專利名稱：用于混合再生的催化劑和碳化的催化劑的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于混合碳化的催化劑和再生的催化劑的設(shè)備和方法。本發(fā)明的領(lǐng)域可為流體催化裂化(FCC)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
FCC是通過使流化反應(yīng)區(qū)中的烴與由細(xì)分顆粒材料組成的催化劑接觸而完成的烴轉(zhuǎn)化過程。與加氫裂化相反，催化裂化反應(yīng)在不存在大量地添加氫或消耗氫的情況下進(jìn)行。 隨著裂化反應(yīng)的進(jìn)行，大量稱為“焦炭”的高含碳材料沉積在催化劑上以提供結(jié)焦或碳化的催化劑。該碳化的催化劑通常稱為廢催化劑。然而，該術(shù)語(yǔ)可能被誤解，因?yàn)樘蓟拇呋瘎┤跃哂忻黠@的催化活性。在反應(yīng)器容器中，蒸氣產(chǎn)品與碳化的催化劑分離。碳化的催化劑可在惰性氣體如蒸汽上進(jìn)行汽提，以從碳化的催化劑汽提夾帶的烴氣體。在再生區(qū)內(nèi)使用氧進(jìn)行高溫再生的操作從碳化的催化劑——其可能已被汽提——燃燒掉焦炭。雖然碳化的催化劑帶有焦炭沉積物，但它仍可具有活性。US 3，888，762披露了混合碳化的和再生的催化劑以與烴進(jìn)料接觸。再生的催化劑可處于593°C至760°C (1100° F 至1400° F)的范圍內(nèi)并且碳化的催化劑可處于482°C至621°C (900° F至1150° F)的范圍內(nèi)。US 5，597，537披露了在混和容器或混合室中混合碳化的與再生的催化劑以允許再生的和碳化的催化劑在接觸烴進(jìn)料之前達(dá)到溫度平衡。溫度更均勻的混合催化劑避免了過熱點(diǎn)——過熱點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生非選擇性裂化而減小烴產(chǎn)值。在碳化和再生的催化劑的混合中需要改進(jìn)的設(shè)備和方法。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，用于設(shè)計(jì)成處理大量進(jìn)料的處理單元的混合室會(huì)變得很大，這增加了投資成本并需要更多的催化劑存量來填充由于該腔室所造成的整個(gè)處理單元的增大的容積。然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，可通過位于進(jìn)料分配器下方的至少一個(gè)擋板在反應(yīng)器提升管的基部中混合碳化的催化劑和再生的催化劑，以在催化劑接觸進(jìn)料之前實(shí)現(xiàn)大致的溫度均衡而不需要混合室。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，通過使碳化的催化劑和再生的催化劑流至提升管的相對(duì)側(cè)， 催化劑的混合得以改善。


圖1是結(jié)合了本發(fā)明的FCC單元的正視示意圖。圖2是圖1的下部局部區(qū)段的透視圖。圖3是沿線3-3截取的圖2的剖視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的設(shè)備和方法用于使催化劑與烴進(jìn)料接觸或用于混合再生的催化劑和碳化的催化劑以與烴進(jìn)料接觸。本發(fā)明可用于任何固體-氣體接觸設(shè)備。然而，發(fā)現(xiàn)在FCC單元中特別有用。圖1示出一 FCC單元8，其包括反應(yīng)器容器20和再生器容器50。再生器催化劑管道12將再生的催化劑從再生器容器50以由控制閥14調(diào)節(jié)的速度經(jīng)再生催化劑入口 15傳遞至反應(yīng)器提升管10。