在擋板上具有完全分布的開孔的汽提方法
2023-05-02 15:55:06
專利名稱：在擋板上具有完全分布的開孔的汽提方法
技術領域：
本發明的背景本發明涉及用於從催化劑顆粒中汽提夾帶或吸收的烴類的工藝和裝置。
各種方法在這樣的條件下，即流體使顆粒保持流化狀況下以便將固體顆粒輸送至工藝的不同階段的條件下，使細散的顆粒物質與含烴原料接觸。催化劑裂化是使烴類與由細散的顆粒物質組成的催化劑在反應區接觸的這種方法的主要例子。當催化劑促進裂化反應時，烴原料使催化劑流化，通常在升氣管中輸送它。在裂化反應進行時，大量的焦炭沉積在催化劑上。在再生區內的高溫再生通過與再次用作流化介質的含氧料流接觸來燃燒來自催化劑的焦炭。含焦炭的催化劑(這裡稱之為廢催化劑)連續從反應區排出，並被來自再生區的基本無焦炭的催化劑替代。用各種氣體料流使催化劑顆粒流化，使得在反應區和再生區之間輸送催化劑。在催化劑的流化料流中裂化烴類，在反應區和再生區之間輸送催化劑，以及在再生爐中燃燒焦炭的方法對FCC工藝領域的那些技術人員來說是公知的。為此，本領域具有許許多多的用於使催化劑顆粒分別與原料和再生氣體接觸的容器構型。
在反應區接觸催化劑的大多數烴蒸汽通過反應區內的衝擊和/或離心分離方法從固體顆粒中分離。然而，FCC工藝中使用的催化劑顆粒具有大表面積，這是因為有許多孔隙存在於顆粒中。結果，催化物質使烴類保持在其孔內和在催化劑的外表面上。雖然保持在各單個催化劑顆粒上的烴類量是非常少的，但大量的催化劑和在現代FCC方法中通常使用的高催化劑循環速率導致大量的烴類隨催化劑從反應區排出。
因此，通常的做法是在進入再生區之前從廢催化劑中除去或汽提烴類。
汽提催化劑的最通常方法是使汽提氣體(通常為蒸汽)通入與其流動方向逆流的催化劑的流動料流。這種蒸汽汽提操作(具有不同程度的效率)除去了催化劑夾帶和在催化劑上吸收的烴蒸汽。
通過使用垂直間隔的擋板以使催化劑在汽提裝置向下移動和逆流接觸汽提介質時橫向串聯，來增加催化劑汽提的效率。水平移動催化劑增加了催化劑和汽提介質之間的接觸，使得從催化劑中除去更多的烴類。在這些配置中，催化劑通過位於不同水平的系列擋板供入迷宮式通道。通過沒有留下橫穿該汽提裝置的較大橫斷面積的開放垂直通道的這一配置來增加催化劑和氣體的接觸作用。US-A-3894932和US-A-4364905中給出了用於FCC裝置的這些汽提設備的實例。這些參考文獻給出了具有汽提容器、將催化劑向內送入系列內擋板的、截頭圓錐斷面形式的系列外擋板的典型汽提配置。內擋板中心位於圓錐或截頭圓錐斷面，將催化劑向外轉移到外擋板。汽提介質從下擋板以下進入，持續從一個擋板的底部上升至下一個接替擋板的底部。擋板的變化包括如US-A-2994659中所述在擋板的後緣添加邊圍。
任何新汽提設計的目的都是使汽提介質的量減至最少，同時保持整個FCC工藝裝置的良好催化劑汽提的優點。為了獲得所得產物收率增加的催化劑的良好汽提和提高再生爐的運行，需要相對大量的汽提介質。對於大多數普通的汽提介質即蒸汽而言，催化劑汽提的整個工業的平均需求量是大約2.0kg蒸汽/1000kg(2lb的蒸汽/1000lbs)的催化劑。在蒸汽的情況下，成本包括基本建設費和與供應蒸汽和由下遊分離設施除去所產生的水相關的使用費用。在沒有充足的供應或處理能力的情況下，與增加添加汽提介質相關的成本是顯著的。在這種情況下，獲得更佳的汽提且不會增加所需的蒸汽將為FCC工藝產生顯著的經濟效益。
然而，更佳的汽提通過減少焦炭產生而為FCC工藝帶來了更重要的經濟效益。減少焦炭產生使再生爐溫度降低，使得反應可以在更高的催化劑/油(C/O)比率下進行。更高的C/O增加了轉化率和增加了有價值的產物的形成。使焦炭的產生減少0.05wt％的汽提操作能夠使再生爐溫度降低-9至-7℃(15-20°F)和使C/O比率增加6％的範圍。轉化率的相應改進也產生0.6-0.7vol％的汽油以及還增加了所需輕產品的收率。因此，本發明的進一步目的是通過更有效的催化劑汽提來減少焦炭產生量。
