СИСТЕМА ВПУСКА ДЛЯ УСТАНОВКИ КРЕКИНГА С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ КАТАЛИЗАТОРОМ С ДВУМЯ ТРУБАМИ С ВОСХОДЯЩИМ ПОТОКОМ
INTAKE SYSTEM FOR CRACKING INSTALLATION WITH FLUID CATALYST, TWO TUBES AND UPFLOW

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Варианты реализации в общем случае относятся к способам и системам впуска для систем из двух и более циклонов, содержащихся в одной емкости, а говоря более конкретно, к удалению частиц в установке крекинга с псевдоожиженным катализатором (КПК) с двумя трубами с восходящим потоком.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В способах КПК, в которых используют псевдоожижение катализатора и распыление углеводородов для проведения реакций конверсии, в целях обеспечения контроля выходов продуктов могут использовать быстрые перемешивание и разделение фаз текучей среды и твердых частиц. Составляющая крекинг часть способа КПК может быть реализована в трубе (трубах) с восходящим потоком, при этом составляющую разделение часть реализуют, по меньшей мере, частично, в результате проведения циклонного разделения.
Циклонное разделение включает разделение смеси из двух и более фаз, например суспензий частиц в несущей текучей среде, под действием центробежной силы, создаваемой центростремительным движением. Циклонный сепаратор или циклон представляет собой механическое устройство для проведения центробежного разделения текущих смешанных фаз. Циклонное разделение может быть использовано в технологии КПК, в которой пары углеводородов и частицы катализатора вступают в непосредственный контакт. Достижение высокой производительности для систем КПК может включать регулирование времен контакта между катализатором и углеводородами в результате быстрого отделения катализатора от восходящего потока по истечении желательной продолжительности времени контакта в трубе (трубах) с восходящим потоком. Установка КПК может включать несколько труб с восходящим потоком, а ее установка отделения катализатора может включать циклонную систему, соединенную с каждой трубой с восходящим потоком. Циклонная система может быть независимой. В системах закрытых циклонов впуск может обеспечить выход пара, подвергающего катализатор десорбированию, совместно с паром продуктов трубы с восходящим потоком.
В случае использования в одной разделительной емкости нескольких независимых циклонных систем с впуском небольшие разбалансировки потока могут привести к возникновению взаимных помех, когда пар продуктов трубы с восходящим потоком выходит из впуска одной из циклонных систем и перетекает во впуск другой циклонной системы. Это может привести к уменьшению преимуществ по выходу для закрытых циклонов вследствие возможного воздействия на значительное количество пара продуктов трубы с восходящим потоком высоких температур в разделительной емкости в течение продолжительных периодов времени, что в результате вызывает прохождение термического крекинга и соответствующее уменьшение выхода бензина и увеличение выхода сухого газа.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Подробное описание изобретения будет лучше понято в связи со следующими далее прилагаемыми чертежами.
Фигура 1 схематически иллюстрирует блок отделения частиц установки крекинга с псевдоожиженным катализатором (КПК) с двумя трубами с восходящим потоком, включающий две циклонные системы и соответствующий одному варианту реализации.
Фигура 2 схематически иллюстрирует две независимые циклонные системы внутри разделительной емкости, соответствующие одному варианту реализации.
Фигура 3 схематически иллюстрирует один вариант реализации первичного циклона одной из циклонных систем, представленных в качестве примера на фигуре 2.
Фигура 4 схематически иллюстрирует более чем две циклонные системы в разделительной емкости, соответствующие одному варианту реализации.
Варианты реализации подробно описываются далее со ссылкой на перечисленные фигуры.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ
Перед подробным разъяснением вариантов реализации необходимо понять то, что варианты реализации не ограничиваются данными конкретными вариантами реализации, и то, что они могут быть осуществлены на практике или воплощены различным образом.
Варианты реализации относятся к системам и способам впуска пара из емкости, содержащей две и более независимые циклонные системы, при одновременном предотвращении возникновения «взаимных помех» между независимыми циклонными системами. В общем случае взаимные помехи обозначают перетекание пара из одной циклонной системы через разделительную емкость во впуск другой циклонной системы. Предотвращение возникновения взаимных помех может оказаться желательным, например, если продолжительное время пребывания в емкости будет вызывать разложение продукта и/или если текучая среда в одной из циклонных систем будет вызывать нежелательное загрязнение текучей среды в другой из циклонных систем. Взаимные помехи между двумя и более циклонными системами со впуском могут возникать в случае отсутствия точного регулирования потока текучей среды в циклонных системах, направленного на предотвращение появления разности давления между любыми циклонными системами. Текучая среда может потечь обратно из впуска циклонной системы более высокого давления и через разделительную емкость поступить во впуск циклонной системы более низкого давления.
