專利名稱：帶有即時(shí)催化劑分離的料液接觸方法和裝置的制作方法
有多種使用流化固體技術(shù)的連續(xù)的循環(huán)工藝，其中含有碳?xì)浠衔锍煞值闹辽俨糠忠合嗔髟诮佑|區(qū)與流化固體相接觸，含碳的或其它纏繞材料沉積在固體上。該固體在循環(huán)過程中被運(yùn)送到另一個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域，纏繞物在一再生部被分離，或者更具體地說，多數(shù)情況下沉積的碳在一含氧介質(zhì)中至少部分地通過氧化被分離。從分離部出來的固體隨后被收回并全部或部分地重新引入到接觸區(qū)中。
該工藝中的一個(gè)重要的方法是流體催化裂化(FCC)方法，用于將相對高沸點(diǎn)的碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為較輕的碳?xì)浠衔铩Ｌ細(xì)浠衔锪弦涸谝粋€(gè)或多個(gè)反應(yīng)區(qū)中在適合碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化的條件下與保持在流體狀態(tài)的顆粒裂化催化劑相接觸。
在FCC型方法中對不斷加重的料液進(jìn)行處理，及這種料液增加焦炭產(chǎn)品和產(chǎn)生不期望的產(chǎn)品的趨勢，已經(jīng)導(dǎo)致料液與催化劑接觸的新的方法出現(xiàn)。最近，在很短接觸時(shí)間內(nèi)接觸FCC催化劑的方法具有特別的重要性。在US-A-4,985,136專利文獻(xiàn)中，F(xiàn)CC料液在短于1秒的接觸時(shí)間內(nèi)與催化劑的下降幕簾相接觸，隨后快速分離。這種超短接觸時(shí)間系統(tǒng)提高了對汽油的選擇性，同時(shí)通過使用事先在相對較短時(shí)間內(nèi)與料液接觸的高活性催化劑而降低了焦炭和干燥氣體的產(chǎn)量。該發(fā)明具體涉及具有高活性的沸石催化劑。用于完成這種料液接觸的結(jié)構(gòu)在US-A-2935466,US-A-4435272,US-A-4944845,US5296131和US-A-5462652中已經(jīng)公開。
在上述參考專利中用于短時(shí)間接觸結(jié)構(gòu)所期望的噴射類型受到特別關(guān)注。料液可通過相同的料液噴射流陣列或通過一與具有相匹配的點(diǎn)陣的催化劑流均勻接觸的延伸的噴嘴形成一射流。料液噴射設(shè)置成將料液射成垂直于噴射流方向下降的窄的催化劑帶。
除了料液與催化劑均勻接觸之外，短的接觸時(shí)間同樣需要催化劑與碳?xì)浠衔镏g良好的分離。上述已有技術(shù)一般將催化劑和氣體混合物導(dǎo)向一與一下游分離裝置相通的管路。因此，碳?xì)浠衔锱c催化劑的接觸在它流向分離裝置和處于分離裝置中時(shí)還要持續(xù)一段時(shí)間。
本發(fā)明在一種結(jié)構(gòu)中進(jìn)一步限制了催化劑與碳?xì)浠衔镏g的接觸時(shí)間，該結(jié)構(gòu)用于在超短時(shí)間內(nèi)使相對較重的碳?xì)浠衔锪弦号c流化的催化劑顆粒接觸。
本發(fā)明通過將催化劑流和接觸的氣體在稀釋催化劑相的條件下沿基本水平方向射入分離區(qū)中，以及通過將裂化的氣體從稀釋相區(qū)上部迅速回收而將料液從催化劑流中快速分離。水平稀釋相噴射入分離區(qū)及上部氣體抽出開始將催化劑從碳?xì)浠衔餁怏w中進(jìn)行即時(shí)的重力分離。通過這種方法，催化劑與碳?xì)浠衔镏g接觸的一個(gè)重要部分在催化劑流射入分離容器后立即停止。料液與催化劑流之間的接觸可以在催化劑流射入分離容器的大致同一位置或接近該位置進(jìn)行。通過這種方式可以控制超短接觸時(shí)間，從接近于零的最短時(shí)間到更長時(shí)間。與已有技術(shù)不同，當(dāng)催化劑和碳?xì)浠衔锘旌衔镆黄鸫怪被蛩揭苿拥椒蛛x狀態(tài)時(shí)，需要保持接觸。
