Способ и устройство для смешения двух потоков катализатора

Изобретение относится к способу и устройству для смешения потоков зауглероженного и регенерированного катализатора. Способ смешения двух потоков катализатора, включающий подачу первого потока катализатора, который представляет собой поток регенерированного катализатора, в камеру; подачу второго потока катализатора, который представляет собой поток зауглероженного катализатора, в вертикальный стояк; пропускание катализатора из указанной камеры в указанный вертикальный стояк; и пропускание указанного первого потока катализатора и указанного второго потока катализатора вверх по указанному вертикальному стояку. Устройство для смешения двух потоков катализатора, включающее вертикальный стояк; первый катализаторный трубопровод, сообщающийся с вертикальным стояком; второй катализаторный трубопровод, сообщающийся с вертикальным стояком; камеру в указанном вертикальном стояке, сообщающуюся с указанным первым катализаторным трубопроводом; и стенку указанной камеры, которая расположена на расстоянии от стенки указанного вертикального стояка, причем первый катализаторный трубопровод и второй катализаторный трубопровод соединены с вертикальным стояком. Указанная камера способствует смешению катализаторных потоков с целью уменьшения разности температур потоков до контактирования с углеводородным сырьем. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил., 2 табл., 1 пр.

 

Притязание на приоритет по ранее поданной национальной заявке. В этом изобретении испрашивается приоритет по заявке США №13/323053, поданной 12 декабря 2011.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу и устройству для смешения зауглероженного и регенерированного катализатора. Областью изобретения может быть процесс флюидного каталитического крекинга (ФКК).

Процесс ФКК представляет собой способ превращения углеводородов, который осуществляется путем контактирования углеводородов во флюидизированной реакционной зоне с катализатором, состоящим из высокодисперсных твердых частиц. Процесс каталитического крекинга в отличие от гидрокрекинга проводится в отсутствии существенного добавления водорода или без потребления водорода. При протекании процесса крекинга на катализаторе осаждается значительное количество высокоуглеродистого материала, который называют коксом, с образованием закоксованного или зауглероженного катализатора. Указанный зауглероженный катализатор часто называется отработанным катализатором. Однако этот термин может быть неправильно истолкован, поскольку зауглероженный катализатор еще обладает значительной каталитической активностью. Парообразные продукты отделяются от зауглероженного катализатора в реакционной зоне. Зауглероженный катализатор можно подвергать отпариванию инертным газом, таким как водяной пар, с целью выделения захваченных углеводородных газов из зауглероженного катализатора. При высокотемпературной регенерации под действием кислорода внутри зоны регенерации выжигают кокс из зауглероженного катализатора, который может быть уже отпарен.

Хотя зауглероженный катализатор содержит осажденный кокс, он все же может обладать активностью. В патенте США 3,888,762 описано смешение зауглероженного и регенерированного катализатора для контактирования с углеводородным сырьем. Регенерированный катализатор может иметь температуру в диапазоне от 593 до 760°С (1100-1400°F), и зауглероженный катализатор может иметь температуру в диапазоне от 482 до 621°С (900-1150°F). В патенте США 5,597,537 описано смешение зауглероженного и регенерированного катализатора в смесительном резервуаре, чтобы обеспечить достижение температурного равновесия между регенерированным и зауглероженным катализатором, до контактирования с углеводородным сырьем. В патенте США 7,935,314 В2 раскрыты отражательные перегородки в вертикальном трубопроводе, препятствующие восходящему течению катализатора, чтобы стимулировать смешение. В смешанном катализаторе с более однородной температурой устраняются «горячие пятна», в области которых может протекать неселективный крекинг, что уменьшает ценность полученных углеводородов.

Для смешения зауглероженного и регенерированного катализатора требуются усовершенствованные устройства и способы.

Краткое изложение изобретения

Авторы изобретения установили, что смесительная камера для технологических установок, которая предназначена для обработки значительного количества сырья, может стать слишком большой, что увеличивает капитальные затраты, причем требуется более значительный запас катализатора для заполнения увеличенного объема, добавляемого камерой, для всей технологической установки. Однако авторы обнаружили, что зауглероженный и регенерированный катализатор может в полной мере перемешиваться в нижней секции стояка реактора за счет использования камеры в нижней секции стояка.

В варианте устройства изобретение содержит приспособление для смешения двух потоков катализатора, которое содержит вертикальный трубопровод. Первый катализаторный трубопровод и второй катализаторный трубопровод соединены с вертикальным трубопроводом - стояком. Камера в стояке соединена с первым катализаторным трубопроводом. Наконец, стенка камеры расположена в отдалении от стенки вертикального трубопровода.

В дополнительном варианте устройства изобретение включает в себя приспособление для смешения двух потоков катализатора, содержащее вертикальный трубопровод. Первый катализаторный трубопровод и второй катализаторный трубопровод соединены со стояком. Камера в стояке соединена с первым катализаторным трубопроводом. Наконец, отверстие в стенке камеры расположено в отдалении от стенки вертикального трубопровода.

В дополнительном варианте устройства изобретение включает в себя приспособление для смешения двух потоков катализатора, содержащее вертикальный трубопровод. Первый катализаторный трубопровод и второй катализаторный трубопровод соединены со стояком. Камера в стояке соединена с первым катализаторным трубопроводом. Стенка камеры расположена в отдалении от стенки вертикального трубопровода. Наконец, камера сообщается только с первым катализаторным трубопроводом.

В варианте способа изобретение включает в себя способ смешения двух потоков катализатора, включающий подачу первого потока катализатора в камеру. Второй поток катализатора поступает в вертикальный трубопровод. Катализатор проходит из камеры в стояк. Наконец, первый поток катализатора и второй поток катализатора покидают стояк.

В дополнительном варианте способа изобретение включает в себя способ смешения двух потоков катализатора, включающий пропускание потока катализатора вверх из первого катализаторного трубопровода в камеру и подачу второго потока катализатора в пространство между стенкой вертикального трубопровода и стенкой камеры. Катализатор проходит из камеры внутрь стояка. Наконец, первый поток катализатора и второй поток катализатора покидают стояк.

В дополнительном варианте способа изобретение включает в себя способ смешения двух потоков катализатора, включающий подачу первого потока катализатора в камеру. Второй поток катализатора поступает в пространство между стенкой вертикального трубопровода и стенкой камеры. Первый поток катализатора поступает из камеры в указанное пространство. Наконец, первый поток катализатора и второй поток катализатора покидают стояк.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан схематичный вид в вертикальном разрезе установки ФКК, включающей изобретение.

Фиг. 2 представляет собой вид в разрезе фиг. 1, проведенном на участке 2-2.

На фиг. 3 показан частичный, схематичный вид в вертикальном разрезе установки ФКК на фиг. 1, включающий альтернативный вариант осуществления изобретения.

На фиг. 4 показан схематичный вид в вертикальном разрезе альтернативного варианта осуществления установки ФКК на фиг. 1, включающий альтернативный вариант осуществления изобретения.

На фиг. 5а, 5b и 5с приведены сечения фиг. 4, проведенные на участке 5-5.

На фиг. 6 показан частичный, схематичный вид в вертикальном разрезе установки ФКК на фиг. 4, включающий альтернативный вариант осуществления изобретения.

На фиг. 7 показан частичный, схематичный вид в вертикальном разрезе установки ФКК на фиг. 4, включающий альтернативный вариант осуществления изобретения.

Фиг. 8 представляет собой вид в разрезе фиг. 7, проведенном на участке 8-8.

На фиг. 9 показан частичный, схематичный вид в вертикальном разрезе установки ФКК на фиг. 4, включающий альтернативный вариант осуществления изобретения.

На фиг. 10 показан частичный, схематичный вид в вертикальном разрезе установки ФКК на фиг. 4, включающий альтернативный вариант осуществления изобретения.

Фиг. 11 представляет собой вид в разрезе фиг. 10, проведенном на участке 11-11.

Определения

Термин "соединение" означает, что при эксплуатации допускается течение материала между пронумерованными компонентами.

Термин "соединение ниже по ходу потока" означает, что, по меньшей мере, часть материала, текущего в направлении предмета в соединении ниже по ходу потока, при эксплуатации может вытекать из объекта, с которым он соединяется.

Термин "соединение выше по ходу потока" означает, что, по меньшей мере, часть материала, текущего в направлении предмета в соединении выше по ходу потока, при эксплуатации может протекать в направлении объекта, с которым он соединяется.

Термин "непосредственное соединение" означает, что поток из находящегося выше компонента поступает в компонент, находящийся ниже по ходу потока, без прохождения через промежуточную емкость.

Термин "подача" означает, что сырье проходит из трубопровода или резервуара непосредственно к объекту без прохождения через промежуточную емкость.

Термин "пропускание" включает "подачу" и означает, что материал проходит из трубопровода или резервуара к объекту.