而且，不可能簡單地通過採納與使用增量的蒸汽相關的經濟上不利的措施來提高汽提效率或能力。在某些時候，用擋板操作的典型汽提塔受催化劑流過汽提塔的流通量的限制。對於操作這些汽提塔得到催化劑流通量的實際限制是大約439,380kg/hr/m2(90,000lbs/hr/ft2)，基於總汽提塔的面積。人們已經試圖通過改變擋板的構型和面積來增加擋板型汽提裝置的能力和效率。US-A-5531884給出了擋板型汽提塔的改良，它引入了大垂直導管的一個或多個環，以提供穿過擋板的附加催化劑和氣體循環通路。還已知在汽提擋板的高度集中部分密布開孔。
因此，本發明的目的是增加擋板型汽提塔的最大可操作能力。
本發明的另一個目的是增加擋板型汽提塔的汽提效率。
本發明的又一個目的是獲得提供汽提介質的更完全利用的方法和裝置。
雖然不希望束縛於任何理論，但據信，分布至基本覆蓋整個傾斜擋板表面的約4.0cm(1.5英寸)或4.0cm以下的較小開孔比更大的、低分散的開孔具有更佳的汽提效果，後者的傾斜擋板表面的更大面積沒有開孔供流化介質使用。較小的直徑使流化介質射流穿透到擋板表面上的催化劑所需的長度減少。因為，據信在射流和由射流形成的氣泡周圍的區域發生質量傳遞，當小射流產生相對小的氣泡以及在氣體和它所接觸的催化劑之間提供更大的交互表面時，發生了最有效的汽提。較小的開孔和較小氣泡的產生補充了更多的開孔分布以避免擋板表面上的任何區域可被催化劑流束從旁路繞過的概念。
孔尺寸越大，往往從分布孔產生了大的氣體射流。長射流穿透至擋板以上的催化劑的缺點是當射流消散時產生較大的氣泡，同時還由於高射流速度使催化劑從旁路繞過和延遲氣泡的消散而增加氣體與催化劑接觸。該配置的優選孔具有1-1.9cm(0.38-0.75英寸)的直徑，其中較小的直徑因有利於氣體和催化劑接觸而成為優選。然而，降低孔徑的缺點是增加了孔被孔內的催化劑、耐熔質和汙垢障礙物堵塞的可能性。因此，1.3-1.9cm(0.5-0.75英寸)範圍內的孔是特別優選的，因為在使射流長度減至最少和避免孔堵塞之間得到兼顧。
本發明的孔在擋板的整個傾斜表面上的分布程度要比過去使用的那些高得多。這些孔釋放出通過傾斜擋板的底面形成的在袋中積累的汽提氣體。孔在整個傾斜表面上的分布意味著消除了以前的大面積沒有流化氣體穿孔的情況。至少，開孔在整個傾斜表面上的分布為每0.093平方米(平方英尺)的各擋板的傾斜表面提供了至少一個開孔。優選的是，本發明通過使不含任何穿孔的區域減至最少來消除傾斜表面的任何大的未穿孔區域。消除未穿孔區域的一種措施提供了這樣的擋板穿孔方式，其中傾斜表面的任何部分被細分為至少0.093m2(1ft2)的圓形區域，被該區域的一個或多個開孔的至少一部分所包圍。穿孔基本完全分布在傾斜表面上的另一措施具有在相鄰穿孔的至少20.3cm(8英寸)內，優選在相鄰穿孔的15.0cm(6英寸)內和更優選在相鄰穿孔的10.2cm(4英寸)內的穿孔。此外，優選在擋板的頂部或底部消除任何大面積的未穿孔傾斜擋板表面。消除由過去孔分布產生的這些區域的一種措施是在頂部或底部擋板邊緣的至少15.2cm(6英寸)內設置穿孔。
另外，孔在擋板上的分布不需是統一的。擋板的傾斜表面產生了在擋板的傾斜表面兩端之間的較高壓差，因為孔的壓力沿傾斜表面的上升而增加。因此，均勻尺寸的孔在擋板上的均勻分布在單個擋板的較高高度提供了更大體積的氣體輸送量，這是由於與更高壓差相關的更高射流長度。因此，只要擋板是傾斜的，氣體在擋板表面上的均勻體積輸送需要增加在擋板下部區域的孔分布。優選的是，在439,380kg/hr/m2(90,000lbs/hr/ft2)或更高範圍內的高催化劑通量應用中，孔分布模式在擋板的傾斜表面上提供了均勻的體積氣體輸送。這種輸送能夠通過使擋板下部的開孔面積的百分率偏高來提供。開孔面積可以通過在下擋板部分使用大百分率的孔，更大的孔，或這二者來增加。