來自噴嘴16的流化介質(zhì)如蒸汽向上驅(qū)迫催化劑流以相對(duì)較高的密度通過提升管10。多個(gè)進(jìn)料分配器18噴射進(jìn)料使其穿過催化劑顆粒的流動(dòng)流，以將烴進(jìn)料分配至提升管10。進(jìn)料分配器18位于提升管的截錐體19上。當(dāng)烴進(jìn)料在反應(yīng)器提升管10內(nèi)與催化劑接觸時(shí)，較重的烴進(jìn)料裂化而產(chǎn)生較輕的氣態(tài)烴產(chǎn)品，同時(shí)焦炭沉積在催化劑顆粒上而產(chǎn)生碳化的催化劑。常規(guī)的FCC給料和沸點(diǎn)較高的烴給料是適當(dāng)?shù)倪M(jìn)料。此類常規(guī)給料最普遍的是“真空瓦斯油”(VGO)，其通常是通過常壓渣油的真空分餾制備、沸點(diǎn)范圍從343°C至 552°C (650° F至1025° F)的烴材料。這種分餾的焦炭前體和重金屬污染——其可污染催化劑——的含量一般較低?？蛇m用本發(fā)明的重?zé)N給料包括來自原油的重尾油、重浙青原油、頁(yè)巖油、浙青砂提取物、脫浙青殘?jiān)?、煤炭液化產(chǎn)品、常壓和真空還原的原油。用于本發(fā)明的重給料還包括以上烴的混合物，并且前面的清單并不全面。還設(shè)想較輕的再循環(huán)或預(yù)裂化的進(jìn)料——例如石腦油——可為適當(dāng)?shù)慕o料。反應(yīng)器容器20與提升管10呈下游連通。在反應(yīng)器容器中分離碳化的催化劑和氣態(tài)產(chǎn)品。獲得的氣態(tài)產(chǎn)品烴和碳化的催化劑的混合物繼續(xù)向上經(jīng)提升管10進(jìn)入反應(yīng)器容器20，碳化的催化劑和氣態(tài)產(chǎn)品在該容器20中分離。一對(duì)分離臂22可將氣體和催化劑的混合物從提升管10的頂部經(jīng)一個(gè)或多個(gè)出口 24(僅示出一個(gè))切向地和水平地排放到實(shí)現(xiàn)氣體與催化劑的部分分離的分離容器26中。傳輸管道28將烴蒸氣——其包括經(jīng)汽提的烴、汽提介質(zhì)和夾帶的催化劑——運(yùn)送至反應(yīng)器容器20中的一個(gè)或多個(gè)旋流器分離器30， 其將碳化的催化劑與烴氣態(tài)流分離開。分離容器26部分布置在反應(yīng)器容器20中并且可視為反應(yīng)器容器20的一部分。反應(yīng)器容器20中的收集穩(wěn)壓室34聚集來自旋流器分離器30 的烴氣態(tài)流以使其通往出口噴嘴36并最終進(jìn)入分餾回收區(qū)(未示出)。料腿38將催化劑從旋流器分離器30排放到反應(yīng)器容器20中的下床層(bed)29中。帶有吸附或夾帶的烴的催化劑最終可穿過限定于分離容器26的壁中的端口 42從下床層29進(jìn)入可選的汽提區(qū)段 40。在分離容器26中分離出的催化劑可經(jīng)由床層41直接進(jìn)入可選的汽提區(qū)段40。流化管道45將惰性流化氣體——通常為蒸汽——經(jīng)流化分配器46傳送至汽提區(qū)段40。汽提區(qū)段40包含擋板43、44或其它設(shè)備以促進(jìn)汽提氣體與催化劑之間的接觸。經(jīng)汽提的碳化的催化劑離開反應(yīng)器容器20的分離容器26的汽提區(qū)段40，同時(shí)夾帶或吸附的烴的濃度低于其進(jìn)入時(shí)的濃度或如果沒有進(jìn)行汽提所具有的濃度。碳化的催化劑的第一部分經(jīng)廢催化劑管道48離開反應(yīng)器容器20的分離容器26并以由滑閥51調(diào)節(jié)的速度進(jìn)入再生器容器50。 在反應(yīng)器提升管10內(nèi)結(jié)焦的碳化的催化劑的第二部分離開反應(yīng)器容器20的分離容器26， 并以由控制閥53調(diào)節(jié)的速度經(jīng)碳化催化劑管道52回到提升管10。