因此，在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是一種碳?xì)浠衔锪弦旱牧骰呋鸦椒āＴ摲椒▽⒋呋瘎╊w粒和碳?xì)浠衔镅匾换舅椒较驈囊粋€(gè)噴射點(diǎn)射入一分離區(qū)。一收集區(qū)對噴射點(diǎn)下面的下降的催化劑顆粒進(jìn)行收集。在分離區(qū)中噴射點(diǎn)和收集區(qū)之間的至少為5英寸的距離為催化劑和碳?xì)浠衔餁怏w的連續(xù)分離提供了一個(gè)沉降區(qū)。該方法從分離區(qū)的上部收集上升的氣體和加氣的催化劑顆粒，并將它們傳送到一慣性分離區(qū)。該慣性分離區(qū)將加氣催化劑從上升的氣體中分離出來以提供一分離的氣流和分離的催化劑。該方法從分離區(qū)的下部和分離的氣流中回收出碳?xì)浠衔铩?br> 一般地，一注含碳?xì)浠衔锏牧弦?以基本橫向的方向-注入噴射點(diǎn)上游的催化劑顆粒流動層中和分離區(qū)的周邊或分離區(qū)之外。在本發(fā)明一特別有用的形式中使用了一立管，作為分配器噴嘴結(jié)構(gòu)的位置，完成含碳?xì)浠衔锏臍饬髋c顆粒材料的下降層之間的接觸。含碳?xì)浠衔锏纳淞魃淙氪呋瘎╊w粒流動層中一般是發(fā)生在限定的管路中，但靠近管路向分離區(qū)的出口。在本發(fā)明的實(shí)踐中，立管中分配器的位置一般將使流體和固體混合物在適當(dāng)?shù)母叨葟姆峙淦髦苯优欧诺椒蛛x容器中。立管分配器結(jié)構(gòu)可緊密固定在多數(shù)立管與分離容器的連接處附近。
在本發(fā)明的裝置實(shí)施例中，包括一分離容器部，和一催化劑與料液接觸器，用于在基本水平方向?qū)⒘弦汉痛呋瘎膰娚潼c(diǎn)噴射到分離容器部。料液接觸器將含碳?xì)浠衔锏牧弦荷淙氪呋瘎┑牧鲃託饬髦校驀娚潼c(diǎn)提供料液和催化劑。一收集器容器部直接位于分離容器部下面，至少在注射點(diǎn)下面5英寸，從分離容器部收集催化劑的緊密床層。一慣性分離器直接位于分離容器部的上面，與分離容器部的上部直接聯(lián)通，將碳?xì)浠衔飶呐c碳?xì)浠衔镆黄鹱苑蛛x容器部上升的催化劑顆粒中分離出來。由慣性分離器限定的催化劑出口從慣性分離器中回收分離的碳?xì)浠衔铩?br>

圖1是插入了本發(fā)明的短接觸時(shí)間結(jié)構(gòu)的FCC裝置的示意圖。
圖2是沿圖1中2-2線剖開的示意剖視圖。
圖3是插入了本發(fā)明另一種短接觸時(shí)間結(jié)構(gòu)的FCC裝置的示意圖。
圖4是沿圖3中4-4線剖開的示意剖視圖。
圖5是包含一本發(fā)明中使用的接觸器的立管管路部的剖視圖。
圖6是沿圖5中6-6線剖開的立管管路部的剖視圖。
圖7是沿圖5中7-7線剖開的料液分配器的前視圖。
