Способ и устройство для снижения давления в потоке отходящего газа
Изобретения относятся к способу и устройству для снижения давления в потоке газа. Описан способ снижения давления потока отходящего газа, включающий пропускание потока отходящего газа под давлением в сосуд, при этом сосуд содержит слой твердых частиц, впускной канал для газа, сообщающийся с регенератором катализатора на впускном конце, и выпускной конец указанного впускного канала, сообщающийся с указанным слоем твердых частиц; добавление твердых частиц в указанный слой твердых частиц через впускное отверстие для твердых частиц в указанном сосуде, указанное впускное отверстие для твердых частиц находится в части сосуда, которая не принимает поток отходящего газа, указанное впускное отверстие для твердых частиц находится в кольцевом пространстве, образованном между впускным каналом для газа, проходящим в указанный сосуд, и стенкой указанного сосуда; пропускание потока отходящего газа под давлением через слой твердых частиц в сосуде для снижения давления потока отходящего газа; и выпуск потока отходящего газа из сосуда под более низким давлением. Описано устройство для снижения давления потока отходящего газа, включающее сосуд, содержащий слой твердых частиц; впускной канал для газа, сообщающийся с регенератором катализатора на впускном конце, и выпускной конец указанного впускного канала, сообщающийся с указанным слоем твердых частиц; выпускной канал для газа, сообщающийся с указанным слоем твердых частиц на впускном конце; впускное отверстие для твердых частиц в указанном сосуде для добавления твердых частиц в указанный слой твердых частиц; выпускное отверстие для твердых частиц в указанном сосуде для отведения твердых частиц из указанного слоя твердых частиц; выпускное отверстие для твердых частиц находится в кольцевом пространстве, образованном между выпускным каналом для газа, проходящим в сосуд, и стенкой сосуда; указанный слой твердых частиц между выпускным концом впускного канала и впускным концом выпускного канала. Технический результат - понижение давления отходящего газа. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область изобретения
Область применения относится к управлению потоком отходящего газа из регенератора катализатора и, в частности, из каталитического регенератора, например, в установке каталитического крекинга с псевдоожиженным катализатором (FCC) или в установке по переработке метанола в олефины (MTO).
Предпосылки создания изобретения
Технология FCC постоянно совершенствуется и остается преобладающим источником производства бензина на многих нефтеперерабатывающих заводах. Этот бензин, как и более легкие продукты, образуется в результате крекинга более тяжелого и менее ценного углеводородного сырья с более высокой молекулярной массой, такого как газойль.
В своей наиболее общей форме процесс FCC включает реактор, который тесно связан с регенератором, за которым следует отделение углеводородного продукта ниже по потоку. Углеводородное сырье приводят в контакт с катализатором в реакторе для крекинга углеводородов с получением продуктов с меньшей молекулярной массой. В ходе этого процесса кокс, как правило, накапливается на катализаторе. Кокс следует выжигать из катализатора в регенераторе.
При воздействии на катализатор оксигенатов, таких как метанол, для стимуляции реакции с получением олефинов в процессе MTO образуется углеродсодержащий материал, который осаждается на катализаторе. Накопление коксовых отложений препятствует способности катализатора стимулировать реакцию MTO. По мере увеличения количества коксовых отложений катализатор теряет активность, и меньшее количество сырья преобразуется в желаемый олефиновый продукт. На стадии регенерации кокс удаляют из катализатора посредством сжигания в присутствии кислорода, восстанавливая каталитическую активность катализатора. Затем регенерированный катализатор можно снова подвергнуть воздействию оксигенатов для стимуляции превращения в олефины.
Стандартные регенераторы катализатора, как правило, содержат сосуд, имеющий впускное отверстие для отработанного катализатора, выпускное отверстие для регенерированного катализатора и распределитель для газа сгорания для подачи воздуха или другого кислородсодержащего газа в слой катализатора, который находится в сосуде. Циклонные сепараторы удаляют катализатор, увлеченный отходящим газом перед выходом отходящего газа из сосуда регенератора. Для удаления катализаторной пыли из потоков отходящего газа также можно использовать расположенные ниже по потоку сосуды, в которых также можно использовать циклонное разделение.