Крекинг с псевдоожиженным катализатором (КПК) представляет собой один пример области применения, в которой можно извлечь выгоду из принципов вариантов реализации, и для целей иллюстрирования, но не ограничения, представляет собой контекст, в котором разъясняются данные преимущества. Для эффективной переработки исходного сырья в установке КПК могут быть использованы две трубы с восходящим потоком. Кроме того, некоторые установки КПК могут иметь различное исходное сырье в каждой из труб с восходящим потоком. Для регулирования прохождения реакций и доведения выхода ценных продуктов до максимума катализатор может быть быстро отделен от технологического пара. Для предотвращения прохождения нежелательных реакций термического крекинга в емкостном контейнере, содержащем циклоны, (например, разделительной емкости) выход для выпуска пара из первичного циклона, присоединенного к трубе с восходящим потоком, может быть непосредственно соединен с циклоном второй ступени. Выход для выпуска пара из циклона второй ступени может быть непосредственно соединен с линией пара продуктов разделителя, например с выпуском текучей среды из емкости.
Катализатор, удаленный при помощи циклона, для удаления захваченных углеводородов может быть подвергнут десорбированию под действием текучей среды, такой как водяной пар. Данный процесс десорбирования может протекать в разделительной емкости. Пары десорбера и/или десорбированные углеводородные пары могут быть загрязнены катализатором, который может быть удален перед объединением пара продуктов с линией пара продуктов разделителя, например, в выпуске текучей среды из емкости. Одно решение заключается в обеспечении наличия впуска в газоходе циклона, позволяющего перемешивать пар десорбера и/или десорбированный углеводородный пар с основным потоком пара продуктов по ходу технологического потока до циклона.
Однако, в случае системы с двумя трубами с восходящим потоком и независимыми комплектами циклонов, ассоциированными с каждой трубой с восходящим потоком, обеспечение наличия впусков в обеих независимых циклонных системах создает возможность того, что пар из одной циклонной системы может потечь обратно через свой впуск и поступить в разделительную емкость, где продолжительное время пребывания может привести к прохождению реакций термического крекинга, которые могут уменьшить выход ценных жидких углеводородных продуктов и одновременно могут увеличить выход менее ценных продуктов, таких как кокс и сухой газ. В результате установки впуска только в одной из независимых циклонных систем и герметизации других циклонных систем трубы с восходящим потоком можно будет эксплуатировать независимо в отсутствие каких-либо нежелательных взаимных помех и/или обратного перетекания.
Циклонная система может включать один или несколько циклонов, например первичные и вторичные циклоны или ступени циклонов, соединенные последовательно при помощи канала и/или полости, обеспечивающих сбор или распределение для множества циклонов ступени. Первичный и вторичный циклон могут быть соединены таким образом, чтобы выход для выпуска пара из первичного циклона был бы непосредственно соединен с входным отверстием вторичного циклона для предотвращения поступления пара из разделительной емкости и/или его выхода в нее.
Циклонные системы в общем случае относятся к циклонной системе, не сообщающейся непосредственно с другой циклонной системой в одной и той же емкости. Потоки пара и/или твердых частиц из одной циклонной системы не перемешиваются с потоками пара и/или твердых частиц из другой циклонной системы. Каждая циклонная система может быть образована из одного или нескольких циклонов на каждую ступень, и ступени с одним или несколькими циклонами первичного циклона могут осуществлять первоначальное отделение твердых частиц. Циклонная система может включать впуск для пара, образовавшегося в емкости. Обычные местоположения для впуска могут включать: местоположения на входном отверстии первичной или первой стадии циклонов, в окрестности выпускного канала для первичной или первой стадии циклонов, в канале между первичной или первой ступенью циклонов и вторичной или второй ступенью циклонов, в корпусе либо первичной, либо вторичной ступени циклонов или местоположение, определяемое конструкцией. В одном варианте реализации в стремлении предотвратить возникновение взаимных помех впуск в циклонную систему не включают.