碳化催化劑管道52與反應(yīng)器容器20呈下游連通并在碳化催化劑管道交叉處94與提升管10交叉。碳化催化劑管道52與提升管10的出口 24為下游連通，且與通向提升管10的碳化催化劑入口 97為上游連通。FCC工藝的提升管10被維持在通常包括高于425°C (797° F)的溫度的高溫條件。在一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)區(qū)維持的裂化條件包括在提升管出口 24處的從480°C至 621°C (896° F 至 1150° F)的溫度和從 69 至 517kPa(ga) (10 至 75psig)但通常小于275kPa(ga) (40psig)的壓力?；谶M(jìn)入提升管底部的催化劑和進(jìn)料烴的重量，催化劑-油的比例可高達(dá)30 1，但通常介于4 1與10 1之間，并且可在介于7 1與25 1之間的范圍內(nèi)。通常不向提升管添加氫，盡管氫添加在本領(lǐng)域中是公知的。蒸汽可相當(dāng)于進(jìn)料的2至35wt%進(jìn)入提升管10和反應(yīng)器容器20。然而，通常，為了獲得最大的汽油產(chǎn)量， 蒸汽比例介于2與7wt%之間，而為了獲得最大的輕烯烴產(chǎn)量則介于10至15wt%之間。催化劑在提升管內(nèi)的平均停留時(shí)間可小于5秒。該工藝中采用的催化劑的類型可選自各種可買得到的催化劑。包含諸如Y型沸石的沸石材料的催化劑是優(yōu)選的，但如果需要可使用老式的無(wú)定形催化劑。另外，催化劑組分中可包括諸如ZSM-5的擇形添加劑以增加輕烯烴產(chǎn)量。再生器容器50與反應(yīng)器容器20呈下游連通。在再生器容器50中，焦炭通過與諸如空氣的含氧氣體接觸而從被傳送至再生器容器50的碳化催化劑部分燃燒掉，以提供再生的催化劑。再生器容器50可為燃燒器類型的再生器，其可利用高效再生器容器50中的混合的湍流床-快速流化條件來完全再生碳化的催化劑。然而，其它再生器容器和其它流動(dòng)條件可適用于本發(fā)明。廢催化劑管道48經(jīng)廢催化劑入口滑槽62將碳化的催化劑供給至由外壁56限定的第一腔室或下腔室54。來自反應(yīng)器容器20的碳化的催化劑通常含有以焦炭形式存在的碳，其含量為從0.2至2wt%。雖然焦炭主要由碳組成，但它可含有3至12wt% 的氫及硫和其它材料。含氧燃燒氣體——通常為空氣——經(jīng)管道64進(jìn)入再生器容器50的下腔室M并由分配器66分配。隨著燃燒氣體進(jìn)入下腔室M，其接觸從滑槽62進(jìn)入的碳化的催化劑并以下腔室M中燃燒氣體的空塔速度——在快速流化流動(dòng)狀態(tài)下可能至少為 1. lm/s(3. 5ft/s)——升高催化劑。在一個(gè)實(shí)施例中，下腔室M可具有48至320kg/m3(3至 201b/ft3)的催化劑密度和1. 1至2. 2m/s (3. 5至7ft/s)的空塔氣體速度。燃燒氣體中的氧氣接觸碳化的催化劑并從催化劑中燃燒掉含碳沉積物，以至少部分地再生催化劑并產(chǎn)生廢氣。在一個(gè)實(shí)施例中，為了加速焦炭在下腔室M中的燃燒，來自上腔室或第二腔室70 中的密實(shí)催化劑床層59的熱的再生的催化劑可經(jīng)由外循環(huán)催化劑管道67——其由控制閥 69調(diào)節(jié)——再循環(huán)到下腔室M中。熱的再生的催化劑經(jīng)入口滑槽63進(jìn)入下腔室M。通過混合來自密實(shí)催化劑床層59的熱催化劑與進(jìn)入下腔室M的、來自廢催化劑管道48的較冷的碳化的催化劑來再循環(huán)再生的催化劑，這提高了下腔室M中的催化劑和氣體的混合物的整體溫度。