專利名稱:流體混合裝置及其工藝過程的制作方法
本發(fā)明涉及的是流體混合裝置及其工藝過程。
眾所周知，使用兩個同心噴管(也就是，在其下流端設有節(jié)流孔的管子)，可使象烴油和蒸汽之類的流體混合，其過程是烴油噴射流從直徑相對小些的內(nèi)噴管，注入內(nèi)噴管下流端及外噴管之間的會聚空間，而蒸汽則從管子之間的環(huán)形空間，注入上述會聚空間，以得到含油的混合物，最后，該含油的混合物經(jīng)外噴管注入一個反應器中。
然而，第一種流體(烴油)(從中心的內(nèi)噴管孔流過)和第二種流體(蒸汽)在如此小的會聚空間內(nèi)，很難得到充分的混合;至少會有部分油噴射流從中心的外噴管孔穿過，而未被分散，也未同蒸汽混合。
此外，眾所周知，借助于一種噴管裝置，亦可使液態(tài)烴同氣體混合。該噴管裝置是由帶節(jié)流出口孔的外管和一個端接在離出口孔的距離不超過一個管徑長之處的內(nèi)管所組成，提供的混合區(qū)比較小。液態(tài)烴從這兩個管子之間的環(huán)形空間流過，為給液態(tài)烴以切向速度，該空間設有葉片。然而，在這種裝置中，由于氣體(例如，蒸汽)在內(nèi)管中的流速較快，至少會有部分氣體是作為未被分散的氣流，從居中的外管出口孔通過，并未同液態(tài)烴混合。
現(xiàn)已研究得知，通過對注入管狀混合段上流端部去的流體提供較大的初始接觸面積，可使流體得到充分的混合。
為此，本發(fā)明涉及的是一種流體混合裝置，該裝置包括管狀混合段和流體混合物的出口孔，在該管狀混合段上流端部設有第一種流體的環(huán)形入口孔，該孔是把第一種流體限制在基本上與該入口孔同心的第二種流體的入口裝置以內(nèi)。
按照本發(fā)明，該裝置的主要優(yōu)點是，在其操作過程中，第一種流體流過被第二種流體環(huán)繞著的環(huán)形孔時，就被第二種流體切變和霧化，當它進入管狀混合段上流端部之后，實質(zhì)上已全部被分散。
按照本發(fā)明，該裝置可有效地用于，比如，催化裂化過程，以提供含烴物料和蒸汽的混合物并將上述混合物注入裝有流態(tài)化的催化劑粒子的立管反應器，使上述粒子快速、完全、均勻地與待裂化的含烴進料混合。因此，本發(fā)明還涉及含烴物料的流化床催化裂化裝置，該裝置包括實質(zhì)上垂直的管狀殼體，該殼體內(nèi)有如上文所述的至少部分是設置在其底段以內(nèi)的管狀混合段。這種裝置具有，如英國專利(申請?zhí)枮镹O.8607698)中所述的，使催化劑的粉碎固體粒子與流體接觸裝置的特征。
現(xiàn)參照附圖1-4，將本發(fā)明裝置的最佳實例介紹如下，圖中相關零部件的參照編號是一致的。
圖1示出的是混合裝置的縱剖面圖。
圖2示出的是流化床催化裂化立管反應器底部的縱剖面圖，該反應器包含本發(fā)明的混合裝置。
圖3示出的是圖1所示的混合裝置的AA′剖面圖。
圖4示出的是圖2上立管反應段以內(nèi)的混合裝置的BB′剖面圖。
圖1示出的裝置包括管狀混合段(1)，該管狀混合段帶有環(huán)形入口孔(2)，第一種流體(例如，液體)，從孔(3)直接朝上流入管狀液體入口裝置(4)，該裝置(4)至少有一部分實質(zhì)上同心設置在第二種流體(例如，氣體)入口裝置(5)以內(nèi)。
入口裝置(5)最好是由管子組成(其直徑可大于管狀混合段(1))，該管子與段(1)的上流端(6)以及第二種流體入口(11)相連。最好是，第二種流體的環(huán)形入口孔(7)限定在管狀入口裝置(5)的壁與環(huán)形入口孔(2)之間。
環(huán)形入口孔(2)最好限定在管狀入口裝置(4)與固定式的或是可調(diào)的折流裝置(8)之間，該折流裝置(8)至少有部分裝在入口裝置(4)之內(nèi)。在本發(fā)明的一個最佳混合裝置實例中，折流裝置(8)與軸向可調(diào)的定位裝置(9)相連，該定位裝置(9)，例如一根桿，最好伸出管狀入口裝置(4)的上流端并與驅(qū)動裝置(10)相連。