Блок отделения частиц может включать емкость, первую циклонную систему, расположенную в емкости, впуск, сформированный в первой циклонной системе, для поступления пара из емкости и вторую циклонную систему, расположенную в емкости. Емкость может включать содержащийся в ней пар. Вторая циклонная система может быть герметизирована в отношении поступления пара из емкости и/или герметизирована в отношении выпуска какого-либо пара, содержащегося в ней, в емкость. Первая и вторая циклонные системы могут быть независимыми. Блок отделения частиц может иметь множество вторых циклонных систем, расположенных в емкости и герметизированных для ограничения поступления пара из емкости. Емкость может представлять собой разделительную емкость. Пар в емкости может быть образован в результате протекания в ней процесса десорбирования. Впуск может включать отверстие, расположенное в первой циклонной системе, например в канале его выхода. Циклонная система может включать устройство подачи текучей чреды, выходящее в емкость, и/или выпуск текучей среды, выходящий из емкости. Устройство подачи текучей среды и/или выпуск текучей среды могут быть герметизированы от сообщения с емкостью. Описанная система может быть закрытой в той степени, когда пар будет направляться непосредственно к выпуску текучей среды вместо получения возможности поступления в разбавленную фазу разделителя перед направлением к выпуску.
В одном варианте реализации блок отделения катализатора установки крекинга с псевдоожиженным катализатором (КПК) с двумя трубами с восходящим потоком может включать первую циклонную систему в разделительной емкости, включающую первый комплект из одного или более циклонов в сообщении по текучей среде между первой трубой с восходящим потоком и первым выпуском текучей среды из разделительной емкости, впуск, сформированный в первой циклонной системе, для поступления пара из разделительной емкости и его выхода через первый выпуск текучей среды, и вторую циклонную систему в разделительной емкости, включающую второй комплект из одного или нескольких циклонов в сообщении по текучей среде между второй трубой с восходящим потоком и вторым выпуском текучей среды из разделительной емкости. Вторая циклонная система может быть герметизирована в отношении поступления пара из разделительной емкости и/или герметизирована в отношении выхода пара в разделительную емкость. Впуск может представлять собой отверстие, расположенное в выпускном канале циклона. Отверстие может представлять собой открытый впуск с колпаком. Вторая циклонная система может включать герметизированный компенсатор.
В одном варианте реализации первая циклонная система может включать как первичные, так и вторичные циклоны. Впуск может быть расположен в канале в сообщении между первичным и вторичным циклонами, или в любом одном из местоположений, упомянутых ранее, или в любом другом местоположении, которое даст пару из разделительной емкости возможность поступления в циклонную систему и выхода из разделительной емкости. Вторая циклонная система может выключать первичные и вторичные циклоны. Вторая циклонная система может включать герметизированный компенсатор, расположенный в канале в сообщении между первичным и вторичным циклонами. Вне зависимости от присутствия или местоположения герметизированного компенсатора вторая циклонная система может быть герметизирована для ограничения поступления пара в разделительной емкости в циклонную систему и его выхода из разделительной емкости.
В одном варианте реализации первый комплект из одного или нескольких циклонов может включать первичный циклон. Первичный циклон может включать емкость циклона, цилиндрическую поверхность, расположенную по центру в первичном циклоне, для отделения частиц от отходящего потока из первой трубы с восходящим потоком и формирования вихревой воронки из пара, характеризующихся пониженным уровнем содержания твердых частиц, герметизированный выход для пара из первичного циклона, сообщающийся с вихревой воронкой и первым выпуском текучей среды, и выход для выпуска твердых частиц из нижнего конца первичного циклона. Впуск может включать множество отверстий в стенке нижнего конца первичного циклона для поступления пара из разделительной емкости.
