Наконечник сопла для распыления жидкого сырья и способ распыления жидкого сырья



Наконечник сопла для распыления жидкого сырья и способ распыления жидкого сырья
Наконечник сопла для распыления жидкого сырья и способ распыления жидкого сырья
Наконечник сопла для распыления жидкого сырья и способ распыления жидкого сырья
Наконечник сопла для распыления жидкого сырья и способ распыления жидкого сырья
Наконечник сопла для распыления жидкого сырья и способ распыления жидкого сырья

 


Владельцы патента RU 2582312:

БП КОРПОРЕЙШН НОРТ АМЕРИКА ИНК. (US)

Изобретение относится к устройству и способу его использования для распыления потока жидкости вместе с потоком газа и может быть использовано в каталитическом крекинге с псевдоожиженным слоем. Наконечник сопла для распыления жидкого сырья, проходящего в зону, которая содержит флюидизированные частицы, содержит первый и второй удлиненные пазы. Второй удлиненный паз пересекается с первым удлиненным пазом под углом в диапазоне ориентировочно от 45° до 135° между двумя главными осями первого удлиненного паза и второго удлиненного паза и у сегмента. Главная ось первого удлиненного паза делится на приблизительно равные длины. При помощи первого удлиненного паза и второго удлиненного паза образуется единственное отверстие. Первый паз содержит выступающие элементы вдоль каждой из двух противоположных сторон, параллельных главной оси первого паза, с каждой стороны первого паза, разделенного вторым удлиненным пазом. Способ распыления жидкого сырья предусматривает пропускание жидкого сырья в сопло, содержащее наконечник сопла. Сопло имеет флюидную связь с внутренней частью зоны. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности снижения эрозии, вызванной циркулирующими флюидизированными частицами, и более продолжительного рабочего срока службы наконечника сопла. 2 н. и 17 з.п. ф-лы,4 ил., 1 пр.

 

Предпосылки к созданию изобретения

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию устройства и способа использования усовершенствованного наконечника сопла для распыления потока жидкости, факультативно вместе с потоком газа, и введения жидкости вместе с факультативным потоком газа в резервуар, где она контактирует с флюидизированными частицами. В соответствии со специфическим вариантом осуществления, настоящее изобретение имеет отношение к распылению и введению углеводородного сырья в вертикальный реактор, который используют в процессе флюидизированного каталитического крекинга (каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем).

В современном флюидизированном каталитическом крекинге, реакцию крекинга осуществляют за счет введения углеводородного сырья в нижний или верхний конец зоны конверсии вертикального реактора вместе с горячими частицами флюидизируемого катализатора. Горячий катализатор обеспечивает всю теплоту или ее большую часть для испарения сырья и проведения эндотермической реакции крекинга.

Испаренное сырье и катализатор поступают в вертикальный реактор вместе, при высоких поверхностных скоростях. За счет высокой активности катализатора, реакция крекинга обычно протекает в желательной степени у верхнего или нижнего конца вертикального реактора. Углеводороды после крекинга отделяют от катализатора в разъединительном резервуаре и направляют далее на дополнительную обработку. Катализатор, в свою очередь, отгоняют вместе с инертным газом, таким как пар, чтобы удалить увлеченные углеводороды, ранее направления в зону регенерации, для удаления коксового остатка, который накапливается на катализаторе во время процесса крекинга. Регенерированный катализатор крекинга затем вводят в вертикальный реактор.

Принимая во внимание очень короткое время контакта между углеводородным сырьем и частицами псевдоожиженного катализатора в вертикальном реакторе, весьма желательно обеспечить быстрое и тесное перемешивание углеводородного сырья и частиц катализатора, чтобы обеспечить более однородное преобразование углеводорода в пределах зоны конверсии вертикального реактора.

Известно, что улучшенное перемешивание снижает нежелательный выход газа, повышает избирательность бензина, улучшает эффективность каталитического крекинга по сравнению с термическим крекингом и уменьшает образование углерода.