即使對於其中穿過汽提區的催化劑通量相對較低的應用，本發明的孔分布布置仍然提供了大量的好處。然而，對於較低的通量應用(一般指在439,380kg/hr/m2(90,000lb/hr/ft2)的汽提塔面積以下的通量)，穿過汽提擋板的催化劑流在擋板的下部趨向於最高。因此，氣流向擋板下部的偏向能夠特別有利於低催化劑通量應用。在這些情況下，有利的是，在擋板的下部增加開孔面積的量，超過該下部，提供穿過擋板的均勻的體積氣體輸送，使得在傾斜擋板下部具有更大體積的氣體輸送。
我們還發現，設定汽提擋板在30°和60°的角度下操作具有可比的效率，有時比在45°的角度下操作的擋板效率更好，將其全部引入了本發明的改進孔分布。這裡，30°的擋板角度比45°或60°的擋板角度更優選，因為更多的擋板能夠以汽提塔的既定高度安裝和因為以更小角度定向的擋板具有較低的壓差。而且，在30°擋板角度下，發現了流通速率高達683,480kg/hr/m2(140,000lbs/hr/ft2)的催化劑的高效率。
在寬的實施方案中，本發明是用於從顆粒狀物質中汽提夾帶和/或吸收的烴的方法。本方法使顆粒與烴料流接觸，以及在與烴料流接觸以產生含夾帶或吸收的烴的接觸顆粒的料流之後，使烴從顆粒中脫離。接觸的顆粒向下通過許多傾斜的汽提擋板。各汽提擋板的、分布在整個傾斜表面的許多開孔將汽提流體從擋板向上排出，以便從經過擋板頂部的顆粒物質中汽提烴類。擋板開孔的這種布置為每0.09平方米(平方英尺)的擋板傾斜表面提供至少一個開孔。本方法從汽提擋板中回收汽提流體、經過汽提的烴和經過汽提的顆粒。
在裝置實施方案中，本發明包括用於從顆粒物質中汽提夾帶和/或吸收的烴的汽提塔裝置。該裝置包括汽提容器，該容器具有用於接收含有來自於顆粒與烴料流接觸的夾帶或吸收烴類的顆粒和用於從汽提容器排出汽提流體和汽提烴類的至少一個埠。多個傾斜汽提擋板在汽提容器高度的至少一部分上垂直間隔，其中各擋板具有傾斜表面和各傾斜表面具有等於在擋板位置的汽提容器的最小橫斷面的至少1/3的橫投影。分布在各汽提擋板的整個傾斜表面上的多個開孔為每0.093平方米(平方英尺)的傾斜表面提供了至少一個開孔。開孔優選在任何擋板的邊緣的23cm(9英寸)內和更優選在任何擋板的邊緣的15cm(6英寸)內提供。汽提塔包括使汽提液體進入用於從顆粒物質中汽提烴類的一個或多個汽提擋板的下面的至少一個流體入口。汽提容器還包括用於從汽提擋板回收汽提顆粒的至少一個顆粒出口。在汽提容器頂部的埠通常用作接收顆粒的進口和用於排出汽提氣體和汽提流體的出口。然而，可以使用單獨的進口和出口，尤其可以提供單獨的進口用於使含烴催化劑進入汽提塔容器。
圖2是橫切
圖1的汽提塔的水平截面圖。
圖3是顯示替換圖1所示的汽提塔的改良汽提塔配置。
圖4是顯示來自圖3的外環形擋板的配置的截面圖。
圖5是圖3的內環形擋板的平面圖。
圖6是用於FCC反應器的替代配置的剖視圖。
圖7是圖6的汽提塔的外擋板的平面圖。
圖8是圖6的汽提塔的內環形擋板的平面圖。
圖9是比較傳統汽提擋板與本發明的改良擋板的性能數據圖。
本發明的詳細描述首先看一下FCC工藝的更完全的描述，供入FCC裝置的典型進料是瓦斯油如輕或真空瓦斯油。供入FCC裝置的其它石油衍生的原料流可以包括烴類或重質烴類的柴油沸點範圍混合物如拔頂原油。優選的是，原料流由具有大約230℃(446°F)以上和更優選大約290℃(554°F)以上的沸點(通過適宜的ASTM試驗方法測定)的烴類的混合物組成。通常將加工重質原料，如大氣拔頂油的FCC型裝置稱之為殘留原油裂化裝置，或殘油裂化裝置。本發明的方法和裝置能夠用於FCC或殘油裂化操作。
FCC工藝裝置包括反應區和催化劑再生區。在反應區中，原料流與保持在高溫和中等正壓下的細散的流化催化劑接觸。在本發明中，原料與催化劑的接觸通常發生在升氣管導管中，但可以發生在任何有效配置如用於短接觸時間接觸的已知設備中。離開升氣管的流動蒸汽/催化劑料流可以從升氣管進入位於分離容器內的固體-蒸汽分離設備，或者可以直接進入分離容器，不需通過中間產物分離裝置。一個或多個附加固體/蒸汽分離設備(幾乎不變地是旋風分離器)通常位於大分離容器之內和頂部。藉助旋風分離器，將反應的產物與仍然由蒸汽料流攜帶的部分催化劑分離，再將蒸汽從旋風分離器和分離區排出。廢催化劑向下落到分離容器內的底部位置。汽提塔通常位於反應區容器的下部附近以便從催化劑中除去烴類，並且包括與升氣管和反應器容器獨立的汽提塔容器。催化劑在通入汽提裝置之後轉移到單獨的再生區。
調節反應區溫度的最普通方法是調節催化劑從再生區到反應區的循環速率，這同時改變了催化劑/油之比。也就是說，如果希望增加反應區內的轉化速率，那麼就要增加催化劑從再生區到反應區的流速。這樣導致對於所加入的相同體積的油，更多的催化劑存在於反應區中。因為在再生區內的溫度在正常操作下明顯高於反應區內的溫度，催化劑從再生區到反應區的循環速率的增加導致了反應區溫度的增加。
供入FCC裝置中的原料的化學組成和結構將影響在反應區中催化劑上沉積的焦炭量。通常，原料的分子量、康拉遜殘碳、庚烷不溶物質和碳/氫比率越高，在廢催化劑上的焦炭水平就越高。這裡使用的術語「廢催化劑」指在反應區中應用的催化劑，它被轉移至再生區以便除去焦炭沉積物。該術語不是催化劑顆粒的催化活性的總缺乏的表示。術語「用過的催化劑」具有與術語「廢催化劑」相同的含義。
反應區(由於廣泛使用垂直管式導管而通常稱為「升氣管」)保持在高溫條件下，通常包括大約425℃(797°F)以上的溫度和大約65-500kPa(9.4-72.5psia)的壓力。催化劑/油比率(基於進入升氣管底部的催化劑和原料烴的重量)可以高達20∶1，但優選在大約4∶1和大約10∶1之間。氫通常不加到升氣管中，儘管添加氫是本領域中已知的。偶爾，蒸汽可以進入升氣管。催化劑在升氣管中的平均停留時間優選低於大約5秒。在工藝中使用的催化劑的類型可以從各種商購催化劑中選擇。
在FCC工藝中，催化劑從反應區連續循環到再生區，然後再到反應區。催化劑因此用作從各區之間傳熱的載體以及提供了必要的催化活性。任何FCC催化劑都能夠用於該工藝。顆粒一般具有小於100微米的尺寸。從再生區排出的催化劑稱之為「再生」催化劑。如前面所述，加到再生區的催化劑與含氧氣體如空氣或富氧空氣在導致焦炭燃燒的的條件下接觸。這導致催化劑的溫度增加和大量熱氣的產生，這些熱氣從再生區作為氣體料流排出，稱之為煙道氣料流。再生區通常在600℃以上(1112°F)和800℃(1472°F)之間的溫度下和35kPa(5.1psia)以上的壓力下操作。加到再生區的廢催化劑可以含有大約0.2-15wt％的焦炭。如本領域中那些熟練人員已知的那樣，再生區可以採用幾種構型，其中在一個或多個階段進行再生。由於再生可以用以稀相或濃相存在於再生區內的流化催化劑完成，其它類型是可能的。術語「稀相」用來表示密度低於300kg/m3(18.7lb/ft3)的催化劑/氣體混合物。以類似方式，術語「濃目」用來指密度等於或高於18.7lb/ft3(300kg/m3)的催化劑/氣體混合物。代表性稀相操作條件通常包括密度為大約15-150kg/m3(0.9-9.4lb/ft3)的催化劑/氣體混合物。
圖1表示可以應用本發明方法的堆疊FCC構型。堆疊FCC配置僅表示能夠應用本發明的許多FCC配置的一個。然後看圖1，傳統堆疊FCC配置具有再生容器10，反應器或上部容器12，和汽提或側容器14。再生催化劑導管16將催化劑從再生爐轉移到控制閥23，再進入下升氣管導管20，在那裡，它與通過烴原料導管18進入升氣管的烴原料接觸。導管18也可以含有流化介質如隨原料添加的蒸汽。氣體從原料和流化介質中擴展，將催化劑在升氣管中向上傳送，再進入升氣管導管22。當催化劑和原料向上進入升氣管時，烴原料裂化成低沸點烴產品。
