專(zhuān)利名稱(chēng)：固體顆粒和換熱介質(zhì)間進(jìn)行換熱的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體顆粒和換熱介質(zhì)間進(jìn)行換熱的裝置和方法以及該裝置在流化催化裂化(FCC)方法中的應(yīng)用。
EP-B-0105980說(shuō)明了FCC方法中的換熱裝置，其中包括立式殼體，其上部開(kāi)有固體顆粒入口，而流化裝置裝在底部附近。入口與待冷卻固體顆粒貯槽相通，特別是與FCC催化劑的流化體相通。至少在流化裝置和入口之間裝有換熱管。按此文獻(xiàn)，有兩種方法抽出冷卻固體顆粒。第一方法是在殼體底部通過(guò)管道抽出固體顆粒，該冷卻固體顆粒然后通過(guò)過(guò)渡管和提升系統(tǒng)再引入固體顆粒貯槽。第二方法是經(jīng)入口抽出冷卻固體顆粒。這是用經(jīng)流化裝置進(jìn)入殼體的流化氣在殼體內(nèi)建立起反混區(qū)而完成的。
第二方法不必采用昂貴的管道，過(guò)渡管，提升管和輔助設(shè)備如閥和膨脹節(jié)。但是，第二方法比第一方法的傳質(zhì)效果差。所以，換熱管作用比較差。而且很清楚，冷卻固體顆粒從殼體到貯槽的傳質(zhì)和固化使該裝置達(dá)到的換熱作用也比第一方法難控制。
本發(fā)明是對(duì)上述裝置的改進(jìn)，其中與上述第二方法相比，傳質(zhì)和該裝置的換熱作用提高了，而又不必采用昂貴的過(guò)渡管，閥，膨脹節(jié)等。改進(jìn)是通過(guò)提供伸入殼體的固體顆粒入口管達(dá)到的。
因此，本發(fā)明提出固體顆粒和換熱介質(zhì)間進(jìn)行換熱的裝置，其中包括殼體，該殼體上裝有帶氣化流體入口的氣化裝置，開(kāi)有出口，因此而在氣化裝置和出口之間限定出氣化區(qū)，以及換熱裝置，其中設(shè)有至少一個(gè)換熱介質(zhì)入口和至少一個(gè)換熱介質(zhì)出口，換熱裝置伸入氣化區(qū)的至少一部分，該裝置還包括伸入氣化區(qū)的固體顆粒入口管。
用氣化流體可降低密度，因此可達(dá)到固體顆粒和氣化流體的低密度混合物從殼體流出和高密度固體顆粒經(jīng)入口管流入殼體。調(diào)節(jié)氣化流體的引入速度，就很容易控制傳質(zhì)。操作時(shí)，殼體一般為立式。因此，本發(fā)明還提出固體顆粒和換熱介質(zhì)間進(jìn)行換熱的方法，其中包括固體顆粒入口管將固體顆粒向下送入氣化區(qū)，在氣化區(qū)引入氣化流體而使固體顆粒氣化，從而降低固體顆粒和氣化流體混合物的密度，讓低密度混合物在入口管和換熱裝置之間沿入口管和換熱介質(zhì)流通的換熱裝置向上通過(guò)，因而達(dá)到固體顆粒和換熱介質(zhì)之間的傳熱，并經(jīng)氣化區(qū)頂部設(shè)置的出口抽出固體顆粒和氣化流體混合物。
殼體可有多種形狀，這取決于安裝地點(diǎn)或可得到的空間。因此，可使殼體橫截面呈正方形，長(zhǎng)方形，橢園形或環(huán)形，而且殼體還可制義塊體，錐形，球體或任何柱體。優(yōu)選的是，殼體基本上呈柱體。這種形狀可給換熱裝置留下足夠的空間并避免出現(xiàn)死角。
通過(guò)殼體上的出口可從殼體抽出固體顆粒和氣化流體的混合物。優(yōu)選的是出口呈園形或橢圓形。殼體立式安裝時(shí)，出口設(shè)在氣化區(qū)頂部。
固體顆粒入口管伸入殼體內(nèi)，特別是氣化區(qū)內(nèi)，優(yōu)選的是伸入氣化流體引入固體顆粒的區(qū)域。入口管可在各個(gè)位置，但優(yōu)選是在氣化裝置相反的位置進(jìn)入殼體。有利的是使至少是伸入氣化區(qū)的入口管部分與殼體同軸設(shè)置，從而使固體顆粒在殼體橫截面上均勻分布。從結(jié)構(gòu)角度來(lái)看，優(yōu)選的是不僅這部分，而且其它部分也與殼體同軸設(shè)置置。優(yōu)選的是，入口管經(jīng)出口進(jìn)入殼體。更優(yōu)選的是入口管與出口同心，從而在殼體和入口管之間形成基本上呈環(huán)形的開(kāi)口作為固體顆粒和氣化流體的出口。
氣化裝置可為任何可將氣化流體引入殼體的常規(guī)裝置，如可引入氣化流體的格柵。優(yōu)選的是，帶氣化流體入口的氣化裝置設(shè)置成氣化管束，其一端開(kāi)一個(gè)或多個(gè)孔作為氣化裝置，而另一端與氣化流體源連接。這些管道設(shè)在殼體內(nèi)。優(yōu)選氣化流體為空氣，但還可以用用其它適宜的流體和蒸汽。
氣化區(qū)還可包括第二氣化裝置，同樣設(shè)于氣化區(qū)內(nèi)。用此第二氣化裝置可提高氣化，區(qū)的氣化速度并因此提高傳質(zhì)效果。第二氣化裝置可包括單獨(dú)的格柵，或伸入氣化區(qū)的管道。優(yōu)選的是用二氣化裝置中在上述氣化管道側(cè)壁上設(shè)一個(gè)或多個(gè)孔。
換熱裝置可為任何常規(guī)的介質(zhì)相互傳熱裝置。因此可采用板或螺圈作為換熱裝置。優(yōu)選的是換熱裝置設(shè)置成管束，從而解決膨脹或收縮問(wèn)題。更優(yōu)選的是換熱裝置作成卡口管，這樣管可相互卡口套裝并且管的一端不與換熱裝置的其它零件如作為換熱介質(zhì)入口和/或出口的管口相連，這種結(jié)構(gòu)中因換熱元件膨脹或收縮而可能引起的任何問(wèn)題都降至最低限度。優(yōu)選的換熱介質(zhì)包括水和/或蒸汽。
本發(fā)明裝置可用來(lái)進(jìn)行換熱介質(zhì)和固體顆粒之間的傳熱。優(yōu)選用于冷卻固體顆粒。固體顆粒和換熱介質(zhì)間的傳熱可用換熱裝置內(nèi)進(jìn)行的吸熱反應(yīng)而加強(qiáng)。例如，可選擇能吸熱轉(zhuǎn)化成升值產(chǎn)品的換熱介質(zhì)質(zhì)。在換熱裝置中置入催化劑即可建立起催化吸熱反應(yīng)。例如，若換熱裝置中設(shè)管束，催化劑就可以固定床形式放入管中?？蛇@樣在換熱裝置中發(fā)生的反應(yīng)例為L(zhǎng)PG吸熱催化Xo氫成烯烴。
有利的是本發(fā)明裝置用于FCC方法中冷卻再生的廢FCC催化劑顆粒。廢FCC催化劑顆粒為已于FCC反應(yīng)器中用來(lái)裂化含烴原料并固而沉積了焦炭的催化劑顆粒。因此可將含焦炭顆粒送入再生器中，其中將至少一部分焦炭燒掉。這樣再生后的催化劑顆粒再引入FCC反應(yīng)器。
用于ECC方法時(shí)，本發(fā)明裝置與FCC再生器底部相連。本發(fā)明裝置用于再生方法可提高催化劑顆粒通過(guò)再生器，F(xiàn)CC反應(yīng)器的循環(huán)速度和/或使廢顆粒上的焦炭完全燃燒成二氧化碳而又不會(huì)出現(xiàn)催化劑顆粒過(guò)熱的危險(xiǎn)。


圖1為本發(fā)明裝置一實(shí)施方案的截面示意圖。
圖2為本發(fā)明裝置在FCC再生器中的設(shè)置示意圖。