Подробное описание изобретения

Устройство и способ изобретения предназначаются для смешения регенерированного катализатора и зауглероженного катализатора для контакта с углеводородным сырьем. Изобретение может применяться в любом оборудовании для контакта твердого вещества с газом. Однако оно наиболее легко применимо для установки ФКК. На фиг. 1 показана установка 8 ФКК, которая включает емкость реактора 20 и емкость регенератора 50. В первом трубопроводе 12 регенерированного катализатора перемещается первый поток регенерированного катализатора из емкости регенератора 50 со скоростью, контролируемой регулирующим клапаном 14, через входной патрубок 15 регенерированного катализатора первого трубопровода 12 регенерированного катализатора в вертикальный стояк реактора 10. Во втором трубопроводе 52 зауглероженного катализатора перемещается второй поток зауглероженного катализатора из емкости реактора 20 со скоростью, контролируемой регулирующим клапаном 53, через входной патрубок 97 зауглероженного катализатора второго трубопровода 52 зауглероженного катализатора в вертикальный стояк реактора 10.

Вертикальный стояк 10 представляет собой удлиненную вертикальную трубу, обычно выполненную из углеродистой стали. Вертикальный стояк 10 может содержать расширенную нижнюю секцию 11, более узкую верхнюю секцию 17. Расширенная нижняя секция 11 может иметь увеличенный диаметр по сравнению с более узкой верхней секцией 17 вертикального стояка. Расширенная нижняя секция 11 может иметь полусферическое днище. Расширенная нижняя секция 11 может включать промежуточную секцию 13 в форме усеченного конуса, которая постепенно сужается между расширенным диаметром расширенной нижней секции и более узким диаметром верхней секции 17 вертикального стояка. Первый трубопровод регенерированного катализатора 12 и второй трубопровод зауглероженного катализатора 52 могут соединяться с нижней секцией 11 на стенке 90 нижней секции во входных патрубках 15 и 97 соответственно. В этом подходе один или оба трубопровода первого регенерированного катализатора и второго зауглероженного катализатора не вытягиваются внутрь вертикального стояка 10 после стенки 90 расширенной нижней секции 11. Внутренняя поверхность всего вертикального стояка 10 может быть покрыта огнеупорным материалом.

Флюидизирующая среда, такая как водяной пар, из форсунки 16 и кольца 19 в нижней секции 11 форсирует движение катализатора вверх внутри вертикального стояка 10 при относительно высокой плотности. Сырье впрыскивается из множества сырьевых распределителей 18 в верхней секции 17 вертикального стояка 10 непосредственно выше промежуточной секции 13 в поперечном направлении к потоку частиц катализатора, чтобы распределить углеводородное сырье в вертикальном стояке 10. При контактировании углеводородного сырья с катализатором в реакторе вертикального стояка 10 более тяжелое углеводородное сырье расщепляется с образованием более легких газообразных углеводородных продуктов, в то время как кокс осаждается на частицах катализатора с образованием зауглероженного катализатора.

Подходящим сырьем является сырье ФКК и высококипящие углеводородные фракции. Наиболее обычным таким традиционным сырьем является "вакуумный газойль" (ВГО), который является типичным углеводородным материалом, имеющим диапазон кипения от 343 до 552°С (650-1025°F), полученным путем вакуумного фракционирования атмосферного остатка. Обычно указанная фракция имеет малое содержание предшественников кокса и загрязняющих тяжелых металлов, которые могут отравлять катализатор. Тяжелое углеводородное сырье, для которого может быть использовано изобретение, включает в себя тяжелые остатки сырой нефти, тяжелую битуминозную сырую нефть, сланцевое масло, экстракт битуминозного песка, остаток деасфальтизации, продукты сжижению угля, мазуты атмосферной и вакуумной перегонки. Кроме того, виды тяжелого сырья для изобретения включают смеси указанных выше углеводородов, причем приведенный перечень не является исчерпывающим. Кроме того, предполагается, что более легкое рециркулирующее сырье или предварительно крекированное сырье, такое как нафта, может быть подходящим сырьем.

Реакционный аппарат 20, находящийся ниже по ходу потока, соединен с вертикальным стояком 10. В реакционном аппарате разделяются зауглероженный катализатор и газообразный продукт. Полученная смесь газообразных углеводородных продуктов и зауглероженного катализатора продолжает двигаться вверх внутри вертикального стояка 10 в реакционный аппарат 20, в котором разделяются зауглероженный катализатор и газообразный продукт. Пара разъединяющих ответвлений 22 может тангенциально и горизонтально выпускать смесь газа и катализатора наверху вертикального стояка 10 через одно или несколько выпускных отверстий 24 (показано только одно) в разъединяющее устройство 26 для осуществления частичного разделения газов от катализатора. Могут быть использованы два, три или четыре разъединяющих ответвления 22 в зависимости от размера установки ФКК.

В транспортирующем трубопроводе 28 перемещаются углеводородные пары, в том числе отпаренные углеводороды, отпаривающая среда и захваченный катализатор, в один или несколько циклонов 30 в реакционном аппарате 20, в котором зауглероженный катализатор отделяется от углеводородного газообразного потока. Разъединяющее устройство 26 частично расположено в реакционном аппарате 20 и может рассматриваться как часть реакционного аппарата 20. Устройство накопления 34 в реакционном аппарате 20 собирает выделенные углеводородные газообразные потоки из циклонов 30 для пропускания в выходную форсунку 36 и, в конечном счете, в зону извлечения путем фракционирования (не показана). Погружные стойки 38 выпускают катализатор из циклонов 30 внутрь нижнего слоя 29 в реакционном аппарате 20. Катализатор с адсорбированными или захваченными углеводородами может, в конечном счете, проходить из нижнего слоя 29 внутрь необязательной отпаривающей секции 40 в поперечном направлении к отверстиям 42, предусмотренным в стенке разъединяющего устройства 26. Катализатор, выделенный в разъединяющем устройстве 26, может проходить непосредственно в необязательную отпаривающую секцию 40 сквозь слой 41. По трубопроводу 45 флюидизации поступает инертный флюидизирующий газ, обычно водяной пар, в отпаривающую секцию 40 через флюидизирующий распределитель 46. Отпаривающая секция 40 содержит отражательные перегородки 43, 44 или другое оборудование для облегчения контактирования между отпаривающим газом и катализатором. Отпаренный зауглероженный катализатор покидает отпаривающую секцию 40 разъединяющего устройства 26 реакционного аппарата 20 с пониженной концентрацией захваченных или адсорбированных углеводородов, которые содержались во входящем катализаторе или в катализаторе, не подвергающемся отпариванию. Первая часть зауглероженного катализатора покидает разъединяющее устройство 26 реакционного аппарата 20 через трубопровод 48 отработанного катализатора и поступает в аппарат регенератора 50 со скоростью, контролируемой регулирующим клапаном 51. Вторая часть зауглероженного катализатора, которая была закоксована в реакторном стояке 10, покидает разъединяющее устройство 26 реакционного аппарата 20 и поступает через второй трубопровод зауглероженного катализатора 52 обратно в вертикальный стояк 10 со скоростью, контролируемой регулирующим клапаном 53. Второй трубопровод зауглероженного катализатора 52 соединен с реакционным аппаратом 20, находящимся ниже по ходу потока. Второй трубопровод зауглероженного катализатора 52 ниже по ходу потока соединен с выпускным отверстием 24 вертикального стояка 10 и выше по ходу потока соединен с впускным отверстием 97 для зауглероженного катализатора второго трубопровода зауглероженного катализатора 52 в стояке 10.

В вертикальном стояке 10 процесса ФКК поддерживаются условия высокой температуры, которые обычно включают температуру выше 425°С (797°F). В варианте осуществления в реакционной зоне поддерживаются условия крекинга, которые включают температуру от 480 до 621°С (896-1150°F) в выпускном отверстии 24 стояка и избыточное давление от 69 до 517 кПа (10-75 фунт/кв. дюйм), но обычно меньше чем 275 кПа (40 фунт/кв. дюйм). Соотношение катализатор/углеводороды в расчете на массу катализатора и углеводороды сырья, поступающего внизу вертикального трубопровода, может доходить до 30:1, но обычно оно составляет между 4:1 и 10:1 может изменяться между 7:1 и 25:1. Водород обычно не добавляют в вертикальный стояк, хотя добавление водорода известно из уровня техники. Водяной пар может подаваться внутрь стояка 10 и реакционного аппарата 20 в количестве 2-35 масс.% на сырье. Однако обычно доля водяного пара может находиться между 2 и 7 масс.% для максимального производства бензина и от 10 до 20 масс.% - для максимального производства легких олефинов. Среднее время пребывания катализатора в вертикальном стояке может быть меньше чем 5 с. Тип катализатора, используемого в процессе, может быть выбран из множества промышленно доступных катализаторов. Катализатор, содержащий цеолитный материал, такой как цеолит Y, является предпочтительным, но по желанию может быть использован аморфный катализатор старого типа. В состав катализатора дополнительно могут быть включены формоселективные добавки, такие как цеолит ZSM-5, с целью увеличения выхода легких олефинов.

