Сопло для нагнітання текучого середовища в реактор з псевдозрідженим шаром

 

ОБЛАСТЬ ВИНАХОДУ

[0001] Даний винахід відноситься до сопла в зборі, корисному для нагнітання текучого середовища в реактор з циркулюючим псевдозрідженим шаром. Це відноситься, більш конкретно, до сопла в зборі, корисному для нагнітання важких нафтопродуктів, таких як мазутів і бітумів, в реактори коксування в псевдозрідженому шарі.

ПЕРЕХРЕСНЕ ПОСИЛАННЯ НА СПОРІДНЕНІ ЗАЯВКИ

[0002] Пріоритет цієї заявки заявляється за датою подання попередньої заявки на патент США №61/348,013, поданої 25 травня 2010 року, усі опис якої у всій повноті включено в дану заявку допомогою посилання.

ПЕРЕДУМОВИ ВИНАХОДУ

[0003] Реактори з циркулюючим псевдозрідженим шаром (CFB) являють собою добре відомі пристрої, які можуть бути використані для проведення різних багатофазних хімічних реакцій. У реакторі такого типу текуча середовище (газ або рідина) проходить через твердий гранульований матеріал з досить високою швидкістю, щоб тверде речовина перейшло у зважене стан і вела себе, як якщо б воно було текучої середовищем. Псевдоожижение підтримується з допомогою псевдоожіжающего газу, такого як повітря, пара або газ-реагент, що вводиться через рас�ся у багатьох галузях промисловості, серед яких каталітичний крекінг важких нафтових фракцій, полімеризації олефінів, газифікація вугілля, обробка води і переробка відходів. Одним з основних призначень є камери згоряння з циркулюючим псевдозрідженим шаром, в яких вугілля або інше паливо з високим вмістом сірки спалюється в присутності вапняку для зниження викидів оксидів сірки (SOX); викиди оксидів азоту також знижені в результаті відносно низьких температур, що досягаються в цьому шарі. Інше застосування полягає в процесі коксування в псевдозрідженому шарі, відоме як коксування в текучого середовища і його варіанти, Flexicoking™, причому обидва ці процеси були розроблені компанією Exxon Research and Engineering Company.

[0004] Коксування в псевдозрідженому шарі являє собою процес нафтопереробки, в якому важке вуглеводневу сировину, як правило, не дистиллируемий залишок (мазут) від фракціонування або важких вуглеводнів, перетворюється в більш легкі і більш корисні продукти шляхом термічного розкладання (коксування) при підвищених температурах реакції, як правило, приблизно від 480 до 590°С (приблизно від 900 до 1100°F) і, в більшості випадків, від 500 до 550°С (приблизно від 930 до 102�зут атмосферної перегонки, ароматичні екстракти, асфальти, бітуми і бітумінозні піски, смоляні ями та смоляні озера в Канаді (Athabasca, Alta.), у Тринідаді, в Південній Каліфорнії (La Brea (Лос-Анжелес), McKittrick (Бейкерсфілд (Каліфорнія), Carpinteria (Санта-Барбара, штат Каліфорнія), озеро Бермудес (Венесуела) та аналогічні родовища, такі як ті, що в Техасі, Перу, Ірані, Росії та Польщі. Процес здійснюється в установці з великим корпусом реактора, що містить гарячі частки коксу, які підтримуються в псевдозрідженому стані при необхідній температурі реакції з парою, що вводяться в нижню частину корпусу, з середнім напрямком руху частинок коксу вниз через псевдозрідженому шар. Важке вуглеводнева сировина нагрівається до температури, при якій можлива перекачування, як правило, в діапазоні від 350 до 400°С (приблизно від 660 до 750°С), змішуючись з розпиленим пором, і подається через кілька сопел подачі, розташованих на декількох послідовних рівнях в реакторі. Пар вводиться в отпарной секцію в нижній частині реактора і проходить через частки коксу в отпарной секції, коли вони спускаються від розташованої вище основної частини реактора. Частина рідини, що подається покриває частинки коксу в псевдозрідженому спаряемой рідини. Тиск в реакторі є відносно низьким, щоб сприяти випаровуванню парів вуглеводнів, зазвичай в діапазоні приблизно від 120 до 400 манометричного тиску в кПа (приблизно від 17 до 58 манометричного тиску у фунтах на квадратний дюйм), і найчастіше від 200 до 350 манометричного тиску в кПа (приблизно від 29 до 51 манометричного тиску у фунтах на квадратний дюйм). Легкі вуглеводневі фракції (термічний крекінг) реакцій коксування випаровуються, змішуються з псевдоожижающим пором і проходять вгору через псевдозрідженому шарі розведену фазову область над щільним псевдозрідженим шаром частинок коксу. Ця суміш випаровування вуглеводневих фракцій, утворена в реакціях коксування, що протікає через розведену фазу з парою з поверхневою швидкістю від 1 до 2 метрів в секунду (приблизно від 3 до 6 футів в секунду), захоплюючи з собою деякі дрібні тверді частки коксу. Більшість захоплених твердих частинок відокремлюється від газової фази під дією відцентрової сили в одному або декількох циклонних сепараторах, і повертається в щільний псевдозрідженому шар під дією сили тяжіння через опускні труби циклону. Після чого суміш пари і �о, розташоване над областю реакції і відокремлене від нього перегородкою. Суміш охолоджується в скрубері при контакті з рідиною, опускається в скрубері з навісів. Сконденсована рідина циркулює по замкнутому контуру до зовнішнього охолоджувачу і назад в верхній рівень скрубера, щоб забезпечити охолодження для охолодження та конденсації важких фракцій рідкого продукту. Ця важка фракція, як правило, повертається назад в область реакції псевдозрідженим шару до повного зникнення.

[0005] Компоненти сировини, які не відразу випаровується, покривають частки коксу в реакторі і надалі розкладаються на шари твердого коксу і більш легкі продукти, які виділяються у вигляді газу або випаровування рідин. Під час контакту сировини з псевдозрідженим шаром деякі частки коксу можуть стати нерівномірно або занадто сильно покриті сировиною, при цьому при зіткненні з іншими частинками коксу вони можуть злипатися з ними. Ці важкі частки коксу не можуть бути ефективно псевдоожижени пором, що вводяться в нижню частину отпарной секції так, щоб вони згодом проходили вниз від реактора в отпарной секцію, де вони можуть злипатися разом і накопичуватися на навісах в отпарной званих «навісами» завдяки їх формі у вигляді перевернутих каналів, проходять вздовж в декількох накладених один на одного рядах або ярусів на корпусі отпарной секції. Кокс проходить над цими навісами під час низхідного проходу через отпарной секцію і піддається впливу пари, яка надходить з барботер, розташованих на дні корпусу під навісами, і перерозподіляється у міру його просування вгору по отпарной секції. Твердий кокс з реактора, що складається в основному з вуглецю з меншою кількістю водню, сірки, азоту і слідами ванадію, нікелю, заліза та інших елементів, отриманий із сировини, що проходить через отпарной секцію і назовні з корпусу реактора в пальник, де він частково спалюється в псевдозрідженому шарі з повітрям, щоб підняти його температуру приблизно від 480 до 700°С (приблизно від 900 до 1300°F), після чого гарячі частки коксу піддаються рециркуляції в галузі реакції псевдозрідженим шару, щоб забезпечити тепло для проведення реакцій коксування і виступати в якості зародка для формування коксу.

[0006] Процес Flexicoking™, також розроблений компанією Exxon Research and Engineering Company, являє собою, по суті, процес коксування в псевдозрідженому шарі, який здійснюється в установці, що містить, як описано вище, реакѰзификации коксового залишку шляхом реакції з сумішшю повітря/пара, з утворенням горючого газу з низькою теплотворною здатністю. Нагрівач у цьому випадку працює в збідненої киснем середовищі. Газ, що є продуктом газифікації, що містить захоплені частинки коксу, повертається в нагрівач, щоб забезпечити реактор частиною необхідного тепла. Зворотний потік коксу, спрямований з газогенератора в нагрівач, забезпечує інші потреби в тепловій енергії. Гарячий коксовий газ, виходячи з нагрівача, використовується для генерації пари високого тиску перед його очищенням. Коксовий продукт безперервно видаляється з реактора. В силу схожості між процесом Flexicoking і коксуванням в псевдозрідженому шарі, термін «коксування в псевдозрідженому шарі» використовується в цьому описі для позначення і об'єднання коксування в псевдозрідженому шарі і Flexicoking, за винятком випадків, коли потрібна диференціація між цими двома процесами.