升氣管22將催化劑和烴混合物通過開孔44排出以進行催化劑和烴蒸汽的初始分離。在開孔44之外，大部分烴蒸汽連續向上進入旋風分離器46的進口，使催化劑從烴蒸汽中接近完全除去。分離的烴蒸汽從頂部導管48排出反應器12，同時排料支管50使分離的催化劑返回到反應器容器的底部。來自升氣管出口44和排料支管50的催化劑在反應器的底部收集，以及將催化劑供給汽提容器14。
蒸汽通過由導管54提供的進口進入汽提容器14，並通過汽提容器逆流上升至催化劑的向下流，從而從催化劑中除去吸收的烴類，這些烴向上流動，最終通過旋風分離器46用蒸汽回收。為了有利於烴的除去，在汽提容器14中提供一系列向下的傾斜擋板56。廢催化劑導管58從汽提容器14的底部錐形段60中除去催化劑。控制閥61調節來自導管58的催化劑的流動。
再生氣體，如壓縮空氣通過導管30進入再生爐10。空氣分布器28將空氣分散在整個再生爐10的截面上，在那裡它與廢催化劑接觸。通過用來自分布器28的氧燃燒從催化劑中除去焦炭。燃燒副產物和未反應的空氣組分與夾帶的催化劑一起通過再生爐向上進入旋風分離器26的進口。相對無催化劑的氣體在內室38中收集，該室與氣體導管40連通和從再生爐中除去廢再生氣體。通過旋風分離器分離的催化劑通過排料支管42從分離器下降，再返回到再生爐10下部的床中(未顯示)。
圖2顯示了在傾斜擋板型汽提塔中實行的具有最大程度的孔分布的汽提擋板。該孔模式具有大約4.5英尺(1.4米)的直徑和在以均勻三角形孔距布置的10排中具有大約160個孔的集中分布區56』。在其上集中大量孔的較窄的帶的寬度僅大約等於汽提容器的標稱半徑。因此，即使當提供最大數目的孔時，大面積的未穿孔部分仍然存在於傾斜表面上。例如，傾斜表面的下部從孔的第一排到擋板的底邊，有大約25cm(10英寸)長未穿孔。這在擋板的底部仍然留下了超過0.279m2(3ft2)的面積未穿孔，以及在擋板的頂部有甚至更大的面積未穿孔。
圖3顯示了根據本發明布置的系列汽提塔擋板。與圖1所示的擋板56相反(它從汽提容器14的反側伸出)，汽提塔14』的內擋板布置使用更普通的環形傾斜擋板布置。雖然環形傾斜擋板是優選的，但在本發明中還可以使用如圖1和2所示的缺圓擋板。傾斜擋板在汽提塔14的橫斷面具有普通的環形投影。內擋板41從中心支持導管43向外伸出，該導管在汽提塔容器14』的頂部得到支持。外擋板45從汽提塔容器14』的外壁向內伸出。擋板沿著汽提塔14』的垂直長度延伸達其垂直長度的大部分。通常用數目增加的擋板獲得了汽提塔性能的提高。汽提塔的可用長度因為設計構型或其它設備制約而會限制可引入汽提塔的擋板的數目。環形擋板構型一般是優選的，因為它使可布置在汽提容器內的擋板數目最大化。更多的擋板代表了更多的汽提階段，大多數汽提塔通常最少具有總共7個擋板。在擋板之間的間隔必須為串聯催化劑在內和外擋板周圍的流動提供足夠的流動區域。為伸出的擋板表面提供斜坡確保了催化劑在擋板表面上的移動。通常，擋板具有與水平傾斜30°和45°之間的角度。小角度的擋板的優點是使在既定汽提塔長度下可設置的擋板數目進一步最大化和使接近邊緣的孔和接近擋板連接的壁的孔之間的壓頭差減少。而且，30°角度比45°角度獲得了更均勻的射流速度，因為遠離邊緣的孔具有較低的高度和更大的壓頭。0°的擋板角度會更優於30°的擋板角度。然而，因為擋板角度變得越小，催化劑積累在擋板上的趨勢越高和催化劑在擋板上的通風變得更加關鍵。因此，小角度的擋板必須提供更高的孔密度，以保持催化劑的流化，達到既定的催化劑通量。擋板的傾斜角度設置在30°，這在兩種衝突之間提供了良好平衡。然而，通過使用水平擋板仍然可以獲得本發明的優點，這獲得了最均勻的射流速率，而且需要最高的孔密度。