Аппарат регенератора 50 ниже по ходу потока соединен с реакционным аппаратом 20. В аппарате регенератора 50 выжигается кокс из части зауглероженного катализатора, поданного в аппарат регенератора 50, при контакте с кислородсодержащим газом, таким как воздух, чтобы получить регенерированный катализатор. Аппарат регенератора 50 может быть типа сжигающего регенератора, в котором могут быть использованы гибридные турбулентные условия быстро флюидизированного слоя в высоко эффективном аппарате регенератора 50 для полной регенерации зауглероженного катализатора. Тем не менее, в изобретении могут быть подходящими другие аппараты регенератора и другие условия потока. Зауглероженный катализатор подается по трубопроводу 48 отработанного катализатора в первую или нижнюю камеру 54, ограниченную внешней стенкой 56, через входной лоток 62 отработанного катализатора. Обычно зауглероженный катализатор из реакционного аппарата 20 содержит углерод в количестве от 0,2 до 2 масс.%, который присутствует в виде кокса. Хотя кокс в основном состоит из углерода, он может содержать от 3 до 12 масс.% водорода, а также серу и другие материалы. Кислородсодержащий газ для сгорания, обычно воздух, поступает в нижнюю камеру 54 аппарата регенератора 50 по трубопроводу 64 и распространяется с помощью распределителя 66. Когда газ для сгорания поступает в нижнюю камеру 54, он контактирует с зауглероженным катализатором, поступающим из лотка 62, и поднимает катализатор при возможной поверхностной скорости газообразных продуктов сгорания в нижней камере 54, по меньшей мере, равной 1,1 м/с (3,5 фут/с). В варианте осуществления катализатор в нижней камере 54 может иметь плотность от 48 до 320 кг/м³ (от 3 до 20 фунт/фут³) и поверхностную скорость газа от 1,1 до 6,1 м/с (от 3,5 до 20 фут/с). Кислород в газе для сгорания контактирует с зауглероженным катализатором и сжигает углеродистые отложения на катализаторе, чтобы, меньшей мере, частично регенерировать катализатор с образованием дымового газа.

В варианте осуществления, с целью ускорения сгорания кокса в нижней камере 54, горячий регенерированный катализатор из плотного слоя 59 катализатора в верхней или второй камере 70 можно рециркулировать в нижнюю камеру 54 по внешнему трубопроводу 67 рециркулирующего катализатора, контролируемой регулирующим клапаном 69. Горячий регенерированный катализатор поступает в нижнюю камеру 54 через входной лоток 63. Рециркуляция регенерированного катализатора путем смешения горячего катализатора из плотного слоя 59 катализатора с относительно более холодным зауглероженным катализатором из трубопровода 48 отработанного катализатора, поступающего в нижнюю камеру 54, повышает общую температуру катализатора и газовой смеси в нижней камере 54.

Смесь катализатора и газа для сгорания в нижней камере 54 поднимается сквозь промежуточную секцию 57 в форме усеченного конуса для транспорта в вертикальную трубу 60 секции нижней камеры 54. Вертикальная часть 60 секции представляет собой трубу предпочтительно цилиндрической формы и предпочтительно простирается вверх из нижней камеры 54. Смесь катализатора и газа перемещается с более высокой поверхностной скоростью газа, чем в нижней камере 54. Скорость газа повышается благодаря уменьшению площади поперечного сечения вертикальной трубы 60 секции по сравнению с площадью сечения нижней камеры 54 ниже промежуточной секции 57. Поэтому обычно поверхностная скорость газа может превышать 2,2 м/с (7 фут/с). Вертикальная часть 60 секции может иметь пониженную плотность катализатора, меньше чем 80 кг/м³ (5 фунт/фут³).

Кроме того, аппарат регенератора 50 включает в себя верхнюю или вторую камеру 70. Смесь частиц катализатора и дымовых газов выделяется из верхней части вертикальной трубы 60 секции в верхнюю камеру 70. Практически полностью регенерированный катализатор может выходить сверху транспортирующей вертикальной трубы 60 секции, однако также рассматриваются компоновки, в которых частично регенерированный катализатор выходит из нижней камеры 54. Разгрузка осуществляется через разъединяющее устройство 72, в котором отделяется большая часть регенерированного катализатора от дымового газа. В варианте осуществления, катализатор и газ, поднимающиеся в вертикальной трубе 60 секции, сталкиваются с эллиптической крышкой 65 вертикальной трубы 60 секции, и возникает обратное течение. Затем катализатор и газ выходят через направленные вниз выпускные отверстия 73 разъединяющего устройства 72. Внезапная потеря момента движения и нисходящий обратный поток вызывает падение большинства более тяжелых частиц катализатора в плотный слой 59 катализатора, а более легкий дымовой газ и малая часть катализатора, захваченная газом, поднимаются наверх в верхнюю камеру 70. Циклоны 82, 84 дополнительно выделяют катализатор из поднимающегося газа, и частицы катализатора осаждаются через погружные стойки 85, 86 в плотный слой 59 катализатора. Дымовой газ выходит из циклонов 82, 84 и собирается в устройстве накопления 88 для прохода в выходную форсунку 89 аппарата регенератора 50 и, возможно, в рекуперационное устройство энергии дымового газа (не показано). Плотность катализатора в плотном слое 59 катализатора обычно поддерживается в диапазоне от 640 до 960 кг/м³ (от 40 до 60 фунт/фут³). Флюидизационный трубопровод 74 подает флюидизирующий газ, обычно воздух, в плотный слой 59 катализатора через флюидизирующий распределитель 76. В регенераторе сжигающего типа не больше чем 2% от всего требующегося газа для процесса входят в плотный слой 59 катализатора через флюидизирующий распределитель 76. В этом варианте осуществления газ добавляется не с целью сгорания, а только с целью флюидизации, поэтому флюидизированный катализатор будет выходить через катализаторные трубопроводы 67 и 12. Флюидизирующий газ, добавленный через флюидизирующий распределитель 76, может быть газом для сгорания. В случае, когда в нижней камере 54 осуществляется частичное сгорание, в верхнюю камеру 70 будет поступать большее количество газообразных продуктов сгорания по флюидизационному трубопроводу 74.

От 10 до 30 масс.% катализатора, выделяющегося из нижней камеры 54, присутствуют в газах выше выпускных отверстий 73 из вертикальной трубы 60 секции и поступают в циклоны 82, 84. Обычно для аппарата регенератора 50 может потребоваться 14 кг воздуха на 1 кг удаленного кокса для достижения полной регенерации. Чем больше количество регенерированного катализатора, тем большее количество сырья может быть переработано в традиционном реакторном стояке. Обычно в аппарате регенератора 50 поддерживается температура от 594 до 732°С (1100-1350°F) в нижней камере 54 и от 649 до 760°С (1200-1400°F) в верхней камере 70. Трубопровод регенерированного катализатора 12 ниже по ходу потока соединен с аппаратом регенератора 50 и соединяется со стояком 10. Регенерированный катализатор из плотного слоя 59 катализатора транспортируется по трубопроводу регенерированного катализатора 12 в качестве первого потока катализатора из аппарата регенератора 50 обратно в стояк реактора 10 через регулирующий клапан 14, где катализатор вновь контактирует с сырьем, и процесс ФКК продолжается. Зауглероженный катализатор в трубопроводе 52 содержит второй поток катализатора.

Первый поток регенерированного катализатора и второй поток зауглероженного катализатора, поступающие в вертикальный стояк 10, не стремятся тщательно перемешиваться до контактирования с углеводородным сырьем. Поэтому сырье может сталкиваться с катализатором, имеющим различную температуру, что приводит к неселективному крекингу с образованием композиции с относительно большим содержанием менее желательных продуктов. В связи с этим, для того чтобы обеспечить перемешивание между зауглероженным катализатором и регенерированным катализатором, необходимо устройство, облегчающее перемешивание катализатора в нижнем конце 11 вертикального стояка 10.

В показанном на фиг. 1 варианте осуществления первый трубопровод 12 регенерированного катализатора соединен со вторым трубопроводом 52 зауглероженного катализатора и сообщается с вертикальным стояком 10. Первый поток регенерированного катализатора в первом трубопроводе 12 регенерированного катализатора и второй поток зауглероженного катализатора во втором трубопроводе 52 зауглероженного катализатора поступают в вертикальный стояк 10 и смешиваются вместе. Один или оба трубопровода 12 первого регенерированного катализатора и трубопровод 52 зауглероженного катализатора могут тангенциально соединяться с расширенной нижней секцией 11 вертикального стояка 10 для того, чтобы придавать вращательное движение частицам катализатора, выпущенным в вертикальный стояк, с целью облегчения их перемешивания. Кроме того, могут быть смонтированы уступы в сочленении между одним или обоими трубопроводами 12 первого регенерированного катализатора и второго трубопровода 52 зауглероженного катализатора и расширенной нижней секцией 11 вертикального стояка 10, что также облегчает перемешивание в расширенной нижней секции 11. После перемешивания смесь первого потока регенерированного катализатора и второго потока зауглероженного катализатора проходит наверх в вертикальный стояк 10.

Вертикальный стояк может включать камеру 92. В этом аспекте расширенная нижняя секция 11 вертикального стояка 10 может включать камеру 92. В этой связи камера 92 содержится в расширенной нижней секции 11 вертикального трубопровода. Камера 92 в вертикальном стояке 10 может быть соединена ниже по ходу потока с первым катализаторным трубопроводом 12. Кроме того, камера 92 в вертикальном стояке 10 может быть соединена ниже по ходу потока со вторым катализаторным трубопроводом 52. Камера 92 может иметь внешнюю стенку 94, которая расположена в отдалении от внутренней поверхности стенки 90 расширенной нижней секции 11 вертикального стояка 10. В этом аспекте камера 92 радиально центрирована в расширенной нижней секции 11 вертикального стояка 10. Другими словами (хотя это не показано), центральная продольная ось камеры 92 параллельна центральной продольной оси вертикального трубопровода. В дополнительном замысле внешняя стенка 94 камеры представляет собой вертикальной стенки.

Стенка 94 камеры 92 и стенка 90 вертикального стояка определяют пространство 96 между ними. В этом аспекте камера 92 и расширенная нижняя секция 11 каждая может содержать цилиндр, которые вместе могут определять кольцевое пространство 96 между стенкой 94 камеры 92 и стенкой 90 расширенной нижней секции 11. Первый трубопровод регенерированного катализатора 12 и второй трубопровод 52 зауглероженного катализатора могут соединяться с пространством 96, так что первый трубопровод 12 регенерированного катализатора подает первый поток регенерированного катализатора в пространство 96, а второй трубопровод 52 зауглероженного катализатора подает второй поток зауглероженного катализатора в пространство 96. Катализатор в пространстве 96 флюидизирован с помощью флюидизирующего газа из флюидизирующего распределителя 19.

Камера 92 может включать, по меньшей мере, одно отверстие 98 в стенке 94, расположенной в пространстве 96. Отверстие 98 может быть расположено в отдалении от стенки 90 вертикального стояка 10. Отверстие 98 может служить в качестве входа в пространство камеры 92. Камера 92 может быть соединена с первым трубопроводом 12 регенерированного катализатора и вторым трубопроводом 52 зауглероженного катализатора, следовательно, по меньшей мере, часть первого потока регенерированного катализатора и, по меньшей мере, часть второго потока зауглероженного катализатора могут проходить из пространства 96 внутрь камеры 92 сквозь отверстие 98 в камере. В этом аспекте самая верхняя часть отверстия 98 может находиться на возвышении, выше самой нижней части и предпочтительно самой верхней части входного патрубка 97. В дополнительном замысле самая верхняя часть отверстия 98 может находиться на возвышении, выше самой нижней части и предпочтительно самой верхней части входного патрубка 15. Поэтому первый поток регенерированного катализатора может проходить наверх из входного патрубка 15 первого катализаторного трубопровода 12, и второй поток зауглероженного катализатора может проходить наверх из входного патрубка 97 второго катализаторного трубопровода 52 через отверстие 98 внутрь камеры 92 сквозь пространство 96 между стенкой 90 вертикального стояка 10 и стенкой 94 камеры 92.

В этом аспекте, по меньшей мере, одно отверстие 98 в стенке 94 камеры может служить в качестве выхода из камеры 92. Следовательно, первый поток регенерированного катализатора и второй поток зауглероженного катализатора могут проходить через отверстие 98 из камеры 92 в пространство 96. На основании первого и второго потоков катализатора, входящих и выходящих из камеры 92, по меньшей мере, через одно отверстие 98 в стенке 94 камеры 92, катализаторные потоки смешиваются вместе с образованием смешанного потока катализатора с более однородной температурой во всем смешанном потоке катализатора. Первый и второй катализаторные потоки проходят из камеры внутрь вертикального стояка и направляются вверх из расширенной нижней секции 11, и контактируют с сырьем из сырьевого распределителя 18 в верхней секции 17 вертикального стояка 10.

Одно или множество отверстий 98 могут быть предусмотрены в стенке 94. По меньшей мере, одно отверстие 98 может иметь удлиненную конфигурацию, то есть простирается сверху камеры 92.

На фиг. 2 дан вид сверху в разрезе для сегмента 2-2, показанного на фиг. 1. Огнеупорная облицовка 104 на стенке 94 камеры 92 и стенках нижней секции 11 вертикального стояка, первого трубопровода 12 регенерированного катализатора и второго трубопровода 52 зауглероженного катализатора 52 показана на фиг. 2, а не на фиг. 1. Стенка 94 камеры 92 содержит три аркообразных секции 94а-с, которые определяют три отверстия 98а-с. Два отверстия 98а и 98b могут иметь меньшую ширину, чем третье отверстие 98с. В этом варианте два меньших отверстия 98а и 98b имеют одинаковую ширину арок. Аркообразная секция 94а находится против ближайшего катализаторного трубопровода, который является первым трубопроводом 12 регенерированного катализатора и конкретно его входного патрубка 15. Аркообразная секция 94b также находится против ближайшего катализаторного трубопровода, который является вторым трубопроводом зауглероженного катализатора 52 и конкретно его входного патрубка 97. Третья аркообразная секция 94с является необязательной. Пунктирные линии показывают центральную продольную ось А первого трубопровода регенерированного катализатора внутри вертикального стояка 10 и центральную продольную ось В второго трубопровода 52 зауглероженного катализатора внутри вертикального стояка. Все отверстия 98 радиально не выровнены с продольными осями А, В ближайшего одного из первого трубопровода 12 регенерированного катализатора и второго трубопровода 52 зауглероженного катализатора внутри вертикального стояка. Другими словами, первый трубопровод 12 регенерированного катализатора и второй трубопровод 52 зауглероженного катализатора расположены азимутально отверстиям 98а-с. Аркообразные секции 94а и 94b могут быть более узкими или более широкими, чем входные патрубки 15, 97 ближайших катализаторных трубопроводов 12, 52 внутри вертикального стояка 10.

Когда первый поток регенерированного катализатора входит внутрь пространства 96 из трубопровода регенерированного катализатора 12, он сталкивается с аркообразной секцией 94а и проходит вдоль аркообразной секции 94а стенки 94 камеры 92 до входа первого потока катализатора в отверстия 98а, 98с или, возможно, 98b после прохождения вдоль аркообразной секции 94с или 94b. Когда второй поток зауглероженного катализатора входит внутрь пространства 96 из второго трубопровода зауглероженного катализатора 52, он сталкивается с аркообразной секцией 94b и проходит вдоль аркообразной секции 94b стенки камеры 92 до входа второго потока катализатора в отверстия 98b, 98с или, возможно, 98а после прохождения вдоль аркообразной секции 94а или 94с. Первый поток катализатора и второй поток катализатора смешиваются вместе внутри камеры 92, и первый поток катализатора и второй поток катализатора покидают камеру 92 через отверстия 98а-с в смешанном катализаторном потоке. Первый поток катализатора и второй поток катализатора смешиваются вместе в пространстве 96 и перемешиваются друг с другом в камере 92 с образованием смеси катализатора в смешанном катализаторном потоке.

Возвращаясь к фиг. 1, в камере 92 имеется закрытая крышка 102, которая может включать полусферическую головку, которая предотвращает удаление катализатора наверху через крышку камеры 92 на одной оси с вертикальным стояком 10. Закрытая крышка 102 расположена на такой же высоте, как и крышка расширенной нижней секции 11. Закрытая крышка 102 служит для уменьшения площади поперечного сечения расширенной нижней секции 11 до половины площади сечения расширенной нижней секции 11 ниже закрытой крышки 102, которая включает внутреннюю область камеры 92. Следовательно, поверхностная скорость в расширенной нижней секции 11 при закрытой крышке вдвое больше поверхностной скорости ниже крышки в расширенной площади сечения. По меньшей мере, одно, предпочтительно множество отверстий 98 в камере 92 расположены от крышки 102. В этом аспекте отверстия 98 расположены от нижней части 106 полусферической головки крышки 102 около пространства, которое составляет, по меньшей мере, четверть диаметра "D" камеры 92. Крышка 102 разграничивает верхнюю границу между камерой 92 и вертикальным стояком 10.

Предполагается, что камера 92 будет выполнена из нержавеющей стали, такой как нержавеющая сталь 300-й серии и облицована огнеупорным материалом. Края отверстий 98 в стенке 94 могут иметь конструкцию, которая предотвращает эрозию. Например, кромки могут быть толще, чем остальная стенка 94. Кроме того, кромки могут быть искривлены, чтобы отражать частицы катализатора, потенциально вызывающие эрозию. Более того, на кромки может быть наплавлен сварной шов для того, чтобы также противодействовать эрозии кромок. Кроме того, камера 92 может быть выполнена или покрыта керамическим или другим материалом, который противодействует эрозии.

Фиг. 3 иллюстрирует дополнительный вариант осуществления фиг. 1 с другой смесительной камерой 392. На фиг. 3 элементы с такой же конфигурацией как на фиг. 1 будут иметь такие же цифровые позиции, как на фиг. 1. Элементы на фиг. 3, которые имеют другую конфигурацию, чем соответствующие элементы на фиг. 1, будут иметь такие же цифровые позиции с предшествующей цифрой "3". Все детали фиг. 3 являются такими же, как на фиг. 1, за исключением смесительной камеры 392.

На фиг. 3 камера 392 расположена в расширенной нижней секции 11 вертикального стояка 10. Первый трубопровод 12 регенерированного катализатора и второй трубопровод 52 зауглероженного катализатора подают катализатор в пространство 396, в расширенную нижнюю секцию 11 вертикального стояка 10.

Камера 392 в вертикальном стояке 10 может соединяться с первым трубопроводом 12 регенерированного катализатора и вторым катализаторным трубопроводом 52. Камера 392 может иметь внешнюю стенку 394, которая расположена в отдалении от внутренней поверхности стенки 90 расширенной нижней секции 11 вертикального стояка 10. В этом аспекте камера 392 радиально центрируется в расширенной нижней секции И вертикального стояка 10. Стенка 394 камеры 392 и стенка 90 вертикального стояка ограничивают пространство 396 между ними. В этом аспекте камера 392 может содержать цилиндрическую камеру 392, которая определяет кольцевое пространство 396 между стенкой 394 камеры 392 и стенкой 90 расширенной нижней секции 11. Первый трубопровод 12 регенерированного катализатора и второй трубопровод 52 зауглероженного катализатора могут соединяться с пространством 396, таким образом, первый трубопровод 12 регенерированного катализатора подает первый поток регенерированного катализатора в пространство 396, и второй трубопровод зауглероженного катализатора 52 подает второй поток зауглероженного катализатора в пространство 396.

Камера 392 включает отверстие 398 в стенке 394, расположенной в пространстве 396. Отверстие 398 служит в качестве входа и выхода из внутренней части камеры 392. В отличие от фиг. 1 и 2 отверстие 398 может находиться на одной оси с первым катализаторным трубопроводом 12. Хотя первый трубопровод регенерированного катализатора 12 не соединен с камерой 392 через отверстие 398, первый трубопровод регенерированного катализатора имеет продольную ось С, которая пересекает отверстие 398. Траектория первого потока регенерированного катализатора выходит из первого трубопровода регенерированного катализатора и направляется в камеру 392 через отверстие 398 таким образом, что может рассматриваться как подача, даже если первый трубопровод 12 регенерированного катализатора и камера 392 не соединены. Камера 392 может быть соединена с первым трубопроводом регенерированного катализатора 12 и вторым трубопроводом 52 зауглероженного катализатора, таким образом, по меньшей мере, часть первого потока регенерированного катализатора, которая минует отверстие 398, поступает в пространство 396, и второй поток зауглероженного катализатора может проходить из пространства 396 внутрь камеры 392 через отверстие 398 в камере. Второй трубопровод зауглероженного катализатора может не находиться на одной оси с отверстием 398, поэтому второй поток зауглероженного катализатора не направляется в отверстие 398, а перемещается вдоль стенки 394 и косвенно проходит в отверстие 398. Рассматривается вариант (который не показан), где второй трубопровод 52 зауглероженного катализатора может находиться на одной оси с дополнительным отверстием в стенке 394.

Первый поток регенерированного катализатора и второй поток катализатора могут проходить из камеры 392 обратно в пространство 396 через отверстие 398. На основе первого и второго потоков катализатора, входящих и выходящих из камеры через отверстие 398 в стенке 394 камеры 392, катализаторные потоки смешиваются вместе с образованием смешанного потока катализатора, имеющего более однородную температуру во всем смешанном потоке катализатора.

Камера 392 может иметь, по меньшей мере, одно дополнительное выходное отверстие ПО. По меньшей мере, одно дополнительное выходное отверстие ПО может находиться в вертикальной стенке 394 и обеспечивать вход с конца трубчатого завихряющего ответвления 112, которое имеет выходное отверстие 114 на противоположном конце завихряющего ответвления 112. Завихряющее ответвление 112 имеет конфигурацию, обеспечивающую завихрение. Указанная конфигурация, обеспечивающая завихрение, может быть аркообразной трубой, которая имеет прямоугольное поперечное сечение. Камера 394 может иметь, по меньшей мере, два завихряющих ответвления 112 и в каждом имеется соответствующее выходное отверстие 110. Два отверстия показаны на фиг. 3 и одно отверстие 110 показано неявно. Представлены четыре завихряющих ответвления 112. Отверстие 398 в стенке 394 камеры 392 соединено выше по ходу потока с выходными отверстиями 110 и с завихряющими ответвлениями 112. Выходное отверстие ПО может иметь самую нижнюю часть, расположенную выше самой нижней части и предпочтительно наиболее высокой части отверстия 398. Следовательно, катализатор, входящий в камеру 394 через отверстие 398, перемещается наверх к выходному отверстию 110. Флюидизирующий газ из распределителя 16 выталкивает катализатор, поступающий в камеру 392 наверх к выходным отверстиям 110 и сопутствующим завихряющим ответвлениям 112. Когда поток смешанного катализатора проходит из камеры 394 в завихряющие ответвления 112, аркообразная конфигурация придает завихряющее движение потоку смешанного катализатора. Выходное отверстие 110 и завихряющие ответвления 112 могут иметь тангенциальную конфигурацию, чтобы генерировать завихряющее движение в пространстве 396, в то время как поток смешанного катализатора проходит из камеры 394 в пространство 396. Завихряющее движение в пространстве обеспечивает интенсивное перемешивание в пространстве 396 и камере 392. Первый и второй катализаторные потоки проходят из камеры внутрь вертикального стояка и направляются вверх из расширенной нижней секции 11 и контактируют с сырьем из распределителей сырья. Поскольку первый трубопровод 12 регенерированного катализатора находится на одной оси с отверстием 398, предполагается, что большая часть катализатора, входящая в камеру 392, будет выходить через отверстия 110.

Фиг. 4 иллюстрирует альтернативный вариант осуществления, в котором первый поток регенерированного катализатора из первого трубопровода 12 регенерированного катализатора поступает в камеру 492. В этом аспекте камера 492 соединена ниже по ходу потока только с первым трубопроводом 412 регенерированного катализатора, и только первый поток регенерированного катализатора из трубопровода 412 поступает в камеру 492. На фиг. 4 элементы с такой же конфигурацией как на фиг. 1 будут иметь такие же цифровые позиции, как на фиг. 1. Элементы на фиг. 4, которые имеют другую конфигурацию, чем соответствующие элементы на фиг. 1, будут иметь такие же цифровые позиции с предшествующей цифрой "4" вместо цифры "1".

В показанном на фиг. 4 варианте осуществления установка ФКК 408 имеет первый трубопровод 412 регенерированного катализатора и второй трубопровод 452 зауглероженного катализатора, который соединен выше по ходу потока с вертикальным стояком 410. Второй трубопровод 452 зауглероженного катализатора соединяется с вертикальным стояком 410 на входе 497. Вертикальный стояк 410 может включать расширенную нижнюю секцию 411, промежуточную секцию 13 и более узкую верхнюю секцию 17, как на фиг. 1. Флюидизирующий газ из распределителя 419 флюидизирует катализатор в нижней секции 411. Вертикальный стояк 410 соединяется ниже по ходу потока с первым катализаторным трубопроводом 412. Первый трубопровод 412 регенерированного катализатора подает поток регенерированного катализатора в камеру 492, который распространяется в расширенную нижнюю секцию 411 вертикального стояка 410. По меньшей мере, часть камеры 492 содержится в вертикальном стояке 410 и в этом варианте в расширенной нижней секции 411 вертикального стояка 410. В этом аспекте камера 492 в вертикальном стояке 410 может соединяться ниже по ходу потока с первым трубопроводом 412 регенерированного катализатора. Первый трубопровод 412 регенерированного катализатора может подавать регенерированный катализатор в камеру 492 на входе 415 первого трубопровода 412 регенерированного катализатора в камеру 492. Указанная камера 492 может включать суб-стояк 120, который соединяется с первым трубопроводом 412 регенерированного катализатора. Следовательно, первый трубопровод 412 регенерированного катализатора подает первый поток регенерированного катализатора в камеру 492 суб-стояка. Флюидизирующий газ из распределителя 416 в суб-стояке 120 флюидизирует первый поток регенерированного катализатора в камере 492 и поднимает его наверх, в камеру 492.