В одном варианте реализации блок отделения частиц установки крекинга с псевдоожиженным катализатором (КПК) с двумя трубами с восходящим потоком может включать разделительную емкость, содержащую плотный слой частиц, источник подачи десорбирующей текучей среды в плотный слой и фазу разбавленного пара над плотным слоем, первую циклонную систему, включающую закрытый первичный циклон, через текучую среду сообщающийся с первой трубой с восходящим потоком, для отделения частиц от отходящего потока из первой трубы с восходящим потоком и выпуска отделенных частиц в плотный слой, выпускной канал от первичного циклона к закрытому вторичному циклону и первый выпуск текучей среды из вторичного циклона через стенку разделительной емкости, впуск, сформированный в выпускном канале первой циклонной системы между первичным и вторичным циклонами, для поступления пара во вторичный циклон из разбавленной фазы и его выхода через первый выпуск текучей среды и вторую циклонную систему, включающую закрытый первичный циклон, через текучую среду сообщающийся со второй трубой с восходящим потоком, для отделения частиц от отходящего потока из второй трубы с восходящим потоком и выпуска отделенных частиц в плотный слой, выпускной канал от первичного циклона к закрытому вторичному циклону и второй выпуск текучей среды из вторичного циклона через стенку разделительной емкости. Вторая циклонная система может быть герметизирована в отношении поступления пара из разбавленной фазы и/или выпуска текучей среды в разделительную емкость.
В одном варианте реализации каждая из труб с восходящим потоком в установке КПК с двумя трубами с восходящим потоком может быть соединена с циклонной системой. Установка КПК с «двумя трубами с восходящим потоком» может обозначать систему, включающую две и более труб с восходящим потоком при общих разделении, десорбировании и/или регенерации для катализатора. Несмотря на теоретическую возможность использования для системы КПК с двумя трубами с восходящим потоком трех и более труб с восходящим потоком практические преимущества в качестве одного варианта реализации изобретения может продемонстрировать система с двумя трубами с восходящим потоком.
Реализованные способы впуска пара из емкости, содержащей первую и вторую циклонную систему, могут включать формирование впуска в первой циклонной системе для поступления пара из емкости и герметизацию второй циклонной системы от поступления пара из емкости. Способы могут включать герметизацию второй циклонной системы в отношении выпуска какого-либо пара, содержащегося в ней, в емкость. Способ может включать впуск пара из емкости через впуск в первую циклонную систему. Первая циклонная система может включать выпуск текучей среды из емкости.
Реализованные способы отделения твердых частиц и пара от отходящего потока из трубы с восходящим потоком в установке крекинга с псевдоожиженным катализатором (КПК) с двумя трубами с восходящим потоком могут включать подачу отходящего потока из первой и второй труб с восходящим потоком в первичные циклоны соответствующих первой и второй циклонных систем в разделительной емкости для отделения твердых частиц от отходящих потоков, выпуск пара из первой и второй циклонных систем через соответствующие первый и второй выпуск текучей среды из разделительной емкости, выпуск твердых частиц из первичных циклонов первой и второй циклонных систем в плотный слой в разделительной емкости, введение десорбирующего пара в плотный слой для десорбирования пара из твердых частиц в фазу разбавленного пара в разделительной емкости и впуск пара из фазы разбавленного пара в первую циклонную систему для выхода из разделительной емкости через первый выпуск текучей среды.
Способы могут включать герметизацию второй циклонной системы в отношении поступления пара из фазы разбавленного пара и/или герметизацию второй циклонной системы в отношении выпуска пара из нее в разделительной емкости. Впуск может проходить через отверстие, расположенное в выпускном канале из первичного циклона в первой циклонной системе. Отверстие может включать открытый впуск с колпаком. Выпускной канал может находиться в сообщении между первичным циклоном в первой циклонной системе и вторичным циклоном в первой циклонной системе. Впуск может быть расположен в любом упомянутом ранее местоположении или в любом местоположении, которое даст пару возможность поступления во вторую циклонную систему из разделительной емкости.
Что касается фигур, то фигура 1 схематически иллюстрирует блок отделения частиц 100 установки крекинга с псевдоожиженным катализатором (КПК) с двумя трубами с восходящим потоком (102, 104), включающий две независимые циклонные системы (106, 108) и соответствующий одному варианту реализации изобретения. Первая и вторая циклонные системы (106, 108) располагаются в разделительной емкости 110. Разделительная емкость 110 может содержать текучую среду, например десорбирующую текучую среду, такую как нижеследующая, но не ограничивающуюся только этой: водяной пар, и/или десорбированную текучую среду, такую как нижеследующая, но не ограничивающуюся только этой: углеводородный пар. В одном варианте реализации десорбирование может протекать в разделительной емкости 110, или в альтернативном варианте может быть использована отдельная емкость (емкости) - одна для отделения катализатора от восходящего потока, а другая для последующего и/или дополнительного десорбирования остаточного углеводородного пара из отделенного катализатора.