Более того, так как инженеры-нефтяники осознали необходимость перемешивания более тяжелых видов сырья, например, нефтяных остатков (мазута), с типичным углеводородным сырьем флюидизированного каталитического крекинга, учитывая экономические стимулы или ограниченность поставки сырья, то необходимость тесного и быстрого перемешивания частиц катализатора и углеводородного сырья становится еще более важной. В частности, следует иметь в виду, что более тяжелые фракции более тяжелых видов углеводородного сырья хуже испаряются в вертикальном реакторе при контакте с горячим катализатором. Не испарившиеся компоненты такого сырья препятствуют созданию желательного тесного контакта между частицами катализатора и сырьем. Смачивание жидкостью частиц катализатора уменьшает площадь поверхности, имеющуюся, чтобы катализировать реакции желательных углеводородов, и приводит к увеличению образования кокса за счет поглощения имеющихся в сырье тяжелых фракций за счет полимеризации. Таким образом, повышается нагрузка на десорбер катализатора и регенератор. Жидкие капли и мокрые частицы катализатора могут также вредно осаждаться как коксовый остаток на стенках вертикального реактора.

Таким образом, принимая во внимание короткую продолжительность обработки сырья в процессе флюидизированного каталитического крекинга, главной задачей является создание системы введения сырья, которая позволяет производить быстрое и тесное перемешивание частиц катализатора и углеводородного сырья вкупе с быстрым испарением углеводородного сырья. Само собой разумеется, что скорость испарения углеводородного сырья в вертикальном реакторе повышается за счет повышения степени распыления углеводородного сырья, загружаемого в вертикальный реактор.

В этой связи следует иметь в виду, что уже известно использование сопел для распыления углеводородного сырья, загружаемого в вертикальный реактор. Рабочие характеристики питающего сопла определяют степень распыления углеводородного сырья, которая, в свою очередь, определяет, как хорошо сырье будет перемешиваться с катализатором.

Обычно технология создания питающего сопла предусматривает использование внутренней зоны перемешивания, применяемой для перемешивания жидкого углеводорода и факультативного распыления газовой среды, такой как пар, после чего смесь пропускают через расположенный ниже по течению наконечник сопла, который служит для того, чтобы создавать небольшие капли жидкого углеводорода из смеси углеводорода с паром, причем эти капли могут быть распределены в стояке (в вертикальном реакторе) в виде в целом горизонтальной плоской формы распыла. Эту плоскую форму распыла получают за счет впрыскивания в стояк (капель жидкого углеводорода) из сопла, выступающего в стояк в боковой входной конфигурации. Желательно, чтобы эта плоская форма распыла была тонкой и однородной и имела узкое распределение мелких капель.

Некоторые наконечники сопел имеют отверстие в виде удлиненного паза, позволяющее создать плоскую веерную форму распыла, в то время как другие наконечники сопел имеют два или несколько отверстий, то есть имеют конструкцию с множеством отверстий. Несмотря на то, что конструкция с множеством отверстий обеспечивает улучшенное распыление, эти наконечники сопел с множеством отверстий, так же, как и наконечники сопел с отверстием в виде удлиненного паза, подвержены эрозионному разрушению за счет повышенной эрозии от воздействия частиц. Эта эрозия происходит потому, что струя жидкости и, возможно, газа, проходящая через наконечник сопла, создает область низкого давления поблизости от периметра отверстия и побуждает флюидизированные частицы, которые циркулируют в резервуаре или в зоне реакции, втекать в эту периферийную область и эродировать наконечник сопла. Эта эрозия сильнее выражена в наконечниках сопел с множеством отверстий. Преждевременная или частая замена наконечников сопел на химическом заводе или на нефтеперегонном заводе является дорогостоящей для эксплуатанта.

В связи с изложенным, существует необходимость в создании наконечника сопла, который обеспечивает лучшее распыление, но смягчает характеристики эрозии, особенно по сравнению с наконечниками сопел с множеством отверстий.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию наконечника сопла для распыления капель жидкого сырья, причем указанный наконечник сопла содержит (a) первый удлиненный паз, который факультативно содержит по меньшей мере один элемент, выступающий внутрь из периметра первого удлиненного паза; (b) второй удлиненный паз, который пересекается с первым удлиненным пазом, факультативно по существу в ортогональной конфигурации у сегмента, так что главная ось первого удлиненного паза делится на приблизительно равные длины (доли) и образуется единственное отверстие при помощи первого удлиненного паза и второго удлиненного паза. В другом варианте осуществления настоящего изобретения длина главной оси первого паза и длина главной оси второго паза приблизительно равны.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящее изобретение имеет отношение к способу распыления жидкого сырья, проходящего в зону резервуара, которая содержит флюидизированные частицы, который предусматривает пропускание жидкого сырья в наконечник сопла для распыления жидкого сырья, причем наконечник сопла содержит (a) первый удлиненный паз, который факультативно содержит по меньшей мере один элемент, выступающий внутрь из периметра первого удлиненного паза; (b) второй удлиненный паз, который пересекается с первым удлиненным пазом, факультативно по существу ортогонально, у сегмента, так что главная ось первого удлиненного паза делится на приблизительно равные длины и образуется единственное отверстие при помощи первого удлиненного паза и второго удлиненного паза.

Указанные ранее и другие характеристики и преимущества изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 схематично показан вид сверху наконечника питающего сопла в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.2 показан фотоснимок эродированного наконечника сопла в соответствии с известным уровнем техники.

На фиг.3 показано сопло, введенное в расположенный рядом блок флюидизированного каталитического крекинга, который может быть использован совместно с соплом в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.4 показаны профили коррозии различных наконечников сопел, в том числе и наконечника сопла в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию усовершенствованного устройства и способа распыления жидкости и введения или пропускания распыленной жидкости в резервуар, который содержит флюидизированные частицы. Например, настоящее изобретение может быть использовано в процессе коксования в псевдоожиженном слое. В процессе коксования в псевдоожиженном слое тяжелые углеводороды, такие как мазут, распыляются в псевдоожиженном слое частиц кокса, расположенных в резервуаре. За счет контакта мазута с горячими флюидизированными частицами кокса образуются летучие продукты, такие как нафта, керосин, печное топливо и газообразные углеводороды, которые проходят сверху в ректификационную колонну, в то время как частицы кокса удаляются со дна резервуара. В другом варианте осуществления настоящее изобретение имеет отношение к созданию усовершенствованного устройства и способа пропускания и распыления жидкого углеводородного сырья в вертикальный реактор, используемый в процессе флюидизированного каталитического крекинга. Одной из проблем, связанной с осуществлением флюидизированного каталитического крекинга в вертикальном реакторе, является короткая продолжительность обработки в вертикальном реакторе и неспособность системы впрыскивания или подачи перемешивать катализатор крекинга с углеводородным сырьем быстро и равномерно.

Для облегчения такого перемешивания углеводородное сырье обычно распыляют за счет использования питающего сопла, чтобы впрыскивать углеводородное сырье в зону реакции стояка в процессе флюидизированного каталитического крекинга. Несмотря на то, что достижение высокой степени распыления является желательным, сопло также должно иметь высокий срок службы, причем должна быть исключена его преждевременная замена за счет эрозии. В одной из попыток увеличения срока службы наконечников сопел уже используют эрозионноустойчивые материалы, такие как STELLITE, в качестве материала покрытия чувствительных к эрозии областей наконечников сопел.

Наконечники сопел в соответствии с настоящим изобретением могут быть установлены как часть сопел бокового ввода, которые устанавливают у периферии секции вертикального реактора в повышенном месте или у основания вертикального реактора. В частности, сопло может факультативно выступать (выдаваться) через стенки вертикального реактора, например, когда его используют в процессе флюидизированного каталитического крекинга. Осевые линии сопла и реактора могут образовывать угол в диапазоне от 90 до 25 градусов, причем следует иметь в виду, что ориентация должна быть такой, чтобы не возникали такие тупые или острые углы, что форма распыла направляется к внутренней стенке реактора. В соплах также используют различные внутренние конструкции выше по течению от наконечника сопла, чтобы содействовать процессу распыления, например, закручивающиеся лопатки, трубки Вентури и отражатели. Использование и тип внутренних конструкций, использованных в сопле выше по течению от наконечника сопла в соответствии с настоящим изобретением, не оказывает влияния на преимущества и эффективность настоящего изобретения. Сопло, факультативно выступающее через стенку вертикального реактора, распыляет жидкость и направляет ее в реактор таким образом, что форма распыла жидкости контактирует с флюидизированными частицами, циркулирующими в реакторе, например, с частицами катализатора в реакторе. Множество сопел могут быть использованы в любом одном реакторе.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается наконечник сопла, который обеспечивает как требуемую, желательную степень распыления, так и высокий срок службы. В одном варианте осуществления наконечник сопла для углеводородного сырья в соответствии с настоящим изобретением предназначенный для распыления капель жидкого углеводородного сырья, содержит: (a) первый удлиненный паз, который факультативно содержит по меньшей мере один элемент, выступающий внутрь из периметра первого удлиненного паза; (b) второй удлиненный паз, который пересекается с первым удлиненным пазом факультативно по существу в ортогональной конфигурации у сегмента, так что главная ось первого удлиненного паза делится на приблизительно равные длины и образуется единственное отверстие при помощи первого удлиненного паза и второго удлиненного паза. Кроме того, пересечение между пазами может быть таким, что второй паз также делится на приблизительно равные длины первым пазом. Более того, в другом варианте осуществления длина главной оси первого паза и длина главной оси второго паза приблизительно равны.

Длиной главной (большой) оси первого или второго паза является самый длинный непрерывный прямой сегмент, который соединяет две стороны паза, например, самое большое расстояние от одной стенки до другой стенки в случае паза в целом прямоугольной формы. Длиной малой оси первого или второго паза является самый короткий непрерывный прямой сегмент, который соединяет две стороны паза, например, ширина в случае паза в целом прямоугольной формы, при этом главная ось является длиной паза прямоугольной формы. Когда первый паз содержит выступы, тогда малая ось представляет собой самый короткий непрерывный прямой сегмент между основаниями выступов, выдающихся с двух разных противоположных сторон, причем эта малая ось в целом является ортогональной к главной оси.

Более того, в соответствии с настоящим изобретением длина малой оси первого паза лежит в диапазоне ориентировочно от пяти (5) % до пятидесяти (50) % длины главной оси. В соответствии с настоящим изобретением, длина малой оси второго паза лежит в диапазоне ориентировочно от одного (1) % до десяти (10) % длины главной оси. Когда длина малой оси одного или обоих пазов становится слишком большой, то есть выходит из указанного выше диапазона, тогда отверстие, образованное при помощи двух пазов, обычно начинает преобразовываться из отверстия прямоугольного сечения в отверстие круглого сечения или квадратного сечения, при этом снижаются характеристики распыления, связанные с формой распыла, которая не будет веерной и будет вызывать повышенную эрозию наконечника сопла. Кроме того, когда длина малой оси первого удлиненного паза становится больше, увеличивается толщина веерной форма распыла, так что жидкий углеводород и катализатор будут в контакте в течение более длительного времени, что снижает положительные эффекты, то есть короткую продолжительность контакта, достигаемую за счет плоской веерной форма распыла. Если длина малой оси второго удлиненного паза увеличивается, форма распыла преобразуется в вертикальный веер, который аналогично приводит к нежелательно длительной продолжительности контакта с частицами псевдоожиженного катализатора.

Первый паз может иметь несколько выступов, которые могут иметь форму с квадратным концом, прямоугольную, заостренную, полукруглую или скругленную формы, причем выступы имеют синусоидальную, выпуклую, полукруглую схему расположения или схему расположения в виде зубьев пилы. Эти выступы никогда не входят в контакт друг с другом и не являются такими широкими, чтобы нарушать в целом плоскую веерную форму распыла, созданную при помощи наконечника сопла. Выступы предназначены для того, чтобы создать больший сдвиг в жидкости, проходящей через отверстие, что, в свою очередь, стимулирует лучшее распыление.

Кроме того, наконечник сопла в соответствии с настоящим изобретением может иметь первый паз и второй паз, которые имеют приблизительно одинаковую длину. Более того, первый паз может пересекаться со вторым пазом, так что главная ось второго паз делится на приблизительно равные длины (отрезки). Угол между главной осью первого паза и главной осью второго паза может лежать в диапазоне ориентировочно от 45 градусов до 135 градусов. Типичный угол пересечения составляет около 90 градусов, то есть главные оси пересекаются по существу ортогонально.

Когда наконечник сопла в соответствии с настоящим изобретением используют в процессе флюидизированного каталитического крекинга, некоторые газы в виде средства распыления также могут быть пропущены через сопло вместе с углеводородным сырьем, чтобы улучшить распыление. Этими газами могут быть пар, азот, отходящий газ флюидизированного каталитического крекинга и углеводороды с низкой молекулярной массой, то есть углеводороды, имеющие углеродное число шесть или меньше. Весовое отношение средства распыления к углеводородному сырью обычно лежит в диапазоне ориентировочно от 0.5 вес.% до 5.0 вес.%.

Наконечники сопел в соответствии с настоящим изобретением могут быть изготовлены при помощи различных технологий, хорошо известных специалистам в данной области. Наконечники сопел могут быть изготовлены из металла, керамики или из их комбинаций. Наконечник сопла, который содержит отверстие, может быть в целом плоским, полусферическим или полуэллиптическим по форме. Формой распыла, созданной при помощи наконечника сопла в соответствии с настоящим изобретением, является плоская или листовая форма распыла.

На фиг.1 показан вариант осуществления наконечника сопла в соответствии с настоящим изобретением. В частности, наконечник 3 сопла содержит первый паз 1, который ортогонально пересекается со вторым пазом 2, чтобы образовать отверстие. Первый паз 1 содержит множество выступов, которые образуют волнистую картину или картину в виде зубьев пилы, причем форма выступов в целом является полукруглой. В этом варианте осуществления длина главной оси первого паза составляет 3.19 дюйма, а длина малой оси первого паза составялет. 0.922 дюйма. Длина главной оси второго паза составляет 3.19 дюйма, а длина малой оси второго паза составляет 0.118 дюйма. Пазы делятся пополам на равные сегменты за счет пересечения главных осей пазов.

На фиг.2 показан фотоснимок известного ранее наконечника сопла с множеством отверстий, который сильно эродирован.

На фиг.3 показана схема расположения сопла в соответствии с настоящим изобретением, используемого в процессе флюидизированного каталитического крекинга. В частности, питающее сопло 2 выдается через стенку 1 стояка (вертикального реактора). Наконечник сопла в соответствии с настоящим изобретением показан как наконечник 3 сопла, причем углеводородное сырье распыляется и проходит в вертикальный реактор, содержащий циркулирующие флюидизированные частицы.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается способ распыления жидкого сырья, проходящего в зону, содержащую циркулирующие флюидизированные частицы, который предусматривает подачу жидкого сырья в сопло, содержащее наконечник сопла, причем указанное сопло имеет флюидную связь с внутренней частью зоны, при этом наконечник сопла содержит первый удлиненный паз и второй удлиненный паз, который пересекается с первым удлиненным пазом под углом в диапазоне ориентировочно от 45 градусов до 135 градусов между главными осями первого удлиненного паза и второго удлиненного паза и у сегмента, так что главная ось первого удлиненного паза делится на приблизительно равные длины (доли) и образуется единственное отверстие при помощи первого удлиненного паза и второго удлиненного паза. Способ в соответствии с настоящим изобретением также предусматривает использование наконечника сопла, причем первый паз наконечника сопла содержит по меньшей мере один элемент, выступающий внутрь из периметра отверстия. Способ может предусматривать использование конфигурации, в которой главные оси пазов пересекаются по существу ортогонально. Кроме того, способ может предусматривать использование наконечника сопла в соответствии с настоящим изобретением, в котором главные оси всех пазов имеют приблизительно одинаковую длину. В способе, в соответствии с настоящим изобретением, главная ось второго паз делится на приблизительно равные длины (доли) первым пазом. Способ в соответствии с настоящим изобретением может быть осуществлен так, что длина малой оси первого паза будет лежать в диапазоне ориентировочно от 5% до 50% длины главной оси первого паза, а длина малой оси второго паза будет лежать в диапазоне ориентировочно от 1% до 10% длины главной оси второго паз.

Способ в соответствии с настоящим изобретением также предусматривает использование наконечника сопла, в котором первый паз содержит множество обращенных внутрь выступов, причем форма таких выступов выбрана из группы, в которую входят форма с квадратным концом, форма с прямоугольным концом, заостренная, полукруглая или скругленная формы.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается способ, который может быть осуществлен при помощи наконечника сопла, в котором первый паз содержит множество обращенных внутрь выступов, причем форма таких выступов выбрана из группы, в которую входят форма с квадратным концом, форма с прямоугольным концом, заостренная, полукруглая или скругленная формы, при этом длина малой оси первого паза лежит в диапазоне ориентировочно от 5% до 50% длины главной оси первого паза, длина малой оси второго паза лежит в диапазоне ориентировочно от 1% до 10% длины главной оси второго паза, главные оси пазов пересекаются по существу ортогонально, причем главные оси всех пазов имеют приблизительно одинаковую длину и второй паз делится на приблизительно равные длины первым пазом.

Настоящее изобретение предназначено для использования с любым типом технологической жидкости, которую распыляют в резервуар или зону, которая имеет флюидизируемые частицы. Как уже было указано здесь выше, коксование в псевдоожиженном слое представляет собой способ, который может быть осуществлен с использованием настоящего изобретения. Когда настоящее изобретение используют в процессе флюидизированного каталитического крекинга, флюидизируемые частицы образуют катализатор крекинга, причем подходящий для использования в соответствии с настоящим изобретением катализатор крекинга содержит высокоактивные твердые частицы, имеющие размеры ориентировочно не больше чем 100 мкм. Преимущественно, большая порция катализатора крекинга содержит частицы, имеющие размеры ориентировочно от 40 до 80 мкм. Подходящими катализаторами являются катализаторы аморфного типа, такие как диоксид кремния, оксид алюминия, оксид магния, оксид бора и их смеси. Предпочтительными катализаторами являются катализаторы, содержащие компоненты молекулярного сита, такие как кристаллические алюминосиликаты или кристаллические боросиликаты.

Жидкость, которая может быть использована с наконечником сопла в соответствии с настоящим изобретением, может содержать любые тяжелые остатки, которые обычно подают в процесс коксования в псевдоожиженном слое. Когда наконечник сопла в соответствии с настоящим изобретением используют в процессе флюидизированного каталитического крекинга, термин "углеводородное сырье" включает в себя фракции нефти, такие как нафта, дистилляты, газойль и нефтяной остаток; сланцевую нефть; нефть из битуминозного песка; и нефть, полученную за счет сжижения угля; и т.п., причем такое сырье может содержать жидкости, полученные из биомассы. Это углеводородное сырье обычно может кипеть при температуре в диапазоне ориентировочно от 221°C до 760°C.

Углеводородное сырье и катализатор крекинга преимущественно пропускают в вертикальный реактор при состоянии крекинга, то есть при температуре ориентировочно от 427°C до 593°C (от 800°F до 1100°F); при среднечасовой скорости подачи сырья ориентировочно от 2 до 200; и при весовом отношении катализатора к углеводороду ориентировочно от 2 до 20, так что псевдоожиженная дисперсия имеет плотность ориентировочно от 16 до 640 кг/м3; и при скорости псевдоожижения ориентировочно от 3 до 45 м/с. При этих условиях степень конверсии составляет ориентировочно от 40 до 100 процентов, причем под степенью конверсии понимают процентное уменьшение углеводородов, кипящих при температуре выше 221°C.

Несмотря на то, что был описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, совершенно ясно, что он приведен только для пояснения изобретения и не имеет ограничительного характера, так что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки приведенной далее формулы изобретения.

Приведенный далее пример также приведен для пояснения изобретения и не имеет ограничительного характера.

Пример

Модели вычислительной гидрогазодинамики ("CFD"), использующие уравнения Навье-Стокса, были использованы для моделирования потока через три наконечника сопла. В качестве программного обеспечения для этой CFD модели использовали программное обеспечение ANSYS FLUENT Flow Modeling Software, выпускаемое фирмой Ansys, Inc. Обычно вводы модели содержат физическую форму внешней поверхности наконечника сопла, и объединенную массу потока пара и масла через наконечник сопла. В данном примере смесь пара с маслом моделировали как один плотный пар, а не как двухфазную смесь.

Инерция твердых частиц, то есть скорость твердых частиц в квадрате, умноженная на объем фракции твердых частиц, является мерой локальной кинетической энергии твердых частиц. Можно полагать, что инерция твердых частиц может быть направленно связана с потенциалом эрозии в подходящей локальной области.

Результаты CFD модели затем были преобразованы в визуальные данные при помощи имеющегося в продаже программного обеспечения для визуализации. На фиг.4 графически показаны результаты CFD моделирования для различных наконечников сопел, в том числе и для наконечника сопла в соответствии с настоящим изобретением. Более конкретно, непрерывный цветной график слева показывает инерцию твердых частиц, то есть потенциал эрозии, на шкале от 0 до 100, где 100 соответствует самой большой инерции. Как можно понять из рассмотрения чертежа половины наконечника 1 с множеством отверстий, области или профили значительной эрозии возникают вокруг периметров отверстий, что показано цветами, соответствующими относительно большей инерции. Наконечник 2 сопла с прямоугольным пазом также имеет контуры эрозии вокруг периметра конца паза. Наконечник 3 сопла в соответствии с настоящим изобретением имеет значительно сниженные контуры эрозии, что достигнуто за счет заявленной конструкции отверстия наконечника сопла. Следует иметь в виду, что моделированный расход был одним и тем же для всех наконечников сопел, показанных на фиг.4, так же, как и полная площадь отверстия, была одинаковой для всех наконечников сопел. Была смоделирована только половина каждого наконечника сопла, чтобы уменьшить время вычисления при помощи программного обеспечения FLUENT.