Теплота сгорания в регенераторе, как правило, образует отходящий газ при температурах от 677 до 788°C (от 1250 до 1450°F) и в диапазоне давлений от 138 до 276 кПа (от 20 до 40 фунтов/кв. дюйм (изб.)). Несмотря на то, что давление является относительно низким, большой объем отходящего газа из регенератора содержит достаточную кинетическую энергию для обеспечения рекуперации энергии. Отходящий газ можно подавать в установку рекуперации энергии, которая может содержать детандерную турбину. Кинетическая энергия отходящего газа передается через лопасти детандера на ротор, соединенный либо с главным воздушным нагнетателем, для получения воздуха для сжигания для регенератора FCC и/или на генератор для выработки электрической энергии. Отходящий газ может также подаваться в генератор пара для дополнительной рекуперации энергии.
Перед выпуском из вытяжной трубы давление потоков отходящего газа, которые могли бы пройти через сепаратор третьей ступени, охладитель отходящего газа и/или оборудование для рекуперации энергии, все еще должно быть снижено. В камерах снижения давления используются решетки с отверстиями для приложения падения давления к отходящему газу перед выпуском через вытяжную трубу.
Более усовершенствованные сосуды снижения давления могут оптимизировать переработку отходящего газа из регенератора катализатора.
Изложение сущности изобретения
Способ и устройство для снижения давления потока отходящего газа включают пропускание потока отходящего газа под давлением из регенератора катализатора в сосуд для снижения давления и через слой твердых частиц в сосуде снижения давления для снижения давления потока отходящего газа. Отходящий газ выходит из сосуда под более низким давлением. Слой твердых частиц размещен в сосуде между выпускным концом впускного канала и впускным концом выпускного канала. Если в слое твердых частиц образуются отложения, твердые частицы можно заменить свежими твердыми частицами, чтобы избежать чрезмерного падения давления. Более того, способ и устройство позволяют сбалансировать падение давления между золотниковым клапаном и сосуда с уплотненным слоем путем изменения уплотненного запаса материала в сосуде по мере изменения расхода отходящего газа.
Дополнительные признаки и преимущества изобретения станут понятны из описания изобретения, графических материалов и формулы изобретения, представленных в настоящем документе.
Краткое описание графических материалов
На фиг. 1 показано схематическое изображение установки FCC согласно настоящему изобретению.
На фиг. 2 показан увеличенный частичный вид фиг. 1.
На фиг. 3 показан вариант осуществления, альтернативный показанному на фиг. 2.
Определения
Термин «сообщение» означает, что между перечисленными компонентами функционально допустимо протекание материала.
Термин «сообщение вниз по потоку» означает, что по меньшей мере часть материала, протекающего в рассматриваемый объект, который находится в сообщении вниз по потоку, может функционально протекать от объекта, с которым он сообщается.
Термин «сообщение вверх по потоку» означает, что по меньшей мере часть материала, протекающего из рассматриваемого объекта, который находится в сообщении вверх по потоку, может функционально протекать к объекту, с которым он сообщается.
Термин «непосредственное сообщение» означает, что поток из расположенного выше по потоку компонента поступает в расположенный ниже по потоку компонент, не проходя через какой-либо другой промежуточный сосуд.
Термин «косвенное сообщение» означает, что поток из расположенного выше по потоку компонента поступает в расположенный ниже по потоку компонент после прохождения через промежуточный сосуд.
Термин «обход» означает, что объект не находится в сообщении вниз по потоку с рассматриваемым объектом обхода, по меньшей мере в объеме обхода.
В настоящем документе термин «сепаратор» означает сосуд, который имеет впускное отверстие и по меньшей мере два выпускных отверстия.
В настоящем документе термин «превалирующий» или «преобладающий» означает более 50 мас.%, предпочтительно более 75 мас.% и предпочтительно более 90 мас.%.
При использовании в настоящем документе термин «обогащенный компонентом поток» означает, что богатый поток, выходящий из сосуда, имеет более высокую концентрацию компонента, чем подаваемый в сосуд поток.