本發(fā)明可與任何類型的顆粒狀材料結(jié)合使用。該材料在特別的流體材料存在的情況下可以是惰性的，也可以是活性的。很多種惰性和催化材料都適用于本發(fā)明。例如在干餾工藝中一種適合的惰性材料包括α位鋁土。該工藝的FCC應(yīng)用可包括任何公知的應(yīng)用于流化催化裂解領(lǐng)域的催化劑。這些成分包括非晶態(tài)粘土型催化劑，該催化劑大部分已被高活性結(jié)晶鋁硅或含沸石催化劑所取代。與非晶態(tài)型催化劑相比，優(yōu)選的是含沸石催化劑，因?yàn)樗鼈兙哂休^高的內(nèi)在活性，且在高溫下暴露于蒸氣和暴露于包含在多數(shù)原料中的金屬中時(shí)具有較高的抗失活效應(yīng)的能力。沸石是最常用的結(jié)晶鋁硅酸鹽，并通常擴(kuò)散到多孔無機(jī)載體材料如硅、鋁土或鋯中。這些催化劑成分中沸石的含量可以是30％或更多。在本發(fā)明的工藝中使用的沸石催化劑優(yōu)選含有占催化劑重量25-80％的沸石含量。沸石還可以用稀土元素進(jìn)行穩(wěn)定，并包含重量從0.1％至10％的稀土。
雖然主要試圖用于FCC單元，本發(fā)明可用于在短時(shí)間內(nèi)使含碳?xì)浠衔锏臍饬髋c流化的顆粒流相接觸的任何工藝。適用本發(fā)明的工藝類型包括催化劑與剩余料液的接觸，瀝青烯含量較高的料液與高溫惰性或催化顆粒的裂化接觸。適合本發(fā)明的液體介質(zhì)包括至少以部分液態(tài)進(jìn)入分配器并進(jìn)而通過與顆粒材料的接觸被氣化的液流。用于裂化接觸的料液包括高耐熔的原油，該原油具有在很寬范圍內(nèi)延伸的沸點(diǎn)，并具有高濃度的金屬和焦炭。例如，一種典型的原油具有的沸點(diǎn)范圍是從116°-815℃(240°-1575°F)，其中多于一半的液體容積沸點(diǎn)高于1000°F。對于FCC工藝，適合用本發(fā)明的方法進(jìn)行加工的原料包括常規(guī)FCC料液及更高沸點(diǎn)或剩余料液。常規(guī)料液中最常用的是一種真空氣體油，典型的是一種沸點(diǎn)范圍在343°-552℃(650°-1025°F)并通過對常壓剩余物進(jìn)行減壓分餾而制備成的碳?xì)浠衔锊牧稀＿@些分餾物在焦炭前體和可對催化劑進(jìn)行失活的重金屬中一般是較低的。具有高于500℃(930°F)的沸點(diǎn)范圍并具有高的金屬含量的重的或剩余料液，在FCC單元中同樣有更多的應(yīng)用。
當(dāng)應(yīng)用在催化劑操作中時(shí)，金屬和焦炭均通過封閉催化劑上的活動位置而使催化劑失活。為克服失活效應(yīng)，焦炭可通過再生而被以所期望的程度轉(zhuǎn)移。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明布置的FCC結(jié)構(gòu)。圖1中所示FCC結(jié)構(gòu)包括一個(gè)反應(yīng)器10，該反應(yīng)器10包括一個(gè)分離容器部11，一收集容器部14，和一分離器13。分離器13包括一分離器容器部12和一提升器15。該結(jié)構(gòu)以下述的方式使催化劑循環(huán)并與料液接觸。
下面注意反應(yīng)器區(qū)域的操作，新鮮的再生催化劑，用過的催化劑，或它們的混合物，通過一噴嘴16進(jìn)入反應(yīng)器，該噴嘴16一般與再生催化劑收集器端部相通。料液通過一料液注射噴嘴17注射進(jìn)入收集器噴嘴16，該料液注射噴嘴17優(yōu)選地通過一下面進(jìn)一步描述的接觸器而與催化劑接觸。在料液與碳?xì)浠衔锝佑|后或同時(shí)，料液和催化劑顆粒從一注射點(diǎn)18進(jìn)入分離容器部11。