在管狀入口裝置(4)下流端以內(nèi)一部分，設置可調(diào)的折流裝置(例如，至少有一部分呈倒置的截頭園錐體，它所具有的主要優(yōu)點在于可以改變環(huán)形入口孔(2)的寬度、流體的流速，而且在某些情況下，還可以改變從那里流過的第一種流體的環(huán)形流的方向，使從環(huán)形孔(7)進入的第二種流體可對上述流體流進行最佳切變和霧化。
接著，兩種流體在細長的管狀混合段(1)內(nèi)混合，假如第一種流體是液體，為了達到充分的混合和部分汽化，該管狀混合段的長徑比最好為2-25，而8-20更好。按照本發(fā)明，該裝置是在高溫下操作。管狀混合段(1)的下流部分(12)可包括多個出口孔(13)，以便使反應生成的流體混合物，至少部分是朝徑向分布，這樣可使上述流體的混合物與至少是部分環(huán)繞在本發(fā)明裝置(管狀混合段(1))四周的液體、氣態(tài)和/或顆粒狀固體物質(zhì)充分混合。在管狀混合段(1)壁的下流端部處(12)，出口孔(13)的相互位置最好是大體上按等距離布置。
圖2示出的是本發(fā)明的另一個裝置實例，除已按圖1敘述過的零件以外，它還包括屏蔽裝置(15)，該裝置最好至少有一個管狀段(16)(它最好是管狀混合段(1)下流端部(12)同心并在其外圍)，這樣可限制住帶葉片(18)的環(huán)形孔(17)。在管狀混合段(1)的下流端部單設一個流體混合物出口孔(13)。定位桿(9)最好由至少上部是在管狀進料入口裝置(4)以內(nèi)的(例如，環(huán)形)導向裝置(14)導向。
本發(fā)明還涉及流體混合工藝過程(例如，把流體注入，例如在高溫與高壓下操作的流化床催化裂化區(qū)(19)的反應區(qū))，該工藝過程包括經(jīng)環(huán)形孔(12)把第一種流體的環(huán)形流，連同至少是部分環(huán)繞其外的第二種流體，經(jīng)過入口(11)注入管狀混合區(qū)(1)的上流端(6)，爾后，將流體混合物從管狀混合區(qū)(1)的下流端(12)排出(例如，將上述混合物注入反應區(qū)(19)。當然，只要所應用的流體中沒有一種固化成大顆粒，混合過程可在很寬的溫度范圍內(nèi)進行。象催化裂化工藝過程中所應用的那些流體，最好在溫度為0-600℃，更好是在10-400℃下進行混合?；旌线^程最好是在高壓下進行，更好是在2-100巴(絕對壓力)下，若在6-50巴(絕對壓力)下，就特別好了。
流化床催化裂化過程最好是在溫度為400-800℃，壓力為1.5-10巴(絕對)時完成。參照上文和圖2所示的部分內(nèi)容，這樣一種工藝過程可有效地在一個流化床催化裂化含烴物料的裝置內(nèi)完成，其過程是催化劑粒子流(例如，來自催化劑再生器的)從入口(20)，注入立管反應器底段(21)。催化劑粒子，借助于蒸汽(或其他氣體)在屏蔽裝置(15)和屏蔽管(16)的周圍流化并向上遷移，該蒸氣是從管線(22)，進入按一定間距裝備有流化氣體噴咀(24)的環(huán)形流化裝置(23)。大量向上流動的流化催化劑粒子同至少部分已霧化的烴進料和從出口孔(13)以相當高的速度發(fā)射出的蒸汽的混合物充分混合。冷卻氣體(例如，低壓蒸汽)可從管線(25)和環(huán)形冷卻氣體入口空間(26)導入空間(27)并從環(huán)形孔(17)排出。
在立管反應器底段的中央，采用單個管狀混合段，可在較短的時間內(nèi)，得到非常均勻的流體混合;因而，固體(催化劑)粒小同烴進料相混合的立管反應器段是較短的，這樣可使實際的催化裂化立管反應器的其余段(上部)得到最佳利用。
此外，按照本發(fā)明完成該工藝過程，僅用較少量的氣體(例如，蒸汽)就能噴射出給定量的液體。此外，由于在反應區(qū)內(nèi)，上述粒子上的烴進料的分布是最佳的，因而，在催化劑粒子上和反應區(qū)與混合裝置四壁上形成的焦減少了。
