專利名稱：用于催化裂化過程的進料噴射系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及進料噴射系統(tǒng)，尤其是，涉及用于催化裂化法的進料嘴。
在典型的流體催化裂化裝置(FCCU)中，包括再生爐，提升管反應(yīng)器和汽提塔，如Hedrick專利申請US-A-5562818所表明的那樣，此處作為參考文獻包括在本文中，極細的再生催化劑通過再生爐豎管從再生爐中抽出，并與反應(yīng)器提升管下面部分中的烴類原料接觸。烴類原料和蒸汽通過進料嘴進入提升管。進料、蒸汽和再生催化劑的混合物，具有從約200℃-約700℃的溫度，該混合物向上流過提升管反應(yīng)器，將進料轉(zhuǎn)變成較輕的產(chǎn)品，而同時焦炭層沉積在催化劑的表面上。然后從提升管頂部出來的烴類蒸汽和催化劑流過旋風分離器，以便將廢催化劑與烴類產(chǎn)品流分開。廢催化劑進入汽提塔，在該汽提塔中導(dǎo)入水蒸汽，以便從催化劑中分離出烴類產(chǎn)品。然后將含有焦炭的廢催化劑流經(jīng)汽提塔豎管，以便進入再生爐，在再生爐中，在存在空氣和約620℃-約760℃溫度下，焦炭層燃燒產(chǎn)生再生催化劑和煙道氣。在再生爐的上部區(qū)域中，用旋風分離器將煙道氣與夾帶的催化劑分離，并將再生催化劑返回再生爐流化床。然后將再生催化劑通過再生爐的豎管從再生爐流化床抽出，并重復(fù)上述循環(huán)，接觸下面提升管中的原料。
FCCU提升管反應(yīng)器設(shè)計的最關(guān)鍵要素是進料噴射系統(tǒng)。為了達到最高產(chǎn)率，重要的是進料噴射系統(tǒng)將進料以細噴霧形式分布，該細噴霧具有跨過提升管的均勻覆蓋面和細小微滴尺寸分布。這種噴霧增加了進料微滴的表面積并有利于密切接觸再生催化劑。然而，現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)有噴射系統(tǒng)難以達到這種所希望的性能。
典型的FCCU可以具有側(cè)進料嘴或底部進料嘴，以便將烴類進料加入提升管反應(yīng)器中。底部進料嘴從提升管反應(yīng)器的底部加入烴類進料，而側(cè)進料嘴從提升管反應(yīng)器的周邊并在較高的高度處加入進料。最現(xiàn)代化的CCUs設(shè)計成具有側(cè)進料嘴。對具有側(cè)進料結(jié)構(gòu)的FCCUs來說，再生催化劑利用流化氣體，通常是蒸汽從提升管底部向上輸送，并利用安裝在提升管反應(yīng)器周邊上較高標高處的多個噴嘴噴射烴類進料?，F(xiàn)代化的側(cè)進料嘴，如在US-A-5794857中所公開的，一般，是優(yōu)質(zhì)進料霧化器。然而，側(cè)進料結(jié)構(gòu)具有幾個顯著的缺點。由于提升管中壓降較高，所以較高的進料噴射點導(dǎo)致較低的提升管反應(yīng)器容積和較低的催化劑循環(huán)。熱的再生催化劑在較低的提升管處與輸送蒸汽接觸，還導(dǎo)致在接觸進料之前較高的催化劑失去活性。
具有底部進料嘴的催化裂化裝置可以避免上述側(cè)進料嘴結(jié)構(gòu)的缺點。然而，現(xiàn)有技術(shù)的底部進料嘴一般在進料霧化方面不夠好。US-A-4097243公開了一種底部進料嘴設(shè)計，該底部進料嘴設(shè)計具有多個尖頭，以便把進料分布成多股射流。進料霧化作用相當差。此外，進料是朝提升管的縱向方向上噴射，這導(dǎo)致進料和再生催化劑之間緩慢混合，因為它們二者都朝一基本上平行的方向上運動。這導(dǎo)致一種進料與反應(yīng)器提升管中很寬的進料汽化區(qū)接觸的不希望有的條件。有許多改進，如CA-A-1015004U、S-A-4808383、US-A-5017343、US-A-5108583和EP-A-151882公開了各種不同裝置，以便改善底部進料嘴的進料霧化作用。然而，進料霧化作用仍然不夠，并且進料噴射仍然基本上是縱向，同時導(dǎo)致與再生爐催化劑緩慢混合和不希望有的在很寬的霧化區(qū)內(nèi)進料接觸。
