лифт-реакторе 10.
Фиг. 5 иллюстрирует еще одно воплощение фиг. 1 с видоизмененной смесительной вставкой 592. Конструктивные элементы на фиг. 5 с конфигурацией, одинаковой с фиг. 1, будут обозначены такими же ссылочными номерами позиций, что и на фиг. 1. Элементы на фиг. 5, которые имеют иную конфигурацию по отношению к соответствующим элементам на фиг. 1, будут иметь такие же ссылочные номера позиций, но впереди номера позиции проставлена цифра «5». Все на фиг. 5 аналогично показанному на фиг. 1, за исключением смесительной вставки 592.
Как показано на фиг. 5, внешняя стенка 594 вставки 592 выполнена, по меньшей мере, с одним углублением 598, которое создает резкие изменения проходного сечения для потока, что будет улучать смешивание. Согласно одному аспекту внешняя стенка выполнена с большим числом углублений 598, покрывающих внешнюю поверхность внешней стенки 594. Углубления 598 не являются отверстиями, а представляют собой только впадины на внешней стенке 594. Углубления 598 могут иметь полусферическую форму, а также могут быть использованы другие формы углублений. Углубления могут иметь диаметр и глубину 0,08 м (0,25 фут) и 0,3 м (1,0 фут) соответственно.
На фиг. 1-5 показана вставка 92 с круговым поперечным сечением. Фиг. 6-8 иллюстрируют альтернативные виды в плане разреза по линии 2-2 на фиг. 1 с различными конфигурациями поперечного сечения вставки 92. Конструктивные элементы на фиг. 6-8 с одинаковой конфигурацией с фиг. 2 будут обозначены такими же ссылочными номерами позиций, что и на фиг. 2. Элементы на фиг. 6-8, которые имеют иную конфигурацию по отношению к соответствующим элементам на фиг. 2, будут иметь такие же ссылочные номера позиций, но впереди номера позиции проставлена цифра, соответствующая номеру фигуры.
На фиг. 6-8 огнеупорное покрытие 104 показано на стенках нижней части 11 лифт-реактора 10, первого трубопровода 12 для регенерированного катализатора и второго трубопровода 52 для карбонизированного катализатора, подобно показанному на фиг. 2. Согласно фиг. 6 вставка 692 может иметь в горизонтальном поперечном разрезе форму овала, расположенного между первым входным отверстием 15 для катализатора первого трубопровода 12 для регенерированного катализатора и вторым входным отверстием 97 для катализатора второго трубопровода 52 для карбонизированного катализатора так, что вставка препятствует непосредственному прохождению катализатора между первым входным отверстием 15 для катализатора и вторым входным отверстием 97 для катализатора. В случае, иллюстрируемом на фиг. 6, первая вершина 112 вставки 692 обращена в сторону первого входного отверстия 15 для катализатора, а вторая вершина 114 вставки 692 обращена в сторону второго входного отверстия 97 для катализатора. Вставка 692 также может быть снабжена огнеупорным покрытием 104 на внешней стенке 694.
Как показано на фиг. 7, вставка 792 может иметь в горизонтальном поперечном сечении форму двух смещенных в вертикальном направлении, по отношению друг к другу, парабол, находящихся близко друг от друга, вершины 116, 118 которых обращены в противоположные стороны. Вставка 792 может быть размещена между первым входным отверстием 15 для катализатора первого трубопровода 12 для регенерированного катализатора и вторым входным отверстием 97 для катализатора второго трубопровода 52 для карбонизированного катализатора так, что эта вставка препятствует непосредственному прохождению катализатора между первым входным отверстием 15 для катализатора и вторым входным отверстием 97 для катализатора. В случае, иллюстрируемом на фиг. 7, первая вершина 116 вставки 792 обращена в сторону первого входного отверстия 15 для катализатора, а вторая вершина 118 вставки 792 обращена в сторону второго входного отверстия 97 для катализатора. Участки между не совмещенными параболами могут быть снабжены непроницаемыми стенками 120, 122, чтобы предотвратить прохождение катализатора во вставку 792. Внешняя стенка 794 вставки 792 также может быть покрыта огнеупорным материалом 104.