本發(fā)明還涉及的是按上文所敘的工藝過程所得到的烴。
現(xiàn)用下列實例進一步解釋本發(fā)明。
實例重烴油進料流，在溫度為250℃，壓力為12巴(絕對)下，從圖2所示的裝置的入口(3)進入，然后，在管狀混合段(1)內(nèi)與蒸汽混合。該管狀混合段長為3m，直徑為0.20m。該蒸汽是從入口(11)，在溫度為300℃下和壓力為8巴(絕對)下導入的。得到的油/蒸汽的混合物，以大于每秒50米的速度，從出口孔(13)進入反應區(qū)(19)。該反應區(qū)是在壓力為3巴(絕對)，溫度為520℃下操作的。再生的硅/鋁基催化劑粒子從入口(20)，在溫度為700℃下進入反應區(qū)(19)，在該處，催化劑粒子與油/蒸汽混合物相接觸。
權利要求
1.流體混合裝置，其特征是，該裝置包括管狀混合段和流體混合物的出口孔，在管狀混合段的上流端部設有第一種流體的環(huán)形入口孔，該孔把第一種流體限制在實質(zhì)上與該入口孔同心的第二種流體的入口裝置范圍以內(nèi)。
2.按照權利要求
1的裝置，其特征是，第二種流體的管狀入口裝置是與管狀混合段的上流端部相連接。
3.按照權利要求
2的裝置，其特征是，第二種流體的環(huán)形入口孔被限制在第二種流體管狀入口裝置壁和第一種流體環(huán)形入口孔之間。
4.按照上述權利要求
中的任一要求的裝置，其特征是，第一種流體的環(huán)形入口孔被限制在第一種流體的管狀入口裝置以內(nèi)，而該管狀入口裝置，至少有一部分實質(zhì)上同心地布置在第二種流體入口裝置以內(nèi)。
5.按照權利要求
4的裝置，其中特征是，第一種流體的環(huán)形入口孔是限制在第一種流體管狀入口裝置和折流裝置之間。該折流裝置至少有一部分在入口裝置內(nèi)。
6.按照權利要求
5的裝置，其中特征是，折流裝置是與軸向可調(diào)的定位裝置相連。
7.按照權利要求
6的裝置，其特征是，定位裝置伸出第一種流體管狀入口裝置的上流端并同驅(qū)動裝置相連。
8.按照上述權利要求
中的任一要求的裝置，其特征是，管狀混合段的下流端是由多個流體混合物出口孔所組成。
9.按照上述權利要求
中的任一要求的裝置，其特征是，管狀混合段的長徑比為2-25，8-20更好。
10.參照圖1-4，實質(zhì)上按照上文所述的裝置。
11.含烴物料的流化床催化裂化裝置，其特征是該裝置包括實質(zhì)上垂直設置的管狀殼體，該管狀殼體具有按照上述權利要求
中任一要求的，至少是設置在其底段那部分的管狀混合段。
12.流體混合工藝過程，其特征是，該工藝過程包括，第一種流體的環(huán)形流，連同至少部分環(huán)繞其外的第二種流體流一起，進入管狀混合區(qū)上流端，流體混合物從管狀混合區(qū)的下流端排出。
13.按照權利要求
12的工藝過程，其特征是，烴/蒸汽混合物被催化裂化。
14.按照上文所述，參照特定的實例的流體混合工藝過程。
15.按照權利要求
13的工藝過程所得到的烴。
專利摘要
本發(fā)明涉及流體(例如，液態(tài)烴和蒸汽)混合裝置。該裝置是由管狀混合段和流體混合物的出口孔所組成，在管狀混合段的上流端部設有第一種流體的環(huán)形入口孔，該環(huán)形入口孔是把第一種流體限制在第二種流體的入口裝置以內(nèi)。該裝置實質(zhì)上與該入口孔同心。本發(fā)明還涉及流體混合工藝過程(例如，用于含烴物料的催化裂化過程)。
文檔編號B01F3/04GK87102277SQ87102277
公開日1987年10月28日 申請日期1987年3月25日
發(fā)明者彼得·海登·巴尼斯 申請人:國際殼牌研究有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan