Устройство теплообмена между твердыми частицами и теплообменной средой

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (II) (5!)5 В 01 J 8/18

Г СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) . рг:.

I : .t .у -. .Х.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (72) Петер Хаддон Барнес (AU) (56) Патент США М 2310962, кл. 23-288, 1943. (21) 4614005/26 (22) 28.04,89 (31) 881390 (32) 03.05.88 (33) GB (46) 15.05.93. Бюл. N 18

P1) Шелл интернэшнл Рисерч Маатсхаппий .В. (NL) (54) УСТРОЙСТВО ТЕПЛООБМЕНА МЕЖДУ

ТВЕРДЫМИ ЧАСТИЦАМИ И ТЕПЛООБМЕННОЙ СРЕДОЙ

Изобретение относится. к устройству и способу теплообмена между твердыми частицами и теплообменной средой и к использованию такого устройства в процессе каталитического крекинга в потоке.

Второй вариант ликвидирует необходимость использования дорогих труб, напорных труб, вертикальных трубопроводов, а также вспомогательных средств, таких как клапаны и компенсаторы. Однако массоперенос в таком втором варианте хуже, чем в первом, следовательно, хуже и эффективность труб в отношении теплообмена. Кроме того должно быть ясно, что массоперенос охлажденных твердых частиц от корпуса к резервуару, и, следовательно, эффективность теплообмена в устройстве в меньшей степени поддаются управлению, чем в первом варианте, В настоящем изобретении предлагается усовершенствование по отношению к вы(57) Область использования: данное устройство может быть использовано в процессе каталитического крекинга в потоке, охлаждая обработанные частицы катализатора.

Устройство содержит вертикальный корпус, который снабжен устройством средства для аэрации, имеющими впускное устройство аэрирующего потока, вирус выпускное отверстие образующие между собой зону аэрации, и теплообменные устройства, имеющими средства для входа и средства для выхода теплообменной среды и расположенными в зоне аэрации, Кроме того устройство содержит входную трубу для твердых частиц, которая вытягивается в зону аэрации, 5 з.п. ф-лы, 1 ил. шеописанному устройству, с помощью кото- Я рого массовый поток, и, следовательно теплообменные качества устройства улучшаются по сравнению с вышеописан- а ным вторым вариантом, тогда, как отсутст- Q) вует необходимость в использовании дорогих напорных труб, клапанов, компен- 0 сатаров и тому подобное. Усовершенствование достигается путем обеспечения входного трубопровода для твердых частиц, который вытягивается в корпус.

Соответственно этому в настоящем изобретении предлагается устройство для теплообмена между твердыми частицами и Ъ теплообменной средой, содержащее корпус, который снабжен средствами для аэрации с входом для аэрирующего потока, выходным отверстием, в силу чего зона аэрации располагается между средствами для аэрации и выходным. отверстием, и теплообменными средствами по крайней мере

101F) 231 с одним входом и одним выходом для теплообменной среды, вытянутыми в часть аэрационной зоны. причем устройство содержит входную трубу для твердых частиц, которая вытягивается в аэрационную зону.

С помощью аэрирующего потока осуществляется уменьшение плотности, так как осуществляется течение имеющей низкую плотность смеси твердых частиц и аэрирующего потока из корпуса и течение имеющих высокую плотность твердых частиц, входящих в корпус через входной трубопровод, Путем подбора величины ввода аэрирующего потока массовый поток может легко регулироваться. При работе корпус обычно находится в вертикальном положении, Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает, кроме того, способ теплообмена между твердыми частицами и теплообменной средой, содержащей пропускание твердых частиц вниз через входной трубопровод для твердых частиц в аэрационную зону, аэрирование твердых частиц в аэрационной зоне с помощью введения аэрирующей жидкости в аэрационную зону, в силу чего происходит снижение плотности смеси твердых частиц и аэрирующего потока, пропускание смеси с уменьшенной плотностью вверх между входной трубой и корпусом вдоль входной трубы и теплообменных средств, через которые пропускается теплообменная среда, в результате чего осуществляются теплообмен между твердыми частицами и теплообменной средой, и вывод смеси твердых частиц и аэрирующего потока через выход, устроенный вверху аэрационной зоны.

Корпус может иметь различную форму в зависимости от места, где оно должно располагаться, и пространства; которое имеется в наличии. Следовательно, корпус может иметь такую форму, что его поперечное сечение представляет собой квадрат, эллипс, круг или имеет продолговатую форму, и корпус может иметь форму блока, конуса, сферы или какого-либо цилиндра, Предпочтительно, корпус обычно является цилиндрическим. Такая форма обеспечивает достаточное пространство для теплообменных средств и способствует отсутствию мертвого пространства.