1. Наконечник сопла для распыления жидкого сырья, проходящего в зону, которая содержит циркулирующие флюидизированные частицы, содержащий:
(a) первый удлиненный паз; и
(b) второй удлиненный паз, который пересекается с первым удлиненным пазом под углом в диапазоне ориентировочно от 45 градусов до 135 градусов между двумя главными осями первого удлиненного паза и второго удлиненного паза и у сегмента, так что главная ось первого удлиненного паза делится на приблизительно равные длины и образуется единственное отверстие при помощи первого удлиненного паза и второго удлиненного паза, причем первый паз содержит выступающие элементы вдоль каждой из двух противоположных сторон, параллельных главной оси первого паза с каждой стороны первого паза, разделенного вторым удлиненным пазом.

2. Наконечник сопла по п.1, в котором главные оси пазов пересекаются по существу ортогонально.

3. Наконечник сопла по п.1, в котором главные оси обоих пазов имеют приблизительно одинаковую длину.

4. Наконечник сопла по п.1, в котором главная ось второго паза делится на приблизительно равные длины первым пазом.

5. Наконечник сопла по п.1, в котором длина малой оси первого паза лежит в диапазоне ориентировочно от 5% до 50% длины главной оси первого паза и в котором длина малой оси второго паза лежит в диапазоне ориентировочно от 1% до 10% длины главной оси второго паза.

6. Наконечник сопла по п.2, в котором элементы, выступающие по периметру первого вытянутого паза, содержат множество обращенных внутрь выступов, причем их форма выбрана из группы, в которую входят форма с квадратным концом, форма с прямоугольным концом, заостренная, полукруглая или скругленная формы.

7. Наконечник сопла по п.1, в котором первый паз имеет прямоугольную или эллиптическую форму.

8. Наконечник сопла по п.1, в котором второй паз имеет прямоугольную или эллиптическую форму.

9. Наконечник сопла по п.1, в котором первый паз содержит множество обращенных внутрь выступов, причем форма таких выступов выбрана из группы, в которую входят форма с квадратным концом, форма с прямоугольным концом, заостренная, полукруглая или скругленная формы, при этом длина малой оси первого паза лежит в диапазоне ориентировочно от 5% до 50% длины главной оси первого паза, длина малой оси второго паза лежит в диапазоне ориентировочно от 1% до 10% длины главной оси второго паза, главные оси пазов пересекаются по существу ортогонально, причем главные оси всех пазов имеют приблизительно одинаковую длину и второй паз делится на приблизительно равные длины первым пазом.

10. Способ распыления жидкого сырья, проходящего в зону, содержащую циркулирующие флюидизированные частицы, который предусматривает пропускание жидкого сырья в сопло, содержащее наконечник сопла, причем сопло имеет флюидную связь с внутренней частью зоны, при этом наконечник сопла представляет собой наконечник сопла по п.1.

11. Способ по п.10, в котором жидкость представляет собой углеводородное сырье, а зона представляет собой вертикальный реактор в процессе флюидизированного каталитического крекинга.

12. Способ по п.10, в котором первый паз наконечника сопла содержит по меньшей мере один элемент, выступающий внутрь из периметра отверстия.

13. Способ по п.10, в котором главные оси пазов пересекаются по существу ортогонально.

14. Способ по п.10, в котором главные оси всех пазов имеют приблизительно одинаковую длину.

15. Способ по п.10, в котором главная ось второго паза делится на приблизительно равные длины первым пазом.

16. Способ по п.10, в котором длина малой оси первого паза лежит в диапазоне ориентировочно от 5% до 50% длины главной оси первого паза, а длина малой оси второго паза лежит в диапазоне ориентировочно от 1% до 10% длины главной оси второго паза.

17. Способ по п.10, в котором первый паз содержит множество обращенных внутрь выступов, причем форма таких выступов выбрана из группы, в которую входят форма с квадратным концом, форма с прямоугольным концом, заостренная, полукруглая или скругленная формы.

18. Способ по п.10, в котором сопло выступает в зону.

19. Способ по п.10, в котором первый паз содержит множество обращенных внутрь выступов, причем форма таких выступов выбрана из группы, в которую входят форма с квадратным концом, форма с прямоугольным концом, заостренная, полукруглая или скругленная формы, при этом длина малой оси первого паза лежит в диапазоне ориентировочно от 5% до 50% длины главной оси первого паза, а длина малой оси второго паза лежит в диапазоне ориентировочно от 1% до 10% длины главной оси второго паза, главные оси пазов пересекаются по существу ортогонально, причем главные оси всех пазов имеют приблизительно одинаковую длину и второй паз делится на приблизительно равные длины первым пазом.