US-A-4784328和EP-A-147664公開了兩種在FCCU反應(yīng)器提升管底部處的復(fù)雜混合箱設(shè)計，以便改善進料和再生催化劑之間的混合。然而，這些混合箱具有帶很多通道的很復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)，這使它難以始終保持它們的機械完整性和合適的功能，因為下面的提升管區(qū)域極具腐蝕性。
US-A-4795547和US-A-55622818公開了兩種底部進料嘴，它們在運送霧化進料的基本上是縱向進料管出口處具有不同的分流器錐體設(shè)計。這些分流器錐體的功能是在出口處使基本上軸向流動的進料流改向到稍微朝徑向上排放的進料，這樣供增強與再生催化劑的混合用。然而，在這些分流器設(shè)計中有一些主要的缺點。首先，烴類進料是在分流器的上游霧化，并且當霧化的進料在出口處碰到分流器錐體的表面上時，發(fā)生許多霧化的進料微滴再聚集，同時導(dǎo)致形成一薄層從分流器錐體中排放的液體。分流器錐體實現(xiàn)進料方向上的改變，但這得到顯著惡化進料霧化的很高代價。其次，以薄層液體形式從分流器錐體中出來的徑向上排放的進料，可以穿透提升管中的催化劑而沒有更多的汽化，并碰到提升管壁上，而導(dǎo)致重大的機械損傷。
本發(fā)明的目的是提供一種改進的供催化裂化過程中用的底部進料噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)將在反應(yīng)器提升管中產(chǎn)生更好的進料分布。
這個目的用下面供在流體催化裂化裝置中使用的噴嘴達到，該噴嘴包括第一導(dǎo)管，用于提供一個通道，以便第一分散氣體能穿過該導(dǎo)管流動；第一蓋，它覆蓋上述第一導(dǎo)管的末端，上述第一蓋包括至少一個穿過蓋的出口通道，該通道適合于將上述第一分散氣體排入液體烴類進料材料中；第二導(dǎo)管，它圍繞上述第一導(dǎo)管并與之間隔開，以便在它們之間形成一個環(huán)形空間，因而提供一種通道，用于使上述液體烴類進料材料能穿過該通道流動；第二蓋，它覆蓋上述第二導(dǎo)管的末端，該第二蓋與上述第一蓋間隔開，因而在它們之間形成一個混合區(qū)，用于使上述液體烴類進料與第一氣體混合；上述第二蓋包括至少一個圓形槽作為穿過蓋的出口通道，該出口通道基本上與上述第一蓋上的出口通道對準，并適合于排放上述液體烴類進料和第一分散氣體的混合物。
本發(fā)明改進了底部進料噴射系統(tǒng)的進料霧化，因此消除了需要側(cè)進料結(jié)構(gòu)及其缺點。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的底部進料噴射系統(tǒng)，得到改善了的進料霧化和分布，同時跨過提升管得到均勻的進料分布。本進料注射系統(tǒng)將以細霧形式分布烴類進料，該細霧具有跨過提升管的均勻覆蓋面和細小微滴尺寸分布。另一個優(yōu)點是霧化進料可以朝基本上是徑向方向上排放，用于與再生催化劑更好混合，而不必采用分流器錐體。另一個優(yōu)點是霧化進料可以朝基本上是徑向方向上排放，同時不碰到提升管壁。
對附圖的簡要說明

圖1是具有單底進料噴射系統(tǒng)的FCCU的一個優(yōu)選實施例。
圖2A/2B/2C示出圖1的優(yōu)選進料噴射系統(tǒng)的詳細設(shè)計特征。
圖3示出現(xiàn)有技術(shù)單底進料噴射系統(tǒng)。
圖4A示出在現(xiàn)有技術(shù)側(cè)進料嘴的提升管中的進料分布平面圖。
圖4B示出由按照本發(fā)明所述的單個噴嘴所提供的改進的進料分布平面圖。
圖5A/5B示出圖2A/2B/2C的一種甚至更優(yōu)選的進料噴射系統(tǒng)的詳細設(shè)計特征。
圖67示出圖1的另一個優(yōu)選進料噴射系統(tǒng)的詳細設(shè)計特征。
對優(yōu)選實施例的詳細說明現(xiàn)在參見圖1，圖1示出本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，催化裂化提升管反應(yīng)器1連接到再生爐豎管2上，熱的再生催化劑穿過該豎管2進入提升管底部區(qū)域。液體烴類進料8，如汽油，和分散氣體4和12，如蒸汽，通過一單底式進料噴嘴組件100加入。
