用于提升用氣體分布的方法、系統(tǒng)和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于提升用氣體分布的方法、系統(tǒng)和設(shè)備。根據(jù)一種實(shí)施方式，提升用氣體分布器包括：具有表面和底面的板，該板具有第一直徑；板的中央部分，該板的中央部分具有第二直徑，其中，第一直徑比第二直徑大；預(yù)定數(shù)量的孔，該預(yù)定數(shù)量的孔具有第三直徑并鉆制到板的表面中，這些孔成一定角度地鉆制，這些孔均勻地分布在中央部分中；以及焊接到板的底面上的多根管，每根管具有預(yù)定的長度，其中，一根管焊接到一個孔上。提升用氣體通過管和孔進(jìn)入到反應(yīng)器中。
【專利說明】用于提升用氣體分布的方法、系統(tǒng)和設(shè)備
[0001]本申請要求于2010年12月29日提交的名稱為“用于改良產(chǎn)物餾分API (美國石油協(xié)會)的提升用氣體分布器(LIFT GAS DISTRIBUTOR FOR IMPROVED PRODUCT DISTILLATEAPI)”、申請序列號為61/428，122的美國臨時申請的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，出于所有目的，該臨時申請的全部內(nèi)容以參引的方式合并到本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明主要涉及一種粘性油給料的快速熱處理。更具體地，本發(fā)明涉及一種改良的提升用氣體分布器組件，該組件用于在對粘性重質(zhì)給料進(jìn)行升級的快速熱處理中分布提升用氣體。
【背景技術(shù)】
[0003]重油資源和浙青資源正在補(bǔ)充常規(guī)輕質(zhì)和中間原油產(chǎn)量的下降，并且來自這些資源的產(chǎn)量正在穩(wěn)步地增大。除非添加稀釋劑以將原油的粘度和比重降低到管道規(guī)格，否則管道就不能對原油進(jìn)行處理?；蛘?，通過初步升級來獲得所需要的特性。然而，稀釋后的原油或升級后的合成原油明顯不同于常規(guī)原油。因此，浙青混合物或合成原油并不易于在常規(guī)流化床催化裂化精煉廠中進(jìn)行處理。因此，在任一情況中，必須在構(gòu)造成處理稀釋過的給料或升級后的給料的精煉廠中進(jìn)行其它的處理。
[0004]許多重質(zhì)烴類給料的特征還在于包括大量的BS&W (底部沉積物和水)。這種給料由于其腐蝕性及砂子和水的存在，因此不適于通過管道進(jìn)行運(yùn)輸或精煉。通常，特征為具有小于0.5wt.% (重量百分比)的BS&W的給料可通過管道進(jìn)行輸送，并且包括較大量的BS&W的那些給料需要進(jìn)行一定程度的處理或處置以在輸送之前降低BS&W含量。這種處理可包括:儲存，以使水和顆粒下沉；和熱處理，以除去水和其它組分。然而，這些操作增加了操作成本。因此，在所屬領(lǐng)域內(nèi)，需要一種在對給料進(jìn)行輸送或進(jìn)一步處理之前，對具有相當(dāng)大的BS&W含量的給料進(jìn)行升級的有效方法。
[0005]將流化床催化裂化(FCC)或其它單元用于直接處理浙青給料在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。然而，存在于原油給料內(nèi)的許多化合物通過沉積在接觸物料自身上而干擾了這些工藝過程。這些給料雜質(zhì)包括諸如f凡和鎳之類的金屬、諸如(康氏(Conradson))殘?zhí)贾惖慕固记吧砦铩⒓罢闱噘|(zhì)。除非通過在再生器中的燃燒來去除，否則這些物料的沉積物會導(dǎo)致中毒并且導(dǎo)致需要提早更換接觸物料。對于FCC過程所采用的接觸物料而言這是尤其正確的，因?yàn)樵撨^程的有效裂化及適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂菩枰ㄉ僭S干擾該催化過程的可燃沉積物料或金屬的接觸物料或不包括該可燃沉積物料或金屬的接觸物料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明公開了一種用于提升用氣體分布的方法、系統(tǒng)、和設(shè)備。根據(jù)一種實(shí)施方式，提升用氣體分布器包括:具有表面和底面的板，該板具有第一直徑；板的中央部分，該板的中央部分具有第二直徑，其中，第一直徑比第二直徑大；鉆制到板的表面中的預(yù)定數(shù)量的孔，該預(yù)定數(shù)量的孔具有第三直徑，這些孔成一定角度地鉆制，這些孔均勻地分布在該中央部分中；以及多根管，這多根管焊接到板的底面上，每根管具有預(yù)定長度，其中，一根管焊接到一個孔上。提升用氣體通過管和孔進(jìn)入到反應(yīng)器中。
[0007]通過對下列附圖和詳細(xì)描述進(jìn)行考查，本發(fā)明的系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)對所屬領(lǐng)域技術(shù)人員而言就將是清楚明白的或?qū)⒆兊们宄靼?。本發(fā)明的意圖是將所有這些其他的方法、特征和優(yōu)點(diǎn)包括在本說明書中、包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)、并且由所附權(quán)利要求進(jìn)行保護(hù)。本發(fā)明的意圖是本發(fā)明并不限于要求示例性實(shí)施方式的細(xì)節(jié)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]被包括作為本說明書的一部分的附圖示出了當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施方式，并且與上面給出的一般性描述及下面給出的對于優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述一起用于說明和教不本發(fā)明的原理。