催化劑與料液的接觸將產(chǎn)生一濃縮的催化劑流，該催化劑流沿一基本水平的流動路徑流入分離容器部11。該基本水平流動路徑表示一具有至少一個(gè)主要水平元件的流動路徑。催化劑流進(jìn)入分離容器時(shí)的主要方向?qū)@示料液和碳?xì)浠衔锪鞯倪M(jìn)入軌跡。因此，如圖1所示，碳?xì)浠衔锪鲗⒁砸?0°或更小的角度導(dǎo)入分離容器，以確保催化劑的動量橫跨分離容器部11以基本水平的方向移動催化劑和碳?xì)浠衔锏幕旌衔?。從分離點(diǎn)的沿基本水平方向的釋放促使氣態(tài)碳?xì)浠衔锪鲝南鄬^重的催化劑顆粒中更快地分離?？焖俜蛛x還需要一個(gè)垂直的空間，使上升的氣流向上通過分離容器11不受限制地通過。為此，分離容器部在注射點(diǎn)上方具有一個(gè)基本開放的空間19，或許更重要地，在注射點(diǎn)下方具有一開放的空間20。開放的空間20如圖1中尺寸B所示，限定為在催化劑交界面21上方稀釋催化劑濃度的區(qū)域。尺寸B最小為至少1.5米，更一般地，為2-3.6米。稀釋相條件表示催化劑濃度小于300千克/立方米，更一般地，表示濃度小于150千克/立方米。開放空間19和20中的催化劑濃度在料液和催化劑接觸點(diǎn)附近變化。通常開放空間的濃度不超過80千克/立方米的平均值，一般地具有一小于48.4千克/平方米的平均催化劑濃度。開放空間19和20中的催化劑聚集在收集區(qū)14內(nèi)的緊密床層22內(nèi)。緊密相條件特征在于催化劑的透明體積濃度在240-800千克/立方米范圍內(nèi)。因此收集區(qū)22的緊密床層一般保持催化劑顆粒濃度至少為240千克/立方米，更一般地，催化劑顆粒濃度保持在730千克/立方米或更高。橫跨分離區(qū)11的距離B還用作沉降區(qū)，催化劑在此沉降區(qū)從上升的氣體中分離并沉降。
收集區(qū)14可用作汽提區(qū)(stripping zone)，用于對進(jìn)入收集區(qū)14的催化劑中被攜帶和吸收的碳?xì)浠衔镞M(jìn)行回收。汽提氣體通過一噴嘴23和一分配器24進(jìn)入收集區(qū)14。被分散的汽提氣體，如氣流，向上穿過催化劑而上升。系列的格子25在汽提介質(zhì)和被汽提碳?xì)浠衔锵蛏贤ㄟ^床層22時(shí)對其進(jìn)行再分配。一噴嘴26對被汽提的催化劑進(jìn)行回收，在一再生容器(未示出)中進(jìn)行再生，和/或循環(huán)到噴嘴16而使催化劑和料液重新接觸?？蛇x擇地向床層22填加熱的再生催化劑有助于通過提高汽提區(qū)的溫度而進(jìn)行汽提。熱催化劑可通過一噴嘴27進(jìn)入位于床層交界面21上方的汽提區(qū)。另外，可保持一具有更高催化劑交界面21’的延伸的床層部22’，以確保緊密相催化劑通過噴嘴27位于再生催化劑的進(jìn)入點(diǎn)之上，最小的分離長度位于注射點(diǎn)18和床層平面21’之間。
還可以通過未示出的節(jié)流閥調(diào)節(jié)將被回收汽提的碳?xì)浠衔飶拇矊?2的底部分離出來。被汽提的碳?xì)浠衔锏姆蛛x可向下游的分離和回收提供不同的產(chǎn)品流。延長進(jìn)入收集區(qū)的碳?xì)浠衔锏慕佑|時(shí)間基本上可以改變從該區(qū)域回收的裂解的碳?xì)浠衔锏男再|(zhì)。從汽提區(qū)對氣流進(jìn)行單獨(dú)回收有助于從分離容器11的上部獨(dú)立地對一單獨(dú)的產(chǎn)品流進(jìn)行回收。
但是，汽提介質(zhì)和被汽提的碳?xì)浠衔锿ǔ⑸仙ㄟ^分離容器11并與和催化劑流一起從噴嘴16進(jìn)入的被分離的碳?xì)浠衔锝M合在一起。當(dāng)氣體和加氣的催化劑上升通過分離區(qū)19時(shí)，以截頂狀圓錐28出現(xiàn)的一轉(zhuǎn)換區(qū)減少了流體流動面積并在氣體進(jìn)入立管15時(shí)提高其速度。在分離區(qū)19、圓錐28和立管15中的條件經(jīng)常被稱為快速流體化條件，其中向上的催化劑傳送速度可以在6-18米/秒范圍內(nèi)，而密度范圍在65-550千克/立方米范圍內(nèi)。