 

Похожие патенты:

Предметом настоящего изобретения является способ получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов кислородом, причем исходные газы, в состав которых входит поток, содержащий углеводород, и поток, содержащий кислород, сначала предварительно нагревают по отдельности, затем смешивают в смесительной зоне, а после протекания через блок горелок инициируют их реакцию в камере сгорания, после чего быстро охлаждают; способ отличается тем, что на внутреннюю стенку камеры сгорания подают поток промывного газа, вводят этот поток промывного газа с помощью нескольких подающих трубопроводов, а внутри камеры сгорания выполняют эти подающие трубопроводы так, что ориентация вектора главного направления выпущенного потока промывного газа не более чем на 10° отклоняется от ориентации вектора главного направления подаваемого через блок горелок потока газа, и подающие трубопроводы характеризуются шириной щели выходного отверстия в 1/1000-3/100, предпочтительно 1/500-1/100 от диаметра камеры сгорания, причем если рассматривать применительно к главному направлению подаваемого через блок горелок потока газа, то осуществляется многоэтапная подача потока промывного газа в расположенных друг за другом точках, причем свободное сечение камеры сгорания, которое доступно для протекания выходящему из блока горелок потоку газа, на уровне подающих трубопроводов для потока промывного газа приблизительно постоянно.

Модуль питающей форсунки для прямоточного введения газа и жидкости в объем реактора, где модуль питающей форсунки включает в себя: (а) внутреннюю трубку, ограничивающую газопровод, и внешнюю трубку, расположенную вокруг внутренней трубки, где внешняя поверхность внутренней трубки и внутренняя поверхность внешней трубки ограничивают кольцевой трубопровод для жидкости, и где каждая из трубок имеет входной патрубок и противоположный выходной патрубок; (b) первую форсунку, присоединенную к выходному патрубку внутренней трубки; (с) вторую форсунку, присоединенную к выходному патрубку внешней трубки и расположенную ниже первой форсунки по ходу потока, причем внутренняя трубка содержит продувочные отверстия.5 з.п.

Изобретение относится к способам и устройствам для регенерации твердых частиц катализатора. Способы включают ввод отработанных частиц катализатора в зону выжигания, образованную в регенераторе с непрерывным потоком катализатора.

Изобретения относятся к химической промышленности. Устройство включает загрузочный лоток (1) частиц катализатора и систему вибрирующих N желобов (2), связанных связующими элементами (3) с нижней частью лотка и с трубами загрузки (4).

Настоящее изобретение касается устройства для дозирования текучих сред или газов и его применения. Устройство для дозирования текучих сред или газов в трубопроводах, реакторах в виде труб или реакторах с внутренним контуром циркуляции содержит одно или несколько дозирующих колец, оснащенных точками дозирования, причем одно или несколько дозирующих колец расположены снаружи, по образующей которых проходит распределительная камера, и внутренняя стенка дозирующего кольца пронизана каналами впрыскивания.

Изобретение относится к реактору непрерывного действия с мешалкой, а также к способу осуществления полимеризации ненасыщенных мономеров с использованием указанного реактора.

Изобретение относится к способам транспортировки твердых частиц из зоны одного давления в зону с другим давлением. .

Изобретение касается улучшенного способа изготовления ацетилена и синтез-газа. Предложен способ получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов кислородом, причем исходные газы, в состав которых входит поток, содержащий углеводород, и поток, содержащий кислород, сначала предварительно нагревают по отдельности, затем смешивают в смесительной зоне, а после протекания через блок горелок вызывают их реакцию в камере сгорания, после чего быстро охлаждают. При этом на обращенную к камере сгорания поверхность блока горелок подают поток промывного газа, вводят этот поток промывного газа с помощью нескольких отверстий через блок горелок, причем усредненное отношение эффективной площади поверхности блока горелок к числу этих отверстий для потока промывного газа в блоке горелок находится в пределах от 5 до 100 см2, причем усредненное отношение эффективной поверхности блока горелок к числу этих отверстий для потока промывного газа в блоке горелок рассчитывается из отношения совокупной эффективной поверхности блока горелок к общему числу отверстий для промывного газа и причем проводимый через отверстия поток промывного газа распределяют с помощью распределительных устройств таким образом, что 70-100 об.% подаваемого потока промывного газа направляются параллельно обращенной к камере сгорания поверхности блока горелок. Изобретение позволяет получить синтез-газ и ацетилен улучшенным способом частичного окисления углеводородов, который препятствует отложениям на поверхности блока горелок без использования механической очистки. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 пр.
Наверх