На фиг. 8 вставка 892 может иметь в горизонтальном поперечном разрезе форму ромбоида, размещенного между первым входным отверстием 15 для катализатора первого трубопровода 12 для регенерированного катализатора и вторым входным отверстием 97 для катализатора второго трубопровода 52 для карбонизированного катализатора так, что вставка препятствует непосредственному прохождению катализатора между первым входным отверстием 15 для катализатора и вторым входным отверстием 97 для катализатора. Вставка 892 может быть ориентирована так, что, по меньшей мере, одна вершина поперечного сечения ромбоида направлена к входному отверстию для катализатора. В случае, иллюстрируемом на фиг. 8, первая вершина 124 вставки 892 обращена в сторону первого входного отверстия 15 для катализатора, а вторая вершина 126 вставки 892 обращена ко второму входному отверстию 97. Вставка 892, кроме того, может быть снабжена огнеупорным покрытием 104 на внешней стенке 894.
На фиг. 6-8 первое входное отверстие 15 для регенерированного катализатора и второе входное отверстие 97 для карбонизированного катализатора расположены в горизонтальной плоскости под углом 180 градусов по отношению друг к другу. Однако если первое входное отверстие 15 для регенерированного катализатора и второе входное отверстие 97 для карбонизированного катализатора расположены по отношению друг к другу под другими углами, например, под углом 150 градусов, форма поперечного сечения вставки 692, 792 и 892 может быть менее симметричной для того, чтобы апексы и вершины были ориентированы в направлении соответствующих входных отверстий для катализатора.
На фиг. 9 представлено еще одно воплощение для фиг. 1 с модифицированными первым трубопроводом 912 для катализатора и вторым трубопроводом 952 для катализатора. Конструктивные элементы на фиг. 9, конфигурация которых одинакова с фиг. 1, будут обозначены такими же ссылочными номерами позиций, что и на фиг. 1. Элементы на фиг. 9, имеющие иную конфигурацию по отношению к соответствующим элементам на фиг. 1, будут обозначены такими же ссылочными номерами позиций, но впереди номера позиции дополнительно проставлена цифра «9». Все на фиг. 9 совпадает с изображенным на фиг. 1, за исключением отмеченного выше отличия.
Первый трубопровод 912 для катализатора сообщается выше по потоку с лифт-реактором 910 и образует с лифт-реактором первое входное отверстие 915 для катализатора. Согласно одному аспекту первое входное отверстие 915 расположено в нижней части 911 с увеличенными размерами лифт-реактора. Первый трубопровод 912 для катализатора содержит первую верхнюю часть 214, которая пересекается с лифт-реактором в первом входном отверстии 915 в первом месте пересечения 218, и первую нижнюю часть 216, которая пересекается с лифт-реактором в первом входном отверстии 915 в первом нижнем месте пересечения 220.
Согласно одному аспекту первая верхняя часть 214 пересекается с лифт-реактором 910 в нижней части 911 с увеличенными размерами лифт-реактора и образует в первом верхнем месте пересечения 218 первый верхний угол α в направлении вверх относительно вертикали, а первая нижняя часть 216 в одном аспекте пересекает лифт-реактор 910 в нижней части 911 лифт-реактора и образует первый нижний угол β в направлении вверх относительно вертикали в месте пересечении 220 первой нижней части. Согласно одному аспекту первый трубопровод 912 для катализатора может сообщаться непосредственно и ниже по потоку с корпусом 50 регенератора и, следовательно, может быть назван первым трубопроводом для регенерированного катализатора, служащим для транспортирования горячего первого потока регенерированного катализатора. Предполагается также, что первый трубопровод 912 для катализатора может сообщаться ниже по потоку с выходным отверстием 24 (фиг. 1) лифт-реактора 910, и в этом случае может именоваться трубопроводом для карбонизированного катализатора. В одном аспекте первый верхний угол α и первый нижний угол β могут быть одинаковыми углами для того, что первая верхняя часть 214 и первая нижняя часть 216 были параллельными.
Первый трубопровод 912 для катализатора подает первый поток катализатора в лифт-реактор 910 по первой траектории 222, приданной потоку контуром внутренней поверхности первой верхней части 214 и первой нижней части 216 вблизи первого входного отверстия 915. Траектория 222 образует первый угол γ в направлении вверх относительно вертикали. Указанная траектория 222 показана стрелкой, проходящей от средней точки 224, находящейся между первым верхним местом 218 пересечения и первым нижним местом 220 пересечения. Первая траектория 222 имеет значительную проходящую вниз вертикальную составляющую.