Второй катализаторный трубопровод 452 соединен выше по ходу потока с вертикальным стояком 410. Второй катализаторный трубопровод 452 может соединяться с нижней секцией 411 вертикального стояка 410 на стенке 490 нижней секции 411. В этом варианте второй катализаторный трубопровод не распространяется внутрь вертикального стояка 410 после стенки 490 расширенной нижней секции 411. Камера 492 может иметь внешнюю стенку 494, которая расположена в отдалении от внутренней поверхности стенки 490 расширенной нижней секции 411 вертикального стояка 410. В этом аспекте камера 492 радиально центрируется относительно расширенной нижней секции 411 вертикального стояка 410. Другими словами (хотя это не показано), камера 492 имеет центральную продольную ось, ориентированную с центральной продольной осью вертикального стояка. В дополнительном замысле внешняя стенка 494 камеры 492 представляет собой вертикальную стенку.

Стенка 494 камеры 492 и стенка 490 расширенной секции 411 вертикального стояка 410 разнесены, определяя пространство 496. В этом варианте расширенная нижняя секция 411 может быть цилиндрической, причем камера 492 может быть цилиндрической камерой 492, которая ограничивает кольцевое пространство 496 между стенкой 494 камеры 492 и стенкой 490 расширенной нижней секции 411. Второй трубопровод 452 зауглероженного катализатора может соединяться с пространством 496. Второй трубопровод 452 зауглероженного катализатора подает второй поток зауглероженного катализатора в вертикальный стояк 410 и в этом варианте в пространство 496 в расширенной нижней секции 411 вертикального стояка 410.

Первый поток катализатора может проходить из камеры 492 в пространство 496. В камере 492 может быть, по меньшей мере, одно выходное отверстие 498. Это отверстие 498 может быть расположено в отдалении от стенки 490 вертикального стояка 410. Выходное отверстие 498 может находиться в вертикальной стенке 494 камеры 492. В этом аспекте самая верхняя часть отверстий 498 может находиться на возвышении, выше самой нижней части и предпочтительно самой верхней части входного патрубка 415. Поэтому первый поток регенерированного катализатора может проходить наверх из входа 415 первого катализаторного трубопровода 412 в отверстия 498 внутри камеры 492.

Первый катализаторный поток может проходить из отверстия 498 в камере 492 внутрь вертикального стояка 10 и смешиваться со вторым потоком зауглероженного катализатора. В этом аспекте первый катализаторный поток проходит из отверстия 498 в камеру 492 внутри расширенной нижней секции 411 вертикального стояка 410 и смешиваться со вторым потоком зауглероженного катализатора, поданным в расширенную нижнюю секцию 411 по трубопроводу 452 зауглероженного катализатора. В этом варианте первый поток регенерированного катализатора и второй поток зауглероженного катализатора смешиваются в пространстве 496. Смесь первого потока регенерированного катализатора и второго потока зауглероженного катализатора проходит наверх внутрь вертикального стояка из расширенной нижней секции 411 и контактирует с сырьем из распределителей сырья 18. Поскольку поток регенерированного катализатора будет выходить из отверстий 498, выталкиваемый флюидизирующим газом из распределителя 416, в незначительной степени, то какое-либо количество зауглероженного катализатора будет поступать в камеру 492 через отверстие 498. Поэтому второй трубопровод 452 зауглероженного катализатора не соединяется с камерой 492, и второй поток зауглероженного катализатора не проходит в камеру 492. В камере 492 имеется крышка 402 для предотвращения выхода первого потока регенерированного катализатора из камеры 492 наверх в направлении оси вертикального стояка 410. Крышка 402 разграничивает верхнюю линию раздела между камерой 492 и вертикальным стояком 10.

На фиг. 5а показан вид сверху в разрезе сегмента 5-5, указанного на фиг. 4. На фиг. 5а показан первый трубопровод 412 регенерированного катализатора и второй трубопровод 452 зауглероженного катализатора в соединении выше по ходу потока с нижней секцией 411 вертикального стояка 410. Отверстия 498 означают окна в камере 492.

На фиг. 5b показан альтернативный вид сверху в разрезе сегмента 5-5, указанного на фиг. 4, где каждое отверстие 498b находится на входном конце тупиковой трубы 122, которая может иметь сечение прямоугольной или другой формы. Тупиковая труба имеет отверстие 124 на выходном конце, что обеспечивает соединение между внутренней частью камеры 492 и пространством 496.

На фиг. 5 с показан другой, альтернативный вид сверху в разрезе сегмента 5-5, указанного на фиг. 4, где каждое отверстие 498с находится на входном конце вихревой трубы 126, которая может иметь прямоугольное сечение. Вихревая труба имеет открытый выходной конец 128, который обеспечивает соединение между внутренней частью камеры 492 и пространством 496. Конфигурация, обеспечивающая завихрение, может быть аркообразной трубой. Отверстие в стенке 494 камеры 492 соединяется выше по ходу потока с завихряющим ответвлением 124. Когда первый поток регенерированного катализатора проходит из камеры 492 внутрь завихряющего ответвления 124, аркообразная конфигурация придает завихряющее движение первому потоку катализатора во время прохождения из камеры 494 в пространство 496 через отверстия 498с. Завихряющее движение в пространстве служит для улучшения перемешивания первого потока регенерированного катализатора и второго потока зауглероженного катализатора в пространстве 496. В камере 494 могут находиться, по меньшей мере, два завихряющих ответвления 124, причем в каждом имеется соответствующее выходное отверстие 498с. Четыре завихряющих ответвления 124 показаны на фиг. 5с, причем в каждом имеется соответствующее выходное отверстие 498с.

Фиг. 6 иллюстрирует альтернативный вариант осуществления фиг. 4, в котором камера 692 имеет открытую крышку. В этом варианте осуществления первый поток регенерированного катализатора из первого трубопровода регенерированного катализатора 412 поступает в камеру 692 на входе 415 первого трубопровода 412 регенерированного катализатора в камеру 692. Ниже по ходу потока камера 692 соединяется только с первым трубопроводом регенерированного катализатора 412, а не с вторым трубопроводом 452 зауглероженного катализатора. На фиг. 6 элементы с такой же конфигурацией как на фиг. 4 будут иметь такие же цифровые позиции, как на фиг. 4. Элементы на фиг. 6, которые имеют другую конфигурацию, чем соответствующие элементы на фиг. 4, будут иметь такие же цифровые позиции с предшествующей цифрой "6", которая в большинстве случаев будет заменять цифру "4".

Вариант осуществления на фиг. 6 в основном имеет такую же конфигурацию, как вариант на фиг. 4. Первый трубопровод 412 регенерированного катализатора подает катализатор в камеру 692, и второй трубопровод 452 зауглероженного катализатора подает катализатор в пространство 696. В камере 692 имеется стенка 694 в форме усеченного конуса выше суб-стояка 120, чтобы получить устройство Вентури. Первый поток регенерированного катализатора, выталкиваемый наверх флюидизирующим газом из распределителя 416, ускоряется, когда он выходит из отверстия 698 камеры 692, поскольку отверстие 698 является более узким, благодаря постепенному уменьшению внутреннего диаметра при движении вверх камеры 692. Ускоренный первый поток регенерированного катализатора обеспечивает эжекционный эффект, который улучшает перемешивание с вторым потоком зауглероженного катализатора, захваченным наверх в пространство 696 флюидизирующим газом из распределителя 419 и под действием эжекционного эффекта первого потока регенерированного катализатора, выходящего их отверстия 698 при ускорении. Смешанный поток катализатора перемещается наверх в вертикальном стояке 410, чтобы контактировать с сырьем. В этом аспекте отверстие 698 может находиться на возвышении, выше самой нижней части и предпочтительно самой верхней части входного патрубка 415. Поэтому первый поток регенерированного катализатора может проходить наверх из входа 415 первого катализаторного трубопровода 412 в отверстия 498 внутри камеры 492. Отверстие 698 разграничивает верхнюю линию раздела между камерой 692 и вертикальным стояком 410.

Фиг. 7 и 8 иллюстрируют альтернативный вариант осуществления фиг. 4, в котором камера 792 также имеет открытую крышку. Фиг. 8 представляет собой вид сверху в разрезе сегмента 8-8, проведенного на фиг. 7. В этом варианте осуществления первый поток регенерированного катализатора из первого трубопровода 412 регенерированного катализатора поступает в камеру 792, которая ниже по ходу потока соединяется только с первым трубопроводом 412 регенерированного катализатора, а не со вторым трубопроводом 752 зауглероженного катализатора. На фиг. 7 элементы с такой же конфигурацией как на фиг. 4 будут иметь такие же цифровые позиции, как на фиг. 4. Элементы на фиг. 7, которые имеют другую конфигурацию, чем соответствующие элементы на фиг. 4, будут иметь такие же цифровые позиции с предшествующей цифрой "7", которая в большинстве случаев будет заменять цифру "4".

Вариант осуществления на фиг. 7 в основном имеет такую же конфигурацию, как вариант на фиг. 4. В вертикальном стояке 710 на фиг. 7 не показано, что он имеет расширенную нижнюю секцию 411, которая возможна. Первый трубопровод 412 регенерированного катализатора подает катализатор в камеру 792, и второй трубопровод 752 зауглероженного катализатора подает катализатор в пространство 796. Катализатор в камере флюидизирован с помощью флюидизирующего газа из распределителя 716, а в вертикальном стояке 710 флюидизирован с помощью флюидизирующего газа из распределителя 719.

На фиг. 8 можно увидеть, что второй трубопровод 752 зауглероженного катализатора может располагаться тангенциально относительно вертикального стояка для того, чтобы придать частицам зауглероженного катализатора угловой компонент движения на входе в вертикальный стояк 710. Вихревые лопатки 130 расположены в пространстве 796 с целью придания дополнительно углового момента частицам зауглероженного катализатора в соответствии с тангенциальной компоновкой второго трубопровода 752 зауглероженного катализатора. Стрелка "Е" показывает угловое направление, в котором вызывается завихрение частиц катализатора под действием вихревых лопаток 130 и тангенциально соединенного второго трубопровода 752 зауглероженного катализатора. Первый трубопровод 412 регенерированного катализатора радиально монтируется относительно суб-стояка 120 камеры 792.

На крышке камеры 792 имеется отверстие 798, чтобы первый поток регенерированного катализатора мог выходить наверху в отверстие, соосное с вертикальным стояком 710. Пространство 796 включает вихревые лопатки 130 между стенкой 790 вертикального стояка 710 и стенкой 794 камеры 792 вблизи отверстия 798. Крышка камеры 792 показана неявно, поскольку она расположена позади лопаток 130. Может быть смонтировано множество вихревых лопаток 130, причем каждая из них имеет спиралевидную конфигурацию с целью придания углового момента частицам катализатора, покидающим камеру. Вихревые лопатки 130 могут иметь верхний конец, выступающий выше отверстия 798 на крышке камеры 792. Когда второй поток зауглероженного катализатора поднимается из пространства 796 в вертикальный стояк 710, выше камеры 792, выталкиваемый из камеры наверх под действием флюидизирующего газа из распределителя 719, вихревые лопатки 130 придают дополнительный угловой момент частицам зауглероженного катализатора. Второй поток зауглероженного катализатора может проходить через лопатки со скоростью в диапазоне от 1 м/с (3 фут/с) до 9,2 м/с (30 фут/с), при интенсивности потока в диапазоне от 244 кг/(м²·с) (50 фунт/фут²/с) до 1464 кг/(м²·с) (300 фунт/фут²/с). За счет высокой интенсивности потока завихряющийся второй поток зауглероженного катализатора смешивается с первым потоком регенерированного катализатора, выходящим из камеры 792 через отверстие 798, который выталкивается флюидизирующим газом из распределителя 716. Смешанный поток катализатора перемещается наверх в вертикальный стояк 710, чтобы контактировать с углеводородным сырьем. В этом варианте отверстие 798 может находиться на возвышении, выше самой нижней части и предпочтительно самой верхней части входного патрубка 415. Поэтому первый поток регенерированного катализатора может проходить наверх из входа 415 первого катализаторного трубопровода 412 в отверстие 798 внутри камеры 492. Отверстие 798 разграничивает верхнюю линию раздела между камерой 792 и вертикальным стояком 710.

Фиг. 9 иллюстрирует альтернативный вариант осуществления фиг. 4, в котором камера 492 имеет открытую крышку, и второй поток зауглероженного катализатора поступает в камеру. На фиг. 9 элементы с такой же конфигурацией как на фиг. 4 будут иметь такие же цифровые позиции, как на фиг. 4. Элементы на фиг. 9, которые имеют другую конфигурацию, чем соответствующие элементы на фиг. 4, будут иметь такие же цифровые позиции с предшествующей цифрой "9" в большинстве случаев вместо цифры "4".

Вариант осуществления на фиг. 9 имеет такую же конфигурацию, как вариант на фиг. 4. Первый трубопровод 412 регенерированного катализатора подает катализатор в камеру 992, и второй трубопровод 452 зауглероженного катализатора подает катализатор в пространство 996 в расширенную нижнюю секцию 911 вертикального стояка 910 на входе 497. Первый поток регенерированного катализатора из первого трубопровода 412 регенерированного катализатора поступает в камеру 992, которая ниже по ходу потока соединена только с первым трубопроводом 412 регенерированного катализатора. Камера 992 может простираться наверх через всю расширенную нижнюю секцию 911. Однако отражательная перегородка 132 может предотвращать подъем частиц катализатора в пространство 996 вблизи промежуточной секции 913 в форме усеченного конуса вертикального стояка 910. Отверстия 998 в стенке 994 камеры 992 обеспечивают поступление второго потока зауглероженного катализатора в камеру 992. Следовательно, камера 992 ниже по ходу потока соединяется с вторым трубопроводом 452 зауглероженного катализатора. Второй трубопровод 452 зауглероженного катализатора подает второй поток зауглероженного катализатора в пространство 996. Второй поток зауглероженного катализатора проходит вдоль стенки 994 камеры 992, пока он выходит из пространства 996 через отверстия 998 в камеру 992, выталкиваемый флюидизирующим газом из распределителя 919. Второй поток зауглероженного катализатора может входить в камеру 992 через отверстия 998 со скоростью в диапазоне от 1 м/с (3 фут/с) до 9,2 м/с (30 фут/с), при интенсивности потока в диапазоне от 244 кг/(м²·с) (50 фунт/фут²/с) до 1464 кг/(м²·с) (300 фунт/фут²/с). Первый поток регенерированного катализатора смешивается с вторым потоком зауглероженного катализатора в камере 992. Смешанный поток катализатора выходит в отверстие 9110 в камере 992 и поступает в верхнюю секцию 17 вертикального стояка 910. Затем смешанный поток катализатора перемещается наверх в вертикальном стояке 910, чтобы контактировать с сырьем. В этом варианте отверстие 9110 может находиться на возвышении, выше самой нижней части и предпочтительно самой верхней части входного патрубка 415. Поэтому первый поток регенерированного катализатора может проходить наверх из входа 415 первого катализаторного трубопровода 412 в отверстие 9110 внутри камеры 492. В другом варианте отверстия 998 могут находиться на возвышении, выше самой нижней части и предпочтительно самой верхней части входного патрубка 497 второго трубопровода 452 зауглероженного катализатора в вертикальный стояк 910. В результате второй поток зауглероженного катализатора может проходить наверх из второго трубопровода 452 зауглероженного катализатора в камеру 992 через пространство 996. Отверстие 9110 разграничивает верхнюю линию раздела между камерой 992 и вертикальным стояком 910.

Фиг. 10 и 11 иллюстрируют дополнительный альтернативный вариант осуществления на фиг. 4, в котором камера 1092 простирается из расширенной нижней секции 1011 вертикального стояка 1010, через промежуточную секцию 1013 и поднимается в верхнюю секцию 1017. Фиг. 11 представляет собой вид сверху в разрезе сегмента 11-11, указанного на фиг. 10. На фиг. 10 элементы с такой же конфигурацией, как на фиг. 4, будут иметь такие же цифровые позиции, как на фиг. 4. Элементы на фиг. 10, которые имеют другую конфигурацию, чем соответствующие элементы на фиг. 4, будут иметь такие же цифровые позиции, но с предшествующей цифрой "10".

Вариант осуществления фиг. 10 имеет конфигурацию, аналогичную варианту на фиг. 4. Первый поток регенерированного катализатора из первого трубопровода 1012 регенерированного катализатора через вход 1015 и второй поток зауглероженного катализатора, флюидизированный газом из распределителя 1019, из второго трубопровода 1052 зауглероженного катализатора через вход 1097, смешиваются в расширенной нижней секции 1011 вертикального стояка 1010, и оба потока поступают в камеру 1092 через отверстие 1098 внизу камеры 1092 с целью дополнительного перемешивания. В этом варианте отверстие 1098 в камере 1092 находится не в вертикальной стенке 1094, а может быть внизу камеры 1092. Камера 1092 простирается из расширенной нижней секции 1011 в верхнюю секцию 1017 вертикального стояка 1010. Стенка 1094 камеры 1092 расположена с промежутком от стенки 1090 расширенной нижней секции 1011, обеспечивая пространство 1096.

Флюидизирующий газ из распределителя 1019 приводит в движение первый поток регенерированного катализатора и второй поток зауглероженного катализатора в направлении наверх нижней секции 1011 из первого трубопровода 1012 регенерированного катализатора и второго трубопровода 1052 зауглероженного катализатора соответственно в камеру 1092.