[0009]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)器設(shè)計(jì)。
[0010]圖2示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的用于與本系統(tǒng)一起使用的示例性反應(yīng)器設(shè)計(jì)。
[0011]圖3A示出了根據(jù)一種實(shí)施方式用于與本系統(tǒng)一起使用的示例性反應(yīng)器構(gòu)型。
[0012]圖3B示出了根據(jù)一種實(shí)施方式用于與本系統(tǒng)一起使用的示例性分布器板孔構(gòu)型。
[0013]圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)分布器板。
[0014]圖5示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的在具有根據(jù)圖4的分布器板的反應(yīng)器中的提升用氣體流動速率的示例性計(jì)算流體動力學(xué)(CFD)可視圖。
[0015]圖6示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的在具有根據(jù)圖4的分布器板的示例性反應(yīng)器設(shè)計(jì)中的顆粒運(yùn)動。
[0016]圖7示出了用于與本系統(tǒng)一起使用的改良的分布器板的示例性實(shí)施方式。
[0017]圖8示出了用于與本系統(tǒng)一起使用的改良的分布器板的另一示例性實(shí)施方式。
[0018]圖9示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的在具有根據(jù)圖8的分布器板的反應(yīng)器中的提升用氣體流動速率的示例性CFD可視圖。
[0019]圖10示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的在具有根據(jù)圖8的分布器板的示例性反應(yīng)器設(shè)計(jì)中的顆粒運(yùn)動。
[0020]圖11示出了用于與本系統(tǒng)一起使用的改良的分布器板的另一示例性實(shí)施方式。
[0021]圖12示出了用于與本系統(tǒng)一起使用的改良的分布器板的另一示例性實(shí)施方式。
[0022]應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖無需按比例繪制，并且在全部附圖中，出于說明的目的，具有相似結(jié)構(gòu)或功能的部件通常由相同的附圖標(biāo)記來表示。還應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖僅意在有助于對文中所述的多種實(shí)施方式進(jìn)行描述。附圖無需描述文中所公開的教示的每個方面并且并不限制權(quán)利要求的范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明公開了一種用于提升用氣體分布的方法、系統(tǒng)、和設(shè)備。根據(jù)一種實(shí)施方式，提升用氣體分布器包括:具有表面和底面的板，該板具有第一直徑；板的中央部分，該板的中央部分具有第二直徑，其中，第一直徑比第二直徑大；鉆制到板的表面中的預(yù)定數(shù)量的孔，該預(yù)定數(shù)量的孔具有第三直徑，這些孔成一定角度地鉆制，這些孔均勻地分布在該中央部分中；以及多根管，這多根管焊接到板的底面上，每根管具有預(yù)定長度，其中，一根管焊接到一個孔上。提升用氣體通過管和孔進(jìn)入到反應(yīng)器中。
[0024]本公開內(nèi)容提供了一種能夠?qū)⑻嵘脷怏w推進(jìn)并分布到反應(yīng)器中而不存在與現(xiàn)有技術(shù)方法和設(shè)備相關(guān)聯(lián)的缺陷的設(shè)備或分布器組件及使用該設(shè)備或分布器組件的方法。該反應(yīng)器的目的在于通過循環(huán)床、固體熱載體運(yùn)輸反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)的熱解反應(yīng)(熱裂化)將重油給料轉(zhuǎn)變成較輕的最終產(chǎn)物。這些過程還降低了給料內(nèi)的雜質(zhì)的水平，從而利用存在于重油或浙青給料中的成分減輕了諸如在裂化或加氫裂化中所使用的催化接觸物料之類的催化接觸物料的雜質(zhì)。這種工藝過程和/或方法及相關(guān)的設(shè)備和產(chǎn)物在被全部以參引的方式合并到本文中的美國專利第7，572，365號；美國專利第7，572，362號；美國專利第7，270，743號；美國專利第5，792，340號；美國專利第5，961，786號；美國專利第7，905，990號；及審理中的申請序列號為12/046，363和09/958，261的美國專利申請中有所描述。