Фигура 1 в качестве примера приводит первую циклонную систему 106, включающую первичный циклон 112 и вторичный циклон 114. Вторая циклонная система 108 также может включать первичный циклон 116 и вторичный циклон 118.
Первая циклонная система 106 не зависит от второй циклонной системы 108. Первая циклонная система 106 или, говоря более конкретно, первичный циклон 112 может принимать отходящий поток из первой трубы с восходящим потоком 102. Вторая циклонная система 108 или, говоря более конкретно, первичный циклон 116 может принимать отходящий поток из второй трубы с восходящим потоком 104. Отходящий поток может включать суспензию текучая среда/частицы, например суспензию углеводородная текучая среда/катализатор. Потоки исходного сырья (120, 122) в соответствующие первую и вторую трубы с восходящим потоком 102, 104 могут быть образованы различным исходным сырьем или идентичным исходным сырьем.
Отходящий поток из первой трубы с восходящим потоком 102 может поступать в первичный циклон 112 первой циклонной системы 106, и частицы, например твердые частицы или, говоря более конкретно, катализатор, от отходящего потока могут быть отделены. Отделенные частицы могут быть выпущены из выхода 124, такого как опускная труба первичного циклона 112, которая может проходить в плотный слой частиц 126 или может проводить выпуск над слоем. После этого отходящий поток пара может перетекать через выпускной канал 128 первичного циклона 112 во вторичный циклон 114. Отделенные частицы могут быть выпущены из выпуска 130, такого как опускная труба вторичного циклона 114, которая подобным же образом может проходить в плотный слой частиц 126 или проводить выпуск над слоем. Линия 132 выпуска текучей среды проходит от вторичного циклона 114 через стенку разделительной емкости 110. В случае отсутствия какого-либо вторичного циклона линия выпуска текучей среды может непосредственно соединяться с выпускным каналом.
В варианте реализации, изображенном на фигуре 1, выпускной канал 128 включает впуск 134 между первичным и вторичным циклонами 112, 114 первой циклонной системы 106. Впуск 134 может включать, например, открытый впуск с колпаком. Открытый впуск с колпаком может быть образован двумя концентрическими и радиально разнесенными каналами, при этом один из соседних каналов, обычно канал, расположенный ниже по потоку, заканчивается, имея больший диаметр, чем другой, что образует между ними зазор. Впуск 134 может дать пару из разделительной емкости 110, например из фазы разбавленного пара над плотным слоем частиц 126, возможность поступления в выпускной канал 128. Фаза разбавленного пара может включать десорбирующую текучую среду, такую как нижеследующая, но не ограничивающуюся только этой: водяной пар. В альтернативном или дополнительном варианте впуск 136 может включать линию 132 выпуска текучей среды. Впуск может представлять собой отверстие или множество отверстий в выпускном канале циклонной системы. Возможны и другие местоположения и компоновки впуска, и они не ограничиваются теми, которые для целей иллюстрации описывались в настоящем документе.
Подобным же образом отходящий поток из второй трубы с восходящим потоком 104 может поступать в первичный циклон 116 второй циклонной системы 108, и частицы от отходящего потока могут быть отделены. Отделенные частицы могут быть выпущены из выпуска 138, такого как опускная труба первичного циклона 116, которая может проходить в плотный слой частиц 126 или может проводить выпуск над слоем. После этого отходящий поток может перетекать через выпускной канал 140 первичного циклона 116 в любой вторичный циклон 118. Отделенные частицы могут быть выпущены из выпуска 142, такого как опускная труба вторичного циклона 118, которая может проходить (раскрываться) в плотный слой частиц 126 или может проводить выпуск над слоем. Линия 144 выпуска текучей среды может проходить от вторичного циклона 118 через стенку разделительной емкости 110.
Выпускной канал 140 может включать герметизированный компенсатор 146 между первичным 116 и вторичным 118 циклонами второй циклонной системы 108. Герметизированный компенсатор 146 может предотвратить поступление пара из разделительной емкости 110 в выпускной канал 140, например из фазы разбавленного пара над плотным слоем частиц 126, и/или выход отходящего потока пара из компенсатора 146 в разделительной емкости 110. В альтернативном или дополнительном варианте герметизированный компенсатор может включать линию 144 выпуска текучей среды. Выходы (124, 130, 138, 142) могут включать устройство герметизации опускной трубы, которое включает оросительный клапан или уровень отделенных частиц на нижнем краю и в окрестности нижнего края опускной трубы.