В одном аспекте первый угол γ направления траектории равен первому верхнему углу α и первому нижнему углу β. Согласно другому аспекту первый угол γ траектории составляет менее 60 градусов. Первый поток катализатора входит в лифт-реактор через первое входное отверстие 915 для катализатора на самом нижнем уровне 226 линии пересечения 220 первой нижней части. В одном аспекте, поскольку верхняя часть 214 и нижняя часть 216 первого трубопровода для катализатора образуют одинаковые первый верхний угол α и первый нижний угол β, первый трубопровод 912 для катализатора направляет весь первый поток катализатора в лифт-реактор 910 по первой траектории 222, образующей первый угол γ траектории.
В одном аспекте основная первая траектория первого потока катализатора, показанная пунктирной линией 230, будет проходить по центральной оси через первый трубопровод 912 для катализатора вдоль первой траектории 222 с первым углом γ траектории, имеющей существенную направленную вниз вертикальную составляющую, при ее прохождении в лифт-реактор 910 через входное отверстие 915.
Второй трубопровод 952 для катализатора выше по потоку сообщается с лифт-реактором 910 и образует с лифт-реактором второе входное отверстие 997 для катализатора. Согласно одному аспекту второе входное отверстие 997 расположено в нижней части 911 лифт-реактора, имеющей увеличенные размеры. Второй трубопровод 952 для катализатора имеет вторую верхнюю часть 254, которая пересекается с лифт-реактором во втором входном отверстии 997 во втором месте пересечения 258, и вторую нижнюю часть 256, которая пересекается с лифт-реактором во втором входном отверстии 997 во втором нижнем месте 260 пересечения. Согласно одному аспекту вторая верхняя часть 254 пересекается с лифт-реактором 910 в нижней части 911 лифт-реактора и проходит вверх относительно вертикали с образованием второго верхнего угла δ во втором верхнем месте пересечения 258, а вторая нижняя часть 256, в одном аспекте, пересекает лифт-реактор 910 в нижней части 911 с увеличенными размерами лифт-реактора и, проходя вверх относительно вертикали, образует второй нижний угол ε в месте пересечении 260 второй нижней части.
В одном аспекте второй верхний угол δ, первый верхний угол α и первый нижний угол β могут быть одинаковыми углами. В другом аспекте второй нижний угол ε может быть больше, чем второй верхний угол δ второго трубопровода 952 для катализатора. Соответственно, второй нижний угол ε может быть больше, чем первый верхний угол α и первый нижний угол β первого трубопровода 912 для катализатора.
Согласно другому аспекту второй трубопровод 952 для катализатора может сообщаться ниже по потоку с выходным отверстием 24 (фиг. 1) лифт-реактора 10 и в этом случае может называться вторым трубопроводом для карбонизированного катализатора, служащим для транспортирования второго потока карбонизированного катализатора. При этом первый поток катализатора будет более нагретым по сравнению со вторым потоком катализатора. В качестве альтернативы, предусмотрено, что второй трубопровод 952 может непосредственно и ниже по потоку сообщаться с корпусом 50 регенератора и, следовательно, может быть назван вторым трубопроводом для регенерированного катализатора, служащим для транспортирования горячего второго потока регенерированного катализатора.
В одном аспекте второй трубопровод 952 для катализатора выполнен с резким изгибом 270 во втором трубопроводе 952 для катализатора. Этот резкий изгиб 270 может находиться снаружи от второго входного отверстия 997. Резкий изгиб 270 примыкает к верхнему участку 272 и нижнему участку 274 второго трубопровода 952 для катализатора. Нижняя часть 275 верхнего участка 272, находящаяся выше по потоку от изгиба 270, образует нижний угол ζ верхнего участка в направлении вверх относительно вертикали. Нижний участок 274, находящийся ниже по потоку от указанного резкого изгиба, содержит вторую нижнюю поверхность 256. Указанная вторая нижняя поверхность 256 образует второй нижний угол ε относительно проходящей вверх вертикали так, что он больше, чем нижний угол ζ верхнего участка. Резкий изгиб 270 поверхности обеспечивается посредством углового соединения между верхним участком 272 и нижним участком 274 второго трубопровода 952 для катализатора. Указанный нижний угол ζ верхнего участка может быть равен второму верхнему углу δ. Соответственно, верхняя часть 272 второго трубопровода 952 для катализатора направляет весь второй поток катализатора по верхней траектории 276, образующей угол η верхней траектории в направлении вверх относительно вертикали. Верхняя траектория 276 показана стрелкой, проходящей вдоль центральной оси в верхнем участке 272 второго трубопровода 952 для катализатора.