下腔室M中的催化劑和燃燒氣體的混合物經(jīng)截錐形過渡區(qū)段57上升至下腔室M 的輸送、提升管區(qū)段60。提升管區(qū)段60限定一優(yōu)選呈圓筒形的管并優(yōu)選地從下腔室M向上延伸。催化劑和氣體的混合物以比下腔室M中要高的空塔氣體速度移動(dòng)。氣體速度提高是由于提升管區(qū)段60的橫截面積相對(duì)于位于過渡區(qū)段57下方的下腔室M的橫截面積減小。因此，空塔氣體速度通常可超過2.2m/s(7ft/s)。提升管區(qū)段60可具有小于80kg/ m3(51b/ft3)的較低催化劑密度。再生器容器50還包括上腔室或第二腔室70。催化劑顆粒和廢氣的混合物從提升管區(qū)段60的上部排放到上腔室70內(nèi)。基本上被完全再生的催化劑可離開傳輸、提升管區(qū)段60的頂部，但也可設(shè)想其中部分再生的催化劑從下腔室M離開的裝置。通過分離裝置 72——其將大部分再生的催化劑與廢氣分離開——實(shí)現(xiàn)排放。在一個(gè)實(shí)施例中，沿提升管區(qū)段60向上流動(dòng)的催化劑和氣體沖擊提升管區(qū)段60的頂部橢圓形蓋65并且逆流。催化劑和氣體然后經(jīng)分離裝置72的向下朝向的排放出口 73離開。動(dòng)量的突然損失和向下逆流致使大部分較重的催化劑落在密實(shí)催化劑床層59上，而較輕的廢氣和仍?shī)A帶在其中的一小部分催化劑在上腔室70中上升。旋流器分離器82、84進(jìn)一步將催化劑與上升的氣體分離開，并且經(jīng)料腿85、86將催化劑沉積在密實(shí)催化劑床層59中。廢氣離開旋流器分離器82、 84并聚集在穩(wěn)壓室88中以通往再生器容器50的出口噴嘴89并有可能進(jìn)入廢氣或動(dòng)力回收系統(tǒng)(未示出)。密實(shí)催化劑床層59中的催化劑密度通常被保持在640至960kg/m3(40 至601b/ft3)的范圍內(nèi)。流化管道74將流化氣體——通常為空氣——經(jīng)流化分配器76傳送至密實(shí)催化劑床層59。在燃燒器類型的再生器中，不超過過程中總氣體需求2%的氣體經(jīng)流化分配器76進(jìn)入密實(shí)催化劑床層59。在該實(shí)施例中，氣體在此不是出于燃燒目的而是僅出于流化目的被添加，因此催化劑將經(jīng)催化劑管道67和12流體地離開。經(jīng)流化分配器76添加的流化氣體可為燃燒氣體。在于下腔室54中實(shí)現(xiàn)部分燃燒的情況下，更大量的燃燒氣體將經(jīng)流化管道74供給至上腔室70。從下腔室54排放的催化劑的10至30襯％存在于位于提升管區(qū)段60出口 73上方的氣體中，并進(jìn)入旋流器分離器82、84。為除去每kg的焦炭，再生器容器50通常需要14kg 的空氣來獲得完全的再生。當(dāng)再生更多的催化劑時(shí)，可在常規(guī)反應(yīng)器提升管中處理更大的進(jìn)料量。再生器容器50通常在下腔室54中具有594至704°C (1100至1300° F)的溫度且在上腔室70中具有649至760°C (1200至1400° F)的溫度。再生催化劑管道12與再生器容器50呈下游連通，并在再生催化劑管道交叉處90與提升管10相交。來自密實(shí)催化劑床層59的再生的催化劑經(jīng)再生催化劑管道12從再生器容器50經(jīng)控制閥14被輸送回反應(yīng)器提升管10，其中它隨著FCC過程繼續(xù)而再次接觸進(jìn)料。鄰近再生催化劑管道交叉處90，再生催化劑擋板92布置在提升管10內(nèi)，位于再生催化劑入口 15之上和進(jìn)料分配器18之下。再生催化劑擋板92部分地阻礙再生的催化劑在提升管10內(nèi)的向上流動(dòng)，以在其接觸從進(jìn)料分配器18噴入提升管10內(nèi)的烴進(jìn)料之前混合提升管中的再生的催化劑。在一個(gè)實(shí)施例中，再生催化劑擋板92布置在提升管10內(nèi)、位于再生催化劑管道交叉處90或其上方。在又一實(shí)施例中，再生催化劑擋板92在再生催化劑入口 15上方布置于提升管10內(nèi)。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)碳化的催化劑流和再生的催化劑流均被供給到提升管10內(nèi)時(shí)， 它們傾向于在接觸烴進(jìn)料之前不混合。因此，進(jìn)料可遇到不同溫度的催化劑，從而非選擇性地裂化為帶有較多不希望產(chǎn)品的組分。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，為了確保碳化的催化劑與再生的催化劑之間的混合，除前述的再生催化劑擋板92外，第二碳化催化劑擋板96布置在提升管內(nèi)，鄰近碳化催化劑管道交叉處94，位于碳化催化劑入口 97之上和進(jìn)料分配器18之下。提升管10內(nèi)的碳化催化劑擋板96部分地阻礙碳化的催化劑的向上流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)混合以提供碳化的催化劑和再生的催化劑的混合催化劑。在一個(gè)實(shí)施例中，碳化催化劑擋板 96布置在所述提升管內(nèi)，位于所述碳化催化劑管道交叉處94或其上方。碳化催化劑擋板96和再生催化劑擋板92操作，以混合熱的再生的催化劑和還沒有在再生器容器50中經(jīng)歷熱再生循環(huán)的較冷的碳化的催化劑。在說明擋板92和96的混合操作的過程中，擋板將被稱為下?lián)醢搴蜕蠐醢逡约跋麓呋瘎┕艿篮蜕洗呋瘎┕艿?，取決于期望的設(shè)置。在附圖的設(shè)置中，再生催化劑管道12作為上催化劑管道、碳化催化劑管道52作為下催化劑管道、再生催化劑擋板92作為上擋板、碳化催化劑擋板96作為下?lián)醢?。下?lián)醢?2、96收集來自噴嘴16的上升流化氣體，并沿水平方向迫壓來自下催化劑管道12、52 的催化劑。流入的催化劑和流化氣體被引導(dǎo)至提升管10的相對(duì)壁并豎直上升以接觸從上催化劑管道52、12供給的催化劑。優(yōu)選地位于提升管10與上催化劑管道交叉處90、94上方的上擋板96、92不僅使兩股催化劑流水平地混和，而且還通過在帶有催化劑的上升流化氣體與從上催化劑管道流來的催化劑流之間形成圓形混和漩渦來引發(fā)額外的混合。進(jìn)行混合以使相應(yīng)的催化劑流在遇到烴進(jìn)料之前更接近均勻溫度和均質(zhì)組分，這將導(dǎo)致裂化為更理想的產(chǎn)品。 在一個(gè)實(shí)施例中，再生催化劑管道交叉處90位于碳化催化劑管道交叉處94上方， 且再生催化劑入口 15位于碳化催化劑入口 97上方。蒸汽可對(duì)沸石催化劑具有脫鋁效應(yīng)并且該脫鋁效應(yīng)與溫度成正比地增加。通過將較冷的碳化的催化劑帶入介于通常為來自噴嘴 16的蒸汽的流化氣體與來自再生催化劑管道12的再生的催化劑之間的提升管內(nèi)，碳化的催化劑有機(jī)會(huì)在再生的催化劑流遇到蒸汽之前冷卻再生的催化劑。因此，再生的催化劑僅在脫鋁效應(yīng)被最小化的降低的溫度下遇到蒸汽。 圖2是提升管10的下部的透視圖。在一個(gè)實(shí)施例中，再生催化劑擋板92位于再生催化劑入口 15上方。另外，在一個(gè)實(shí)施例中，碳化催化劑擋板96位于碳化催化劑入口 97上方。在一個(gè)實(shí)施例中，再生催化劑擋板92是再生催化劑管道12的延伸。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，碳化催化劑擋板96是碳化催化劑管道52的延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，再生催化劑擋板92的水平分量以提升管直徑的至少一半延伸到提升管10內(nèi)。在另一實(shí)施例中，再生催化劑擋板92的水平分量以不超過提升管的直徑的三分之二延伸到提升管10內(nèi)。在又一實(shí)施例中，碳化催化劑擋板96的水平分量以提升管的直徑的至少一半延伸到提升管10 內(nèi)。在再又一實(shí)施例中，碳化催化劑擋板96的水平分量以不超過提升管的直徑的三分之二延伸到提升管10內(nèi)。采取延伸到提升管10內(nèi)的管道的實(shí)施方式的擋板92和96僅限定一半圓筒形的管道延伸體，并且各擋板僅與管道的上半部連續(xù)。管道的下半部將不會(huì)與擋板連續(xù)。管道的上半部實(shí)際上可延伸到提升管10內(nèi)，或擋板92、96可在管道與提升管10的交叉處焊接在提升管的內(nèi)壁上。兩個(gè)擋板的水平分量可剛好延伸超過提升管10的中心線 A?？稍谝回Q直平面中切割出各擋板92、96的內(nèi)端。再生催化劑管道交叉處90和碳化催化劑管道交叉處94位于相應(yīng)管道與提升管10交叉的最頂點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，再生催化劑管道與提升管的交叉處90位于碳化催化劑管道與提升管的交叉處94上方0. 5至2. 0倍提升管直徑處。優(yōu)選地，再生催化劑管道與提升管的交叉處90在碳化催化劑管道交叉處94 上方的1倍提升管直徑處。另外，進(jìn)料分配器18可位于截錐體19上、位于上催化劑管道交叉處——其在圖2中為再生催化劑管道交叉處90——上方大約1至3倍提升管直徑處。在一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)料分配器18在上催化劑管道交叉處上方至少3倍提升管直徑處、但不高于截錐體19的頂部。碳化催化劑管道52可在碳化催化劑管道交叉處94以30至55度、并且優(yōu)選地介于40與50度之間的銳角α接近提升管10。再生催化劑管道12可以以小于碳化催化劑管道的銳角接近提升管。再生催化劑管道12可在再生催化劑管道交叉處90以 15至50度、且優(yōu)選地為25至35度的銳角β接近提升管。因此，再生催化劑管道12中的再生的催化劑相對(duì)于提升管10以15至50度、且優(yōu)選地為25至35度的銳角β供給至提升管10。其它接近角度可以是適當(dāng)?shù)?。擋?2和96可限定相應(yīng)的銳角α和β——所述
7角度由對(duì)應(yīng)的催化劑管道12、52與提升管10限定。噴嘴16可延伸到下入口——其在圖2 的實(shí)施例中為碳化入口 97——內(nèi)，直至高于入口中點(diǎn)的高度。通過在相對(duì)側(cè)上接近提升管的碳化催化劑管道52和再生催化劑管道12實(shí)現(xiàn)最佳混合。圖3是圖2沿線3-3截取的的截面。碳化催化劑管道52在碳化催化劑管道交叉處 94與提升管10結(jié)合。碳化催化劑擋板96從鄰近碳化催化劑管道交叉處94的位置延伸到提升管內(nèi)，并且在圖3中與碳化催化劑管道52的上半部連續(xù)。碳化催化劑擋板96的水平分量如陰影線所示延伸到提升管10內(nèi)、超過提升管直徑的一半。再生催化劑管道12在再生催化劑管道交叉處90與提升管10結(jié)合。再生催化劑管道的直徑通常大于碳化催化劑管道，因?yàn)樗ǔ＿\(yùn)送更大流率的催化劑。再生催化劑擋板92從鄰近再生催化劑管道交叉處 90的位置延伸到提升管內(nèi)，并且在圖3中與再生催化劑管道12的上半部連續(xù)。再生催化劑擋板92的水平分量延伸到提升管10內(nèi)、超過提升管直徑的一半，并且優(yōu)選地位于碳化催化劑擋板96上方。耐火襯里可用于提升管10內(nèi)以保護(hù)免于磨損但在圖中未示出。