[0007] Отпарная секція установки коксування в текучого середовища знаходиться в нижній частині реактора. Частки коксу з реактора проходять в отпарной секцію, де вони контактують з парою для відпарювання з барботера, розташованого в нижній частині отпарной секції для видалення вуглеводневих продуктів в п�еремешивать продукти, деяка кількість коксу, що надходить в отпарной секцію, як і раніше вкрите здатним до розщеплення вуглеводневою сировиною. Для такого матеріалу отпарная секція виступає в якості додаткової сходинки реактора, у якій може бути здійснено розщеплення і висихання. По мірі того, як цей матеріал проходить через отпарной секцію, відбуваються додаткові реакції розщеплення. З цієї причини, украй бажано мати в отпарной секції корковий режим потоку, з тим, щоб звести до мінімуму кількість здатного до розщеплення матеріалу, який подається в пальник або в нагрівач як вуглеводневої протитечійного потоку, де воно ефективно переводиться в кокс. При використанні найпростіших установок коксування в текучого середовища, на відміну від Flexicokers, це явище не є дуже невигідним, оскільки кількість матеріалу невелике, але в разі Flexicokers цей матеріал направляється в нагрівач, де він піддається впливу високої температури, збідненої киснем середовища. Прореагував матеріал, який надходить в нагрівач, може розщепиться, щоб сформувати повний асортимент продуктів в паровій фазі. Ці продукти потім переносяться у верхню частину �довжина пробігу.

[0008] Незважаючи на те, що вуглеводневий протиточний потік не є серйозною проблемою для установок коксування в текучого середовища, ці установки відчувають труднощі різного типу, пов'язані з роботою отпарной секції. Накопичення відкладень в навісах отпарной секції, які зазвичай приймають характерну форму, завдяки якій вони називаються «акульими плавниками», робить отпарной секцію чутливою до зменшеним зазорам, які можуть переривати циркуляцію коксу в отпарной секції, обмежувати псевдоожижение коксу в реакторі і, в кінцевому підсумку, привести до незапланованої втрати потужності або незапланованої зупинки реактора.

[0009] Щільний псевдозрідженому шар веде себе в цілому як добре перемішаний реактор. Однак комп'ютерне моделювання динаміки холодного потоку і дослідження з допомогою ізотопних індикаторів показали, що значна кількість зволоженого коксу може швидко обійти щабель реактора і увійти в контакт з навісами отпарной секції, де частина мокрою плівки перетворюється на кокс, пов'язуючи разом частки коксу. З часом вуглеводневі освіти конденсуються з парової фази в проміжках між частинками, створюючи відкладення, �здійснює собою підвищення температури в реакторі для прискорення реакції термічного крекінгу. Це забезпечує можливість більш швидкого висихання коксу і, тим самим, зменшення кількості зволоженого коксу, що надходить в отпарной секцію. Однак більш висока температура в реакторі підвищує швидкість повторного крекінгу вуглеводневих парів і знижує С4+ вихід рідких продуктів, що призводить до економічній витраті.

[0010] Щоб подолати цю проблему, з різним ступенем успіху раніше були здійснені й інші спроби. Один підхід полягав у тому, щоб поліпшити операцію відпарювання, наприклад, шляхом установки отпарной секції з паровими барботерами, розташованими під навісами отпарной секції, як було зазначено у статті «Заповнення протитоку з газу і твердих частинок в псевдозрідженому шарі» авторів Hsiaotao Bi і ін, в журналі Eng. Chem. Res. 2004, 43, 5611-5619.

[0011] Інший підхід як до скорочення засмічення реактора і збільшення виходу рідких продуктів полягав у тому, щоб поліпшити розпилювання сировини, коли воно надходить у псевдозрідженому шар, з очікуванням, що поліпшення розпилення призведе до зниження ступеня, з якою нафтопродукт буде переміщатися вниз у отпарной секцію в рідкій формі. Традиційні розпилювальні сопла, що використовуються в процесі коксування в текучого середовища, испольЍффективний контакт крапель мазуту і захоплення частинок коксу відіграє важливу роль у підвищенні працездатності реактора і в підвищенні виходу рідкого продукту. Запроваджувана струмінь утворює високошвидкісний потік в псевдозрідженому шарі, який захоплюються частинки псевдозрідженим коксу. Одна з основних проблем в процесі полягає в тому, що в псевдозрідженому шарі з погано працюючими розпилювальними соплами є тенденція до утворення рідкої твердих агломератів, що призводить до високої локальної навантаження рідиною твердих речовин і утворення великих зволожених агломератів сировини/коксу. Ці більш важкі агломерати можуть мати тенденцію до сегрегації поблизу нижньої частини реактора та засміченню внутрішніх частин реактора, зокрема, в отпарной секції, як зазначалося вище. Завдяки покращеній продуктивності в розпиленні сировини, контакт між високошвидкісними потоками струменів сировини і твердим коксом можна поліпшити, результатом чого є загальне поліпшення працездатності реактора, з більш довгим пробігом, за рахунок зменшення засмічення отпарной секції і/або більш високим виходом рідкого продукту, за рахунок більш низької робочої температури реактора. Більш високі швидкості подачі рідини можуть бути також отримані за рахунок використання вдосконалених сопел подачі.

[0012] Сопло з участю пара, запропоноване для использования2224615 (виданому на ім'я Chan). У цьому соплі, яке зазвичай кріпиться до бічної стінки флюидкокера так, щоб воно проходило через стінку в псевдозрідженому шарі частинок коксу, створюється містить бульбашки потік суміші важкої нафти/пара, що розпилюється в отвір сопла. Використовується сопло має круглий проточний прохід, що містить в наступній послідовності: впускний отвір; першу секцію стиснення меншого діаметру; дифузор розширюється діаметра; другу секцію стиснення меншого діаметру і випускний отвір. Сходяться секції прискорюють потік суміші і викликають зменшення розміру краплі за рахунок механізмів подовження і зсуву потоку. Друга секція стиснення призначена для прискорення потоку суміші більше, ніж це здійснює перша секція стиснення і, як наслідок, краплі, створені в результаті першого стиснення, ще більше зменшуються в розмірах при другому стисненні. Дифузор забезпечує можливість уповільнення суміші і зниження швидкості перш, ніж прискоритися вдруге. Завдання полягає в тому, щоб знизити середній діаметр крапель до відносно малого розміру, як правило, близько 300 мкм, оскільки повідомляється, що найвища ймовірність зіткнення важких крапель нафтопродуктів з нагрітими� мати краплі розміром 200 або 300 мкм.

[0013] Мета, що досягається соплом, розкритим у патенті США №6003789, полягає у створенні розпиленого струменя дрібних крапель нафтопродуктів, що, у відповідності із загальноприйнятою точкою зору, призводить до кращого контакту між частинками вугілля і крапельками нафтопродуктів. Концепція подальшого підходу, докладно викладена в статті «Інжекція рідкої розпиленого струменя в псевдозрідженому шар: змішування частинок і рідини та її вплив на вихід флюидкокера», в журналі Ind. Eng. Chem. Res., 43 (18), 5663, авторів House P. та ін, передбачає, що первинний контакт та змішування між краплями рідини і гарячими частками коксу повинен бути посилений, з меншим розрахунком на розмір крапель рідини в розпиленого струменя. Запропоновано розпилювальне сопло, що використовує витяжну трубу, причому сопло такого типу також описано в патенті США №7025874 (на ім'я Chan). Це сопловое пристрій працює з використанням імпульсу рідкої струменя, що виходить з отвору сопла для втягування твердих речовин в змішувач витяжної труби, і викликає інтенсивне перемішування твердих речовин та рідини у змішувачі і, тим самим, підвищує ймовірність вступу в контакт окремих крапель і частинок. В результаті, підвищується ймовірність покриття тонкагломерата стає обмеженим, що призводить до скорочення засмічення і до зниження робочої температури реактора, одночасно досягаючи високого виходу рідкого продукту, шляхом зниження обмежень масопереносу в процесі випаровування рідини. Фактична конструкція містить розпилювальне сопло для створення струменя, яка проходить через бічну стінку реактора, і змішувач типу витяжної труби з відкритим кінцем, розташований горизонтально всередині реактора і поєднаний з соплом так, що розпорошена струмінь з сопла буде переміщатися через трубу і захоплювати потік частинок коксу і псевдоожіжающего газу в трубу, де відбувається перемішування коксу та крапель рідини. Витяжна труба переважно має секцію Вентурі, сприяє створенню низького тиску в трубці, щоб сприяти всмоктуванню частинок коксу і псевдоожіжающего газу. Це пристрій, однак, не був комерційно успішним з-за побоювань з приводу забруднення конструкції в псевдозрідженому шарі.

[0014] Кругле випускний отвір сопел, зображене, наприклад, у патентах, виданих на ім'я Base Chan, створює циліндричний шлейф рідини, що виходить з випускного отвору сопла, причому цей шлейф має мінімальне відношення площі до периметру, а це ѵсти до контакту між гарячими частками коксу і введеним не самим оптимальним потоком нафтопродуктів.

[0015] Вдосконалений пристрій перемішування описано в патенті США №7140558 (виданому на ім'я McCracken); це пристрій, про який в цьому документі йдеться як про стабілізаторі двостороннього потоку, приносить нафтопродукти і пар в основний проточний трубопровід, ведучий до сопла, через подаючі трубопроводи, які розташовані під гострим кутом до основного проточного трубопроводу і під кутом один до одного. Крім того, в паровій лінії в точці, де вона потрапляє в основний трубопровід, розташований обмежувач потоку так, що пар прискорюється, коли він входить в основний трубопровід. Стверджується, що ця конфігурація для перемішують ступені сопла надає потоку поліпшені характеристики.