決定內擋板41的外徑B和外擋板45的內徑C的尺寸，以有利於汽提塔內件的構建和平衡催化劑流動區域。因此，通常設定尺寸B和C，使得內和外擋板的橫投影覆蓋大約相等的面積。保持外徑B略小於內徑C使得可以插入導管43，內擋板41裝配在其上，從而具有足夠的間隙供安裝內和外擋板用。保持直徑B和C之差較小，優選各擋板覆蓋汽提塔14』的總橫向環形流動面積的至少1/3。優選，內和外擋板合併的橫投影具有基本覆蓋汽提塔的環形截面的投影。
內擋板41和外擋板45各自顯示了垂直邊圍47和49，分別依靠傾斜擋板表面的最底邊緣。垂直邊圍部分能夠用於各種目的。該邊圍具有長度D，它可以在從為擋板邊緣提供結構穩定性所必需的最小量到提供擋板傾斜部分的孔之間的所需壓降增加的更長計算長度的範圍內變化。關於這一點，作為從導管52提供的進口51上升的汽提介質，它首先進入最下擋板的底面並置換來自擋板之下容積的催化劑。來自擋板下面的催化劑被進入的汽提介質置換，這將持續到通過穿孔的汽提介質的容積排出量超過添加的汽提介質為止。對於後面較高的擋板，通過穿孔的汽提介質和置換蒸汽的的排出速率等於氣體連續流到擋板底部的速率。在汽提介質或汽提介質和置換蒸汽超過穿過擋板開孔的氣體的容積排放時，進入的氣體將置換來自擋板下的整個體積的催化劑，其中任何過量的氣體在擋板或邊圍(如果這樣提供)下經過。因此，在任何特定穿孔之間的壓差等於催化劑的密度乘以孔相對於該孔或穿孔之下的催化劑水平的高度。因此邊圍的長度增加能夠升高單個穿孔之間的壓降。
本發明的重要特徵是擋板開孔在擋板的整個傾斜表面上的分布。穿孔在傾斜區域的間隔可以以消除不含用於輸送流化介質的孔的寬帶或區域的任何方式布置。最有益於本發明的孔分布能夠用對最大圓形區域必須含有至少一個開孔的限制來描述。一般，至少0.093m2(1ft2)的任何圓形區域必須包圍該區域的一個或多個開孔的至少一部分。可被保衛包圍但不圍繞孔的圓形區域通常不超過0.05m2(0.5ft2)。按照必須含有穿孔的最小几何面積的這種標準，將從擋板上消除任何大的未穿孔區域。在圖4中所示的間隔使用2圈孔，其中各圈在傾斜擋板的環形寬度上間隔大約相等。內圈53具有大約72個等間距孔。外圈55具有大約36個等間距孔。各孔圈53和55距離擋板的最近邊緣和鄰行的孔大約7.6cm(3英寸)。在環形擋板布置中，在擋板上開孔間的最大間隔容易出現在最外行的孔中，這是由於擋板直徑增加和尤其由於增加外圈開孔的壓降，需要減少由開孔提供的總開放面積，以獲得氣體在整個傾斜表面上的均勻體積分布。
對於內擋板，隨高度增加而減小擋板表面的直徑促進了開孔在整個擋板表面更均勻的分布。圖5顯示了這種配置，其中四圈開孔57、59、61和63分別含有44、44、22和11個孔。因此，在前2行中的開孔之間的間隔大約是相同的，而在不同圈的開孔之間的間隔從底部的大約7.6cm(3英寸)到頂部的大約21cm(8.25英寸)變化。間隔開孔的目的不是要建立均勻的距離，而是使下行的開孔位於上行開孔的中間，從而消除允許催化劑繞過汽提介質的穿過擋板的延伸流通路。當在特定開孔圈中的孔數過量時，可以使用與上部孔不同的直徑，以提供附加的開孔面積，而不用增加孔數目。
孔可以簡單地通過在擋板的基材上鑽孔來形成。擋板一般由合金鋼製成，它將經得起反應區的高溫條件。這種鋼通常易受腐蝕，擋板可以從使用插件或噴嘴以提供開孔中受益，並且提供了對由催化劑在擋板頂部循環所施加的腐蝕條件的耐受性。此外，擋板通常用耐火材料覆蓋，提供了附加的耐腐蝕性。耐磨耗噴嘴和耐火襯裡的詳細情況對顆粒輸送領域的那些技術人員來說是公知的。
圖3-5顯示了用於通常在老式堆疊裝置中發現的相對小的汽提塔的本發明的配置。圖6顯示了使用同心升氣管和汽提塔的更現代的FCC構型。