Подробное описание
Было обнаружено, что отверстия в решетке в традиционных камерах снижения давления склонны к эрозии из-за содержания твердых частиц в потоке отходящего газа, что приводит к эрозии отверстий и уменьшению степени падения давления, оказываемого на поток отходящего газа с течением времени. Такое ухудшение падения давления заставляет оператора перемещать расположенный выше по потоку золотниковый клапан в более закрытое положение для смещения падения давления к расположенному выше по потоку золотниковому клапану, что может потенциально подвергать трубопровод для отходящего газа воздействию высоких шумов и вибраций. Кроме того, более высокая скорость на золотниковом клапане увеличивает эрозию клапана с соответствующим уменьшением срока службы дорогостоящих клапанов. Дисбаланс падения давления также может возникать в результате изменений расхода отходящего газа. Более того, требования к шагу решетки обуславливают использование высоких камер снижения давления, особенно для более крупных установок. И наконец, в установках FCC образование эвтектических отложений на отверстиях в решетках приводит к существенному закупориванию отверстий в камере снижения давления. На нефтеперерабатывающих заводах часто прибегают к временному выводу из эксплуатации камеры снижения давления и вводу в нее скорлупы грецкого ореха для устранения закупорки отверстий.
Варианты осуществления, описанные в настоящем документе, применимы к замене перфорированных пластин в камере снижения давления материалом в виде частиц, который может обеспечивать перепад давления на проходящем потоке отходящего газа. Если отложения на твердых частицах становятся избыточными, твердые частицы в виде отложений можно пополнять чистыми твердыми частицами. Материал в виде частиц не будет подвергаться эрозии, поскольку они не жестко уплотнены вместе. Более того, материал в виде частиц может быть изготовлен из устойчивых к эрозии керамических материалов, таких как оксид алюминия и/или диоксид кремния.
Обратимся к фиг. 1, на которой одинаковые номера позиций обозначают одинаковые компоненты; на фиг. 1 показан способ и устройство 1 для каталитического крекинга с псевдоожиженным катализатором (FCC). Установка 10 FCC содержит реактор 12 и регенератор 14. Переменные процесса, как правило, включают в себя температуру реакции крекинга от 400 до 600°C и температуру регенерации катализатора от 500 до 900°C. Как крекинг, так и регенерация происходят при абсолютном давлении ниже 5 атмосфер.
На фиг. 1 показана типичная установка для процесса FCC, в которой поток тяжелого углеводородного сырья или сырой нефти в трубопроводе 15 распределяется распределителями 16 в стояк 20 для приведения в контакт с вновь регенерированным катализатором крекинга, поступающим из канала 18 регенератора. Этот контакт может происходить в узком стояке 20, проходящем вверх к нижней части сосуда 22 реактора. Контакт сырья и катализатора псевдоожижают газом из трубопровода 24 псевдоожижения. Тепло от катализатора испаряет углеводородное сырье, а затем углеводородное сырье подвергают крекингу до углеводородов с меньшей молекулярной массой в присутствии катализатора, поскольку оба из них переносятся вверх по стояку 20 в сосуд 22 реактора. Затем подвергнутые крекингу легкие углеводородные продукты отделяют от катализатора крекинга с помощью циклонных сепараторов, которые могут содержать предварительный сепаратор 26 и одну или две ступени циклонов 28 в сосуде 22 реактора. Газообразные продукты выходят из сосуда 22 реактора через выпускное отверстие 31 для продукта для транспортировки в секцию извлечения продукта, которая не показана. В стояке 20 происходят неизбежные побочные реакции, оставляя на катализаторе отложения кокса, которые снижают активность катализатора. Для дальнейшего использования отработанный катализатор нуждается в регенерации. Закоксованный катализатор после отделения от газообразного углеводорода продукта попадает в отпарную секцию 34, где пар нагнетают через сопло 35 в распределитель для удаления всех остаточных паров углеводородов. После операции отпаривания закоксованный катализатор подают в регенератор 14 катализатора через канал 36 отработанного катализатора.
На фиг. 1 показан регенератор 14, содержащий сосуд 19 регенератора, известный как топочная камера. Однако допустимы и другие типы регенераторов. В регенераторе 14 катализатора поток кислородсодержащего газа, такого как воздух, вводят из трубопровода 37 через распределитель 38 воздуха для контакта с отработанным катализатором в первой нижней камере 40, сжигают кокс, отложившийся в ней, и получают регенерированный катализатор и отходящий газ. В процессе регенерации катализатора в катализатор добавляют значительное количество тепла, обеспечивая энергию для смещения эндотермических реакций крекинга, происходящих в стояке 20. Катализатор и воздух перемещаются вверх вместе вдоль стояка топочной камеры, расположенного в регенераторе 14 катализатора, и после регенерации сначала разделяются путем выпуска в верхнюю камеру 42 через устройство 43 для разделения. Более тщательное разделение регенерированного катализатора и отходящего газа, выходящих из устройства 43 для разделения, достигается при помощи сепараторных циклонов 44, 46 первой и второй ступени, соответственно, внутри верхней камеры 42 регенератора 14 катализатора. Катализатор, отделенный от отходящего газа, проходит через отводы из циклонов 44, 46, а относительно более легкий отходящий газ в катализаторе последовательно выходит из циклонов 44, 46 и выпускается из сосуда 14 регенератора через выпускное отверстие 47 для отходящего газа в трубопровод 48 для отходящего газа.
Регенерированный катализатор может быть возвращен обратно в реактор 12 по каналу 18 регенератора. Стояк 20 реактора 12 может находиться в сообщении вниз по потоку с сосудом 19 регенератора 14. Канал регенератора имеет впускной конец 18i, соединенный с сосудом 19 регенератора, в одном аспекте с верхней камерой 42 сосуда 19 регенератора, для приема из нее регенерированного катализатора, и выпускной конец 18o, соединенный со стояком 20 реактора 12 для транспортировки регенерированного катализатора в стояк 20 реактора 12. В результате сжигания кокса пары отходящего газа, выходящие из верхней части регенератора 14 катализатора в трубопровод 48 для отходящего газа, содержат SOx, NOx, CO, CO2, N2, O2 и H2O, наряду с меньшими количествами других веществ. Кроме того, некоторые из этих веществ могут выходить с регенерированным катализатором, выходящим из канала 18 регенератора, и поступать в стояк 20 реактора 12. В регенераторе топочной камеры, показанном на фиг. 1, регенерированный катализатор может транспортироваться из верхней камеры 42 в нижнюю камеру 40 сосуда 19 регенератора через охладитель катализатора, который не показан, и/или через рециркуляционный канал 50.
Горячий отходящий газ выпускается из регенератора 14 через выпускное отверстие 47 для отходящего газа в трубопровод 48 для отходящего газа, находящийся в сообщении вниз по потоку с регенератором 14. Сепаратор может находиться в сообщении вниз по потоку с трубопроводом 48 для отходящего газа для отделения регенерированного катализатора от отходящего газа. Частицы катализатора могут быть отделены от выпущенного отходящего газа в трубопроводе 48 любым подходящим сепаратором. Подходящий сепаратор включает в себя сепаратор 70 третьей ступени (TSS), который содержит сосуд, содержащий множество циклонных сепараторов. TSS 70 может представлять собой сепаратор, который находится в сообщении вниз по потоку с регенератором 14. Отходящий газ, выпущенный по трубопроводу 48 для отходящего газа, может подаваться в TSS 70, в котором катализатор удаляется из отходящего газа, выпущенного из регенератора, посредством циклонного разделения. Трубопровод 48 для отходящего газа может подавать отходящий газ через изолирующий клапан в TSS 70. В случае нарушения или другой неисправности отходящий газ также может обходить TSS 70 по обходному трубопроводу 49 через расположенный на ней регулирующий клапан. TSS 70 представляет собой сосуд, который содержит множество циклонных сепараторов, которые удаляют преобладающее количество оставшихся частиц катализатора за счет центростремительного ускорения из отходящего газа в трубопровод 72 для газообразного нижнего продукта. TSS 70 содержит две трубные решетки со множеством циклонов, проходящих через трубные решетки. В одном аспекте впускные отверстия в циклоны находятся над обеими трубными решетками, между трубными решетками расположены выпускные отверстия для загрязненного газа циклонов, а выпускные отверстия для чистого газа расположены под трубными решетками. Чистый отходящий газ выходит из TSS 70 во впускной канал 74 для газа. Пример сосуда TSS можно найти в документе US 7 316 733. Как правило, по меньшей мере 1 мас.%, но не более 10 мас.% и предпочтительно не более 5 мас.% отходящего газа, который поступает в TSS 70, будет выходить из TSS в виде загрязненного газа в трубопроводе 72 для газообразного нижнего продукта, нагруженного отделенным регенерированным катализатором.
Чистый отходящий газ во впускном канале 74 для газа, выходящем из TSS 70, может поступать в сосуд 80 для снижения давления для снижения его кинетической энергии. Для регулирования потока отходящего газа между TSS 70 и сосудом 80 для снижения давления выше по потоку от сосуда 80 для снижения давления может быть предусмотрен впускной клапан 78 для дополнительного регулирования потока газа, поступающего в сосуд 80 для снижения давления. Клапан 78 может представлять собой регулирующий клапан и, в частности, золотниковый клапан, который сообщается с впускным каналом 74 для газа с целью регулирования потока через него. Поток отходящего газа проходит через впускной клапан 78 и поступает в сосуд 80 для снижения давления.
Сосуд 80 для снижения давления снижает давление потока отходящего газа во впускном канале 74 для газа. К чистому потоку отходящего газа с пониженным давлением в выпускном канале 76 для газа может быть присоединен или не присоединен газообразный нижний продукт в трубопроводе 72 для газообразного нижнего продукта через сопло с критическим сечением, и он может проходить к генератору 58 пара и к вытяжной трубе 60. К чистому потоку отходящего газа с пониженным давлением в выпускном канале 76 для газа также может быть присоединен обходной поток отходящего газа в обходном трубопроводе 49 перед прохождением к генератору 58 пара и к вытяжной трубе 60. Объединенный поток отработанного чистого отходящего газа и дымового газа может быть необязательно очищен в скруббере и/или иметь твердые частицы катализатора, дополнительно удаленные в электростатическом осадителе, перед его выпуском в атмосферу через вытяжную трубу 60. Таким образом, чистый поток отходящего газа с пониженным давлением и, возможно, к которому присоединен поток газообразного нижнего продукта в трубопроводе 72 для газообразного нижнего продукта, можно переработать в устройстве 56 удаления катализаторной пыли, содержащем электростатический осадитель или мокрый скруббер, перед поступлением к генератору 58 пара или вытяжной трубе 60 по трубопроводу 62 для мелкой пыли. Пыль можно удалять из устройства 56 удаления катализаторной пыли в трубопроводе 64 для пыли. Генератор 58 пара также может быть известен как охладитель отходящего газа, который генерирует пар путем охлаждения отходящего газа в трубопроводе 49 и/или в выпускном трубопроводе 76 для газа.
Поток загрязненного газа в трубопроводе 72 для нижнего продукта может содержать по меньшей мере 1 мас.%, но не более 10 мас.%, как правило, не более 5 мас.%, соответственно не более 4 мас.% отходящего газа, подаваемого в TSS 70 в трубопроводе 48. Газообразный нижний продукт в трубопроводе 72 может содержать катализатор, удаленный из него в необязательном сепараторе четвертой ступени (не показан), который содержит дополнительный циклонный сепаратор, перед объединением с потоком чистого отходящего газа с пониженным давлением. В варианте осуществления в качестве сепаратора может быть предусмотрен фильтр (не показан) для дополнительного удаления катализатора, выходящего из TSS 70 в потоке загрязненного газа в трубопроводе 72 для нижнего продукта, путем фильтрации. Газообразный нижний продукт в трубопроводе 72 может присоединяться к чистому потоку отходящего газа в выпускном трубопроводе 76 для газа после снижения его давления.
Сосуд 80 для снижения давления может находиться в сообщении вниз по потоку с впускным каналом 74 для газа, который находится в сообщении вниз по потоку с регенератором 14 катализатора. Отходящий газ под давлением может подаваться из регенератора 14 катализатора в сосуд 80 для снижения давления через впускной канал 74 для газа.
Более подробное описание сосуда 80 для снижения давления представлено на фиг. 2. Сосуд 80 для снижения давления может содержать слой 82 твердых частиц. Впускной канал 74 для газа имеет впускной конец 74i, находящийся в сообщении вниз по потоку с регенератором 14 катализатора, и, возможно, TSS 70, и выпускной конец 74o, находящийся в сообщении вверх по потоку со слоем 82 твердых частиц. По впускному каналу 74 для газа поток отходящего газа под давлением проходит в сосуд 80 для снижения давления. Слой 82 твердых частиц может быть расположен в сосуде 80 между выпускным отверстием 74o впускного канала 74 для газа и впускным отверстием 76i выпускного канала 76 для газа, так чтобы поток отходящего газа под давлением проходил через слой 82 твердых частиц в сосуде 80 для снижения давления потока отходящего газа.