СУТНІСТЬ ВИНАХОДУ

[0016] Було встановлено, що сопла, що використовуються в реакторах з циркулюючим псевдозрідженим шаром, таких як реактори коксування в текучого середовища, як було описано вище, не можуть бути оптимальними для отримання контакту мазуту/псевдозрідженим коксу, в першу чергу, як наслідок ефективності пристроями, що перемішують, конфігурації отвору сопла, або і того і іншого разом. Ми виявили, що покращене перемішування між важкими сировинними нафтопродуктами анія, виконаного у вигляді парового інжектора дросельного типу з радіальним отвором в соплі. Цей щоперемішує пристрій забезпечує покращену стабільність роботи сопла, а також забезпечує можливість використання більш широкого робочого діапазону, що охоплює більш широкий діапазон станів, які можуть бути використані. При використанні сопла з удосконаленою конструкцією диспергатора, може бути досягнутий покращений контакт між частинками коксу та нафтопродуктами в реакторі.

[0017] Вузол сопла містить попередній змішувач, який проточно з'єднаний за допомогою проточного трубопроводу, з корпусом сопла, яке випускає розпорошену сировину у вигляді струменя на частинки, що циркулюють всередині реактора. В існуючих реакторах проточний трубопровід між нафтовими і паровими сполуками на зовнішній стінці реактора і кінчиком сопла всередині, як правило, проходить приблизно на довжину в 40-150 див. попередній Кращий змішувач з дросельної заслінкою, описаний нижче, стабілізує потік і при більш довгих трубопроводах, можливо, більш довгих ніж 150 см в довжину, причому одночасно підтримує широкий робочий діапазон швидкостей пара�селирования при високих швидкостях нафтопродуктів.

[0018] Стабілізуючий ефект попереднього змішувача може бути посилений за рахунок використання конкретних стабілізаторів або стабілізаторів потоку в проточному трубопроводі між попередніми змішувачем і випускним соплом. Картина розпилення з гідромонітора може бути посилена, а контакт між нафтопродуктами і частинками в псевдозрідженому шарі покращено за рахунок використання в отворі гідромонітора відповідного диспергатора.

[0019] згідно з винаходом, пар для розпилювання вводиться в нафтовий потік в корпусі попереднього змішувача, виконаного у вигляді дроселя, обмеженого звуженням проточного трубопроводу. Пар для розпилювання подається через радіально розташовані впускні отвори під більш високим тиском, ніж потік нафтопродуктів. Інтенсивне перемішування, яке відбувається нижче по потоку від звуження дросельної заслінки, призводить до покращеної стабільності розпилення.

[0020] Поліпшення контакту нафтопродуктів/частинок коксу, получающееся в результаті використання попереднього змішувача, може бути досягнуто при використанні простого круглого отвору на реакторному кінці вузла сопла, але також може бути досяг�утем використання багатопелюстковими диспергатора в отворі гідромонітора. Диспергатор забезпечує вихлопну струмінь із збільшеною площею поверхні струменя, відповідній формі проточних каналів в диспергатори, що призводить до істотного поліпшення контакту між струменем сировини і твердими частинками в шарі та захопленню твердих частинок рідкої струменем.

[0021] В своїй кращій формі диспергатор в отворі гідромонітора містить корпус, що має центральний проточний прохід, що веде від задньої частини (подає боку корпусу у напрямку до випускного кінця диспергатора, і велика кількість диспергуючих пелюсток, розташованих в корпусі і сполучених з центральним проточним проходом. У кращій формі багатопелюсткова диспергатор має форму листа конюшини і зазвичай містить від трьох або чотирьох розходяться квазиконических проточних проходів, симетрично розташованих навколо центральної осі і відкритих до центрального проточного проходу проточного трубопроводу. Ці диспергуючі пелюстки формують дисперсну картину крапель струменя нафтопродуктів, що мають форму, що відповідає формі пелюсток в корпусі диспергатора. Кожна пелюстка обмежений стінкою, утвореної в корпусі диспергатора, причому стінка кожного лепесткаходом так, що кожний порожнистий конус відкритий уздовж своєї довжини до проточного проходу для формування зростаючого багатопелюстковими випускного проходу, площа поперечного перерізу якого збільшується від задньої частини до передньої частини корпусу диспергатора. У цьому варіанті диспергатор має форму листа конюшини, або трехлепестковую, або четирехлепестковую, з виконаними в корпусі трьома або чотирма пелюстками.

[0022] Диспергатор зазвичай виготовлений у вигляді продовження кругового корпусу сопла в кінці проточного проходу, розширюється в більш широке, не кругле мультилепестковое отвір, який збільшує відношення периметра до площі отвору сопла. З допомогою диспергатора струмінь рідини, що виходить з сопла, буде також мати відповідну некруглую форму, що значно посилює не тільки дисперсію рідини, але і збільшує площу поверхні для взаємодії і захоплення між струменем і псевдозрідженим шаром твердих речовин.

[0023] У цьому аспекті, отже, даний винахід пропонує вузол сопла з випускним соплом, мають сходиться впускну секцію, яка слідує за секцією проточного трубопроводу і з'єднана з нею для створення зсуву в суміші жидквим диспергатори в отворі гідромонітора, щоб отримати струмінь рідкого сировини, що має збільшену площу поверхні в порівнянні з циліндричною струменем. В якості альтернативи диспергатору з пелюстками, для збільшення площі поверхні розпиленого струменя відносно площі поверхні струменя простої круглої форми може бути використаний диспергатор простий віялової форми. Проточний трубопровід, що з'єднує попередній змішувач з випускним соплом, також має функцію контролю стабільності та ефективності розпилення. Незважаючи на те, що простий циліндричний проточний трубопровід, розташований між попередніми змішувачем і соплом, є ефективним у випадку попереднього змішувача дросельного типу, і тим більше багатопелюстковими диспергатора, контроль над розміром крапель розпилюється струменем може бути досягнуто шляхом використання стабілізатора потоку, або стабілізатора, розташованого в проточному трубопроводі між попередніми змішувачем і випускним соплом.

[0024] Вузол сопла корисний при інжекції текучих середовищ в реактори з циркулюючим псевдозрідженим шаром різного типу, в яких вимагається наявність хорошого контакту між компонентами псевдозрідженим шару і введеної � в інших CFB реакторах, в яких подібні проблеми також мають місце.

[0025] В кращій формі, яка використовується в установках коксування в текучого середовища, реактор установки містить:

секцію реактора з щільним шаром, обмежену стінкою реактора, як правило, у формі усіченого конуса, з найбільшою площею поперечного перерізу зверху,

область підстави, розташовану нижче секції реактора з щільним шаром, в яку вводиться псевдоожижающий газ для псевдозрідження щільного шару тонкоподрібнених твердих частинок коксу в секції реактора з щільним шаром,

впускні отвори для важких фракцій нафтопродуктів, впускні сопла для сировини яких розташовані по периметру стінки реактора на різних висотах вище області основи,

камеру або скрубер, розташований вище секції реактора з щільним шаром і відокремлений від секції реактора з щільним шаром,

циклони, розташовані у верхній частині секції реактора з щільним шаром, кожен з яких має вхідний отвір для потоку вихідних газів і частинок коксу, випускний отвір для випуску газів з циклону, що виходить в камеру над секцією реактора, і опускні труби циклону повернути частинок коксу, відокремлених від газу в циклоні, у секцію ѵри для відпарювання пара.

[0026] Реактор з'єднаний в установці з пальником/нагрівачем з допомогою трактів коксоподачи у звичайному порядку тракт подачі холодного коксу забирає кокс з нижньої частини отпарной секції до пальника/нагрівника, а тракт повернення гарячого коксу приносить гарячий кокс з пальника/нагрівача назад в реактор. У разі Flexicoker за корпусом нагрівача слід газифікатор, як описано вище.

[0027] флюидкокере впускні отвори для сировини, які розташовані по суті горизонтально по периметру реактора, що доставляють сировину важких нафтових фракцій в реактор. Кожне з них має вузол сопла для сировини, як описано вище, переважно з попередніми змішувачем дросельного типу, і проточний стабілізатор, і з многолепестковим диспергатори для забезпечення оптимальної конфігурації для струменя, що надходить у реактор з сопла.

[0028] У цьому аспекті, отже, винахід в його кращою формою пропонує реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром, що має стінки круглого з вертикальною віссю перерізу, нижнє впускний отвір для введення псевдоожіжающего газу і вузли сопел для подачі рідких фракцій нафтопродуктів і пара для розпилювання вище нижнього впускного отвору оризонтально в реактор через стінку реактора, випускний отвір сопла знаходиться всередині реактора, а впускний отвір для рідких фракцій сировини нафтопродуктів перебуває на кінці, найбільш віддаленому від гідромонітора. Кожен вузол сопла містить:

секцію попереднього змішувача для змішування важких рідких фракцій нафтопродуктів з парою для розпилювання з утворенням суміші рідкого сировини/пара, що містить краплі рідкого сировини, причому секція попереднього змішувача містить дросельні звуження в проточному трубопроводі, що обмежують горловину, і велика кількість радіальних впускних отворів для пари, розташованих навколо горловини;

секцію проточного трубопроводу, наступну за секцією попереднього змішувача і з'єднану з нею, проходить від секції попереднього змішувача до секції гідромонітора для перенесення потоку суміші рідини/пара, створеної попередніми змішувачем;

секцію гідромонітора, має збіжний впускний отвір, наступне за секцією проточного трубопроводу і з'єднану з нею для створення напруги зсуву в суміші рідкого сировини/пара та створення крапель рідкого сировини зменшеного розміру усередині секції вихідного сопла; і, переважно,

диспергатор, розп�енную площа поверхні в порівнянні з циліндричною струменем.

[0029] Вузол сопла використовує сходиться - розходиться секцію попереднього змішувача дросельного типу для введення пари для розпилювання в потік важких фракцій нафтопродуктів під тиском у вузькій частині горловини звуження. Стабільність в потоці сировини, на яке впливає попередній змішувач, додатково поліпшується шляхом використання обмежуючого - розширює стабілізатора потоку, або стабілізатора, поміщеного в проточний трубопровід між попередніми змішувачем і отвором сопла.

КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ

[0030] На доданих кресленнях:

Фіг.1 зображує вузол сопла в перерізі, включаючи попередній змішувач дросельного типу;

Фіг.2 зображує збільшену секцію переважного корпусу попереднього змішувача;

Фіг.3 зображує секцію стабілізатора потоку, або стабілізатора, для використання в проточному трубопроводі між попередніми змішувачем і соплом;

Фіг.4 зображує секцію альтернативної конфігурації для стабілізатора потоку, або стабілізатора;

Фіг.5А зображує поздовжній розріз багатопелюстковими диспергатора;

Фіг.5В зображує поперечний переріз на самому кінці багатопелюстковими диспергатЋх попередніх змішувачів;

Фіг.7 являє собою графік, що показує результати тестування різних стабілізаторів потоку;

Фіг.8 являє собою графік, що показує результати тестування різних диспергаторів.

ДЕТАЛЬНИЙ ОПИС

Вузол сопла

[0031] Вузол сопла в зібраному вигляді для отримання поліпшеної дисперсії сировини в псевдозрідженому шарі показано на Фіг.1. Вузол 10 сопла, який проходить через стінку 11 реактора в його внутрішню частину 12, містить секцію 13 попереднього змішувача дросельного типу, з'єднану з фланцем 14, прикріпленим до випускного або нижнього кінця кінця секції попереднього змішувача. Фланець 14, відповідно, може бути приварений до кінця секції попереднього змішувача або прикріплений будь-яким іншим відповідним способом, наприклад, навинчиванием по різьбі. Проточний трубопровід 15, який проходить від попереднього змішувача до випускного сопла, оснащений фланцем 16 в його впускному або верхньому кінці, щоб забезпечувати проточне з'єднання з попередніми змішувачем на фланці 14. Проточний трубопровід 15 з випускним соплом 29 на його кінці всередині реактора підтримується, разом з секцією попереднього змішувача, традиційним способом наскрізними болтакной стороні секції 13 попереднього змішувача і проходить до очищувального отвори 21, яке при роботі, як правило, закрито фланцевої кришкою (не показана). Очищаючий передбачено отвір для забезпечення можливості очищення вузла сопла від забруднень, пропускаючи шомпол через незачинене очищаючий отвір аж до гідромонітора, а якщо шомпол досить малий, то через випускний отвір на внутрішньому кінці сопла.

[0032] Впускний отвір 22 призначено для подачі важких фракцій нафтопродуктів, тоді як пар для розпилювання надходить через два розташованих радіально навпроти один одного вхідних паропроводу 23, 24, отвори, розташовані в корпусі попереднього змішувача. Паропроводи також забезпечені очисними отворами 25, 26, розташованими на їх зовнішніх кінцях, зазвичай покритих закриваючими пластинами 25а, 26а з фланцем, для забезпечення проходження шомполов у вхідні отвори в корпусі попереднього змішувача.

[0033] Трубопровід 15 круглого перерізу проходить через стінку 11 реактора і всередині реактора укладено в кожух 28, аж до корпусу гідромонітора, в основному, для конструктивної підтримки і захисту трубопроводу від ерозії твердими частинками, циркулюючими в реакторі.

Попередній змішувач дросельного типу

[0034] Функцие в реакторі. Бажана конфігурація попереднього змішувача дросельного типу, який змішує пар і сировину важких фракцій нафтопродуктів для створення дисперсного «бульбашкового» потоку в трубопроводі, що приводить до распилительному сопла, показано на Фіг.2. Попередній змішувач нагадує трубку Вентурі з збіжної - расходящейся горловиною, але в попередньому змішувачі пар вводиться при тиску вище, ніж тиск нафтопродуктів.

[0035] Газ (пара) надходить в корпус 13 дросельної заслінки у його горловині 31 через два або більше двох отворів 32, 33 для пари, які впускають пар з вхідних паропроводів 23, 24. Отвори для пари створюють високошвидкісні струмені пари в області горловини, де пара змішується з рідким сировиною, що надходить через вхідний отвір 34 для рідини з максимальним зрушенням, створюючи розсіяний бульбашковий потік. Кількість отворів може змінюватись в залежності від експлуатаційних вимог та розміру вузла і, зазвичай, відповідним кількістю є від двох до шести отворів, в більшості випадків від двох до чотирьох отворів. Було встановлено, що два отвори дають добрі результати, при цьому вони також можуть бути виконані досить великими,змінено для оптимізації продуктивності попереднього змішувача, наприклад, якщо довжина горловини є відносно великий, то отвори можуть бути розташовані в різних місцях по всій її довжині, хоча в більшості випадків горловина буде відносно короткою, з отворами, розташованими в самому вузькому місці. Кращим місцем для отворів для пари є місце у верхній по потоку половині горловини. Кращим є симетричне радіальне розташування отворів, наприклад, коли два отвори розташовані діаметрально один навпроти одного, або коли чотири отвори розташовані в квадрантах. Перемішування газу і рідини в області горловини вважається оптимальним, так як це місце, де швидкість рідини досягає свого максимуму. Якщо необхідно, то можуть бути передбачені паропроводи з безфланцевими очисними отворами, які будуть передбачати можливість введення шомполов вниз до впускних отворів на горловині дросельної заслінки.

[0036] Істотними критеріями ефективності для попереднього змішувача є: кут сходження на вході в горловину, діаметр горловини і її довжина, кути расходимости від горловини, діаметри вхідного та вихідного отворів. Ці значення краще встановити эмпиричеѻьни низькі кути сходження/розбіжності, зазвичай від 3 до 15° (половина кута конуса), причому значення від 4 до 8° є переважними, причому при більш високих швидкостях потоку відмінності в продуктивності, як зазначено індексом нестабільності, як правило, зникають, так що великі значення половини кута, наприклад, в 20°, є прийнятними. Кути сходження і розбіжності, як правило, по суті ідентичні.

[0037] Типові розміри для попереднього змішувача є такими, як показано в Таблиці 1 нижче (всі розміри наведено в міліметрах):

Таблиця 1
Параметр
Діаметр вхідного отвору40
Діаметр вихідного отвору40
Довжина збіжності65
Довжина расходимости65
Довжина горловини25
Діаметр горловини25
19
Кут збіжності/расходимости5,7°

[0038] Стабільність потоку підтримується більш-менш постійною в широкому діапазоні швидкостей потоку рідини при використанні отворів для газу меншого розміру, наприклад, приблизно 4 мм; але знову ж таки, відмінності зникають при більш високих швидкостях потоку рідини, так що з точки зору більшої стійкості до забруднення переважними є отвори великого розміру. Аналогічним чином, стабільності потоку сприяють горловини менших розмірів, хоча більший розмір призводить до менших перепадів тиску, але тут розмір горловини повинен бути обраний відповідно з необхідною швидкістю потоку для вузла сопла.

[0039] Одним вельми кращим ознакою попереднього змішувача дросельного типу є те, що він полегшує використання більш довгих проточних трубопроводів між попередніми змішувачем і соплом шляхом підтримання стабільності потоку в широкому діапазоні швидкостей потоку. Незважаючи на те, що Стабілізатор Двостороннього Потоку забезпечує продуктивність, порівнянну з попередніми смеслее довгих трубопроводах, наприклад, 130 см і довші, при масових співвідношеннях газ/рідина, рівних приблизно 1,8%, при холодному випробуванні прагне до швидкої дестабілізації.

[0040] Попередній змішувач обов'язково повинен бути розрахований на необхідний витрата важких фракцій нафтопродуктів з супутнім потоком пари для гарного розпилення. Як правило, співвідношення пар/нафтопродукти буде знаходитися в діапазоні від 0,3 до 1,2% від маси нафтопродуктів і зазвичай набагато менше, в діапазоні від 0,4 до 0,9, причому коефіцієнт приблизно 0,86 по всій видимості є типовим значенням. Тиску (манометричні) у вхідному колекторі для пари, як правило, знаходяться в діапазоні від 1500 до 2000 кПа (приблизно від 200 до 290 фунтів на квадратний дюйм манометричного тиску).

Стабілізатор потоку

[0041] Підтримання дисперсного бульбашкового потоку, утвореного завдяки використанню попереднього змішувача в широкому діапазоні умов роботи сопла, підвищує операційну гнучкість конкретного вузла сопла. Коли дисперсний бульбашковий потік не повністю переноситься до отвору сопла, сопло буде прагнути відправити шлаки рідкого сировини в псевдозрідженому шар твердих речовин. Вузол сопла добре рним змішувачем і випускним соплом, як показано на Фіг.1, але при цьому турбулентний потік в трубопроводі 15 нижче по потоку від попереднього змішувача 13 може бути ще більше стабілізовано, а дисперсний бульбашковий потік може підтримуватися ще до гідромонітора з допомогою стабілізатора потоку, або стабілізатора, розташованого в проточному трубопроводі. У своїй найпростішої формі стабілізатор потоку містить область зменшеної площі прохідного перерізу в трубопроводі, яка створює прискорений потік суміші вище по потоку від гідромонітора. Таким чином, у своїй найпростішої формі стабілізатор потоку буде містити область зменшеної площі прохідного перерізу, розташовану в трубопроводі між попередніми змішувачем і соплом. Область зменшеної площі прохідного перерізу може мати простий прямокутний перетин або ж з кожної сторони вона може мати скошені поверхні. У будь-якому випадку стабілізатор потоку переважно розміщують для поліпшення стабільності потоку в напрямку випускного кінця проточного трубопроводу, переважно у другій половині її довжини між попередніми змішувачем і випускним соплом, тобто ближче до випускного сопла, ніж до попереднього змішувача. Уста�і, порівняно з простим проточним трубопроводом, по суті при всіх швидкостях потоку газу; розміщення приблизно на 50 відсотків вздовж проточного трубопроводу між попередніми змішувачем і випускним соплом дає помітне поліпшення, тоді як розташування у межах декількох діаметрів трубопроводу, наприклад, від 2 до 10, переважно від 2 до 5 діаметрів труби гідромонітора, забезпечує оптимальну стабільність потоку у вихідному соплі.

[0042] Краща форма стабілізатора потоку показано на Фіг.3, на якому стабілізатор показаний має кільцеве звуження, що забезпечує безперервну область збіжності, за якою йде безперервна область расходимости. Стабілізатор потоку такої форми може бути отриманий механічною обробкою і вставлений в трубопровід, наприклад, за допомогою зварювання або різьблення. Стабілізатор 36 потоку має сходиться вхідні область, обмежує переріз конуса, і розходиться випускну секцію 37, знову обмежує переріз конуса з проміжною циліндричною горловиною 39. Потік має напрям, вказаний стрілкою.

[0043] Альтернативна конструкція стабілізатора потоку зображена на Фіг.4. Як і стабілізатор, показаний на Фіг.3, �s створити дрібні однорідні крапельки сировини, забезпечуючи при цьому достатній імпульс, необхідний для передачі крапельок в струмені, що випускається з сопла і прямо в псевдозрідженому шар твердих частинок. Стабілізатор 40 потоку має осьовий проточний прохід 30, проходить від одного кінця до іншого з відповідним роз'ємом, розташованим на верхньому по потоку кінці для з'єднання з кінцем трубопроводу 15; різьбова втулка представляється при цьому доцільною. На своєму іншому кінці стабілізатор потоку угвинчується в корпус гідромонітора 29. Проточний прохід 30 містить, в наступній послідовності: сходиться область 42, яка звужується до горловини, та розходиться область 43 дифузії, за якою слід сходиться область 44 корпусу сопла 29, за якою, в свою чергу, слід отвір 45 самого сопла. У цьому випадку стабілізатор потоку значно довша і має більш поступове розходження в області 44 дифузії, порівняно зі стабілізатором потоку, зображеним на Фіг. 3. Було знайдено, що навіть при роботі з простим соплом (без диспергатора) ця форма стабілізатора потоку дає розпилену струмінь з дрібними крапельками рідини із середнім розміром крапель менше 200 мікрон, що забезпечує краще проникнення в псевдозрідженому шар, ніс�ергатора потоку.

[0044] Типові розміри стабілізатора потоку такого типу показано нижче в Таблиці 2 (розміри наведені в міліметрах):

[0045] Діаметр і довжина трубопроводу круглого 15 в корпусі сопла на виході з попереднього змішувача, ведучого до секції стабілізатора потоку, також буде впливати на стабільність дисперсного бульбашкового потоку і, отже, характеристики розпилення сопла. Занадто великий час

перебування в трубопроводі призводить до злиття пухирців і до нестійкості двофазного потоку. Отже, існує баланс у виборі співвідношення діаметр/довжина трубопроводу між необхідністю підтримувати час перебування текучого середовища в трубопроводі на мінімумі і внеском падіння тиску в трубопроводі до загального необхідного тиску в соплі.

[0046] Кільцеве звуження-розширення стабілізатора, або стабілізатора потоку, може бути легко виготовлено схожим на бажану форму попереднього змішувача дросельного типу з рівними впускними і випускними кутами або, у якості альтернативи, з довгою, поступово розширюється областю розбіжності-розширення після горловини звуження. Ця довга область розбіжності може проходити �бинация сходящегося/розходиться стабілізатора потоку в проточному проході, з'єднує попередній змішувач і сопло з сходяться проточним проходом в корпусі сопла, є досить ефективною для прикладення напруги зсуву до рідким крапельок нафтопродуктів у суміші для зменшення їх розмірів при виході з гідромонітора.

[0047] Незалежно від форми стабілізатора потоку призначення першої расходящейся області полягає в прискоренні суміші пари/нафти з попереднього змішувача для зменшення розміру крапель шляхом подовження і напруги зсуву. Після цієї секції расходящаяся секція, або секція дифузії розширюється діаметра забезпечує можливість уповільнення суміші таким чином, щоб у наступній збіжної секції в соплі могло бути досягнута достатня прискорення для ще більшого зменшення розміру крапельок і, бажано, для прискорення суміші з більшим прискоренням, ніж у першій звужується секції, щоб зменшити розмір крапель шляхом подовження і напруги зсуву ще більше, перш ніж суміш надійде в випускний отвір і вийде звідти у вигляді струменя відносно дрібних крапельок нафтопродуктів, розподілених в парі.

[0048] Розпад важких крапельок нафтопродуктів в збіжної області на більш дрібні краплі можна оцінити. Менший діаметр каоэффициента поверхневого натягу важкого нафтопродукту і початкового діаметра, поділеного на твір щільності важкого нафтопродукту і оціненого прискорення краплі. Прискорення важких нафтопродуктів отримують при розгляді геометрії збіжної області та теорії двофазного потоку.

[0049] Аналітична обробка конструктивних факторів може здійснюватися в порядку, встановленому в патенті США №6003789, на який робиться посилання в описі конструктивних факторів, а також у застосуванні до конкретної конфігурації вузла сопла. Наприклад, можна показати, що для потоку важких нафтопродуктів і пари при типовою температурі і тиску для коксування в псевдозрідженому шаром при витраті 10730 л/год (1620 барелів на день) і швидкості потоку пари 47 кг/год (103 фунта/год), якщо початковий діаметр важких крапель нафтопродуктів складає 12 мм, важкі краплі нафтопродуктів зменшуються в розмірі приблизно до 4 мм на довжині, що дорівнює 30 діаметрам трубопроводу. При вході в сходиться область стабілізатора прискорення потоку суміші і подовження важких крапель нафтопродуктів призводить до того, що діаметр крапель додатково знижується до 0,6 мм (з допомогою конвергенції співвідношення 0,286 над довжиною 4,6 см). Для визначення кінцевого діаметра краплі з отвору сопла цей аналіз повинен битторами, вузол сопла переважно виконаний у відповідності з наступними критеріями:

А. Сходиться область на розташованій вище по потоку стороні стабілізатора потоку повинна прискорювати суміш для генерації потоку відносно невеликих крапельок, за рахунок розширення потоку в подальшій збіжної області (області дифузії) нижче по потоку від збіжної області. Друга сходиться область, що знаходиться в кінці проточного проходу в корпусі сопла, безпосередньо перед отвором, повинна прискорювати суміш більше, ніж при використанні першої збіжної області. Область, яка забезпечує приблизно в два рази більше прискорення, є слушною і кращою.

Б. Якщо дрібні крапельки, створювані в першій збіжної області і області дифузії, повинні бути додатково зменшені в розмірах, необхідно піддати їх відносному збільшеному подовження і напрузі зсуву; і з цією метою в області дифузії слід збільшити діаметр проточного проходу настільки, щоб у другій збіжної області можна було досягти необхідного прискорення. Однак довжина цієї збіжної області повинна бути обмежена, щоб уникнути надмірної рекомбінації крапель. Збіжність у 3° була при�гол збіжності у другій збіжної області, отже, має значення, як правило, в діапазоні від 2 до 6°, переважно від 3 до 5°.