優(yōu)選的是，噴嘴具有一第三導(dǎo)管，如圖1中所示的導(dǎo)管5。第三導(dǎo)管環(huán)繞第二導(dǎo)管38，并在它們之間形成一個環(huán)形空間6，用于因提供一個通道，使第二分散氣體能穿過該通道流動。
噴嘴組件100包括三個同心并基本上垂直安裝的導(dǎo)管。第一導(dǎo)管22的第一分散氣體12提供一個通道，并收尾于第一蓋32。第一導(dǎo)管22和第一蓋32被一第二導(dǎo)管38環(huán)繞，該第二導(dǎo)管38收尾于第二蓋48，由其形成的環(huán)形空間9提供一個通道用于液體烴類進料8。第二導(dǎo)管38又被第三導(dǎo)管5環(huán)繞，第三導(dǎo)管5在頂部敞開。導(dǎo)管5的外表面用一種抗蝕材料7，如耐火材料或本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的其它材料保護，以防因進入熱的再生爐催化劑3而損壞噴嘴組件100。第二蓋48的外表面延伸到導(dǎo)管5終端的外面，并進入提升管反應(yīng)器1，該第二蓋48的外表面用抗蝕材料，如STELLITE6(STELLITE6是商標)或本領(lǐng)域中技術(shù)人員已知的其它材料保護。第一環(huán)形空間6在導(dǎo)管5和導(dǎo)管38之間形成。第二環(huán)形空間9在導(dǎo)管38和導(dǎo)管22之間形成。第一環(huán)形空間6中的定心凸塊10保持導(dǎo)管38在導(dǎo)管5內(nèi)對準中心。第二環(huán)形空間9中的定心凸塊13保持導(dǎo)管22在導(dǎo)管38內(nèi)對準中心。
第一分散氣體12進入第一導(dǎo)管22，該第一導(dǎo)管22的末端是第一蓋32，第一蓋32具有至少一個出口通道14，該出口通道14朝一般是徑向向外，而優(yōu)選的是向上的方向上排放到混合區(qū)42中，該混合區(qū)42位于第一蓋32和第二蓋48之間的出口通道14排出口附近。液體烴類進料8進入導(dǎo)管28，經(jīng)由環(huán)形空間9繼續(xù)穿過基本上垂直的第二導(dǎo)管38到達第二蓋48，并以一種橫向流動與混合區(qū)42中的第一分散氣體12混合，最終在重石油烴類液體中形成小分散氣泡的細小兩相混合物。第二蓋48具有至少一個圓槽式出口通道11，用于朝徑向向外，而優(yōu)選的是向上的方向上將烴類進料與第一分散氣體的混合物排入提升管反應(yīng)器1中。通道11基本上與第一分散氣體12從出口通道14出來的排出口對準。當重石油烴類中小分散氣泡的細小兩相混合物流過出口通道11進入提升管反應(yīng)器1，以便與再生爐催化劑3接觸時，兩相混合物突然膨脹，同時形成重石油烴類進料具有細小液滴尺寸的空心錐形細霧，該細霧跨過提升管反應(yīng)器1均勻分布。
導(dǎo)管5貫穿提升管底部30進入提升管1，并在一水平面15處，優(yōu)選的是在再生爐豎管2的中線2a上方終止。第二分散氣體4流過導(dǎo)管24，并經(jīng)由第一環(huán)形空間6流入導(dǎo)管5，及通過導(dǎo)管5的頂部排出，基本上在縱向方向上進入提升管反應(yīng)器1。第二分散氣體4具有若干功能。一個功能是保護熱的再生催化劑3在正常工作條件下不損壞導(dǎo)管5內(nèi)部的進料噴嘴100。另一個功能是為在進料排出情況下輸送催化劑提供安全的流態(tài)化氣體。
可以通過導(dǎo)管26適當加入額外的分散氣體16，以便幫助下面提升管區(qū)的流態(tài)化。在圖1中，示出導(dǎo)管26連接到一個配氣環(huán)17上，該分配環(huán)17環(huán)繞導(dǎo)管5并具有多個噴嘴18?？梢杂迷摷夹g(shù)中已知的其它裝置，如多孔板，來分配額外的分散氣體16。盡管圖1示出只有一個噴嘴組件100的實施例，但對于具有較高烴類進料速率的大FCCUs，可以用另一些裝置，如提升管反應(yīng)器中多個進料組件100，同時每個進料組件100都從出口通道11排出至少一個錐形噴霧，來達到相同的目的。在一個提升管中的進料噴嘴組件100的數(shù)目可以是任何合適的數(shù)目，但優(yōu)選的是在一個到六個范圍內(nèi)。