Установка КПК с двумя трубами с восходящим потоком варианта реализации, изображенного на фигуре 1, может включать регенератор катализатора 148, отстоящий от разделительной емкости 110, и разделительная емкость 110 может быть расположена вертикально между первой 102 и второй 104 трубами с восходящим потоком. Трубы с восходящим потоком (102, 104) могут соединяться с циклонными системами (106, 108) через боковую стенку разделительной емкости 110 или проходить через плотный слой частиц 126. Катализатор может быть подан из разделительной емкости 110 в регенератор 148 через перепускную линию 150. Десорбирующий газ в случае его использования может быть подан через канал десорбирующей среды 152, соединенный с распределителем 154 поблизости от низа плотного слоя частиц 126. Смесь отходящего потока, обедненного суспендированными твердыми частицами, может быть извлечена из линий (132, 144) выпуска текучей среды. Регенерированный катализатор может быть отправлен на рециркуляцию через перепускную линию 156 в первую трубу с восходящим потоком 102 совместно с потоком свежего исходного сырья 120 и через перепускную линию 158 во вторую трубу с восходящим потоком 104 совместно с потоком свежего исходного сырья 122.
Разбалансировки потока между двумя трубами с восходящим потоком с впуском в разделительной емкости могут привести к возникновению взаимных помех, когда пар продуктов труб с восходящим потоком будет выходить во впуске циклонной системы одной трубы с восходящим потоком и перетекать во впуск циклонной системы другой трубы с восходящим потоком. Вследствие наличия впуска из внутреннего пространства разделительной емкости 110 через впуски 134 или 136 в первую циклонную систему 106, изображенную на фигуре 1, разделительная емкость 110 может сообщаться с первой циклонной системой 106.
Вторая циклонная система 108 может быть герметизирована для ограничения поступления в нее текучей среды и/или выхода текучей среды из нее, например, в результате отсутствия каких-либо впусков. Поскольку взаимные помехи между двумя трубами с восходящим потоком (102, 104) в разделительной емкости 110, таким образом, могут быть ограничены, разбалансировки потока для отходящего потока в трубах с восходящим потоком (102, 104) и/или циклонных системах (106, 108) не будут приводить к выходу отходящего потока из трубы с восходящим потоком из впуска одной из циклонных систем и его перетеканию в разделительной емкости и/или впуск другой циклонной системы в разделительной емкости. В противном случае истечение из впуска циклонной системы может уменьшить эффективность циклонов в данной циклонной системе и привести к избыточному прохождению реакции и чрезмерному крекингу углеводородов отходящего потока из трубы с восходящим потоком, а также к утрате возможности контролировать времена контакта между катализатором и углеводородами при повышенных температурах.
В одном варианте реализации, включающем три и более трубы с восходящим потоком, расположенные в разделительной емкости, впуском в разделительную емкость может быть снабжена одна труба с восходящим потоком и независимая циклонная система, ассоциированная с ним, тогда как другие трубы с восходящим потоком и независимые циклонные системы, ассоциированные с ними, могут быть герметизированы в отношении получения отходящим потоком из трубы с восходящим потоком возможности выхода в разделительную емкость и/или герметизированы в отношении поступления текучей среды из разделительной емкости. В одном варианте реализации циклонные системы, которые герметизируют, представляют собой те из них, на которые оказывают влияние взаимные помехи. В случае отсутствия неблагоприятного влияния взаимных помех впуски могут быть установлены в двух и более циклонных системах.
Фигура 2 представляет собой схематическую иллюстрацию двух независимых циклонных систем (200, 202) внутри разделительной емкости 204, соответствующих одному варианту реализации изобретения. Две циклонные системы (200, 202) могут быть оборудованы и/или эксплуатироваться подобно варианту реализации, изображенному на фигуре 1.
Первая циклонная система 200 может включать соединение 206 с первой трубой с восходящим потоком, которое может обеспечивать подачу отходящего потока из трубы с восходящим потоком в первичный циклон 208 и вторичный циклон 210. Впуск первой циклонной системы 200 может быть сформирован в виде множества отверстий в стенке нижнего конца первичного циклона 208, что более подробно продемонстрировано на фигуре 3, обсуждающейся далее. Отходящий поток из соединения 206 с первой трубой с восходящим потоком может поступать в первичный циклон 208.