[0051] При використанні конфігурації спарених сходяться областей, розділених областю дифузії, згідно з цими конструктивними критеріями, модель холодного потоку, з використанням води як рідини і повітря в якості газу, створила водяні містки щодо великого розміру (розтягнуті краплі рідини), що мають середній діаметр в попередньому змішувачі, що дорівнює 12,5 мм, які були зменшені до порівняно дрібних крапельок, що мають середній діаметр 0,3 мм, створюваних у вигляді струменя, має по суті рівномірно розподілені крапельки при виході з простого круглого отвору в корпусі сопла нижче по потоку від другої збіжної області.

Диспергатор

[0052] Як зазначалося вище, з переважним попередніми змішувачем може бути використано просте циліндричне сопло, тобто з сходяться вхідним отвором, за яким слід конічне вихідний отвір, але поліпшення в контакті нафти - твердих частинок можна отримати з використанням диспергатора в отвір сопла. Призначенням диспергатора є відтягування рідини від центральної лінії для досягн�тіц коксу більш рівномірно і, у середньому, більш тонкою плівкою. Оскільки дифузійний шлях коротше в більш тонкій плівці, то там, як правило, спостерігається менше вторинного крекінгу, що призводить до поліпшення виходу рідини. Тому подальше поліпшення виходу отримують в першу чергу від використання диспергатора на соплі. Кілька типів диспергаторов були оцінені на початку випробувань; ці диспергатори включали конфігурації "зірки ніндзя", з декількома отворами, з кількома пелюстками, наприклад, із структурою конюшини і вентилятора. На підставі вимірювань потоку з допомогою паттернатора (паттернатор - це інструмент, виконаний для тестування зразка струменя з сопла. Він замінює механічне структурування, при цьому його висока швидкість і підвищений дозвіл дозволяють використовувати його для різних застосувань, де важлива однорідність і малюнок струменя. Технологія була розроблена компанією En'Urga Inc. з Вест-Лафайета, штат Індіана, США. Прилад, виготовлений En'Urga, підтверджений патентом США №6184989) конструкція "зірки ніндзя" і конструкція з декількома отворами були знайдені не настільки ефективними при відтягуванні важких крапель нафтопродуктів від рідкої маси. Конструкції конюшини і з двома пелюстками, і�у вентилятора, мали аналогічні показники, що стосуються взаємодії струменя з псевдозрідженим шаром; бажана конфігурація з кількома пелюстками конюшини заснована на вимірюванні взаємодії струменя і шару, яке показало в цілому кращі характеристики для диспергаторов з великим відношенням периметра до площі з підвищеним захопленням твердих частинок.

[0053] Конкретний варіант виконання диспергатора у формі конюшини показано на Фіг.5А і 5В. Диспергатор 50 має проточний прохід, що проходить від вхідного отвору 51 в кінці збіжної області корпусу сопла до вихідного отвору 52, яке поступово збільшується в перерізі. Це забезпечує можливість розширення пара, по мірі того як тиск знижується при виході з звуження соплового проходу і, таким чином, здійснює роздачу суміші нафтопродуктів/водяного пара розширюється чином, продиктованим геометрією диспергатора. Диспергатор з кількома пелюстками містить чотири пелюстки 53, вправлених в корпус, причому стінки кожної пелюстки обмежують сегмент порожнистого конуса. Осі декількох порожнистих конусів перетинаються симетрично з центральною віссю диспергатора для забезпечення збільшеної площі поперечного перерізу дисперга�сткова в диспергатори з кількома пелюстками може бути вибрано в відповідності з характеристиками сировини і доступним фізичним простором; у більшості випадків відповідним зазвичай є від двох до шести пелюсток, при цьому чотири буде найбільш відповідним числом. Двулопастная конструкція буде нагадувати вісімку при вигляді з кінця, що нагадує картину, схожу на вентилятор, але із звуженою сферою «талії», перешкоджаючи утворенню в струмені сильної центральної частини; трьох-пелюсткова конструкція нагадують три листки конюшини, і так далі. Було знайдено, що використання чотирьох аркушів конюшини дає кращий контакт нафтопродуктів/коксу при використанні в "x" орієнтації, а не в "+" орієнтації, тобто з пелюстками, розташованими під 45°/135° до горизонтальної площини, на відміну від вертикальній/горизонтальної орієнтації ("+").

ДОСЛІДЖЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ І ПОРІВНЯЛЬНІ ТЕСТИ Попередні змішувачі

[0054] Попередній змішувач такого типу, який зображений у патенті США №7140558 (визначений у цьому документі як Стабілізатор Двостороннього Потоку або "BFC" змішувач), був порівняний із змішувачем дросельного типу з двома радіальними отворами для газу.

[0055] Було знайдено, що попередній змішувач з протилежними сталкивающимися струменями пари володіє підвищеною стабільністю (менше пульсації) порів�ользовался параметр нестабільності (P402), який заснований на інтегрування сигналу тиску для діапазону частот до 40 Гц і який здатний диференціювати між стійким і нестійким потоком. Низькі значення цього параметра пов'язані зі стабільними струменями, тоді як високі значення пов'язані з нестабільними струменями. Параметр нестабільності був записаний датчиками тиску, розташованими на відстані 10, 50 і 90 см вище по потоку від сопла. На підставі тестування холодного потоку повітря і води результати, показані на Фіг.6, дають помітно перевершують характеристики конструкції дросельної заслінки (Вентурі) порівняно із змішувачем типу BFC.

Корпус сопла

[0056] Конструкція вузла сопла в зібраному вигляді є істотним чинником для розпилення і для взаємодії струменя рідини з псевдозрідженим шаром. Правильно спроектоване сопло створює відповідне зусилля зсуву (за допомогою перепаду тиску через кінчик сопла), необхідне для утворення дрібних однорідних крапель сировини, забезпечуючи при цьому достатній імпульс для передачі крапель у псевдозрідженому шар твердих частинок. Існує, од�оженним між змішувачем і отвором сопла.

[0057] Тести, проведені з діаметром звуження простий «V»-подібної форми на виході з сопла і з попередніми змішувачем дросельного типу з простим трубчастим проточним трубопроводом між попередніми змішувачем і випускним соплом, по суті відповідали характеристикам сопла тієї ж форми зі змішувачем типу BFC, за яким слідував вузол сходящегося/розходиться сопла, як показано на Фіг.4. Результати порівняльного тестування розміру крапель і швидкості наведені в Таблиці 3.

Стабілізатор потоку

[0059] Стабільність потоку сопла з простою конструкцією звуження може бути покращено за рахунок використання стабілізатора потоку вище по потоку від сопла. Порівняльні результати тестування наведено на Фіг.7, який порівнює наступні конфігурації, всі з яких використовували попередній змішувач типу дросельного корпусу:

Сопло з простим звуженням

Сопло з простим звуженням з сходяться/розбіжним стабілізатором потоку

Вузол сопла з подвійним сходженням (сопло ТЕВ)

[0060] Коли стабілізатор потоку, утворений звуженням в діаметрі проточного трубопроводу, порівнянними з попередніми змішувачем дросельного типу, розташованим на відстані в межах 10 діаметрів труби вище по потоку від кінчика сопла, використовується з соплом з простим звуженням, получающаяся конфігурація (середня лінія) забезпечує значне поліпшення в стабільності струменя порівняно з соплом з простим звуженням в киния).

[0061] Оптимальна конфігурація, що забезпечує найвищу ступінь стабільності струменя, була отримана за допомогою попереднього змішувача дросельного типу вузла і сопла з подвійним сходженням (ТЕВ сопла, як показано на Фіг.4) (нижня лінія). Комбінація сопла з простим звуженням з сходяться/розбіжним стабілізатором потоку, тим не менш, забезпечує стабільність, близьку до достигаемой з кращою конструкцією попереднього змішувача дросельного типу з вузлом сопла з подвійним сходженням.

Диспергатор

[0062] Зниження навантаження рідини, тверді частки коксу визначається в тесті взаємодії струменя і шару, результати якого були отримані з використанням диспергатора, зображеного на Фіг.8. Цей тест показує навантаження рідини, тверді частинки в шарі, визначену в тесті взаємодії струменя і шару для сопла ТЕВ з соплом з простим звуженням і тим же соплом з диспергатори типу конюшини. Більш низька концентрація відображає більш низьку навантаження/плівку рідини; один єдиний гострий пік вказує на більш рівномірне покриття.