圖2A、2B和2C示出蓋32和48的詳細情況，蓋32和48分別是圖1的優(yōu)選實施例中導(dǎo)管22和38在進料噴射組件100末端處的終點。圖2A是沿著圖1的線段A-A所作的，導(dǎo)管22，28和它們各自的蓋32，48及具有保護材料7的導(dǎo)管5的剖視圖。第一分散氣體12流過導(dǎo)管22到達第一蓋32，并在分散氣體出口通道14處出來進入混合區(qū)42，混合區(qū)42靠近出口通道14的排出口，在蓋32和48之間，及圓形槽排出口11的上游。出口通道14示出是在蓋32的錐形表面35上，因此第一分散氣體12是通過通道14朝一般是徑向向外，而優(yōu)選的是向上的方向上排出，并在混合區(qū)42中以交叉流動形式與液體烴類進料混合。通道14的向上排出口與噴嘴組件100軸線所成的角度，更優(yōu)選的是在10°-90°的范圍內(nèi)，而最優(yōu)選的是在成20°-80°的范圍內(nèi)。各圖所示實施例中第一蓋32的錐形表面35的最終角度因此可以合適地是在100°-170°范圍內(nèi)，而優(yōu)選的是在110°-160°范圍內(nèi)。第一分散氣體12的量可以是在烴類進料8的0.2-7重量百分數(shù)范圍內(nèi)，但優(yōu)選的是在烴類進料0.5-5重量百分數(shù)范圍內(nèi)。第一分散氣體12通過通道14的排放速度可以是在15.2和244m/s(50-800英尺/秒)范圍內(nèi)，但優(yōu)選的是在30.4和152m/s(100-500英尺/秒)范圍內(nèi)。烴類進料8經(jīng)由環(huán)形空間9流過導(dǎo)管38到達蓋48，并在混合區(qū)42中以交叉流動形式與來自通道14的分散氣體12混合，結(jié)果在正好在通道11的上游的液體烴類中形成小氣泡的細小兩相混合物，該通道11基本上與第一分散氣體出口通道14對準。通道14和11基本對準保證液體烴類中小氣泡的細小兩相混合物剛流過通道11，就在混合區(qū)42中很快形成混合物，因此使重新聚集的趨勢減至最小，并使用于霧化的第一分散氣體的能量效率達到最大。當液體烴類中小氣泡的細小兩相混合物流過出口通道11進入提升管反應(yīng)器1時，兩相混合物由于穿過通道11的壓降而突然膨脹，結(jié)果形成具有細小微滴尺寸分布和均勻分布的烴類進料8細霧。穿守通道11的壓降可以是在0.689和6.89巴(10-100psi)范圍內(nèi)，但優(yōu)選的是在1.38和4.8巴(20-70psi)范圍內(nèi)。出口通道11示出在通道11的末端處具有一個倒角41，以便幫助兩相流體的突然徑向膨脹，并幫助烴類進料8的細霧進入提升管反應(yīng)器1。優(yōu)選的是倒角41具有與出口通道11成一角度在0°和40°之間，而更優(yōu)選的是在0°和10°之間。蓋48和出口通道11可以包括一個保護層50，如STELLITE或該技術(shù)中技術(shù)人員已知的其它材料。以防被催化劑損壞。出口通道11示出是在蓋48的錐形表面45上，以便第一分散氣體12和液體烴類8的混合物朝一般是朝徑向向外，而優(yōu)選的是向上的方向上穿過通道11排出。如上面對通道14的朝上排出角所述，通道11對應(yīng)的朝上排出口與噴嘴組件100軸線所成的角度也優(yōu)選的是在10°-90°范圍內(nèi)，而更優(yōu)選的是在20°-80°范圍內(nèi)。各圖所示實施例中蓋48錐形表面45的最終角度因此可以合適地是在100°-170°范圍內(nèi)，但優(yōu)選的是在110°-160°范圍內(nèi)。優(yōu)選的是錐形表面35和45如這個圖中所示是相互平行排列。盡管蓋32和48示出分別包括錐形表面35和45，但在蓋32和48上也可以包括其它類型的表面，如球形或橢圓形，只要通道14和11可以設(shè)置在這些表面上，以便朝一般是徑向向外，而優(yōu)選的是向上的方向上排出第一分散蒸汽12和烴類進料8。
