[发明专利]加强汽提的用于气固流化系统的装置

说明书

一种用于在气固流化床中紧密混合固体颗粒和气态介质的装置，其包括布置在交替相交的平面中的多个波纹状的和/或肋状的平面支柱，所述交替相交的平面在交替相交的平面支柱之间或者附近提供多个打开的空间。该元件具有三维格栅构造，并且波纹状的和/或肋状的平面支柱由具有峰和谷或肋的金属形成，使得峰和谷或肋在组装到元件中的时候与平面支柱的下降线成小于90度的角度。成角度的峰和谷或肋形成通道，该通道加强催化剂颗粒进入立柱之间的空间的横向运动，以提供改善的蒸气/固体混合和接触。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2017年7月14日提交的题为“加强汽提的用于气固流体化系统的装置”的美国专利申请No.15/649,729的优先权，该申请的内容通过引用其全文而合并于此用于所有目的。

技术领域

本发明涉及流化床，在该流化床中固体和流体以逆流关系流动。更具体而言，本文公开的实施方案涉及内部构件，更具体而言涉及填充物元件，以促进流化床中的固体和流体之间的接触。

背景技术

流化催化裂化(FCC)工艺是炼油厂中常用的化学工艺，其目的是将较重的高分子量碳氢化合物材料转化为较轻的低分子量碳氢化合物馏分。在这种类型的工艺中，碳氢化合物原料在高温下汽化，同时与保持悬浮在原料蒸气中并由此夹带的裂化催化剂的颗粒接触。在裂化反应产生所期望的分子量范围相应地沸点降低之后，将获得的产物与催化剂颗粒分离。随后将颗粒汽提以回收所夹带的碳氢化合物，通过燃烧在其上形成的焦炭而再生，并且通过再次与待裂化的原料接触而再循环。

在该过程中，通过控制的催化反应和热反应，带来了所期望的碳氢化合物的沸点的降低。当细雾化的原料与催化剂颗粒接触时，这些反应几乎立即发生。然而，在催化剂颗粒与原料接触的短时间内，颗粒基本上由于碳氢化合物吸附以及焦炭和其他污染物在催化剂的活性部位上的沉积而迅速失活。因此，有必要连续地(例如用蒸汽)汽提失活的催化剂，以回收吸附和夹带在空隙中的碳氢化合物，并且在将催化剂颗粒再循环到反应区之前，通过在单级或多级再生部分中控制焦炭的燃烧，而连续地再生催化剂而不改变其性能。

汽提是流化催化裂化过程中的决定性步骤之一。实际上，汽提不足会导致反应器流出物残留在催化剂颗粒上和催化剂颗粒之间，因此在再生步骤中，额外的燃烧负荷会施加在再生器上，产生过多的热量超过驱动催化反应所需的热量。结果，夹带的碳氢化合物蒸气进入再生器燃烧代表了转化产物最终产率的损失。

在FCC工艺中，催化剂颗粒的汽提和再生通常在流化床中进行，以促进容器内的流体流和催化剂颗粒的剧烈混合和紧密接触。流化床通常通过使流体流(一般是蒸气流)以足以使颗粒悬浮并且引起固体颗粒湍流混合的流速向上通过小的固体颗粒床而产生。

通常，在将反应器流出物与催化剂颗粒分离之后，将颗粒引导至汽提室，在汽提室中以下降的密集流化相进行汽提。在腔室的底部处注入的气态流体用于流化焦化的催化剂颗粒，并且置换位于颗粒之间的间隙空间中的夹带的碳氢化合物。对于这种气态流体，优选使用极性材料(例如蒸汽)，因为它被催化剂颗粒更强烈地吸附，因此碳氢化合物更容易被置换。最后，汽提的催化剂颗粒被输送到再生区。

此外，汽提操作具有挑战性。特别是，难以控制催化剂颗粒的行进，并且难以避免与沟流(channeling)(较大气泡直接经过流化床)相关的部分脱流化(de-fluidization)以及与反向混合(流动性差的颗粒向下流动，或者甚至这种颗粒的再循环，特别是在汽提室壁的区域)相关的部分脱流化。因此，特别是在较大体积的流化床中，难以控制失活的催化剂颗粒的平均汽提时间的范围以及颗粒与气态流体之间的接触质量。另外，当催化剂流速降低到远低于设计流速的水平时，需要较高的蒸汽与催化剂比，以保持催化剂在汽提塔中的流化并且实现足够的汽提效率。过量的蒸汽会增加连接到汽提塔的设备上的气体和液体负荷。例如，过量的蒸汽可能增加每磅处理过的碳氢化合物产生的酸性水的量，以及增加用于生产和加工过量的蒸汽的运行成本。