1. Реактор з циркулюючим псевдозрідженим шаром, що має стінки круглого поперечного перерізу навколо вертикальної осі,ций нафтопродуктів і пара для розпилювання, розташовані вище нижнього вхідного отвору для псевдоожіжающего газу і навколо стінки реактора, причому кожен вузол сопла проходить через стінку реактора в реактор, так що отвір гідромонітора розташоване всередині реактора, а вхідний отвір для рідкого сировини важких фракцій нафтопродуктів розташоване на кінці, віддаленому від випускного отвору сопла, при цьому кожен вузол сопла подачі сировини містить:
попередній змішувач, для об'єднання рідких важких фракцій сировини нафтопродуктів з парою для розпилювання з утворенням суміші рідкого сировини/пара, що містить краплі рідкого сировини, причому попередній змішувач містить дросельний звуження в проточному трубопроводі, що обмежує горловину, і радіальні впускні отвори для пари, розташовані навколо горловини,
секцію проточного трубопроводу, наступну за попередніми змішувачем, приєднану до нього і проходить від попереднього змішувача до випускного сопла, щоб переносити потік суміші рідини/пара, що утворюється попередніми змішувачем, до випускного сопла,
випускна сопло, що має сходиться вхід, який слідує за проточним трубопроводом і з'єднаний з ним для створення напруги сдвергатор форми листа конюшини, має корпус, який містить проточний прохід круглого поперечного перерізу, що проходить уздовж центральної осі диспергатора, і кілька пелюсток в цьому корпусі, причому стінка кожної пелюстки обмежує сегмент порожнистого конуса, а осі порожнистих конусів перетинаються симетрично з центральною віссю диспергатора для обмеження у корпусі диспергатора зростаючого мультилепесткового вихідного проходу з збільшується площею поперечного перерізу.

2. Реактор за п. 1, в якому вузол сопла містить проточний трубопровід, що має послідовно розташовані сходиться і розходиться області для зменшення розміру крапель рідкого сировини в суміші рідкого сировини/пара з попереднього змішувача.

3. Реактор за п. 1, в якому кожен вузол сопла містить стабілізатор потоку зі зменшеною площею поперечного перерізу потоку, розміщений в проточному трубопроводі між попередніми змішувачем і випускним соплом, і багатопелюстковий диспергатор, розміщений на виході з гідромонітора і призначений для створення вихлопної рідкої струменя відповідної форми, яка має збільшену площу поверхні в порівнянні з циліндричною струменем.

4. Реактор за п. 1, який представлѵ вхідний отвір для псевдоожіжающего газу і вузли сопел подачі сировини для рідкого сировини важких фракцій нафтопродуктів і пара для розпилювання, розташовані вище нижнього вхідного отвору для псевдоожіжающего газу і навколо стінки реактора, причому кожен вузол сопла проходить через стінку реактора в реактор, так що отвір гідромонітора розташоване всередині реактора, а вхідний отвір для рідкого сировини важких фракцій нафтопродуктів розташоване на кінці, віддаленому від випускного отвору сопла.

5. Реактор за п. 4, у якому корпус сопла містить проточний трубопровід, що має послідовно розташовані сходиться і розходиться області для зменшення розміру крапель рідкого сировини в суміші рідкого сировини/пара з попереднього змішувача.

6. Реактор за п. 4, в якому кожне сопло подачі сировини містить стабілізатор потоку зі зменшеною площею поперечного перерізу потоку в проточному трубопроводі, розташований між попередніми змішувачем і випускним соплом, і багатопелюстковий диспергатор, розташований на виході з гідромонітора і призначений для створення вихлопної рідкої струменя відповідної форми, яка має збільшену площу поверхні в порівнянні з циліндричною струменем.

7. Реактор за п. 6, містить область підстави, розташовану нижче секції реактора з щільним шаром, в яку�кції реактора з щільним шаром,
вхідні отвори для важких фракцій нафтопродуктів, розташовані по периметру стінки реактора на різних висотах вище області основи,
камеру або скрубер, розташований вище секції реактора з щільним шаром і відокремлений від секції реактора з щільним шаром,
циклони, які розташовані у верхній частині секції реактора з щільним шаром і кожен з яких має вхідний отвір для вихідного потоку газу і частинок коксу, вихідний отвір для газу, що випускається в секцію підвищеного тиску вище секції реактора, і опускную трубу для повернення частинок коксу, відокремлених від газу в циклоні, у секцію реактора з щільним шаром,
отпарной секцію, розташовану в області основи реактора і містить навіси та розподільники для відпарювання пара, причому кожен вузол сопла подачі сировини проходить через стінку реактора в реактор, так що отвір гідромонітора розташоване всередині реактора, а вхідний отвір для рідкого сировини важких фракцій нафтопродуктів розташоване на кінці, віддаленому від випускного отвору сопла.

8. Реактор за п. 7, приєднаний в установці до пальника/нагрівника з допомогою трактів для коксу, містять тракт перенесення холодного коксу для перенесення кЇего коксу з пальника/нагрівача назад в реактор.

9. Реактор за п. 7, що містить газифікатор коксу, з'єднаний з нагрівачем/пальником з допомогою тракту для перенесення коксу.



 

Схожі патенти:

Пристрій для відділення летких компонентів від твердих частинок (варіанти)

Група винаходів відноситься до варіантів пристрою для відділення летких компонентів від твердих частинок, зокрема від частинок полімеру. Згідно першого варіанту пристрій для відділення летких вуглеводнів від твердих частинок полімеру містить сепаратор, що має внутрішній об'єм і кут внутрішньої стінки сепаратора у вигляді усіченого конуса в діапазоні від 50° до 80° щодо її заснування, і відведення текучого середовища, відведення твердих часток, введення твердих частинок і введення текучого середовища, розташовані на сепараторі і сполучені з потоку з внутрішнім об'ємом. Введення твердих частинок розташований з боку першого торця сепаратора, а введення текучого середовища розташований з боку другого торця сепаратора. Введення текучого середовища містить один отвір, що проходить через бічну стінку сепаратора, і внутрішній обсяг в основному вільний від будь-яких направляючих газ конструкцій між цим отвором і верхньою частиною шару твердих частинок, що знаходиться у внутрішньому обсязі. Згідно другого варіанту пристрій для відділення летких вуглеводнів від твердих частинок полімеру містить сепаратор, що має внутрішній об'єм, відвід текучого середовища, відведення твердих часток, введення твердих частинок і введення текучого середовища, з�ра, а введення текучого середовища розташований з боку другого торця сепаратора. Пристрій містить конус введення текучого середовища, розміщений у внутрішньому обсязі і розташований з боку другого торця сепаратора, причому підставу конуса звернено до другого торця сепаратора, і конус введення текучого середовища кріпиться одним або кількома кріпильними елементами, що проходять від внутрішньої стінки конуса до сепаратора, так що між підставою конуса і сепаратором формується кільцевий зазор, вільний від будь-яких конструкцій, причому введення текучого середовища з'єднаний по потоку з внутрішнім об'ємом конуса введення текучого середовища каналом. Технічним результатом є підвищення ефективності очищення твердих частинок полімеру від летких вуглеводнів. 2 н. і 8 з.п. ф-ли, 1 табл., 3 пр., 6 іл.

Спосіб видалення повітря з охолоджувача каталізатора і пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до регенерації каталізаторів, а саме до регенераторів каталізатора. Пропонований регенератор містить: корпус, що має вхідний отвір для каталізатора і газу горіння, вихідний отвір для регенерованого каталізатора, вихідний отвір для відводу каталізатора в охолоджувач і вихідний отвір для відпрацьованого газу; охолоджувач каталізатора, що має вхідний отвір для гарячого каталізатора, що сполучається з вихідним отвором зазначеного корпусу регенератора, що служить для відводу каталізатора в охолоджувач, розподільник газу, повітряний отвір, вихідний отвір для охолодженого каталізатора і безліч розташованих в них теплообмінних труб для транспортування теплоносія; і повітряну трубу, повідомляє зазначене повітряне отвір із зазначеним корпусом регенератора. Винахід відноситься до способу регенерації каталізатора в даному регенераторі. Пропонований регенератор каталізатора і спосіб регенерації з його використанням дозволяють ефективно використовувати повітря для псевдозрідження гарячого каталізатора в охолоджувачах каталізатора, якими постачають регенератори. 2 н. і 8 з.п. ф-ли, 1 іл.

Установка каталітичного крекінгу з псевдозрідженим шаром

Винахід відноситься до каталітичному крекінгу з псевдозрідженим шаром. Винахід стосується способу, що включає стадії: a) функціонування зони реакції, що містить щонайменше один стояк, в умовах, що сприяють отриманню олефінів, причому в зазначений щонайменше один стояк подають: i) перше сировину з температурою кипіння від 180 до 800°C; ii) друге сировину, яка містить один або більше С4 +-олефінів, що містять бутени; та iii) третє сировину, що містить олигомеризованние легкі олефіни або лигроиновий потік, що містить від 20 до 70 вагу.% одного або більше C5-C10-олефінів; b) перетворення олефінів у другому сировину в пропілен; c) відділення суміші від одного або більше продуктів реакції в зоні відділення; та d) вилучення одного або більше продуктів зоні поділу. Технічний результат - підвищення виходу легких олефінів, зокрема пропілену. 9 з.п. ф-ли, 7 іл., 1 пр.