В одном аспекте вторая нижняя поверхность 256 нижнего участка 274 второго трубопровода 952 для катализатора пересекается с лифт-реактором 910, с его нижней частью 911 с увеличенными размерами, во втором месте 260 пересечения, образуя второй нижний угол ε, который больше нижнего угла ζ, образованного верхним участком 272 относительно вертикали. Резкий изгиб 270 образован второй нижней поверхностью 256, которая образует второй нижний угол ε в месте пересечения 260 второй нижней части с лифт-реактором 910. Вторая нижняя часть второго трубопровода 952 для катализатора направляет часть второго потока катализатора в лифт-реактор 910 по траектории 282, которая соответствует второй нижней части, проходит под углом ε и придана катализатору контуром внутренней поверхности второй нижней части 256 вблизи места 260 пересечения второй нижней части с лифт-реактором. Траектория 282 вдоль второй нижней части показана стрелкой, проходящей из места 260 пересечения лифт-реактора со второй нижней частью второго трубопровода. Вторая верхняя часть 254 второго трубопровода 952 для катализатора направляет другую часть второго потока катализатора в лифт-реактор по траектории 284 в направлении второй верхней части под углом наклона δ второй верхней части, приданной контуром внутренней поверхности второй верхней части 254 в месте 258 пересечения второй верхней части с лифт-реактором. Угол δ второй верхней части может быть по величине таким же, как и угол η верхней траектории 276, но отличается от угла наклона ε второй нижней части. Траектория 284 второй верхней части показана на фиг. 9 стрелкой, проходящей от места 258 пересечения второй верхней части. Вторая верхняя часть 256, образующая угол ε в месте 260 пересечения второй нижней части с лифт-реактором 910, который может быть больше, чем угол δ второй верхней части, может оказывать влияние на весь второй поток катализатора, входящий в лифт-реактор 910, с получением результирующей, второй траектории 262, образующей угол θ второй траектории, который будет больше чем угол η верхней траектории. Вторая траектория 262 показана стрелкой, проходящей от второй средней точки 264, находящейся между местом 218 пересечения второй верхней части второго трубопровода и местом 220 пересечения второй нижней части.
Второй поток катализатора поступает в лифт-реактор через второе входное отверстие 997 для катализатора на втором самом нижнем уровне 278 места 260 пересечения второй нижней части. В одном аспекте место 260 пересечения второй нижней части находится на более низком уровне по сравнении с местом 220 пересечения первой нижней части. Соответственно, второй поток катализатора будет поступать в лифт-реактор на втором самом низком уровне 278, который ниже первого самого нижнего уровня 226. В другом аспекте первая средняя точка 224 входа первого потока катализатора в лифт-реактор находится на более высоком уровне, чем вторая средняя точка 264 входа в лифт-реактор 910 второго потока катализатора.
В одном аспекте основная траектория второго потока катализатора, показанная пунктирной линией 290, будет проходить по центральной оси через второй трубопровод 952 для катализатора вдоль верхней траектории 276 под углом η верхней траектории, имеющим значительную направленную вниз составляющую. В точке резкого изгиба 270 вторая нижняя часть 256 будет придавать основной второй траектории 290 более горизонтальную составляющую, которая будет проходить по второй траектории 262 под углом θ второй траектории от средней точки 264 второго входного отверстия 997 для катализатора. Вторая основная траектория 290 второго потока катализатора будет пересекать первую основную траекторию 230 в расчетной точке 292 пересечения.
Вторая траектория 262 проходит под углом θ второй траектории, который больше, чем угол η верхней траектории и угол γ первой траектории, и поэтому второй поток катализатора, поступающий в лифт-реактор 910, будет иметь значительную горизонтальную составляющую. Эта горизонтальная составляющая второго потока катализатора, в сочетании с псевдоожижающим газом, поступающим из распределителя 19 газа, способствует более быстрому приданию значительной части второго потока катализатора направления в лифт-реакторе вверх после его поступления в лифт-реактор 910. Кроме того, второй поток катализатора будет перемещаться вверх и смешиваться с движущимся вниз первым потоком катализатора, входящим в лифт-реактор 910 на более высоком уровне и имеющим существенную проходящую вниз вертикальную составляющую. Поток катализатора, перемещающегося вверх под действием движущегося вверх газа псевдоожижения, будет устремлять вверх движущийся вниз первый поток катализатора с достижением основательного смешивания. Смешанный поток из первого потока катализатора и второго потока катализатора перемещается вверх в лифт-реакторе для контактирования с углеводородным сырьем так, как это описано в отношении фиг. 1.