[0025]如在美國專利第5，792，340號(以參引的方式被全部合并到本文中)中所述，對于當(dāng)前類型的熱解反應(yīng)器系統(tǒng)而言，需要將一種進(jìn)料分散系統(tǒng)用于液體給料。輸送氣體(提升用氣體)通過位于氣體分布板下方的增壓室而被引入至反應(yīng)器。進(jìn)料分散系統(tǒng)的目的在于通過減小液態(tài)進(jìn)料的液滴尺寸以增大表面積與體積的比率來獲得液態(tài)給料的更高效的熱傳遞條件。提升用氣體分布板(分布器板)的目的在于提供促進(jìn)了進(jìn)料與固體熱載體的混合的氣體的最佳流態(tài)。
[0026]在提及“給料”或“重質(zhì)烴給料”時，它通常意指通常被稱之為(但不限于)重質(zhì)原油、重油、(油砂)浙青或精煉廠渣油(油或浙青)的具有高密度和高粘度的石油衍生物。然而，術(shù)語“給料”還可包括石油原油的底部餾分，例如常壓塔底部或真空塔底部的餾分。此夕卜，給料可包括大量的BS&W (底部沉積物和水)，例如但不限于重量百分比(wt%)大于0.5%的BS&W含量。重油和浙青為優(yōu)選的給料。本發(fā)明的實(shí)施方式還可應(yīng)用于其它給料的轉(zhuǎn)化，這些其它給料包括但不限于塑料、聚合物、烴類、石油、煤、頁巖、精煉廠給料、浙青、輕質(zhì)油、浙青膠塊、煤粉、來自任何有機(jī)物料的生物質(zhì)、生物質(zhì)懸浮液、生物質(zhì)液體、及混合物。優(yōu)選地，生物質(zhì)給料是可呈鋸末形式的干木材給料，但液相和汽相(氣相)的生物質(zhì)物料可在利用替代性的液相或汽相進(jìn)料系統(tǒng)的快速熱轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中被有效地進(jìn)行處理?？墒褂玫纳镔|(zhì)給料物料包括但不限于硬木、軟木、樹皮、農(nóng)業(yè)殘?jiān)驮炝謿堅(jiān)?、及其它生物質(zhì)含碳給料。
[0027]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)器設(shè)計(jì)。該反應(yīng)器設(shè)計(jì)100包括管狀反應(yīng)器101，再循環(huán)或提升用氣體102于最低位置102a處進(jìn)入該管狀反應(yīng)器101。再生的固體熱載體103在略高的位置103a處進(jìn)入，并且在最高位置104a處引入反應(yīng)器進(jìn)料液體104。從反應(yīng)器的頂部散發(fā)出的焦結(jié)的/用過的固體熱載體、產(chǎn)物、及其它氣體和顆粒105進(jìn)入旋風(fēng)分離器106，在該旋風(fēng)分離器106處，氣體(產(chǎn)物蒸汽和其它氣體)與固體(固體熱載體和顆粒)分離開。產(chǎn)物蒸汽和其它氣體在該過程的下游上繼續(xù)進(jìn)行產(chǎn)物107的進(jìn)一步分離。固體流108進(jìn)入再熱器系統(tǒng)109 (未在附圖中描繪出但包括在系統(tǒng)中的再熱器系統(tǒng)109將被所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解)。固體熱載體得到再生，并隨后穿過橫向區(qū)段以將再生的固體熱載體103輸送回該反應(yīng)器101。
[0028]圖2示出了根據(jù)一個實(shí)施方式的用于與本系統(tǒng)一起使用的示例性反應(yīng)器設(shè)計(jì)。類似于圖1中所描繪的現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)器100，反應(yīng)器200設(shè)計(jì)包括管狀反應(yīng)器201，再循環(huán)或提升用氣體202在最低位置202a處進(jìn)入該管狀反應(yīng)器201。再生的固體熱載體203在稍高的位置203a處進(jìn)入該反應(yīng)器200。反應(yīng)器進(jìn)料液體204在相對于提升用氣體(202a)和固體熱載體(203a)的進(jìn)入位置的最高位置204a處被引入。從反應(yīng)器的頂部散發(fā)出的焦結(jié)的/用過的固體熱載體、產(chǎn)物、及其它氣體和顆粒205進(jìn)入旋風(fēng)分離器206，在該旋風(fēng)分離器206中，氣體(產(chǎn)物蒸汽和其它氣體)與固體(固體熱載體和顆粒)分離開。產(chǎn)物蒸汽和其它氣體在該過程的下游上繼續(xù)行進(jìn)，以進(jìn)一步分離產(chǎn)物207。固體再次進(jìn)入反應(yīng)器系統(tǒng)208，固體熱載體得到再生，并且隨后橫向區(qū)段將再生的固體熱載體203輸送回至反應(yīng)器。將會被所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的是，用于固體熱載體再生及運(yùn)回至反應(yīng)器的具體方法可在不背離本公開的范圍的情況下的實(shí)施方式之間具有多種變型。
[0029]圖1中所描繪的現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)器設(shè)計(jì)100的性能可通過表示特殊裝置構(gòu)型的有效性的特性進(jìn)行評估。該特性示出了進(jìn)料物料成為所期望的產(chǎn)物和較不期望的產(chǎn)物兩者的分布，以及最終產(chǎn)物的物理特性。所期望的合成產(chǎn)物包括從熱裂化過程殘留的任何烴液，這是因?yàn)樵撘后w可被重新獲得以被混合到最終產(chǎn)物中，或者可能得到再生。同時，從該過程產(chǎn)生的焦炭和氣體根據(jù)場合被用于產(chǎn)生用于油回收的蒸汽或電力并且被估價為天然氣價格。