在圖3 中，在相應(yīng)交叉處90、94，再生催化劑管道12和碳化催化劑管道52限定出一至少為135度的水平鈍角Y，并且擋板92、96可遵循相同的角度。在圖3中，再生催化劑管道12和碳化催化劑管道在相應(yīng)交叉處90、94限定出的角度γ為180度。實(shí)例使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)模型來評(píng)價(jià)下述裝置的預(yù)期性能——在該裝置中碳化催化劑管道和再生催化劑管道均在不具備任何擋板的情況下向提升管供給催化劑。在該模型中，再生催化劑入口位于廢催化劑入口下方。假設(shè)碳化的催化劑具有的催化劑焦炭含量、23，092，9211b/h(10, 474，771kg/h)的催化劑流率、11，1121b/h(5, 040kg/ h)的氣體流率和1020° F(549°C)的溫度。假設(shè)再生的催化劑具有Owt%的催化劑焦炭含量、23，092，9211b/h(10，474，771kg/h)的催化劑流率、11，1121b/h(5，040kg/h)的氣體流率和1367° F(742°C)的溫度。假設(shè)蒸汽分配器提供的蒸汽的氣體流率為90，7011b/ h(41, 141kg/h)且溫度為310° F(1M°C)。假設(shè)催化劑密度為901b/ft3(1442kg/m3)，并且假設(shè)氣體具有0. 1061b/ft3(l. 7kg/m3)的密度和0. 036cP的粘度。假設(shè)氣體的比熱為0. 24Btu/ lb-° F(lkJ/kg-° K)而催化劑的比熱為 0. 275Btu/lb-° F(l. 15kJ/kg-° K)。結(jié)果表明，各股催化劑流基本上停留在提升管的被供給的一側(cè)上，且在提升管底部注射的流化流在較低密度的中間區(qū)域中于兩股流之間向上流動(dòng)。流化流起了屏障的作用，從而防止兩股催化劑流混合。該模型揭示在碳化催化劑管道與提升管交叉處上方4米的高度處，提升管內(nèi)最熱區(qū)域與最冷區(qū)域之間的計(jì)算溫差為59°C (106° F)。該溫差示出碳化的催化劑在提升管內(nèi)嚴(yán)重的分布不均，其將導(dǎo)致差的產(chǎn)出。隨后對(duì)帶有本發(fā)明的擋板的提升管建立CFD模型。擋板位于從各催化劑管道至提升管的入口的上方。模擬的擋板為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的催化劑管道上半圓筒形半部在提升管內(nèi)的延伸。該模型揭示在碳化催化劑管道與提升管交叉處上方4米的高度處，提升管內(nèi)最熱區(qū)域與最冷區(qū)域之間的計(jì)算溫差僅為9°C (17° F)。該溫差示出催化劑流之間的良好分布。在同一高度處得到的催化劑焦炭含量的差值為0.05#t%。在碳化催化劑管道與提升管的交叉處上方7米的高度處——該高度對(duì)應(yīng)于3倍的提升管直徑，算出溫差為 6°C (10° F)且催化劑焦炭含量的差為0.032wt%。因此，可在不需要單獨(dú)的混合容器的情況下實(shí)現(xiàn)碳化的催化劑和再生的催化劑的充分混合。
權(quán)利要求
1.一種用于使再生的催化劑與烴進(jìn)料接觸的設(shè)備，所述設(shè)備包括提升管，其中所述烴進(jìn)料與催化劑顆粒接觸以催化裂化所述烴進(jìn)料中的烴，從而產(chǎn)生由較輕質(zhì)的烴組成的氣態(tài)產(chǎn)品和碳化的催化劑；進(jìn)料分配器，其用于將所述烴進(jìn)料分配至所述提升管； 反應(yīng)器容器，其與所述提升管連通，并用于分離所述碳化的催化劑和氣態(tài)產(chǎn)品； 