По меньшей мере, одна спиралеобразная вихревая лопатка 142 в камере 1092 придает угловой момент смеси первого поток регенерированного катализатора и второго потока зауглероженного катализатора, когда они перемещаются вверх через камеру 1092 с целью дополнительного перемешивания этих двух потоков в смешанный катализаторный поток. Вихревая лопатка может быть размещена в любом месте по высоте камеры 1092, но на фиг. 10 она показана в расширенной нижней секции 1011, до промежуточной секции 1013.

На фиг. 10 и 11 вместе показана, по меньшей мере, одна отражательная перегородка 140 в пространстве 1096 между стенкой 1090 вертикального стояка 1010 и стенкой 1094 камеры 1092. По меньшей мере, одна отражательная перегородка 140 предотвращает смешение первого потока регенерированного катализатора и второго потока зауглероженного катализатора в потенциально застойной кольцевой области, выше мест входа первого трубопровода 1012 регенерированного катализатора и второго трубопровода 1052 зауглероженного катализатора в расширенную нижнюю секцию 1011 вертикального стояка 1010, и таким образом, предотвращается прокаливание кокса в зауглероженном катализаторе, который может захватываться в застойной области. Альтернативно отражательная перегородка (не показана) может предупреждать подъем любого материала в пространство 1096 в промежуточной секции 1013 или вертикальному стояку 1010 может быть придана форма без части или вообще без промежуточной секции 1013.

В этом варианте осуществления первый поток регенерированного катализатора из первого трубопровода регенерированного катализатора и второй поток зауглероженного катализатора из второго трубопровода 1052 зауглероженного катализатора оба поступают в камеру 1092. Первый трубопровод 1012 регенерированного катализатора и второй трубопровод 1052 зауглероженного катализатора выше по ходу потока соединяются с расширенной нижней секцией 1011 вертикального стояка 1010 и камерой 1092. Первый трубопровод 1012 регенерированного катализатора подает первый поток регенерированного катализатора через вход 1015, и второй трубопровод 1052 зауглероженного катализатора подает второй поток зауглероженного катализатора через вход 1097 в расширенную нижнюю секцию 1011 вертикального стояка 1010 и в пространство 1096 между стенкой 1090 расширенной нижней секции 1011 вертикального стояка 1010 и стенкой 1094 камеры 1092. В этом варианте отверстие 1098 может находиться на возвышении, выше самой нижней части входа 1015. В другом варианте отверстие 1098 может находиться на возвышении, выше самой нижней части входа 1097 второго трубопровода 1052 зауглероженного катализатора в вертикальный стояк 1010. Поэтому первый поток регенерированного катализатора может проходить наверх из входа 1015 первого катализаторного трубопровода 1012, и второй поток зауглероженного катализатора может проходить наверх из входа 1097 второго катализаторного трубопровода 1052 через отверстие 1098 в камеру 1092.

Первый поток регенерированного катализатора и второй поток зауглероженного катализатора поступают в камеру 1092 из пространства 1096 и расширенной нижней секции 1011 вертикального стояка 1010. Следовательно, камера 1092 ниже по ходу потока соединяется с первым трубопроводом 1012 регенерированного катализатора и вторым трубопроводом 1052 зауглероженного катализатора. Первый поток регенерированного катализатора смешивается с вторым потоком зауглероженного катализатора в расширенной нижней секции 1011 и дополнительно смешивается в камере 1092 благодаря угловому моменту, который придается потокам катализатора при обтекании, по меньшей мере, одной и предпочтительно множества вихревых лопаток 142. Смешанные катализаторные потоки выходят через отверстие 10110 в крышке камеры 1092 и поступают в верхнюю секцию 1017 вертикального стояка 1010. Затем смешанный поток катализатора перемещается наверх в вертикальном стояке 1010, чтобы контактировать с сырьем. Отверстие 10110 разграничивает верхнюю линию раздела между камерой 1092 и вертикальным стояком 1010. Альтернативно, верхушки 144 вихревых лопаток 142 могут рассматриваться как верхняя линия раздела камеры 1092.

Пример

Авторы осуществили численное моделирование гидроаэродинамики с целью определения характеристик различных вариантов осуществления изобретения. Первый поток регенерированного катализатора не содержал кокс, имел скорость потока катализатора 8647893 кг/ч (19065343 фунт/час), скорость потока газа 11674 кг/ч (25738 фунт/час) и температуру 742°С (1367°F). Второй поток зауглероженного катализатора был полностью закоксован, на что указывает концентрация кокса в катализаторе 0,858 масс.%, скорость потока катализатора также составляла 8647893 кг/ч (19065343 фунт/час), и скорость потока газа - 10810 кг/ч (23833 фунт/час) и температура 549°С (1020°F). Кроме того, в этой модели были использованы характеристики катализатора и газа, указанные в табл. I.

Для вариантов осуществления на фиг. 1, 2 и 3, скорость потока флюидизирующего водяного пара составляла 69638 кг/ч (153525 фунт/час) из одного распределителя 16. Для вариантов осуществления на фиг. 4, 5 с; 6; 7, 8 и 9 направляли 6,1 масс.% или 4535 кг/ч (10000 фунт/час) пара из распределителей 416, 716, 916 наверх распределителей 419, 719, 919 для раздувания в расширенной нижней секции 11 вертикального стояка 10. Температура водяного пара составляла 154°С (310°F).

На основе этих параметров при моделировании указанных вариантов осуществления были получены значения разности температур, приведенные в табл. II.

Разность температур рассчитывали в точке вертикального стояка 10 на 1 м (3,3 фута) ниже сырьевых распределителей 18, которые для моделируемого вертикального стояка 10 находились в верхнем вертикальном стояке 17, выше промежуточной секции 13. Разность температур представляет собой максимальный разброс значений температуры катализатора, обычно разность между наиболее горячим регенерированным катализатором и наиболее холодным зауглероженным катализатором. Варианты осуществления на фиг. 1, 2 и 3 демонстрируют наилучшие характеристики в терминах смешения катализатора, что дает практически однородную температуру катализатора.

Предпочтительные варианты изобретения, описанные здесь, включают наилучшие варианты, известные авторам изобретения для осуществления изобретения. Следует понимать, что иллюстрирующие варианты осуществления приведены только для примера и не должны рассматриваться для ограничения объема изобретения.

Предполагается, что специалист в этой области техники без дополнительной разработки, с использованием предшествующего описания, сможет применять изобретение в наиболее полном объеме. Следовательно, предшествующие предпочтительные конкретные варианты осуществления можно истолковывать как просто иллюстрирующие и не ограничивающие остальную часть описания каким-либо образом.

В описании изобретения все температуры приведены в градусах Цельсия и все части и проценты даны по массе, если не указано другое. Значения давления приведены на выходе из резервуаров и конкретно на выходе паров через множество выпускных отверстий в резервуаре.

Из приведенного выше описания специалист в этой области техники может легко определить существенные характеристики изобретения и без отклонения от сущности и объема изобретения может сделать различные изменения и модификации изобретения с целью приспособления использования изобретения в различных условиях.

1. Способ смешения двух потоков катализатора, включающий:
подачу первого потока катализатора, который представляет собой поток регенерированного катализатора, в камеру;
подачу второго потока катализатора, который представляет собой поток зауглероженного катализатора, в вертикальный стояк;
пропускание катализатора из указанной камеры в указанный вертикальный стояк; и
пропускание указанного первого потока катализатора и указанного второго потока катализатора вверх по указанному вертикальному стояку.

2. Способ по п. 1, дополнительно включающий пропускание указанного второго потока катализатора в указанную камеру.

3. Способ по п. 1, дополнительно включающий подачу указанного второго потока катализатора в пространство между стенкой указанного вертикального стояка и стенкой указанной камеры.

4. Способ по п. 3, дополнительно включающий пропускание указанного второго потока катализатора из указанного пространства в указанную камеру.

5. Устройство для смешения двух потоков катализатора, включающее:
вертикальный стояк;
первый катализаторный трубопровод, сообщающийся с вертикальным стояком;
второй катализаторный трубопровод, сообщающийся с вертикальным стояком;
камеру в указанном вертикальном стояке, сообщающуюся с указанным первым катализаторным трубопроводом; и
стенку указанной камеры, которая расположена на расстоянии от стенки указанного вертикального стояка, причем первый катализаторный трубопровод и второй катализаторный трубопровод соединены с вертикальным стояком.

6. Устройство по п. 5, в котором указанная камера в указанном вертикальном стояке сообщается с указанными первым и вторым катализаторными трубопроводами.

7. Устройство по п. 5, в котором указанный первый катализаторный трубопровод соединен с указанной камерой.

8. Устройство по п. 5, в котором указанная камера находится в расширенной секции вертикального стояка.

9. Устройство по п. 5, в котором отверстие в указанной камере расположено на расстоянии от указанной стенки указанного вертикального стояка.

10. Устройство по п. 5, в котором указанная камера сообщается с указанным первым катализаторным трубопроводом.