[0030]利用現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)100的處理阿薩巴斯卡(Athabasca)浙青給料的設(shè)置包括設(shè)定在525°C (典型的操作溫度)下的反應(yīng)器溫度，Athabasca浙青總原油釩含量:209ppm ;Athabasca浙青運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)物I凡含量:88ppm, Athabasca浙青總原油鎳含量:86ppm,和Athabasca浙青運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)物鎳含量:24ppm。表I總結(jié)了所獲得的特性。
I I液體產(chǎn)率 401:時的粘度 脫鎳I
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種提升用氣體分布器，包括: 具有表面和底面的板，所述板具有第一直徑； 所述板的中央部分，所述板的所述中央部分具有第二直徑，其中，所述第一直徑比所述第二直徑大； 預(yù)定數(shù)量的孔，所述預(yù)定數(shù)量的孔具有第三直徑并鉆制到所述板的所述表面中，所述孔成一定角度地鉆制，所述孔均勻地分布在所述中央部分中；以及 多根管，所述多根管焊接到所述板的所述底面上，每根管具有預(yù)定的長度，其中，一根管焊接到一個孔上， 其中，所述提升用氣體通過所述管和所述孔進(jìn)入到反應(yīng)器中。
2.如權(quán)利要求1所述的提升用氣體分布器，其中，所述孔的預(yù)定數(shù)量是16。
3.如權(quán)利要求1所述的提升用氣體分布器，其中，所述孔的預(yù)定數(shù)量是11。
4.如權(quán)利要求1所述的提升用氣體分布器，其中，所述孔呈五角星圖案設(shè)置。
5.如權(quán)利要求1所述的提升用氣體分布器，其中，所述第三直徑為1/4英寸。
6.如權(quán)利要求1所述的提升用氣體分布器，其中，所述板具有1/4英寸的厚度。
7.如權(quán)利要求1所述的提升用氣體分布器，其中，每根管的所述預(yù)定長度為4英寸。
8.如權(quán)利要求1所述的 提升用氣體分布器，其中，每根管具有近端和遠(yuǎn)端，并且其中所述管的直徑從所述近端至所述遠(yuǎn)端逐漸增大。
9.如權(quán)利要求1所述的提升用氣體分布器，其中，所述角度為90°、45°、和66°之一。
10.如權(quán)利要求1所述的提升用氣體分布器，其中，所述孔以多個角度鉆制，每個角度都選自包括90°、45°、和66°的組中。
11.一種用于提升用氣體分布的方法，包括: 提供一種提升用氣體分布器，所述提升用氣體分布器包括 具有表面和底面的板，所述板具有第一直徑； 所述板的中央部分，所述板的所述中央部分具有第二直徑，其中，所述第一直徑比所述第二直徑大； 預(yù)定數(shù)量的孔，所述預(yù)定數(shù)量的孔具有第三直徑并鉆制到所述板的所述表面中，所述孔成一定角度地鉆制，所述孔均勻地分布在所述中央部分中；以及 多根管，所述多根管焊接到所述板的所述底面上，每根管具有預(yù)定的長度，其中，一根管焊接到一個孔上；以及 將提升用氣體從氣室通過所述提升用氣體分布器推進(jìn)到反應(yīng)器中。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述孔的所述預(yù)定數(shù)量是16。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述孔的所述預(yù)定數(shù)量是11。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述孔呈五角星圖案設(shè)置。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述第三直徑為1/4英寸。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述板具有1/4英寸的厚度。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，每根管的所述預(yù)定長度是4英寸。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，每根管具有近端和遠(yuǎn)端，并且其中所述管的直徑從所述近端向所述遠(yuǎn)端逐漸增大。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述角度為90°、45°和66°之一。
20.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述孔以多個角度鉆制，每個角度都選自包括90°、45°、和66°的組中。`
【文檔編號】B01J8/44GK103442796SQ201180068760
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月29日
【發(fā)明者】斯蒂芬·K·帕維爾, 邁克爾·A·西爾弗曼, 史蒂文·A·考洛陶 申請人:艾芬豪能源有限公司