圖1所示裝置包括殼體(1)，該殼體又包括氣化裝置(2，3)，換熱裝置(4，5)，以及出口(15)。所示氣化裝置包括管3和出口2，該出口設(shè)于管3的底部。該實(shí)施方案中出口2位于管3底部。很清楚該管可在其側(cè)面上開(kāi)一個(gè)或多個(gè)孔，所說(shuō)開(kāi)口作為第二氣化裝置。管3與入口管6相連。管3和入口管6一起作為氣化流體的入口管。該圖僅示出一個(gè)氣化管。顯然本發(fā)明裝置可設(shè)多個(gè)氣化管。換熱裝置包括卡口套裝換熱體系。其中包括外管4和內(nèi)管5。內(nèi)管5經(jīng)入口貯槽7與入口管8相通。外管4經(jīng)出口貯槽9與出口管10相通。貯槽7和9由殼體1以及壁11和12限定。該圖僅示出一套內(nèi)外管。顯然該裝置實(shí)際可包括多套。氣化裝置/入口和換熱裝置兩者由緊固件(未示出)固定在殼體上。該裝置還設(shè)有固定顆粒入口管13。該管上設(shè)有倒截錐狀收集裝置14。
該裝置操作方法如下。經(jīng)過(guò)收集裝置14和入口管13，將固體顆粒，特別是FCC催化劑顆粒送入殼體1內(nèi)，特別是送入氣化裝置2和出口15之間定為氣化區(qū)的區(qū)域。經(jīng)氣化裝置2引入氣化介質(zhì)，與經(jīng)入口管13進(jìn)入殼體的固體顆粒密度相比，固體顆粒一氣化流體混合物的密度降低了。因此而實(shí)現(xiàn)顆粒沿?fù)Q熱系統(tǒng)和入口管道13向上流。在與換熱體系接觸過(guò)程中上流顆粒與換熱介質(zhì)換熱。換熱介質(zhì)經(jīng)入口8和貯槽7進(jìn)入伸入外管4的內(nèi)管5。在管4中換熱介質(zhì)向下移，而同時(shí)進(jìn)行顆粒和換熱介質(zhì)間的換熱。該介質(zhì)然后進(jìn)入出口貯槽9并經(jīng)出口管10抽出。產(chǎn)生高壓如40-100巴的蒸汽時(shí)，在這種情況下水用作換熱介質(zhì)，優(yōu)選是使壁12彎曲以承受這樣的壓力。上流顆粒經(jīng)出口15從殼體中排出。
圖2示出了FCC再生器，其中包括廢催化劑入口22和再生催化劑出口23。再生器21中催化劑床的高低由虛線24表示。經(jīng)管道26將流化流體，一般為空氣，送入流化格柵25，再生器中的催化劑顆粒得以流化，同時(shí)焦炭從中燒掉。流化流體和燃燒氣體經(jīng)出口27從再生器排出。在出口27和催化劑界面24之間設(shè)分離裝置如旋風(fēng)分離器。在再生器底部設(shè)置本發(fā)明裝置。該裝置包括殼體28。殼體28。殼體內(nèi)氣化裝置。圖中氣化裝置示為氣化格柵32。氣化流體，如空氣經(jīng)管道33進(jìn)入氣化裝置。殼體還包括換熱裝置29，示為螺圈，經(jīng)此從入口管30和出口管31送入換熱介質(zhì)。催化劑顆粒入口管34從催化劑床伸入殼體。
圖2的實(shí)施方案操作如下。廢FCC催化劑顆粒從反應(yīng)器(未示出)經(jīng)入口22送入再生器。催化劑顆粒流化，而顆粒上的焦炭用空氣燃燒，空氣還作為流化流體，空氣經(jīng)流化裝置25引入再生器。催化劑顆粒進(jìn)入入口管34，并因殼體28底部進(jìn)氣化，底部材料密度得以降低，這種材料，即催化劑顆粒和氣化流體混合物在入口管34和殼體1之間沿?fù)Q熱裝置29強(qiáng)制向上流，因此而實(shí)現(xiàn)催化劑顆粒和經(jīng)該裝置29送入的換熱介質(zhì)間的換熱。當(dāng)催化劑顆粒和氣化流體的混合物達(dá)到出口35時(shí)，氣化流體就耗散掉。
權(quán)利要求