圖2B示出位于烴類導(dǎo)管38末端處的第二蓋48的平面圖。作為一個例子，蓋48示出具有一個圓槽，該圓槽由錐形表面45上4個細長的、彎曲出口通道11組成，用于將一錐形噴霧朝一徑向向外和向上的方向排入提升管1中，該錐形噴霧由第一分散氣體12和烴類進料8的混合物4個獨立的扇形噴霧組成。正如從上面可以看出的，從一個單獨通道11排出的扇形噴霧其中每個的角度可以是在30°-120°范圍內(nèi)，優(yōu)選的是在60°-100°范圍內(nèi)。
圖2C示出位于第一分散氣體導(dǎo)管22末端處的第一蓋32的平面圖。蓋32顯示為在錐形表面35上具有4組圓形出口通道14，這4組圓形出口通道14或4條曲線排列在圖2B中通道11的后面，并且基本上與圖2B中的通道11對準。盡管每組分散氣體出口通道14示出包括6個基本上是圓的通道，用于從通道11排出的每個獨立的扇形噴霧，但每一組中通道14的數(shù)目可以是任何合適的數(shù)目。蓋32上通道14的總數(shù)取決于進料噴嘴組件的尺寸，并且可以在40和300之間適當?shù)馗淖儭?br> 圖5A示出象圖2B中一樣位于烴類導(dǎo)管38末端處的第二蓋48。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有利的是，環(huán)形出口通道11沿著它的整個圓周是開口的，如圖5A所示。在圖2B中，圓形槽被形成4個分開通道11的4個橋件分開。通過減少或省去圖2B中的橋件，形成一個完整的圓形槽孔和一個完整的錐形噴霧。這對達到使第一分散氣體12和烴類進料8的混合物更均勻和無障礙的流入提升管1是有利的?？晒┻x擇地，但較少優(yōu)選的是，可以用多個同心槽作為通道11。
優(yōu)選的是，第一蓋32中的氣體出口通道14成一條圓線排列在通道11的后面，并基本上與通道11對準，如圖5B所示。優(yōu)選的是，與如圖2C所示的不同組出口通道相反，出口通道14構(gòu)成如圖5B所示的一個整體組。這一組出口通道14可以沿著第一蓋32上一個或一個以上的同心線排列。圖5B示出通道14的兩條同心線。
圖6示出一種噴嘴組件100，該噴嘴組件100具有一個通道55，用于使液體烴類進料材料其中一部分能在第一蓋32和第二蓋48之間，在比上述第一蓋32出口通道14的位置更中央的位置中排放。在這一優(yōu)選設(shè)計中，液體烴類進料材料將從至少兩個方向流到在通道11和14之間的混合區(qū)42。一個方向是從一蓋32和48之間的中心區(qū)56流動，而另一個方向是直接從環(huán)形空間9流動?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，通過用這種方式將烴類進料材料加到混合區(qū)42中，結(jié)果得到第一分散氣體與烴類進料甚至更均勻的混合。在一個最優(yōu)選的實施例中，有基本上相等的烴類流體從兩邊流到混合區(qū)42。在某些實用的實施例中，中央和環(huán)形流動二者的容積流量比可以適當?shù)卦?和5之間變動。供給到中央?yún)^(qū)56的烴類進料材料可以通過導(dǎo)管22中的獨立供給導(dǎo)管送進，其中這個烴類進料速率可以在外部控制。
優(yōu)選的是，將一部分烴類進料材料送到中央?yún)^(qū)56中，如圖6所示。圖6示出一個實施例，其中一個或一個以上導(dǎo)管55通過具有環(huán)形空間9下面部分的進口孔58流動式連接到第二蓋48和第一蓋32之間的中央?yún)^(qū)56。導(dǎo)管55的開口孔57比混合區(qū)42和通道14更靠中央設(shè)置在上述第一蓋32上。優(yōu)選的是，所有導(dǎo)管55的總截面積與環(huán)形空間9的最小面積之比是1∶1和1∶5之間。導(dǎo)管55的數(shù)量可以是在1和15之間。太大的數(shù)量將不利于噴嘴的機械強度。太低的數(shù)量將達不到所希望的混合效果。通道55的優(yōu)選數(shù)量是從4到8(包括8)。
第二蓋48可以由一個或一個以上的固定裝置59，例如用一個螺栓或焊接銷釘，固定到噴嘴100上，該固定裝置59將第二蓋和第一蓋32連接起來。