上升的碳?xì)浠衔锖驮黾拥募託獯呋瘎⑸仙M(jìn)入一個(gè)慣性分離裝置，該分離裝置由一對臂29組成，每個(gè)臂29具有一個(gè)切線方向的開口30。臂29通過對將大多數(shù)催化劑從碳?xì)浠衔餁怏w中快速分離的相對較重的催化劑顆粒進(jìn)行離心加速而提供了一個(gè)慣性分離。描述切向開口來提供離心或氣旋型分離并不表示排除其它慣性分離裝置，如從碳?xì)浠衔镏袑︻w粒進(jìn)行彈道分離。被裂化的碳?xì)浠衔飳@示通過出口31出分離器13的催化劑的數(shù)量。
在大多數(shù)情況下，從出口31出來的碳?xì)浠衔餁怏w將進(jìn)行進(jìn)一步的分離，以對痕量的催化劑顆粒進(jìn)行回收。氣旋分離器通常對剩余的催化劑顆粒提供二次回收。從附加的分離器中回收的催化劑顆粒可通過一噴嘴32返回收集區(qū)14。經(jīng)過附加的催化劑回收后，產(chǎn)品一般被傳送到一分離區(qū)(未示出)，將輕氣體和重的碳?xì)浠衔飶漠a(chǎn)品中分離出來。
從慣性分離器13中回收的催化劑在床層33處聚集，從而回到位于收集區(qū)14中的床層22中。催化劑可以通過一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部或外部立管34從床層33到達(dá)收集區(qū)14。圖1示出與分離區(qū)11的開放空間19和20分開的、使催化劑從床層33返回的內(nèi)部立管34的布局。立管34的底部35一般埋入床層22中。將立管34底部35埋入可防止被汽提的氣體通過立管回流并進(jìn)入在分離區(qū)13頂部聚集的分離的氣體中。
內(nèi)部立管34的布局在注射的碳?xì)浠衔锖痛呋瘎╊w粒從注射點(diǎn)18進(jìn)入分離區(qū)11時(shí)向它們提供了一個(gè)清楚的軌跡。如圖2中更清楚地示出的，內(nèi)部管路34之間的間距在噴嘴16處增大，以提供一個(gè)位于管路34之間的等于尺寸C的間距。尺寸C最好至少等于噴嘴16的直徑。通過這種布局，注射的碳?xì)浠衔锖痛呋瘎╊w粒具有一個(gè)至少延伸到分離區(qū)11中心的用尺寸T表示的清楚的軌跡路線。
構(gòu)建慣性分離器13以及使催化劑返回到收集區(qū)14可以用多種不同的方式完成。圖3示出一可替換的布局，使用了一個(gè)向下延伸的管路36和一個(gè)分離罩蓋40，以提高從慣性分離裝置中對被分離的催化劑進(jìn)行回收，及通過一外部立管38使催化劑返回緊密床層22”。圖3中示出的裝置以與聯(lián)系圖1所述的裝置相似的方式運(yùn)行。主要區(qū)別在于當(dāng)氣體在分離部11’中向上通過時(shí)提供了另外的氣體方向的改變，并在混合物離開分離區(qū)13’之前將催化劑顆粒從碳?xì)浠衔餁怏w中進(jìn)一步分離。更具體地說，當(dāng)氣體流向接收最初分離的碳?xì)浠衔餁怏w的開口39時(shí)，從注射點(diǎn)18’進(jìn)入分離容器部11’的碳?xì)浠衔锉贿M(jìn)一步從進(jìn)入的催化劑顆粒中分離出來。開口39用作分離器入口，面對分離區(qū)的一個(gè)側(cè)面，該側(cè)面與催化劑顆粒和碳?xì)浠衔锿ㄟ^注射點(diǎn)18’被注射的側(cè)面相對。通過這種方式，碳?xì)浠衔镌谂c催化劑顆粒和碳?xì)浠衔锉蛔⑸涞囊粋?cè)相對的一個(gè)側(cè)面出分離區(qū)。
從入口39進(jìn)入的碳?xì)浠衔锖图託獾拇呋瘎├^續(xù)向上通過立管部15’。臂29’同樣通過開口30’切向排放催化劑和加氣的催化劑顆粒。一罩蓋40為向上進(jìn)入分離器13’的第二部分42的被回收的氣體提供了一個(gè)受限制的開口41。被回收的碳?xì)浠衔锖鸵恍┦Ｓ嗟拇呋瘎┮黄鹜ㄟ^一噴嘴31’離開分離區(qū)13’。
外部立管38從床層33’回收催化劑，床層33’從內(nèi)部分離器13’中收集催化劑。管路38使催化劑繞分離區(qū)11’通過并進(jìn)入收集區(qū)14’的催化劑床層22’。外部立管38’使分離區(qū)11’完全開放，以將碳?xì)浠衔餁怏w從催化劑流中分離出來。
分離區(qū)的開放部分可進(jìn)一步被分隔，以限制碳?xì)浠衔飶拇呋瘎╊w粒流中分離。如圖4所示，一對隔板43可靠近催化劑管路16’設(shè)置，該催化劑管路16’排放催化劑顆粒并將混合物送入分離區(qū)11’的一中央部44’。分離區(qū)11’可進(jìn)一步被修改以提供使位于區(qū)域44’之外的催化劑顆粒返回的管路。催化劑管路46可位于隔板43外面的環(huán)形部分。
本發(fā)明的方法和裝置可首先接觸含有再生催化劑、碳化催化劑或二者混合物的料液。一般用來從催化劑中完全分離焦炭的焦炭分離一般稱為“完全再生”。完全再生從催化劑中分離焦炭至一小于重量百分比0.2％的水平，或優(yōu)選小于0.1％，或更優(yōu)選小于0.05％。
再生催化劑的溫度基本上高于碳化催化劑。進(jìn)入再生管路16的再生催化劑的溫度在590-760℃范圍內(nèi)，更典型地，溫度在650-760℃范圍內(nèi)。一旦催化劑混合物與料液接觸，催化在催化劑顆粒上聚集焦炭，并具有一較低的溫度。碳化的催化劑通常在480-620℃范圍內(nèi)，但其溫度將依其來源而變化。
本發(fā)明優(yōu)選的立管和料液注射布局示于圖5中。圖5示出一接觸器115，該接觸器115將料液霧化成微小的液滴流。位于管路17端部的法蘭111通常將接觸器115保持在管路17中。由接觸器115形成的液流集體提供了一個(gè)線性排列，該線性排列與由斜槽113的出口114形成的催化劑的下降幕簾相接觸。
料液與催化劑的接觸導(dǎo)致快速的氣化和催化劑高速進(jìn)入分離容器。料液與催化劑之間的接觸將較重的碳?xì)浠衔锪鸦奢^輕的碳?xì)浠衔?，并在催化劑上最活躍的催化劑位置產(chǎn)生結(jié)焦。料液與垂直降落的催化劑幕簾之間的接觸產(chǎn)生了催化劑和料液混合物進(jìn)入分離容器的有利的軌跡。料液優(yōu)選在橫向與下降催化劑幕簾接觸，使得料液與催化劑顆粒之間獲得快速接觸。為了說明的目的，術(shù)語“橫向接觸”表示料液不平行于下降幕簾的方向流動。注射碳?xì)浠衔锷淞骱?，催化劑顆粒在從注射點(diǎn)注射到分離區(qū)之前，一般通過管路17流動小于1.5米，優(yōu)選的是小于0.3米。
如圖5和6所示，斜槽113固定于管路116內(nèi)側(cè)，開口114通常具有一直線型的形狀。斜槽寬度通常等于或大于管路16寬度的一半。排放的催化劑從一控制閥，即一般是一滑閥(未示出)進(jìn)入管路16。控制閥對進(jìn)入斜槽113的催化劑流速進(jìn)行調(diào)節(jié)。催化劑從出口114排出的速度可通過在斜槽113上游增加流體來控制。
接觸器115將產(chǎn)生一與下降幕簾幾何形狀相匹配的噴射方式。當(dāng)下降幕簾如附圖所示具有一直線形狀時(shí)，料液注射器一般將產(chǎn)生一水平方式的霧化液。因此，在一種典型的布局中，料液在基本橫向方向相對于催化劑幕簾排放。基本橫向方向用來描述下述情況，即催化劑流的主要方向包括一角度，該角度至少為30°，優(yōu)選為至少45°，接觸器115以該角度將料液注射入催化劑的輪廓或幕簾中。優(yōu)選地，料液垂直流動與向下運(yùn)動的催化劑幕簾接觸。當(dāng)與催化劑下降幕簾接觸時(shí)，料液的速度一般大于0.3米/秒，溫度在150-320℃范圍內(nèi)。