Проточный диффузор 84, расположенный выше по потоку относительно слоя 82 твердых частиц и содержащий перфорированную пластину, может распределять поток газа по поперечному сечению сосуда 80 для снижения давления и слоя 82 частиц. Перфорации в проточном диффузоре 84 должны составлять по меньшей мере 25% площади пластины, чтобы не создавать падения давления в потоке отходящего газа. Проточный диффузор 84 вместо плоского может быть коническим, полусферическим или эллиптическим, например, с соотношением 2:1 большой и малой осей.
Твердые частицы в слое 82 частиц могут содержать инертные керамические шарики, например, изготовленные из оксида алюминия и/или диоксида кремния. Например, каждый инертный керамический шарик может иметь диаметр 2,5, 5 или 7,5 см (1, 2 или 3 дюйма). Подходящие керамические шарики могут быть доступны в продаже от компании Saint-Gobain Norpro. Предусмотрены и другие размеры и типы твердых частиц.
Опора 86 для твердых частиц, расположенная ниже по потоку относительно слоя 82 твердых частиц и содержащая перфорированную пластину, поддерживает слой 82 твердых частиц и позволяет потоку отходящего газа проходить через слой 82 твердых частиц для выхода из сосуда 80 для снижения давления в выпускной канал 76 для газа.
Перфорации в опоре 86 для твердых частиц должны составлять по меньшей мере 25% площади пластины, чтобы не создавать падения давления в потоке отходящего газа. Однако отверстия должны быть достаточно мелкими, чтобы не позволять твердым частицам проходить через опору 86 для твердых частиц. Опора 86 для твердых частиц вместо плоской может быть конической, полусферической или эллиптической, например, с соотношением 2:1 большой и малой осей. В случае конической формы опора для твердых частиц должна быть более крутой, чем угол естественного откоса твердых частиц. Если твердые частицы представляют собой керамические шарики, угол конусности по отношению к горизонтали должен составлять по меньшей мере 45 градусов.
Поток отходящего газа под давлением проходит через клапан 78 из выпускного отверстия 74o впускного канала 74 для газа через перфорации в проточном диффузоре 84 и при этом распределяется по поперечному сечению слоя 82, проходит через слой твердых частиц в сосуде 80 для снижения давления потока отходящего газа через опору 86 для твердых частиц и выходит из сосуда 80 через впускное отверстие 76i выпускного канала 76 для газа. Поток отходящего газа выходит из сосуда 80 под более низким давлением, чем давление, при котором он поступает. Снижение давления на слое 82 может составлять от 100 кПа (14,5 фунта/кв. дюйм) до 300 кПа (44 фунта/кв. дюйм) и предпочтительно от 138 кПа (20 фунтов/кв. дюйм) до 241 кПа (35 фунтов/кв. дюйм).
Выпускной канал 76 для газа находится в сообщении вниз по потоку со слоем 82 твердых частиц на выпускном конце 76i. Слой 82 твердых частиц размещен между выпускным концом 74o впускного канала 74 и впускным концом 76i выпускного канала 76.
На фиг. 3 показан вариант осуществления, альтернативный показанному на фиг. 2, который динамически добавляет и удаляет твердые частицы из сосуда для снижения давления. Многие элементы на фиг. 3 имеют такую же конфигурацию, как и на фиг. 2, и обозначены теми же соответствующими номерами позиции. Элементы на фиг. 3, соответствующие элементам на фиг. 2, но имеющие другую конфигурацию, обозначены теми же номерами позиций, что и на фиг. 1, но отмечены символом штриха (‘).