Через выходное отверстие в корпусе смесь твердых частиц и аэрирующего потока выводится из корпуса. Он обычно бывает круглым или эллиптическим, когда корпус имеет вертикальную ориентацию, выходное отверстие удобно располагать вверху аэрационной зоны, Выходная труба для твердых частиц вытягивается в корпус, в частности, в аэрационную зону, предпочтительно, в область ввода аэрирующего потока для твердых частиц. Эта труба может входить в корпус в различных местах, но, предпочтительно, она входит в корпус в месте, противоположном средствам для аэрации, Удобно, чтобы по крайней мере часть входной трубы, которая вытягивается в аэрационную зону, была коаксиальной корпусу, что обуславливает равномерное распределение твердых частиц по поперечному сечению корпуса. С конструктивной точки зрения, предпочтительно, чтобы не только эта часть, но и остальная входная труба были коаксиальными по отношению к корпусу. Предпочтительно, чтобы входная труба входила в корпус через выходное отверстие. Более предпочтительно, чтобы входная труба была концентричной по отношению к выходному отверстию. в силу чего обеспечивается, по существу, кольцевое отверстие между корпусом и входной трубой в качестве выхода для твердых частиц и аэрирующего потока.

Средства для аэрации могут быть любыми средствами для ввода аэрирующего потока в корпус, таким как сетка, через которую аэрирующий поток вводится. Средства для аэрации с вводом аэрирующего потока устанавливаются как пучок

ЗО аэрационных труб с одним или более отверстиями на одном конце при другом конце, соединенном с источником аэрирующего потока, Эти трубы могут быть установлены в корпусе. Аэрирующим потоком является

З5 воздух, но могут быть использованы и другие подходящие потоки, например пар, Аэрационная эона может содержать вторичные средства для аэрации, которые располагаются в аэрационной зоне, Путем

4О использования таких вторичных средств для аэрации величина аэрации в аэрационной зоне может быть увеличена и, таким образом, массоперенос может быть улучшен.

Вторичные средства для аэрации могут со45 держать отдельную сетку или трубы, которые выходят в аэрационную зону.

П редпочтител ьно вторичные средства для аэрации снабжены одной или более перфораций в боковой стенке аэрационных труб, которые описаны выше.

Теплообменными средствами могут служить любые обычные устройства для передачи тепла от одной среды к другой. Так например, можно установить пластины или

55 змеевики в качестве теплообменных средств. Предпочтительно, теплообменные устройства устанавливаются в виде пучка труб, благодаря чему облегчается решение проблемы расширения или сжатия. Еще более предпочтительными являются теплооб1816231

10

25

55 менные средства в виде труб штыкового типа, когда трубы устанавливаются одна в другую и когда один конец труб не соединяется с другими компонентами теплообменных средств, такими как коллектор, служащий в качестве входных и/или выходных средств для теплообменной среды. Такая конструкция сводит к минимуму какие-либо проблемы, которые могут возникнуть в результате расширения или сжатия теплообменных компонентов.

Предпочтительная теплообменная среда включает воду и/или пар.

Устройство, соответствующее изобретению, может с успехом использоваться для передачи тепла между теплообменной средой и твердыми частицами. Теплопередача между твердыми частицами и теплообменной средой может с успехом объединяться с эндотермической реакцией, которая может иметь место в теплообменных средствах. Например, может быть выбрана теплообменная среда, которая подвергается эндотермическому превращению в более полезные продукты. Каталитические эндотермические реакции могут быть обусловлены вводом катализатора в теплообменные средства. Если. например, теплообменные средства представляют собой пучки труб, катализатор может с успехом быть помещен в трубы в виде неподвижных слоев. Примером реакции, которая с успехом может быть осуществлена в теплообменных средствах такого типа, является эндотермическая ка-талитическая дегидрогенизация в олефины.

Устройство, соответствующее изобретению, успешно используется в процессе каталитического крекинга в потоке, охлаждая отработанные частицы катализатора, которые регенерируются. Отработанные частицы катализатора содержит осажденный на них кокс.

Содержащие кокс частицы катализатора далее пропускаются к регенератору, в котором по крайней мере часть кокса обжигается, Регенирированные таким образом частицы катализатора затем снова вводятся в реактор для проведения процесса, При использовании в процессе каталитического крекинга в потоке устройство, соответствующее изобретению, соединяется с дном регенератора, используемого в процессе каталитического крекинга в потоке, Использование устройства, соответствующего изобретению, в процессе регенерации способствует большей скорости рециркуляции частиц катализатора через регенератор, через реактор и обратно, и полному сжиганию кокса на отработанных частицах с получением двуокиси углерода без возникновения риска перегрева частиц катализатора.