Частицы от отходящего потока могут быть отделены. Отделенные частицы могут быть выпущены из выхода 212 первичного циклона 208, который может раскрываться в плотный слой частиц (не показан) или может проводить выпуск над слоем. После этого отходящий поток, который может включать десорбирующий газ, попавший в отходящий поток из трубы с восходящим потоком через впуск, может перетекать через выпускной канал 214 первичного циклона 208 во вторичный циклон 210. Отделенные частицы могут быть выпущены из выхода 216 вторичного циклона 210, который может раскрываться в плотный слой частиц или может проводить выпуск над слоем. Линия выпуска текучей среды 218 может проходить от вторичного циклона 210 через стенку разделительной емкости 204. В случае отсутствия какого-либо вторичного циклона линия выпуска текучей среды 218 может соединяться с выпускным каналом 214. Линия выпуска текучей среды 218 и/или выпускной канал 214 могут включать компенсатор (220, 222), который может быть герметизирован.
Соединение 224 со второй трубой с восходящим потоком может обеспечивать подачу отходящего потока в первичный циклон 226 второй циклонной системы 202, и частицы от отходящего потока могут быть отделены. Отделенные частицы могут быть выпущены из выхода 228 первичного циклона 226, который может раскрываться в плотный слой частиц или может проводить выпуск над слоем. После этого отходящий поток может перетекать через выпускной канал 230 первичного циклона 226 во вторичный циклон 232. Отделенные частицы могут быть выпущены из выхода 234 вторичного циклона 232, который может раскрываться в плотный слой частиц или может проводить выпуск над слоем. Линия выпуска текучей среды 236 может проходить от вторичного циклона 232, который может представлять собой закрытый циклон, через стенку разделительной емкости 204.
Выпускной канал 230 может включать герметизированный компенсатор 238 между первичным 226 и вторичным 232 циклонами второй циклонной системы 202. Герметизированный компенсатор 238 может предотвратить поступление пара из разделительной емкости 204 во вторую циклонную систему 202, например из фазы разбавленного пара над плотным слоем частиц, и/или предотвратить выход пара из компенсатора 238 в разделительную емкость 204 в той степени, в которой эксплуатационные характеристики циклона были бы ухудшены. В альтернативном или дополнительном вариантах герметизированный компенсатор может включать линию выпуска текучей среды 236.
Поскольку первая циклонная система 200, изображенная на фигуре 2, снабжена впуском из внутреннего пространства разделительной емкости 204, разделительная емкость 204 может сообщаться с первой циклонной системой 200. Вторая циклонная система 202 может быть герметизирована в отношении получения какой-либо текучей средой возможности поступления из разделительной емкости 204 или выхода в нее, например, в результате отсутствия впуска. Поскольку взаимные помехи между независимыми циклонными системами 200, 202 двух труб с восходящим потоком в разделительной емкости 204, таким образом, могут быть ограничены, разбалансировки потока для отходящего потока в трубах с восходящим потоком и/или циклонных системах (200, 202) не будут приводить к выходу отходящего потока из трубы с восходящим потоком из впуска одной из циклонных систем и его перетеканию в разделительную емкость и/или впуск другой циклонной системы в разделительную емкость.
Фигура 3 представляет собой схематическую иллюстрацию первичного циклона одной из независимых циклонных систем фигуры 2. Первичный циклон 300 может быть использован, например, в качестве первичного циклона 208 первой циклонной системы 200 варианта реализации фигуры 2. Один пример циклона 300 может быть найден в публикации патентной заявки США № 2006-0049082А1, озаглавленной Self-Stripping FCC Riser Cyclone, посредством ссылки, включенной в настоящий документ для всех юрисдикций, которые будут позволены. Говоря вкратце, первичный циклон 300 включает емкость циклона 302, тангенциальное входное отверстие 304 для соединения с трубой с восходящим потоком и внутреннюю цилиндрическую поверхность для отделения твердых частиц катализатора 306 и формирования вихревой воронки из пара 308, характеризующихся пониженным уровнем содержания твердых частиц. Герметизированный выпуск для пара 310 на верхнем конце 312 емкости циклона 302 может сообщаться с вихревой воронкой 308 через завихритель 314. В высокотемпературных областях применения, таких как крекинг с псевдоожиженным катализатором, герметизированный выпуск 310 для пара может включать герметизированный компенсатор 316 для поглощения деформаций конструкции, возникающих в результате термического расширения компонентов и трубопровода.
