用于提高提升管流體動力學性能的擋板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了具有通過使用擋板而具有提高的流體動力學性能的提升管的流體催化裂化單元。擋板打散了較慢運動的外環(huán)狀物中的高濃度催化劑，并將其重新分配到提升管流的較快運動的更稀薄的中心中。
【專利說明】用于提高提升管流體動力學性能的擋板
[0001] 在先國家申請的優(yōu)先權(quán)要求
[0002] 本申請要求于2012年4月20日提交的美國申請No. 13/452, 093的優(yōu)先權(quán)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明總體涉及流體催化裂化單元，更具體地涉及具有通過使用擋板而具有提高 的流體動力學性能的提升管的流體催化裂化單元。

【背景技術(shù)】
[0004] 在諸如圖1所示的流體催化裂化（FCC)單元中，烴（碳氫化合物）在反應區(qū)內(nèi)與 由細微地分割的顆粒材料組成的催化劑接觸。諸如蒸汽的惰性稀釋劑進入提升管并與催化 劑混合。烴給料和諸如蒸汽的惰性稀釋劑由烴給料分配器5引入提升管10,所述烴給料分 配器在烴給料進入提升管10時使其霧化。烴給料和惰性稀釋劑使催化劑流化并在提升管 10中輸送催化劑。催化劑促進裂化反應。隨著裂化反應進行，大量被稱為焦炭的高含碳材 料沉積在催化劑上。含焦炭的催化劑在分離區(qū)20內(nèi)與烴產(chǎn)品分離并經(jīng)導管30從反應器中 被去除，而烴產(chǎn)品經(jīng)由反應器的頂部離開。焦炭在高溫再生區(qū)25內(nèi)通過與用作流化介質(zhì)的 含氧流接觸而從催化劑上被燃燒掉。含焦炭的催化劑被經(jīng)由導管36來自再生區(qū)25的基本 不含焦炭的催化劑替代。在一些FCC單元中，存在這樣的管道40, S卩，催化劑的一部分在該 管道40內(nèi)再循環(huán)而不經(jīng)過再生區(qū)25。
[0005] FCC提升管通常遭遇由于向上運動的含顆粒的流的固有不均勻性導致的蒸氣-催 化劑滑差（滑移，slip)。這些不均勻性本身主要顯示為芯部-環(huán)狀（物）結(jié)構(gòu)：流的芯部 是稀薄的并以更快的速率向上運動，而在（提升管）壁附近存在高濃度催化劑，其形成了稠 密的慢速運動的環(huán)狀物。在一些情況下所述環(huán)狀物可實際上向下運動。因為較快運動的稀 薄芯部轉(zhuǎn)化給料不足，并且較慢運動和/或向下運動的環(huán)狀物使主要的FCC產(chǎn)品過度裂化， 導致增加的干氣體生成，所以這種環(huán)狀流在提升管中造成了減少的轉(zhuǎn)化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一方面為提升管反應器。在一個實施例中，所述提升管反應器包括：具有 烴給料入口的堅向提升管；和位于烴給料入口上方超過6m處的擋板排，所述擋板的正面面 向提升管的中心，所述擋板的下端部附接至所述提升管的壁并且所述擋板以90°或更小的 角度自所述壁向內(nèi)傾斜。
[0007] 在另一實施例中，所述提升管反應器包括：具有烴給料入口的堅向提升管；和位 于烴給料入口上方超過6m處的擋板排，所述擋板的正面面向提升管的中心，所述擋板的下 端部附接至所述提升管的壁，所述擋板以90°或更小的角度自所述壁向內(nèi)傾斜。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1是FCC單元的一個實施例的示意圖。
[0009] 圖2A是具有內(nèi)部擋板的提升管管道的一個實施例的截面。
[0010] 圖2B是具有內(nèi)部擋板的提升管管道的一個實施例的示意圖。
[0011] 圖3是擋板的一個實施例的沿圖2A的A-A的剖視圖。
[0012] 圖4是擋板的另一實施例的沿圖2A的A-A的剖視圖。
[0013] 圖5是擋板的另一實施例的沿圖2A的A-A的剖視圖。
[0014] 圖6A-C是擋板排的兩個子組的一個實施例的示意圖。

【具體實施方式】
[0015] 在提升管的混合區(qū)內(nèi)使用擋板改變了流動曲線（flow profile)使其接近真實的活 塞式流動，從而減輕了與芯部-環(huán)狀結(jié)構(gòu)相關(guān)的問題。擋板打散了外環(huán)狀物并將催化劑重 新分配到提升管流的中心中。這使提升管內(nèi)的轉(zhuǎn)化率更高且產(chǎn)品較少過度裂化。
[0016] 已利用計算流體動力學（CFD)計算機模擬證實了擋板在位于烴給料入口上方的 混合區(qū)內(nèi)附接至提升管壁使提升管中的催化劑截流/滯留分配更加均勻。擋板還通過減慢 向上的芯部流--這引起較少的短路（繞過）--而改善了提升管中的流動曲線。此外，擋 板使環(huán)狀物的向下流動最小化。
[0017] 圖2A示出提升管100的一個實施例，該提升管具有從壁110向內(nèi)延伸的一排擋板 115。擋板的正面140面向提升管的中心。如圖所示，擋板115環(huán)繞著提升管100的圓周等 距地隔開并基本上覆蓋提升管的整個圓周。