圖7示出從上面看時圖6的第一蓋32，該第一蓋32具有5個出口孔57和兩條通道14的同心線及固定裝置59。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)底部進口噴嘴，如在US-A-4795547中所公開的相比，主要改進是進料霧化和提升管可靠性好得多。在圖3所示的US-A-4795547現(xiàn)有技術(shù)中，烴類通過導(dǎo)管5和單相霧化噴嘴11進入，而分散氣體通過導(dǎo)管4和環(huán)形空間6進入。當進料噴出單相霧化噴嘴11時，發(fā)生進料霧化，以離出口上游很遠處進入提升管2。從噴嘴11出來的進料和環(huán)形空間6中的分散氣體二者在基本上是軸向方向上運動，同時有很少在二者之間混合的交叉流動。然后通過從導(dǎo)管4進入的分散氣體，以基本上是縱向流動來輸送霧化的進料液滴，并撞擊在出口偏轉(zhuǎn)錐體13上，該出口偏轉(zhuǎn)錐體13使進料微滴的方向突然從基本上縱向流動改變到徑向上向外和向上流動。
與US-A-4795547的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的改進包括兩相霧化對單相霧化在US-A-4795547中，進料霧化大多通過如圖3所示的單相霧化噴嘴11進行，該單相霧化噴嘴11與本發(fā)明采用穿過圖1中蓋32和38的雙流體霧化器相比，效率小得多。
在出口處霧化對上游霧化在US-A-4795547中，進料霧化大多通過圖3所示的單相霧化噴嘴11最終出口很遠的上游進行。當用分散氣體輸送霧化的進料微滴時，微滴可以聚集在輸送導(dǎo)管的表面上，而導(dǎo)致很差的霧化作用。在本發(fā)明中，進料霧化是通過使第一分散氣體出口通道14與通道11對準，就在出口處進行，同時通過正好在通道11的上游蓋32和48之間的混合區(qū)42中混合的交叉流動，形成液體烴類中小氣泡的細小兩相混合物，讓兩相混合物流過出口通道11用于細小霧化。沒有輸送導(dǎo)管帶有可能導(dǎo)致重新聚集的霧化微滴。
直接排去對分流器錐體在US-A-4795547中，采用在出口處的分流器錐體來使進料微滴的方向突然從基本上是縱向流動改變到徑向上向外和向上流動。這導(dǎo)致微滴碰撞在錐體表面上和使霧化作用顯著惡化。在本發(fā)明中，進料霧化是在蓋32和48的出口處進行，蓋32和48的出口對準在基本上是徑向方向上穿過通道14和11的第一分散氣體12及第一分散氣體12和液體烴類進料8的混合物。沒有分流器錐體或者可能會導(dǎo)致重新聚集的霧化進料的突然方向改變。
由于本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)底部進入的噴嘴，如US-A-4795547相比，在進料霧化方面的改進，所以用本發(fā)明在徑向向外方向上排入提升管的烴類進料的噴射滲透更短。這防止了由烴類進料直接碰撞所引起的提升管損壞，這種提升管損壞已知用現(xiàn)有技術(shù)底部進入噴嘴，如US-A-4795547會產(chǎn)生，該現(xiàn)有技術(shù)用一薄層液體排入烴類進料。
用空氣來模擬分散氣體及用水模擬烴類進料，在環(huán)境條件下試驗了兩種噴嘴的霧化作用，其中一種噴嘴按照圖1和圖2的本發(fā)明，而另一種噴嘴按照US-A-4795547專利的現(xiàn)有技術(shù)。如本文中的圖3所示。試驗結(jié)果證實，與US-A-4795547專利的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的霧化作用好得多。在相同的工作條件下，由本發(fā)明的噴嘴所產(chǎn)生的平均微滴尺寸約為US-A-4795547專利的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計的1/3。試驗結(jié)果還證實，與US-A-4795547專利相比，本發(fā)明的噴嘴具有較短的噴射滲透。