Стабилизатор 318, расположенный ниже вихревой воронки 308, может быть использован для получения кольцевого прохода 320 между стабилизатором 318 и внутренней поверхностью емкости циклона 302. Зона десорбирования 322, расположенная ниже стабилизатора 318 в нижнем конце 324 емкости циклона 302, может сообщаться с опускной трубой для выпуска твердых частиц 326. В перфорированной стенке зоны десорбирования 322 может быть обеспечено наличие множества отверстий 328 для поступления десорбирующего газа 330 из разделительной емкости и для исполнения функции впуска из разделительной емкости в циклонную систему. Нижняя часть зоны десорбирования 322 может содержать отстаивающийся слой (не показан) твердых частиц катализатора 306 в выходе для выпуска твердых частиц (например, опускной трубе) 326.
При эксплуатации самодесорбирующего циклона 300 отходящий поток из трубы с восходящим потоком 332 (например, суспензия текучая среда/частицы) тангенциально поступает в емкость циклона 302 и закручивается по окружности относительно цилиндрической поверхности емкости, образуя вихревую воронку 308. Суспендированные частицы 306 могут быть немедленно отброшены в направлении стенки под действием центробежной силы, тогда как газовая фаза, характеризующаяся уменьшающейся загрузкой частиц, будет образовывать вихревую воронку 308. Из вихревой воронки 308 пары, обедненные твердыми частицами, 334 через завихритель 314 могут выходить в герметизированный выпуск 310 для пара, который может соединяться со вторичным циклоном (например, циклоном 210 в варианте реализации фигуры 2) и/или линией выпуска текучей среды (например, линией 218 в варианте реализации фигуры 2).
Выделенные из уноса частицы 306 могут быстро концентрироваться на стенке емкости и опускаться вниз, как это показывается стрелкой направления потока 336, через кольцевой проход 320 и зону десорбирования 322 в опускную трубу 326. Вследствие разности давления между внешним пространством и внутренним пространством емкости циклона 302 десорбирующий газ 330 через отверстия 328 в стенке может поступать в зону десорбирования 322 и подниматься вверх, как это показывается стрелкой направления потока 338, через кольцевой проход 320 в вихревую воронку 308. В зоне десорбирования 322 и/или кольцевом проходе 320 технологический пар может быстро диффундировать из частиц 306 в десорбирующий газ 330. Десорбирующий газ 330 может представлять собой воздух, водяной пар, аммиак, дымовой газ или их смесь. В областях применения, отличных от систем КПК, десорбирующая текучая среда в желательном случае может быть выбрана совместимой с подвергаемыми десорбированию частицами и технологическими текучими средами, удаляемыми из частиц. Десорбирующий газ может быть размещен в разделительной емкости.
Фигура 4 представляет собой схематическую иллюстрацию трех циклонных систем (400, 402, 406) внутри одной разделительной емкости 408, соответствующих одному варианту реализации изобретения. Три циклонные системы (400, 402, 406) могут быть оборудованы и/или эксплуатироваться подобно варианту реализации, изображенному на фигуре 1. Первая циклонная система 400 включает в себя впуск 410, который может сообщаться с разделительной емкостью 408. Вторая и третья циклонные системы (402, 406) во избежание возникновения взаимных помех могут быть герметизированы в отношении поступления пара из разделительной емкости 408 и/или герметизированы в отношении выпуска какого-либо пара, содержащегося в них, в разделительную емкость 408. Несмотря на представление на иллюстрации двух герметизированных циклонных систем (402, 406) в разделительной емкости 408 может находиться множество герметизированных циклонных систем.
Даже несмотря на то что большинство вариантов реализации было представлено двумя циклонными системами при наличии, по меньшей мере, одного примера трех циклонных систем, варианты реализации настоящего изобретения и связанные с ними принципы могут быть применены и к системам, которые включают множество циклонных систем.
Несмотря на описание вариантов реализации с выделением данных вариантов реализации необходимо понимать то, что в рамках объема прилагаемой формулы изобретения на практике могут быть осуществлены варианты реализации и отличные от конкретно описанных в настоящем документе.