Спосіб знешкодження органічних відходів і нафти

Винахід відноситься до способів знешкодження беспламенним спалюванням рідких органічних відходів і нафти, що містить сірку, в киплячому шарі каталізатора і може бути використане в хімічній, нафтохімічній, лісохімічної, атомної промисловості і теплоенергетики. Спосіб здійснюється шляхом окислення рідких органічних відходів або нафти, що містить сірку, киснем повітря в апараті киплячого шару з зануреним в шар теплообмінником, з уловлюванням кислих газів лужним адсорбентом при температурі 700-750°C. Причому окислення рідких органічних відходів або нафти, що містить сірку, а також уловлювання кислих газів лужним адсорбентом проводять в організованому киплячому шарі суміші каталізаторів глибокого окислення речовин і інертного матеріалу в співвідношенні 10-20 мас.% і 90-80 мас.%, відповідно. Спосіб дозволяє знизити знос каталізатора, спростити технологію знешкодження рідких органічних відходів або нафти, що містить сірку, при відсутності вторинних забруднювачів. 2 з.п. ф-ли, 1 іл., 7 пр.

Технологічна схема нового реактора дегідрування пропану до пропілену

Винахід відноситься до способу дегідрування пропану, включає: пропускання попередньо нагрітого вихідного потоку пропану в реактор дегідрування; змішування і взаємодія вихідного потоку пропану з псевдозрідженим неметалевим каталізатором, що містить оксид цирконію, в реакторі дегідрування, який представляє собою реактор швидкого псевдозрідження з утворенням потоку продукту, що містить пропілен, причому каталізатор знаходиться в реакторі при середньому часі перебування від 15 до 45 хвилин; пропускання відпрацьованого каталізатора в блок регенерації каталізатора з утворенням потоку регенерованого каталізатора; і пропускання потоку регенерованого каталізатора в реактор дегідрування. Використання запропонованого способу дозволяє збільшити пропускну здатність системи. 7 з.п. ф-ли, 1 іл.

Пристрій для обробки шару сипкого матеріалу

Описано пристрій (1) для обробки шару (2) сипучого матеріалу, підтримуваного аэрирующим днищем (3) і піддається впливу охолоджуючого газу, що постачається до аэрирующему днища (3) і проходить через аэрирующее днище (3) і шар (2) матеріалу з лежачого нижче відділення (4), що має бічні стінки (5), торцеві стінки (6) і підстава (7). Пристрій відрізняється тим, що містить групу оглядових каналів (8), що проходять у відділення (4) від його бічних стінок (5), торцевих стінок (6) або заснування (7) і забезпечених групою оглядових отворів (9). Тому під час роботи пристрою можна контролювати обладнання, що знаходиться на значно віддаленому ділянці відділення. Це досягається завдяки тому, що оглядові канали роблять можливим контроль обладнання, що знаходиться на ділянках відділення, які не видимі з-за поганої доступності для огляду з вікон, розташованих у бокових стінках відділення. 2 з.п. ф-ли, 1 іл.

Пристрій і спосіб для змішування регенерованого каталізатора з науглероженним

Винахід відноситься до змішування регенерованого і науглероженного каталізаторів. Винахід стосується пристрою для контактування регенерованого каталізатора з вуглеводневим сировиною, що містить ліфт-реактор, у якому зазначене вуглеводнева сировина контактує з частинками каталізатора для каталітичного крекінгу вуглеводнів у зазначеному вуглеводневому сировину, в результаті чого виходить газоподібний продукт, що складається з більш легких вуглеводнів, і науглероженний каталізатор; розподільник сировини; реакторну ємність; регенераційну ємність; трубопровід регенерованого каталізатора; перегородку регенерованого каталізатора; і трубопровід науглероженного каталізатора. Винахід також стосується способу контактування регенерованого каталізатора з вуглеводневим сировиною. Технічний результат - підвищення якості вуглеводневого продукту за рахунок створення перешкоди висхідного потоку з отриманням більш рівномірної температури і однорідної суміші каталізаторів перед контактированием з сировиною. 2 н. і 7 з.п. ф-ли, 3 іл., 1 пр.

Спосіб проведення піролізу з використанням бойлера і пристрій для проведення піролізу

Даний винахід відноситься до способу проведення піролізу. Описаний спосіб проведення піролізу з використанням котла, в якому матеріал носія, отриманий з процесу горіння (1) у псевдозрідженому шарі бойлера, рециркулируют назад в процес горіння в ході проведення процесу піролізу (4b), в якому його змішують з твердим паливом і далі виділяють з отриманої суміші конденсируемие газоподібні речовини за рахунок тепла, отриманого від гарячого матеріалу носія, який рухається в процесі горіння (1) попутно відходить газів, після чого його відокремлюють від відхідних газів в сепараторі (3), і рухається між сепаратором і процесом горіння за рахунок сил гравітації в процес піролізу (4b), де конденсируемие газоподібні речовини виділяють за рахунок ефекту псевдозрідження із зазначеної вище суміші матеріалу носія і палива, після цього газоподібні речовини відокремлюють від газового потоку (7), що йде з процесу піролізу, з переведенням їх у рідку форму у вигляді так званого піролізного масла, відрізняється тим, що процес піролізу (4b) проводять в камері, обмеженою камерою згоряння котла з циркулюючим псевдоожижающим шаром і з якої матеріал носія, кокс та інші горючі матер згоряння. Також описано пристрій для проведення піролізу, що включає в себе камеру згоряння (1), що діє на принципі горіння в псевдозрідженому шарі, пиролизер (4) і канали потоку, які з'єднують камеру згоряння (1) і пиролизер (4) для організації циркуляції (С) матеріалу носія в процесі горіння в псевдозрідженому шарі між камерою згорання і пиролизером, причому згадане пристрій додатково включає в себе введення подачі (14) для подачі палива, призначеного для піролізу, в пиролизер (4), кошти (5) подання сжижающего газу, розташовані в пиролизере для скраплення суміші матеріалу носія і палива, і висновок (6) для відбору з пиролизера (4) конденсованих газоподібних речовин, відокремлених від пиролизуемого палива, і конденсер (8) для конденсації конденсованих газоподібних речовин, причому циркуляцію матеріалу носія організовують в камері згоряння (1) попутно згаданого каналу потоку гарячих вивідних газів, причому сепаратор (3) розміщують вище пиролизера (4), причому сепаратор виконано з можливістю відділення матеріалу носія від вивідних газів, причому циркуляція також включає з'єднувальний трубопровід (11, 12) між сепаратором (3) і пиролизером (4) для переміщення матеріалу носія �я повернення матеріалу носія в камеру згоряння (1), причому висновок (6) сформований в камері, утвореної пиролизером (4), в її верхній частині, з'єднанні з простором поверх псевдоожиженной суміші матеріалу носія і палива для відводу конденсованих газоподібних речовин з пиролизера, відмінне тим, що пиролизер (4) являє собою камеру, обмежену камерою згоряння (1) і яка з'єднана одним або більше зворотними висновками (12') з камерою згоряння (1). Технічний результат спрощення схеми циркуляції носія. 2 н. і 16 з.п. ф-ли, 5 іл.

Управління реактором газофазної полімеризації

Винахід відноситься до способу управління реактором полімеризації в псевдозрідженому шарі при отриманні полімеру. Спосіб включає визначення відношення продуктивності реактора з полімеру до тиску в реакторі, завдання продуктивності реактора з полімеру, яка продуктивність на підставі зазначеного відносини по кроку відповідає бажаному тиску в реакторі, і коригування швидкостей подачі мономерів в реактор відповідно до вказаної заданою продуктивністю. Винахід забезпечує просте і ефективне управління реактором і дозволяє досягти максимальної продуктивності реактора. 2 н. і 8 з. п. ф-ли, 1 іл.

Пристрої для нагнітання потоків газу в псевдозрідженому шар твердих частинок

Винахід відноситься до пристрою для нагнітання потоку газу в псевдозрідженому шар твердих частинок, а саме до нагнітальним форсунок, використовуваним в газорозподільному пристрої. Нагнітальна форсунка для використання в газорозподільному пристрої для нагнітання потоку газу в псевдозрідженому шар містить трубку, яка має впуск для газу, випуск для газу, внутрішній діаметр і осьову довжину. Згаданий впуск для газу містить безліч отворів, що обмежують потік і розподілених по осьовому кінця трубки. Безліч отворів, що обмежують потік, що являє собою безліч радіальних обмежують потік отворів, розподілених по колу і проходять крізь трубку. Безліч радіальних обмежують потік отворів проходить крізь трубку на довжині L від вхідного аксіального кінця трубки, найближчого до згаданого впуску, причому довжина L менше ніж два внутрішніх діаметра трубки. Форсунка забезпечує такий профіль потоку газу, який дозволяє запобігти або зменшити ерозію цієї форсунки. 6 н. і 14 з.п. ф-ли, 31 іл., 6 пр.
Up!
Таблиця 3
Середній розмір крапель струменя і швидкість
Швидкість (м/с)Середній діаметр Соутера (мкм)
Змішувач BFC / сходиться/104191
розходиться
Дросельний змішувач/сопло з94190
простим звуженням