圖6中的反應器配置用基本與圖1所示反應區和升氣管相同的方式操作。再生爐豎管116將催化劑從再生爐(未顯示)中在用滑閥111調節的速度下轉移。來自噴嘴117的流化介質通過下部升氣管部分114以相對高的密度向上輸送催化劑，直到多個原料注射噴嘴115(僅顯示了一個)注射原料，穿過催化劑顆粒的流動料流。所得混合物連續向上通過上部升氣管112，直到一對分離支管121從升氣管頂部119切向將氣體和催化劑的混合物排出到分離室123中，進行氣體與催化劑的分離。輸送導管122將烴蒸汽和夾帶的催化劑運送到一個或多個旋風分離器124中，將廢催化劑從烴蒸汽料流中分離。收集室125收集來自旋風分離器的分離的烴蒸汽料流，以便通過外噴嘴128，進入分級區(未顯示)。侵入管130將催化劑從旋風分離器124排出到收集空間131的下部，最終使催化劑和吸收或夾帶的烴類穿過由分離室123的底部限定的埠(未顯示)，進入汽提塔區132。在分離室123中分離的催化劑直接進入汽提塔區132。汽提氣體通過進口133進入汽提區132的底部。進口133可以將汽提氣體供給一個或多個分布器(未顯示)，將氣體分布在擋板周邊區域。廢催化劑通過反應器導管136離開汽提區，並進入再生區。
當催化劑通過汽提塔132時，它接觸系列外擋板135和內擋板137。圖7和圖8顯示了1cm(0.38英寸)孔在比圖3所示的汽提塔大3倍以上的汽提塔的傾斜擋板上的孔分布。各擋板含有超過600個孔，但孔分布偏向於孔在傾斜擋板表面下端的分布。然而，即使在最上端的開孔圈，當孔之間的間隔最大時，在這種大擋板的中間孔之間的最大間距也僅僅是19.1cm(7.5英寸)。雖然在單圈中的孔間隔可以最終十分大，但在這種情況下，在圖8的第5圈中出現了最大間隔，幾乎是35.6cm(14英寸)，在大約7.6cm(3英寸)的圈之間的間隔限制了間隔的影響或催化劑的橫向流動通道不多於大約19.1cm(7.5英寸)。圖7顯示了開孔在7個圈140上的分布和圖8顯示了開孔在11個圈141上的分布。
試驗裝置通過將平衡FCC催化劑從頂部進口向下循環通過該裝置，同時使空氣在最下擋板之下向上通過擋板進入來操作。吸收的烴的回收率通過將氦示蹤劑注入到循環催化劑中，隨後檢測回收空氣中的氦濃度來模擬。汽提的催化劑從試驗裝置的底部回收以及測量濃度以測定汽提操作的效率。從裝置的頂部回收空氣和氦以及夾帶的催化劑顆粒，並分離，以便將催化劑再循環到裝置中。
試驗裝置在通量條件範圍下操作，同時改變空氣速率以模擬蒸汽在1-3kg/1000kg(1-3lbs/1000lbs)的催化劑的水平下的有效添加，同時加入氦示蹤劑。測量在各流通速率和有效蒸汽添加速率下氦濃度的降低。氦濃度下降100％對應於催化劑的完全汽提。所測得的氦濃度的下降用於計算表中指定為普通擋板那一列所示的汽提效率。
試驗裝置還是在通量條件範圍下操作，同時改變空氣速率以模擬蒸汽在1-3kg/1000kg(1-3lbs/1000lbs)的催化劑的水平下的有效添加。因為發現效率隨流通速率增加而增加，所以具有改良擋板的裝置在高達683,480kg/hr/m2(140,000lbs/hr/ft2)的流通速率下操作。所測得的在各流通速率和有效蒸汽添加速率下氦濃度的降低用於計算表中指定為改良擋板那一列所示的效率。
實施例1和2的試驗結果用圖表示在圖9中。令人驚奇的是，試驗結果顯示，汽提效率的總水平隨通過汽提塔的催化劑通量的增加而增加。該效果與在普通汽提擋板中通量增加時由較低的氦減少百分率顯示的效率下降直接相反。因此，本發明的改良擋板顯示，在沒有增加汽提蒸汽的有效添加量的情況下，汽提效率意外地增加。
汽提效率
權利要求