На чертеже представлено устройство, содержащее корпус 1, который содержит средства (трубы) для аэрации 2 выходным отверстием 3, теплообменные средства, выполненные в виде наружной 4 и внутренней

5 труб.

Выходное отверстие 3 трубы 2, располагается у нижнего конца трубы 2. В представленном варианте выход 3 находится внизу трубы 2. Труба может быть снабжена одной или более отверстиями в боковой стенке трубы, и помимо этого отверстия могут служить вторичными средствами для аэрации.

Труба 2 соединяется с входным коллектором 6. Труба 2 и коллектор 6 вместе служат в качестве входа для аэрирующего потока.

На фиг.1 показана только одна труба для аэрации. Очевидно,что устройство.соответствующее изобретению, может быть снабжено множеством труб. Теплообменные средства содержат теплообменную систему штыкового типа, Она содержит наружную трубу 4 и внутреннюю трубу 5. Внутренняя труба 5 соединяется через резервуар 7 с входной трубой 8. Наружная труба 4 соединяется через выходной резервуар 9 с выходной трубой. Резервуары 7 и 9 ограничены корпусом 1 и стенками 11 и 12. На рисунке показан только один комплект внутренней и наружной трубы. Очевидно, что на практике устройство может содержать много таких комплектов. Как средства для аэрации, так и теплообменные средства могут быть прикреплены к корпусу крепежными средствами (не показаны). Устройство снабжено, кроме того, входной трубой для твердых частиц 13. Эта труба может быть снабжена сборными средствами 14, имеющими форму перевернутого усеченного конуса.

Устройство работает следующим образом, Через сборные средства 14 и входную трубу 13 твердые частицы, в частности частицы катализатора, применяемого в процессе, пропускаются в корпус 1 и, более конкретно, в пространстве, находящееся между средствами для аэрации 3 и выходным отверстием 15, названное аэрационной зоной. Путем введения аэрирующей среды через средства для аэрации 3 плотность смеси твердых частиц с аэрирующим потоком уменьшается по сравнению с плотностью твердых частиц, входящих в корпусе через входную трубу 13, В результате этого осуществляется течение частиц вверх вдоль теплообменной системы и входной трубы

13. Во время кантактирования с теплообменной системой движущиеся LBQpx части1816231

30 цы подвергаются теплообмену с теплообменной средой, Теплообменная среда пропускается через вход 8 и резервуар 7 во внутреннюю трубу 5, входящую в наружную трубу 4. В трубе 4 теплообменная среда проходит вниз, и в это время теплообмен мОжет осуществляться между частицами и теплообменной средой. Затем среда поступает в выходной резервуар 9 и выводится через выходную трубу 10. В случае когда получается пар, имеющий относительно высокое давление, например, 40 — 100 бар, когда вода используется в качестве теплообменной среды, стенка 12 предпочтительно делается закругленной, чтобы противостоять таким давлениям, Частицы. движущиеся вверх, выводяться из корпуса через выходное отверстие 15.

Формула изобретения

1. Устройство теплообмена между твердыми частицами и теплообменной средой, содержащее вертикальный корпус с впускным трубопроводом для твердых частиц, устройством аэрации, имеющим впускное устройство для аэрирующего агента и выпускное отверстие, образующие между собой зону аэрации, и теплообменное устройство, имеющее впускное и выпускное устройства для теплообменной среды и размещенное по меньшей мере в части эоны аэрацйи, о тл и ч а ю щ е е с я тем. что, с целью интен5 сификации теплообмена, впускной трубопровод для твердых частиц расположен

° внутри корпуса в зоне аэрации.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что корпус вы пол нен и реимущест10 венно цилиндрическим.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что по меньшей мере часть впускного трубопровода для твердых частиц, которая расположена в зоне аэрации, 15 установлена в корпусе коаксиально, 4. Устройство по пп.1-3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что впускной трубопровод установлен концентрично выпускному отверстию.

20 5. Устройство по пп.1 — 4, о т л и ч а ющ е е с я тем, что устройство аэрации выполнено в виде. пучка аэрационных труб, имеющих каждая на одном конце одно или более отверстий для введения аэрирующего аген25 та.

h . 6. Устройство по пп.1-5. о т л и ч а ющ е е с я тем, что теплообменное устройство выполнено в виде пучка труб.

Составитель H,Êàöoâñêàÿ

Техред М. Морге нтал Корректор Н.Ревская

Редактор

Производственно-иэдагельский комбинат "Патент". r, Ужгород, ул.Гагарина, 101. Заказ 1647 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5