[0018] 在一個實施例中，擋板環(huán)繞提升管的圓周對稱地定位。在另一實施例中，擋板不對 稱地布置。
[0019] 在一些實施例中，擋板可以按需覆蓋圓周的較少部分。例如，典型地，圓周的至少 30 %、或至少40 %、或至少50 %、或至少60 %、或至少70 %、或至少80 %、或至少90 %、或至 少95 %被擋板覆蓋。
[0020] 擋板從壁向內(nèi)延伸距離d，該距離d最高達提升管的半徑R的25 %，典型地在15 % 至25%的范圍內(nèi)。擋板理想地在提升管110的截面面積的1/8上延伸。
[0021] 擋板的長度典型地在0. 15至0. 30m的范圍內(nèi)。長度部分地取決于（擋板）與壁 所成的角度和提升管的半徑。
[0022] 與陶瓷襯里聯(lián)接的擋板的角度（與堅向成90°或更小的角度）確保了附接的耐腐 蝕性。
[0023] 提升管理想地沿其長度具有至少兩排擋板，以使芯部-環(huán)狀物結(jié)構(gòu)不會隨著其沿 提升管向上流動而回到原始狀態(tài)。然而，如果擋板的排數(shù)過多，則向上流動的載有催化劑的 蒸氣將僅完全地繞過擋板，實際上減小了提升管的直徑。
[0024] 圖2B示出具有三排內(nèi)部擋板115AU15B和115C的提升管管道10。提升管管道 10具有上升區(qū)50和反應區(qū)55。再生的催化劑經(jīng)導管35進入上升區(qū)50,并且再循環(huán)的催 化劑（如果存在的話）經(jīng)導管40進入。烴給料經(jīng)由使上升區(qū)50與反應區(qū)55分隔的給料 分配器5進入。三排擋板115AU15B和115C位于提升管10中。作為示例，上升區(qū)50可以 是l〇m，且反應區(qū)可以是20m。第一排擋板115A可位于給料分配器5上方6m處，第二排擋 板115B位于第一排擋板上方5m處，而第三排擋板115C位于第二排擋板上方5m處。
[0025] 對于高30m的提升管，典型地存在最多三排擋板。第一排擋板位于提升管中的最 高給料（蒸汽、經(jīng)、催化劑等）入口上方高于6m處,典型地在（多個）給料入口上方6m至 6. 5m的范圍內(nèi)。附加排可以均勻隔開的間隔--例如，相距5m--定位。各排之間的分隔 (距離）將根據(jù)提升管的長度、擋板的排數(shù)以及任意排是否如下所述地被分割成子組而變 化。通常，各排將在5m至IOm的范圍內(nèi)分隔。在一個實施例中，對于所有排而言，擋板都環(huán) 繞圓周布置在相同的位置。在另一實施例中，一排中的擋板與前一排中的擋板偏置。
[0026] 在一個實施例中，每排均具有相同的擋板數(shù)目。在另一實施例中，在至少兩排中可 以存在不同的擋板數(shù)目。
[0027] 擋板的底部例如通過焊接而附接至提升管的壁。擋板以最多90°的角度b從堅向 向內(nèi)傾斜（即，與堅向成最多90°的角度b向內(nèi)傾斜）。在一個實施例中，擋板以90°的角 度從堅向傾斜（即，與堅向成90°角）。在另一實施例中，擋板在10°至45°的范圍內(nèi)傾 斜。
[0028] 圖3示出擋板115的一個實施例。擋板115具有支承板120。支承板120具有位 于上端部上和正面140 (面向向上流的一側(cè)）上的陶瓷襯里125。擋板典型地被焊接在提升 管110上形成90°的角度b。擋板115可以按需由支承件130支承。支承件130可以是例 如焊接至壁110和支承板120的金屬板。
[0029] 圖4示出擋板115的另一實施例。在本實施例中，擋板115與提升管110的側(cè)面 形成介于10°到45°之間的角度b。支承板120在正面140和上端部上由陶瓷125覆蓋。
[0030] 在確定針對特定提升管中的擋板的適合角度時可以考慮多個因素。一個考慮因素 為混合，角度越大，則混合程度就越高。另一個因素是腐蝕量，角度越大，則腐蝕量越大。又 一個因素是因擋板產(chǎn)生的壓降，具有較大角度的擋板產(chǎn)生的壓降比具有較小角度的那些擋 板（產(chǎn)生的壓降）大。此外，應該評估熱差增長的效應。當角度b為90°時，壁和擋板可能 以不同速度膨脹，這可能導致破裂。對于較小的角度，例如10°至45°，相對長的傾斜的支 承板提供了較長的傳熱路徑。這尤其在瞬時狀態(tài)--諸如起動或停機--下使擋板的熱差 增長最小化。
[0031] 圖5示出擋板115的另一實施例。陶瓷套筒135覆蓋了支承板120的正面140和 背面145。陶瓷套筒135附接至支承板。因為支承板120的兩側(cè)皆覆蓋有陶瓷，所以增強了 耐腐蝕性。
[0032] 在一些實施例中，可以將一排（或多于一排）的擋板分割成一個或多個子組，其中 每個子組都位于提升管中的不同堅向高度處，如圖6A-C所示。如圖6A所示，子組A位于高 度A處，而子組B位于高度B處。子組A中的擋板115A可以與子組B中的擋板115B成角度 地偏置，如圖6B-C所示。如圖所示，子組A中的擋板環(huán)繞提升管間隔90°。子組B中的擋 板也間隔90°，但它們與子組A的擋板偏置45°。在一些實施例中這可有助于促進混合。