接觸器115噴嘴的尺寸可產(chǎn)生射流，該射流出開口時(shí)的流動速度在每秒9-120米范圍內(nèi)，優(yōu)選地，速度在30-90米/秒范圍內(nèi)。根據(jù)典型的FCC實(shí)踐，料液以射流形式出接觸器115的噴嘴開口。
將料液擴(kuò)散成微小液滴是通過賦予液體足夠的能量而實(shí)現(xiàn)的。在某些情況下，本發(fā)明在通過噴嘴排放之前，將向料液中實(shí)際填加一些氣態(tài)稀釋液，如蒸氣。氣態(tài)物質(zhì)的填加有助于料液的霧化。最小量的氣態(tài)物質(zhì)，通常等于結(jié)合在一起的液體和氣體混合物重量的0.2％，在通過噴嘴排放之前，一般與液體相混合。典型地，任何填加的蒸氣等于或小于結(jié)合在一起的氣體和液體混合物重量的5％。對于多數(shù)液體，霧化將產(chǎn)生尺寸在50至750微米范圍內(nèi)的液滴。
圖7示出跨接觸器115前部延伸的直線伸展的噴嘴123陣列。噴嘴123被定向?yàn)橐灾绷鼽c(diǎn)陣從更中央位置的噴嘴中直接從接觸器115噴射出流體的霧化混合物。那些更靠近陣列外側(cè)的噴嘴123可調(diào)整角度使噴射的霧化液以更寬的點(diǎn)陣定向，并在噴嘴之間保持均勻間距。噴嘴123可以這種方式調(diào)整角度，以覆蓋催化劑流點(diǎn)陣或催化劑擴(kuò)散的任何長度或結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1．一種含碳?xì)浠衔锪弦旱牧骰呋鸦椒?，該方法包括a)將一注含碳?xì)浠衔锏牧弦貉鼗緳M向的方向注入注射點(diǎn)(18)上游的催化劑顆粒流動層中，該注射點(diǎn)(18)位于分離區(qū)(20)的周圍或在分離區(qū)(20)的外部；b)將催化劑顆粒和碳?xì)浠衔镅鼗舅降姆较驈淖⑸潼c(diǎn)(18)注入分離區(qū)(20)，其中分離區(qū)(20)在注射點(diǎn)(18)上方和下方具有一基本開放的空間(19)，平均催化劑濃度小于80千克/立方米；c)在位于注射點(diǎn)(18)下面的收集區(qū)(22)內(nèi)收集下降的催化劑顆粒，使分離區(qū)中注射點(diǎn)(18)和收集區(qū)(22)之間的沉降距離(B)保持至少為1.5米，其中收集區(qū)中催化劑濃度至少為240千克/立方米；d)從位于注射點(diǎn)(18)上面的基本開放的空間(19)中收集上升的氣體和加氣的催化劑顆粒，并將上升的氣體和攜帶的催化劑顆粒傳送到一慣性分離區(qū)(29)，將攜帶的催化劑從上升的氣體中分離出來，以提供分離的氣流和分離的催化劑；及e)從分離區(qū)(20)下部和被分離的氣流中回收碳?xì)浠衔铩?br> 2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，從分離區(qū)(20)中回收的碳?xì)浠衔锵蛏线\(yùn)動到慣性分離器(29)中并被回收作為被分離的氣流的一部分。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，被分離的催化劑在一公共的汽提區(qū)(22)中與下降的催化劑聚集。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，被分離的催化劑在分離區(qū)(20)上部聚集，并與上升的氣體相分開地向下運(yùn)動到收集區(qū)(22)中。