本發(fā)明與側(cè)面進料嘴的現(xiàn)有技術(shù)，如由chen等人申請的US-A-5794857相比，主要的改進是，利用本發(fā)明改進的底部進料嘴，可以得到足夠的進料霧化作用，因此克服了必須采用側(cè)面進料嘴、及較低提升管容積、較高催化劑失去活性及較低催化劑循環(huán)等相關(guān)缺點。安裝本發(fā)明改進的底部進料嘴的成本也比典型的側(cè)面進料嘴低很多。而且，當和現(xiàn)有技術(shù)的典型的側(cè)面進料嘴低很多。而且，當和現(xiàn)有技術(shù)的典型多個側(cè)面進料嘴比較時，用本發(fā)明可以得到更好的跨過提升管反應(yīng)器的進料分布。圖4A證明了這點，圖4A示出在提升管的橫截面中典型現(xiàn)有技術(shù)進料分布平面圖，該提升管采用現(xiàn)有技術(shù)，如US-A-5794857的4個側(cè)面進料嘴，這4個側(cè)面進料嘴間隔90°分開，徑向上向內(nèi)排放4股扇形噴射流，每股扇形噴霧具有95°角。圖4A示出，以雙陰線面積44表示的主要面積，通過將相鄰噴嘴的噴霧圖形疊加來覆蓋。它還示出，以空白面積46表示的主要面積，一點也沒有被4股扇形噴霧其中任一股覆蓋。這兩個特點相結(jié)合導(dǎo)致用典型側(cè)面進料嘴的現(xiàn)有技術(shù)得到不希望有的不均勻進料分布的結(jié)果，此處在提升管中的某些面積一點也沒有進料覆蓋，而某些面積具有太多的進料。圖4B示出單個底部進入的進料嘴提升管反應(yīng)器橫截面中的進料分布圖形，按照具有4個出口通道11的圖1和圖2實施例，該底部進入的進料嘴排放4個徑向上向外的扇形噴霧，它們間隔90°分開。從通道11排放的每個扇形噴霧具有一95°角。它表明，在正好與現(xiàn)有技術(shù)進料嘴相同的噴嘴數(shù)和相同噴霧角，但進料噴射從圖4A中的徑向向內(nèi)改變到圖4B中徑向向外的情況下，大多數(shù)提升管反應(yīng)器面積被本發(fā)明均勻覆蓋，但沒有相鄰扇形噴霧的疊加。這顯然證明，本發(fā)明當和現(xiàn)有技術(shù)側(cè)面進料嘴，如chen等人所申請的US-A-5794857的典型進料分布相比時，具有優(yōu)越的進料分布。例子按照圖1的本發(fā)明所述單個底部進料嘴，安裝在代理人的FCC裝置其中之一中，該FCC裝置最初具有按照現(xiàn)有技術(shù)所述的單個底部進料嘴，該噴嘴在US-A-4795547專利的圖2中示出，在本文中作為圖3轉(zhuǎn)載。
FCCU在改進之前和之后的工作條件列于表1中。
表1
在改進之前和之后，F(xiàn)CCU的性能列于表2中表2
數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明通過分別減少C2-干氣體，液化石油氣(LPG)及重循環(huán)油和淤漿二者組合的低值產(chǎn)品0.2，1.1和1.3重量百分數(shù)。并分別增加汽油和輕循環(huán)油的高值產(chǎn)品1.1和1.2重量百分數(shù)，改善了FCCU的性能。除了生產(chǎn)高價值產(chǎn)品的好處之外，F(xiàn)CCU還多處理1.9％以上的進料，如前面工作條件表中所示。
權(quán)利要求
1.一種用于在流體催化裂化裝置的噴嘴，其包括第一導(dǎo)管，它提供一個通道，用于使第一分散氣體能穿過導(dǎo)管流動；第一蓋，它覆蓋上述第一導(dǎo)管的末端，該第一蓋包括至少一個穿過它的出口通道，出口通道適合于將上述第一分散氣體排入液體烴類進料材料中；第二導(dǎo)管，它圍繞上述第一導(dǎo)管并與該第一導(dǎo)管間隔開，以便在它們之間形成一個環(huán)形空間，因而提供一個通道，用于使上述液體烴類進料材料能穿過該通道流動；第二蓋，它覆蓋上述第二導(dǎo)管的末端，該第二蓋與上述第一蓋間隔開，因而在它們之間形成一個混合區(qū)，用于使上述液體烴類進料與所說的上述第一分散氣體混合，并且上述第二蓋包括至少一個圓形槽，作為穿過它的出口通道，該出口通道基本上與上述第一蓋上的出口通道對準，并適合于排出上述液體烴類進料和第一分散氣體的混合物。
2.如權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于上述圓形槽包括一個倒角。
3.如權(quán)利要求3所述的噴嘴，其特征在于倒角具有一與出口通道成0°和10°之間的角度。
4.如權(quán)利要求1-3其中之一所述的噴嘴，其特征在于穿過上述第二蓋的出口通道適合于朝一般是徑向向外和向上的方向上排放上述液體烴類進料與第一分散氣體的混合物。