1.一種從顆粒物質中汽提夾帶的和/或吸收的烴類的方法，所述方法包括使顆粒與烴料流接觸；在與所述烴料流接觸之後從顆粒中分離烴類，以獲得含夾帶或吸收的烴類的接觸顆粒的料流，使接觸顆粒向下通過許多傾斜的汽提擋板(41，45，135，137)；使汽提流體通過分布在各汽提擋板的整個傾斜表面上以便為各擋板的每0.093平方米(1平方英尺)的傾斜表面提供至少一個開孔的多個開孔(53、55、57、59、61、63、140、141)向上排出，和從顆粒物質中汽提烴類；從汽提擋板上回收汽提流體和經過汽提的烴類；以及從汽提擋板上回收經過汽提的顆粒。
2.權利要求1的方法，其中開孔(53、55、57、59、61、63、140、141)具有4.0cm(1.5英寸)或4.0cm(1.5英寸)以下的最大直徑，開孔位於任何擋板的邊緣的15.2cm(6英寸)內，以及傾斜表面的任何部分細分為至少0.09m2(1 ft2)的圓形區域，將包圍該區域的至少一個開孔的至少一部分。
3.權利要求1的方法，其中分布開孔(53、55、57、59、61、63、140、141)，以便在傾斜表面上提供汽提流體的基本相等的體積輸送量。
4.權利要求1的方法，其中分布開孔(53、55、57、59、61、63、140、141)，以便為傾斜表面的下部提供比傾斜表面上部更高的汽提流體體積輸送量。
5.權利要求1的方法，其中在傾斜表面上的各開孔是在傾斜表面上相鄰開孔的至少20.3cm(8英寸)內。
6.權利要求1的方法，其中通過汽提塔的流通速率為至少439，380kg/hr/m2(90,000lbs/hr/ft2)的汽提塔面積。
7.權利要求1的方法，其中傾斜汽提擋板之一(41、45、135、137)具有與水平傾斜30°的角度。
8.一種從顆粒物質中汽提夾帶和/或吸收的烴類的裝置，所述方法包括汽提容器(14』132)；至少一個埠(131)，由用於接收含有來自於顆粒與烴料流接觸的夾帶或吸收烴類的顆粒和用於從汽提容器排出汽提流體和經汽提的烴類的汽提容器限定；在汽提容器高度的至少一部分上垂直間隔的多個傾斜汽提擋板(41、45、135、137)，其中各擋板具有傾斜表面和各傾斜表面具有等於在擋板位置的汽提容器的最小橫斷面的至少1/3的橫投影；分布在各汽提擋板的整個傾斜表面上的多個開孔(53、55、57、59、61、63、140、141)，以便為每0.093平方米(平方英尺)傾斜表面提供至少一個開孔；至少一個流體進口(51，133)，使汽提流體進入用於從顆粒物質中汽提烴類的至少一個汽提擋板的下面；和至少一個顆粒出口(136)，用於從汽提擋板上回收經汽提的顆粒。
9.權利要求8的裝置，其中所述至少一個埠(131)包括在汽提容器頂部用於接收顆粒和排出汽提氣體和汽提流體的單一開孔，兩個相鄰傾斜表面的橫斷面的投影基本覆蓋汽提容器的整個橫斷面。
10.權利要求8或9的裝置，其中至少三個擋板(41、45、135、137)位於汽提容器中，和擋板的斜率是與水平傾斜30-45°，和開孔(53、55、57、59、61、63、140、141)的尺寸不超過4.0cm(1.5英寸)。
全文摘要
在擋板的傾斜表面上具有完全或接近完全覆蓋的汽提開孔(53、55、57、59、61、63、140、141)的、用於FCC工藝的擋板型汽提塔(14』，132)提供了改進的汽提效率和通過汽提塔的催化劑通量。已經發現，較小的開孔在傾斜擋板(41、45、135、137)的整個表面上的完全分布阻斷了以前已知存在並使汽提流體與催化劑的接觸短路的催化劑的相對緻密的流束。現在已經發現，穿過擋板的傾斜區域的汽提氣體以比過去更高的程度分布促進了催化劑和汽提流體在擋板之間的汽提塔的整個容積內的活性接觸。作為附加益處，汽提塔開孔的更完全的覆蓋通過將汽提氣流限制到傾斜擋板之間窄的開放區域還防止了汽提塔流的阻塞。通過該發現，以前典型擋板類汽提塔產量的限度可以增加50％。
文檔編號B01D53/10GK1414879SQ00818068
公開日2003年4月30日 申請日期2000年12月26日 優先權日1999年12月29日
發明者B·W·赫德裡克 申請人:環球油品公司