На фиг. 3 поток отходящего газа под давлением проходит через впускное отверстие 74i’ впускного канала 74’ для газа, через клапан 78’ и через диффузор 84’, который может находиться во впускном канале для газа для распределения потока газа по всему поперечному сечению впускного канала для газа. Отходящий газ под давлением выходит из выпускного отверстия 74o’ впускного канала 74’ для газа и входит в слой 82’ твердых частиц. Твердые частицы могут оставлять конический зазор между их верхней поверхностью и выпускным отверстием 74o’ с углом, равным углу естественного откоса твердых частиц. Отходящий газ проходит через слой 80’ твердых частиц и выходит через впускное отверстие 76i’ к выпускному каналу 76’ для газа. Выпускной канал 76’ для газа может иметь закрытый впускной конец 88, а впускное отверстие 76i’ может быть расположено на боковой стороне 77 выпускного канала 76’ для газа. Закрытый впускной конец 88 может содержать коническую верхнюю часть, которая имеет угол относительно горизонтали, эквивалентный углу естественного откоса твердых частиц в слое 82’. Впускное отверстие 76i’ может содержать перфорации в боковой стороне 77 выпускного канала 76 для газа, которые содержат по меньшей мере 25% открытой площади вблизи впускного отверстия 76i’, но достаточно малы, так что твердые частицы могут не проходить через них, с обеспечением опоры 86’ для твердых частиц. Отходящий газ с пониженным давлением проходит в выпускной канал 76 через боковую сторону 77 указанного выпускного канала, где расположено впускное отверстие 76i’. Падение давления в слое твердых частиц между выпускным отверстием 74o’ впускного канала 74’ для газа и впускным отверстием 76i’ выпускного канала 76’ для газа приводит к снижению давления потока отходящего газа.
Впускной канал 74’ для газа может иметь свой выпускной конец, проходящий в сосуд 80’ снижения давления с образованием впускного кольцевого пространства 90 между стенкой 94 сосуда 80 и впускным каналом 74’ для газа, а выпускной канал 76’ для газа может иметь впускной конец, проходящий в сосуд для снижения давления с образованием выпускного кольцевого пространства 92 между стенкой 94 сосуда 80 и выпускным каналом 76’.
Твердые частицы можно добавлять в сосуд 80’ и удалять из сосуда по мере накопления отложений из потока отходящего газа или по желанию для смещения баланса падения давления из-за изменений в пропускной способности. Через впускное отверстие 96i для твердых частиц в сосуде 80’ на конце трубопровода 96 для добавления твердых частиц можно добавлять частицы в слой 82’ твердых частиц. Впускное отверстие 96i для твердых частиц может быть размещено в месте, которое не принимает поток газа, например, во впускном кольцевом пространстве 90. При добавлении твердых частиц во впускное кольцевое пространство 90 они попадают в активную зону 100 слоя 82’ между выпускным отверстием 74o’ впускного канала 74’ для газа и впускным отверстием 76i’ выпускного канала 76’ для газа, который принимает поток газа. Через выпускное отверстие 98i для твердых частиц в сосуде 80’ на конце трубопровода 98 для удаления твердых частиц можно выводить твердые частицы из слоя 82’ твердых частиц. Выпускное отверстие 98i для твердых частиц может быть размещено в месте, которое не принимает поток газа, например, в выпускном кольцевом пространстве 94. При выходе твердых частиц из выпускного кольцевого пространства 94 они оставляют место для попадания других добавленных твердых частиц в активную зону 100 слоя 82’ между впускным отверстием 74o’ и выпускным отверстием 76i’. Поскольку впускное кольцевое пространство 90 и выпускное кольцевое пространство удалены от активной зоны 100, они не принимают поток газа.
Устройство, показанное на фиг. 3, также может содержать индикатор 110 падения давления, который измеряет давление в сосуде 80’ для снижения давления между двумя отводами 112, 113, расположенными в слое 82’ твердых частиц. Индикатор 110 падения давления передает сигнал измеренного падения давления на компьютер 114. Индикатор 110 падения давления может передавать сигнал беспроводным образом. Когда отложения накапливаются на твердых частицах, возрастает падение давления в слое. Если измеренное падение давления превышает заданное значение падения давления, компьютер 114 подает сигнал на регулирующий клапан 116, который может находиться на трубопроводе 98 для удаления твердых частиц, на открывание или открывание в большей степени, чтобы позволить твердым частицам или большему количеству твердых частиц выйти из выпускного отверстия 98i для твердых частиц из сосуда 80 и слоя 82’ твердых частиц. Когда впускной клапан на трубопроводе 96 для добавления твердых частиц открыт, выпуск твердых частиц через выпускное отверстие 98i для твердых частиц в трубопровод 98 для удаления твердых частиц позволит твердым частицам поступать в сосуд 80 через впускное отверстие 96i для твердых частиц во впускное кольцевое пространство 90. Добавление свежих твердых частиц уменьшит падение давления из-за отсутствия отложений.