再生器容器，其與所述反應(yīng)器容器連通，并用于通過含氧氣體來燃燒掉所述碳化的催化劑中的碳以提供再生的催化劑；再生催化劑管道，其與所述再生器連通，并在再生催化劑管道交叉處與所述提升管交叉以將再生的催化劑輸送至所述提升管；再生催化劑擋板，其位于所述提升管內(nèi)、位于所述進(jìn)料分配器下方并鄰近所述再生催化劑管道交叉處以用于混合再生的催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述再生催化劑管道限定一通往所述提升管的再生催化劑入口，且所述再生催化劑擋板布置在所述再生催化劑入口上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述再生催化劑擋板是所述再生催化劑管道的延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述再生催化劑擋板的水平分量以所述提升管的直徑的至少一半延伸到所述提升管內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，進(jìn)一步包括與所述反應(yīng)器容器連通的碳化催化劑管道，所述碳化催化劑管道在碳化催化劑管道交叉處與所述提升管交叉以將碳化的催化劑輸送至所述提升管，并進(jìn)一步包括鄰近所述碳化催化劑管道交叉處的碳化催化劑擋板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述再生催化劑管道交叉處位于碳化催化劑管道交叉處的上方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，在所述再生催化劑管道交叉處和碳化催化劑管道交叉處中的相應(yīng)的一個(gè)處，所述再生催化劑管道和碳化催化劑管道限定一至少為135度的水平角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，在所述碳化催化劑管道交叉處，所述再生催化劑管道和所述提升管限定一 25至35度的豎直角度。
9.一種用于使再生的催化劑與烴進(jìn)料接觸的方法，所述方法包括 在反應(yīng)器提升管內(nèi)利用流化氣體向上驅(qū)迫所述再生的催化劑；使所述烴進(jìn)料與所述再生的催化劑在所述反應(yīng)器提升管內(nèi)接觸而裂化所述烴進(jìn)料，以產(chǎn)生較輕質(zhì)的氣態(tài)烴，并使焦炭沉積在催化劑上以產(chǎn)生碳化的催化劑； 使所述氣態(tài)烴與所述碳化的催化劑分離；使所述碳化的催化劑的至少一部分與氧氣接觸，以燃燒掉所述催化劑上的焦炭，從而產(chǎn)生再生的催化劑；使所述再生的催化劑通往所述提升管；以及部分地阻礙所述再生的催化劑在所述提升管內(nèi)的向上流動(dòng)，以在接觸所述烴進(jìn)料之前在所述提升管內(nèi)混合所述再生的催化劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，進(jìn)一步包括使所述碳化的催化劑的第二部分通往所述提升管。
全文摘要
一種用于混合再生的催化劑和碳化的催化劑的設(shè)備和方法，包括通過一個(gè)或多個(gè)位于催化劑入口與進(jìn)料分配器之間的擋板來阻礙催化劑的向上流動(dòng)。各股催化劑流可通往提升管的相對(duì)側(cè)。擋板阻礙向上的流動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)再生的催化劑和碳化的催化劑的混合，從而在接觸進(jìn)料之前獲得更均勻的溫度和催化劑混合。
文檔編號(hào)B01J8/18GK102171312SQ200980138380
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月30日
發(fā)明者D·R·約翰遜, K·A·庫(kù)奇, K·D·賽博特, R·L·梅爾柏格 申請(qǐng)人:環(huán)球油品公司