5.如權(quán)利要求4所述的噴嘴，其特征在于上述向上排放口與上述噴嘴的軸線所成角度在約20°-80°范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1-5其中之一所述的噴嘴，其特征在于在上述第一蓋上的出口通道，包括多個用于將上述第一分散氣體排入液體烴類進料材料的出口通道，以便形成它們的混合物，而在上述第二蓋上的圓形槽出口通道包括多個出口通道，這些出口通道適合于以多個扇形噴霧和朝一般是徑向向外和向上的方向上排放上述液體烴類進料和第一分散氣體的混合物。
7.如權(quán)利要求1-5其中之一所述的噴嘴，其特征在于在上述第一蓋上的出口通道，包括多個出口通道，這些出口通道用于將上述第一分散氣體排入上述液體烴類進料材料，以便形成它們的混合物，而在第二蓋上的圓形槽出口通道是沿著它的整個圓周開口的，該圓形槽出口通道適合于以單個扇形噴霧和朝一般徑向向外和向上的方向上排放上述液體烴類進料和第一分散氣體的混合物。
8.如權(quán)利要求1-7其中之一所述的噴嘴，其特征在于上述第二蓋包括一錐形表面，該錐形表面包括圓形槽出口通道，而上述第二蓋包括一錐形表面，該錐形表面具有至少一個出口通道。
9.如權(quán)利要求1-8其中之一所述的噴嘴，其特征在于穿過上述第一蓋的出口通道，包括多個基本上是圓形的孔。
10.如權(quán)利要求1-9其中之一所述的噴嘴，其特征在于有一個通道，用于能在第一蓋和第二蓋之間，相對于上述第一蓋的出口通道位置，在更中央的位置排放一部分液體烴類進料材料。
11.如權(quán)利要求1-10其中之一所述的噴嘴，其特征在于有一個第三導(dǎo)管，該第三導(dǎo)管環(huán)繞上述第二導(dǎo)管，并在它們之間形成一個環(huán)形空間，用于提供一個通道，使第二分散氣體能穿過該通道流動。
12.一種流體催化裂化裝置，其包括至少一個提升管反應(yīng)器至少一個噴嘴和一個再生爐豎管，上述噴嘴位于按照權(quán)利要求1-11其中之一所述提升管的底部中，而熱再生催化劑穿過上述再生爐豎管進入提升管底部區(qū)域。
13.如權(quán)利要求12所述的流體催化裂化裝置，其特征在于進料噴嘴的第三導(dǎo)管收尾在進入提升管的上述豎管中心線水平面上方的一點處。
14.權(quán)利要求12-13其中之一所述的流體催化裂化裝置在催化轉(zhuǎn)化烴類進料過程中的應(yīng)用。
15.將進料噴射到流體催化裂化裝置中的方法，其包括以下步驟將液體烴類進料和分散氣體在提升管底部內(nèi)加入按照權(quán)利要求1-11其中之一所述的進料嘴中；將上述液體烴類進料和分散氣體在上述進料噴射系統(tǒng)內(nèi)的混合區(qū)中混合；和以一種錐形噴霧形式，朝一般是徑向向外和向上的方向上，從上述進料噴射系統(tǒng)排出上述液體烴類進料和分散氣體的混合物。
全文摘要
一種供在流體催化裂化裝置中用的噴嘴,包括:第一導(dǎo)管,用于提供一個使第一分散氣體能穿過該導(dǎo)管流動的通道;第一蓋,它覆蓋上述第一導(dǎo)管的末端;上述第一蓋包括至少一個穿過該蓋的出口通道,該出口通道適合于將上述第一分散氣體排入液體烴類進料材料中;第二導(dǎo)管,它圍繞第一導(dǎo)管并與該第一導(dǎo)管間隔開,以便在它們之間形成一個環(huán)形空間,因而提供一個通道,用于使上述液體烴類進料材料能穿過該環(huán)形空間流動;第二蓋,它覆蓋上述第二導(dǎo)管的末端,上述第二蓋與第一蓋間隔開,因而在它們之間形成一個混合區(qū),用于將上述液體烴類進料和第一分散氣體混合,并且上述第二蓋包括至少一個圓形槽作為穿過第二蓋的出口通道,圓形槽通道基本上與上述第一蓋上的出口通道對準,并適合于排放上述液體烴類進料和第一分散氣體的混合物。
文檔編號B01J19/26GK1371413SQ00812148
公開日2002年9月25日 申請日期2000年9月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月3日
發(fā)明者陳岳孟, 亨德里克斯·A·迪克塞 申請人:國際殼牌研究有限公司