5．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將成注的含碳?xì)浠衔锏牧弦鹤⑷氪呋瘎╊w粒的流動層中發(fā)生在限定的管路(16,17)中，注射完成注的碳?xì)浠衔锏拇呋瘎╊w粒在從注射點(diǎn)(18)注入分離區(qū)(20)之前通過該管路流動不超過1.5米。
6．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，再生的催化劑流通過一再生催化劑入口(27)進(jìn)入位于注射點(diǎn)(18)下面的分離區(qū)(20)或收集區(qū)(22)中，其中催化劑的沉降發(fā)生在從再生催化劑入口(27)向下延伸的沉降區(qū)(22)中。
7．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，上升的氣體和攜帶催化劑顆粒通過一分離器入口(39)進(jìn)入慣性分離器(29)中，該分離器入口(39)具有一面向分離區(qū)(20)的一側(cè)面的開口，該側(cè)面與催化劑顆粒和碳?xì)浠衔锉蛔⑷氲膫?cè)面相對。
8．一種用于使顆粒催化劑與含碳?xì)浠衔锏牧弦嚎焖俳佑|的裝置，該裝置包括一分離容器部(20)；一催化劑和料液接觸器(114,115)，用于將含碳?xì)浠衔锏牧弦鹤⑷氪呋瘎┑牧鲃恿髦校⒘弦汉痛呋瘎┮曰舅降姆较驈挠闪弦航佑|器(114,115)限定的注射點(diǎn)(18)注入分離容器部(20)，其中催化劑和料液接觸器(114,115)以基本橫向的方向在相對于催化劑流的注射點(diǎn)(18)上游位置將碳?xì)浠衔锪弦鹤⑷氪呋瘎┑牧鲃訉又?；一直接位于分離容器部下面的收集容器部(22)，位于用于收集催化劑緊密床層的注射點(diǎn)(18)下面至少1.5米處；一直接位于分離容器部(20)上面的慣性分離器(29)，與分離容器部(20)的上部直接相通，將碳?xì)浠衔飶呐c碳?xì)浠衔镆黄鹱苑蛛x容器部(20)上升的催化劑顆粒中分離出來；及，一用于從慣性分離器中回收被分離的碳?xì)浠衔锏拇呋瘎┏隹?31)。
9．如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，多個(gè)管路(34)穿過分離部(20)垂直延伸，其所布置的方向可使注射點(diǎn)(18)前面的分離容器部(20)的至少一半直徑留下清楚的軌跡。
10．如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，慣性分離器(29)限定了一個(gè)水平伸出的入口(39)，該入口(39)向分離區(qū)(20)的一側(cè)面開放，該側(cè)面與催化劑顆粒和碳?xì)浠衔锉蛔⑷氲膫?cè)面相對。
全文摘要
一種FCC單元的特殊結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)在短接觸時(shí)間裂化操作中對催化劑和碳?xì)浠衔餁怏w進(jìn)行即時(shí)的和持續(xù)的重力分離。一橫向料液接觸器沿橫向?qū)⒋呋瘎┖吞細(xì)浠衔餁怏w的混合物注入一分離容器和中央部位,使催化劑從氣體中垂直分離。該氣體在容器中向上運(yùn)動到慣性分離器中,該慣性分離器快速將加氣催化劑從碳?xì)浠衔餁怏w中分離出來,并在一較高位置處收集被分離的催化劑,以從催化劑中汽提被吸收的碳?xì)浠衔铩?br> 文檔編號B01J8/08GK1320479SQ0010700
公開日2001年11月7日 申請日期2000年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月24日
發(fā)明者保羅·帕爾馬斯 申請人:環(huán)球油品公司