1.固體顆粒和換熱介質(zhì)間進(jìn)行換熱的裝置，其中包括殼體，該殼體上裝有帶氣化流體入口的氣化裝置，開(kāi)有出口，因此而在氣化裝置和出口之間限定出氣化區(qū)，以及換熱裝置，其中設(shè)有至少一個(gè)換熱介質(zhì)入口和至少一個(gè)換熱介質(zhì)出口，換熱裝置伸入氣化區(qū)的至少一部分，該裝置還包括伸入氣化區(qū)的固體顆粒入口管。
2.權(quán)利要求1的裝置，其中殼體基本上為柱狀。
3.權(quán)利要求1或2的裝置，其中至少是伸入汽化區(qū)的固體顆粒的入口管部分與殼體同心設(shè)置。
4.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的裝置，其中入口管與殼體同心。
5.權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的裝置，其中氣化裝置包括氣化管束，每一管一端都有一個(gè)或多個(gè)孔以將氣化流體引入固體顆粒，而另一端與氣化流體源相連。
6.權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的裝置，其中換熱裝置包括管束。
7.權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的裝置，與FCC再生器底部相連。
8.權(quán)利要求1的裝置，基本上如圖所示。
9.應(yīng)用權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的裝置進(jìn)行換熱介質(zhì)和固體間的傳熱。
10.權(quán)利要求9的應(yīng)用進(jìn)行固體冷卻。
11.權(quán)利要求10的應(yīng)用進(jìn)行FCC方法。
12.固體顆粒和換熱介質(zhì)間進(jìn)行換熱的方法，其中包括經(jīng)入口管將固體顆粒向下送入氣化區(qū)，在氣化區(qū)引入氣化流體而使固體顆粒氣化，從而降低固體顆粒和氣化流體混合物的密度，讓低密度混合物在入口管和換熱裝置之間沿入口管和換熱介質(zhì)流通的換熱裝置向上通過(guò)，因而達(dá)到固體顆粒和換熱介質(zhì)之間的傳熱，并在氣化區(qū)上抽出固體顆粒和氣化流體混合物。
13.權(quán)利要求12的方法，其中冷卻廢FCC催化劑顆粒。
14.權(quán)利要求12或13的方法，其中換熱介質(zhì)包括水和/或蒸汽。
15.權(quán)利要求12或13的方法，其中換熱介質(zhì)能進(jìn)行吸熱反應(yīng)。
16.權(quán)利要求12-15中任一項(xiàng)的方法，其中氣化流體為空氣。
全文摘要
固體顆粒和換熱介質(zhì)間進(jìn)行換熱的裝置，其中包括殼體，該殼體上裝有帶氣化流體入口的氣化裝置，開(kāi)有出口，因此而在氣化裝置和出口之間限定出氣化區(qū)，以及換熱裝置，其中設(shè)有至少一個(gè)換熱介質(zhì)入口和至少一個(gè)換熱介質(zhì)出口，換熱裝置伸入氣化區(qū)的至少一部分，該裝置還包括伸入氣化區(qū)的固體顆粒入口管。該裝置可用于進(jìn)行換熱介質(zhì)和固體顆粒之間的傳熱。
文檔編號(hào)F22D5/00GK1038152SQ89100759
公開(kāi)日1989年12月20日 申請(qǐng)日期1989年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1989年2月4日
發(fā)明者皮特·哈登·巴尼斯 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司