В одном аспекте второй нижний угол ε и угол θ второй траектории больше или равны 60 градусов. Предпочтительно угол ε составляет 90 градусов. В одном аспекте все углы α, β, γ, δ, ζ, и η меньше 60 градусов, приемлем интервал от 25 до 50 градусов, предпочтительно углы находятся в интервале от 30 до 45 градусов. В одном аспекте угол θ второй траектории может быть меньше или равен второму нижнему углу ε и может быть больше, чем второй верхний угол δ второго трубопровода 952 для катализатора. Кроме того, угол θ второй траектории может быть больше угла γ первой траектории.
Вставка 92 может быть установлена в лифт-реакторе 910 между первым трубопроводом 912 для катализатора и вторым трубопроводом 952 для катализатора. В соответствии с одним воплощением вставка 92 может быть размещена между первым входным отверстием 915 и вторым входным отверстием 997 для катализатора. Во внешней стенке 94 вставки 92 могут быть выполнены отверстия, которые обеспечивают прохождение катализатора в камеру, образованную и ограниченную стенками 94. В другом аспекте стенка 94 может быть выполнена не проницаемой для катализатора, как это описано в отношении фиг. 1-8. Соответственно, первый поток катализатора может проходить через и/или вокруг вставки 92 и смешиваться со вторым потоком катализатора, а второй поток катализатора может проходить через и/или вокруг вставки 92 и смешиваться первым потоком катализатора.
Первый поток катализатора и второй поток катализатора могут быть введены в лифт-реактор или тангенциально или в радиальном направлении. Лифт-реактор 10 и трубопроводы 912 и 952 снабжены покрытием из огнеупорного материала, поэтому места линии пересечения и углы, которые определяют траекторию потоков катализатора в лифт-реакторе, будут определяться профильной граничной внутренней поверхностью лифт-реактора 10 и трубопроводов 912 и 952 и их огнеупорного покрытия.
Фиг. 10 иллюстрирует другое воплощение устройства, показанного фиг. 9, с измененным выполнением второго трубопровода 1052 для катализатора. Конструктивные элементы на фиг. 10, конфигурация которых одинакова с фиг. 9, будут обозначены такими же ссылочными номерами позиций, что и на фиг. 9. Элементы на фиг. 10, имеющие иную конфигурацию по отношению к соответствующим элементам на фиг. 9, будут обозначены такими же ссылочными номерами позиций, но впереди номера позиции вместо цифры «2» будет проставлена цифра «10». Все на фиг. 10 совпадает с изображенным на фиг. 9, за исключением отмеченного выше отличия.
В воплощении на фиг. 10 установлена наклонная площадка 280 для создания второй нижней части 1056 второго трубопровода 1052 для катализатора у второго входного отверстия 1097. Расположенная выше нижняя часть 1075 верхнего участка 272 выше по потоку от наклонной площадки 280 образует угол ζ между расположенной выше нижней частью и проходящей вверх вертикалью. В одном аспекте внешняя поверхность второй нижней части 1056 второго трубопровода 1052 для катализатора может пересекать лифт-реактор 1010 или нижнюю часть 1011 с увеличенными размерами лифт-реактора 1010 под внешним углом k, который может быть по величине таким же, как и второй верхний угол δ. Наклонная площадка 280 образует нижний участок 1074 и предусматривает наличие второй нижней части 1056, которая образует второй нижний угол 10ε в месте пересечения 1060 второй нижней части трубопровода с лифт-реактором 1010. При этом второй нижний угол 10ε больше, чем угол ζ, образованный находящейся выше нижней частью трубопровода.
Наклонная площадка 280 может быть размещена снаружи второго входного отверстия 1097. Соответственно, вторая нижняя часть 1074, образующая на фиг. 10 второй нижний угол 10ε, может эффективно функционировать таким же образом, как и вторая нижняя часть 274, образующая второй нижний угол ε на фиг. 9.
