[发明专利]用于蒸汽-固体混合的多方向装置

说明书

公开了一种填料系统，其具有一系列扁平的薄片构件，这些扁平的薄片构件布置成促进在流化床(例如FCC汽提塔中的一个)中的向上流动的气流和向下流动的固体颗粒流的混合。薄片构件布置在填料系统的单层内提供了不同的气固流动方向，以增强气体和催化剂在所有方向上的交叉混合，并减少了气体与催化剂绕开的可能性。薄片构件布置具有分裂部，这使薄片构件周围的相分离趋势最小化。薄片构件的布置和尺寸设定旨在促进两个相之间的紧密接触，以确保将捕集在颗粒内部的材料有效地传质到气相。薄片构件的布置防止了气泡过度的生长和窜流(这两者都会减少用于传质的表面积)。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年11月30日提交的名称为“用于蒸汽-固体混合的多方向装置”的美国专利申请No.15/827，410的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及用于流化床中的内部构件，其中固体颗粒和流体以逆向流动的关系流动。更具体地，本文公开的实施方案针对包括多个隔板的填料元件，其用于促进流化床中固体颗粒与流体之间的接触。

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，其目的是将重的高分子量烃类物质转化为更轻的较低分子量烃类馏分。在这种类型的工艺中，烃原料在高温下蒸发，并且同时与保持悬浮在原料蒸汽中并由此被夹带的裂化催化剂的颗粒接触。在裂化反应产生所需的分子量范围且沸点相应降低之后，将获得的产物蒸汽与催化剂颗粒分离。随后颗粒被汽提以回收夹带的烃，颗粒通过燃烧在其上形成的焦炭而再次生成，并通过再次与要裂化的原料接触而进行再循环。

在该工艺中，通过受控的催化和热反应实现了烃沸点的所需降低。当精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。在催化剂颗粒与原料接触的短时间内，由于烃吸附以及焦炭和其他污染物沉积在催化剂的活性部位上，因而颗粒基本失活。有必要连续地汽提(例如用蒸汽)失活的催化剂，从而在催化剂再生之前，连续且不改变其性能的情况下，通过在将催化剂颗粒回收到反应区之前在单级多级再生区段中控制焦炭的燃烧，以回收被吸附和夹带在空隙中的挥发性烃。

汽提是流体催化裂化工艺中的确定步骤之一。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以及催化剂颗粒之间，从而在再生步骤的过程中，额外的燃烧负荷会施加在再生器上，产生的过量的热量超过了驱动催化反应所需的热量。结果，进入再生器中的夹带的烃蒸汽的燃烧表示转化产物的最终产率的损失。

在FCC工艺中，催化剂颗粒的汽提通常在深流化床中进行，以促进容器内流体流和催化剂颗粒的激烈混合、紧密接触，并为汽提提供足够的停留时间。流化床通常是通过使流体流(通常为蒸汽流)以足以使颗粒悬浮并在床内引起气固混合的流速而向上经过固体颗粒床而产生的。

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致密流化相进行汽提。在腔室底部处注入的气态流体用于流化焦化的催化剂颗粒，并置换位于颗粒之间的间隙空间中的夹带的烃。对于这种气态流体，优选使用极性材料，例如蒸汽，这是因为其会被催化剂颗粒更强烈地吸附，从而烃更容易被置换。最终，汽提的催化剂颗粒被转移到再生区。

此外，汽提操作是具有挑战性的。特别地，难以控制催化剂颗粒的行进，并且难以避免与窜流(大气泡直接通过流化床)和逆混合(流化不良的颗粒的向下流动或甚至这样的颗粒再循环，特别是在汽提室壁的区域中)关联的局部的去流化。因此，特别是在大容量流化床中，难以控制失活的催化剂颗粒的范围和平均汽提时间以及颗粒与气态流体之间的接触质量。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，过量蒸汽会增加每磅处理的烃所产生的酸性水的量，并增加用于生产和加工过量蒸汽的运行成本。