[0033] 盡管圖6示出兩個子組，其中每個子組具有四個擋板，并且從一個高度到下一個 高度偏置45°。但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，可以使用多于兩個的子組，每個子組中可以 存在相同或不同的擋板數(shù)目，并且可以按需使用其它偏置角度。
[0034] 在一個實施例中，多個子組中的擋板可以在提升管壁上形成階梯梯級式布置。
[0035] 在一個實施例中，多個子組中的擋板環(huán)繞提升管壁對稱地布置，而在另一些實施 例中，擋板是不對稱地布置的。
[0036] 子組中的擋板將大致在彼此的1至2m范圍內(nèi)。
[0037] 擋板由具有充分的用于承受提升管環(huán)境的耐腐蝕性和耐熱性的材料制成。合適的 材料包括至少在面向向上流的正面上覆蓋有陶瓷以防止腐蝕的金屬板，例如不銹鋼板。背 向流的背側(cè)（背面）可以覆蓋有耐磨的耐火材料。替代地，兩面皆可覆蓋有陶瓷。
[0038] 擋板可以由嵌有金屬的烙鑄陶瓷磚-諸如St. Gobain制造的Corguard? --制成。如果在制造期間使用延伸的金屬部件，則擋板可以例如如圖3所示地焊接至提 升管壁。焊接區(qū)域然后可以重新涂覆標準FCC提升管耐火材料。
[0039] 另一種制造擋板的方法包括將金屬部件（例如，梯形形狀的金屬部件）焊接至提 升管壁，如圖1所示。然后可以將預制的陶瓷套筒附接至已焊接的金屬部件。可以通過在 金屬元件上例如通過彎曲或焊接形成唇部而進一步固定陶瓷套筒。替代地，可以利用套筒 與金屬元件之間的低膨脹膠粘劑附加地固定陶瓷套筒。該方法不限于Corgiiard?磚的使 用。
[0040] 如果需要的話，擋板在提升管上的附接可就地進行（例如，在已有耐火材料的位 置處進行）?？梢栽趽醢灞话惭b的區(qū)域內(nèi)手動地去除提升管內(nèi)部的耐火材料。然后將金屬 部件焊接在提升管壁上。陶瓷襯里將被附接在金屬部件上。然后可將受影響的區(qū)域重新涂 覆耐火材料。
[0041] 應該理解的是，任一上述實施例的特征可與任何其它本文中披露的實施例和特征 再組合。雖然已示出和描述了方法和反應器系統(tǒng)內(nèi)的具體特征和實施例，但本發(fā)明的其它 變型對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說將是明顯的。所有被視為本發(fā)明的一部分的實施例通 過所附權(quán)利要求來限定。
【權(quán)利要求】
1. 一種提升管反應器，包括： 具有烴給料入口的堅向提升管；和 位于所述烴給料入口上方超過6m處的擋板排，擋板的正面面向所述提升管的中心，所 述擋板的下端部附接至所述提升管的壁，所述擋板以90°或更小的角度自所述壁向內(nèi)傾 斜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提升管反應器，其特征在于，所述擋板以90°的角度向內(nèi)傾 斜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提升管反應器，其特征在于，所述擋板以10°至45°的角度 向內(nèi)傾斜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的提升管反應器，其特征在于，所述擋板包括具有 陶瓷襯里的支承板或具有覆蓋所述正面和背面的陶瓷套筒的支承板。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的提升管反應器，其特征在于，具有至少兩排擋板。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的提升管反應器，其特征在于，所述擋板排包括至 少兩個擋板子組，第一子組位于第一位置，并且第二子組位于在所述第一位置上方的第二 位置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的提升管反應器，其特征在于，所述第一子組的擋板與所述第 二子組的擋板成角度地偏置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的提升管反應器，其特征在于，所述擋板環(huán)繞所述 提升管的壁對稱地布置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的提升管反應器，其特征在于，所述提升管反應器 還包括附接至所述擋板的背面且附接至所述壁的支承件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的提升管反應器，其特征在于，所述擋板的背面涂 覆有耐火材料。
【文檔編號】C07C4/06GK104271711SQ201380020768
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月20日
【發(fā)明者】D·R·約翰遜, L·達維多夫 申請人:環(huán)球油品公司