Пример
Было проведено гидродинамическое моделирование для определения характеристик различных воплощений настоящего изобретения. Первый поток регенерированного катализатора был освобожден от кокса, расход катализатора был равен 8647893 кг/ч (19065343 фунт/ч), расход газа составлял 11674 кг/ч (25738 фунт/ч), а температура 742°C (1367°F). Второй поток карбонизированного катализатора был полностью закоксованным и характеризовался содержанием кокса, составляющим 0, 858 мас. % от массы катализатора; расход катализатора также был равен 8647893 кг/ч (19065343 фунт/ч), расход газа составлял 10810 кг/ч (23833 фунт/ч), а температура 549°C (1020°F). Свойства катализатора и газа, приведенные в таблице 1, были использованы также в расчетной модели.
Расход псевдоожижающего водяного пара, вводимого из одного распределительного устройства 19, составлял 69638 кг/ч (153525 фунт/ч). Во всех моделируемых конструкциях горизонтальный угол между трубопроводом 12 для регенерированного катализатора и трубопроводом 52 для карбонизированного катализатора был равен 180 градусов. Кроме того, при моделировании во всех конструкциях входное отверстие 15 трубопровода для регенерированного катализатора, было расположено выше входного отверстия 97 для трубопровода 52 карбонизированного катализатора.
В конструкции, которая соответствовала фиг. 6, переходный участок 13 при моделировании был более коротким, что отражено в различных соотношениях. Были также проверены различные конфигурации входа для катализатора. Термин «прямой» означает, что трубопровод для катализатора не был изогнут вблизи входного отверстия для катализатора. Термин «резкий изгиб» означает, что трубопровод для катализатора имеет резкий изгиб вблизи входного отверстия для катализатора. В моделирующих конструкциях, которые имели различные конфигурации входа для катализатора, конфигурация с резким изгибом была выполнена всегда на самом нижнем входе для катализатора. Исходя из указанных выше параметров, при моделировании, отражающем воплощения изобретения, могут быть получены разности температуры, представленные в таблице II.
Разность температур была вычислена в определенном месте в лифт-реакторе 10, а именно, находящемся на 1 метр (3,3 фута) ниже распределителей 18 сырья, которое в моделируемом лифт-реакторе 10 находилось в верхней части 17 лифт-реактора, выше переходного участка 13. Разность температур представляет собой максимальную разницу температуры для катализатора, обычно соответствует разности самого горячего регенерированного катализатора и самого холодного карбонизированного катализатора. Конфигурации, представленные на фиг. 2 и фиг. 3, показали для одинаковой формы поперечного сечения вставки наилучшие характеристики с точки зрения смешивания катализатора, что производит по существу однородную температуру катализатора. Однако конфигурации входа для катализатора также может улучшить однородность перемешивания. Для воплощения, иллюстрируемого на фиг. 2, конфигурация с выполнением второго трубопровода для катализатора с резким изгибом, для обеспечения горизонтальной траектории второго потока катализатора у второго входного отверстия для катализатора, и первого трубопровода для катализатора - прямым для обеспечения вертикальной нисходящей траектории первого потока катализатора у первого входного отверстия для катализатора, имеет преимущества по отношению к конфигурации, в которой оба трубопровода для катализатора выполнены с резким изгибом вблизи входных отверстий.
Выше были рассмотрены предпочтительные воплощения изобретения, включая наилучшие варианты осуществления изобретения, известные авторам изобретения. Следует понимать, что иллюстрируемые воплощения являются лишь примерами и не должны воспринимать как ограничивающие объем изобретения.
Предполагается, что без дополнительной детальной проработки специалист в данной области техники, руководствуясь предшествующим описанием, может использовать настоящее изобретение во всей его полноте. Поэтому раскрытые выше предпочтительные конкретные воплощения следует рассматривать лишь как иллюстративные и не ограничивающие каким-либо образом остальную часть описания.
В изложенном выше описании изобретения все температуры приведены в градусах Цельсия, а все части и проценты указаны массовыми, если не оговорено иное. Давления приведены на выходе из емкостей и, в частности, для емкостей, имеющих ряд выходов, приведены давления на выходе паров.
Из приведенного описания специалист в данной области техники может легко выявить существенные признаки изобретения и, без выхода за пределы объема и сущности изобретения, может осуществить различные изменения и модификации изобретения для того, чтобы приспособить его к различным условиям и случаям применения.