Если измеренное падение давления больше не превышает заданное падение давления, компьютер 114 подает команду регулирующему клапану 116 на трубопроводе 98 для удаления твердых частиц на закрытие или закрытие в большей степени, запрещая или ограничивая выход твердых частиц из выпускного отверстия 98i для твердых частиц. Компьютер 114 также может отправлять сигнал на регулирующий клапан на трубопроводе 96 для добавления твердых частиц для взаимодействия с управляющим процессом. Сосуд 80’ также может быть оснащен индикатором 116 уровня, который может работать путем регистрации передачи гамма-лучей различных уровней, испускаемых источником 118 гамма-лучей.
Любые из упомянутых выше трубопроводов, блоков, сепараторов, колонн, окружающего пространства, зон и т.п. могут быть оборудованы одним или более компонентами мониторинга, включая датчики, измерительные устройства, устройства считывания данных или устройства передачи данных. Результаты измерения сигналов, процесса или состояния, а также данные от компонентов мониторинга можно использовать для отслеживания условий внутри технологического оборудования, а также вокруг него и на его поверхности. Сигналы, результаты измерений и/или данные, сформированные или зарегистрированные компонентами мониторинга, могут быть собраны, обработаны и/или переданы через одну или более сетей или соединений, которые могут быть защищенными или открытыми, общими или выделенными, прямыми или непрямыми, проводными или беспроводными, шифрованными или без шифрования и/или могут представлять собой их комбинацию (-и); данное описание не устанавливает никаких ограничений в этом отношении.
Сигналы, измерения и/или данные, сформированные или зарегистрированные компонентами мониторинга, могут быть переданы на одно или более вычислительных устройств или систем. Вычислительные устройства или системы могут включать в себя по меньшей мере один процессор и память, хранящую машиночитаемые инструкции, которые при исполнении по меньшей мере одним процессором приводят к выполнению одним или более вычислительными устройствами процесса, который может включать одну или более стадий. Например, одно или более вычислительных устройств могут быть выполнены с возможностью приема от одного или более компонентов мониторинга данных, относящихся к по меньшей мере одному компоненту оборудования, связанного со способом. Одно или более вычислительных устройств или систем могут быть выполнены с возможностью анализа данных. На основании анализа данных одно или более вычислительных устройств или систем могут быть выполнены с возможностью определения одной или более рекомендуемых корректировок для одного или более параметров одного или более способов, описанных в настоящем документе. Одно или более вычислительных устройств или систем могут быть выполнены с возможностью передачи зашифрованных или незашифрованных данных, которые включают в себя одну или более рекомендуемых корректировок для одного или более параметров одного или более способов, описанных в настоящем документе.
Конкретные варианты осуществления
Хотя приведенное ниже описание относится к конкретным вариантам осуществления, следует понимать, что настоящее описание предназначено для иллюстрации, а не ограничения объема предшествующего описания и прилагаемой формулы изобретения.
Первый вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой способ снижения давления потока отходящего газа, включающий пропускание потока отходящего газа под давлением в сосуд; пропускание потока отходящего газа под давлением через слой твердых частиц в сосуде для снижения давления потока отходящего газа; и выпуск потока отходящего газа из сосуда под более низким давлением. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающих пропускание отходящего газа под давлением через диффузор для распределения потока отходящего газа по поперечному сечению. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающих пропускание отходящего газа из регенератора катализатора в сосуд. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающих пропускание потока отходящего газа через клапан для входа в сосуд. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающих удаление твердых частиц из сосуда и добавление твердых частиц в сосуд. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающих измерение падения давления между двумя отводами в сосуде, сравнение падения давления с заданным значением и добавление свежих твердых частиц в сосуд. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно включающих пропускание потока отходящего газа из впускного канала в сосуд и отведение отходящего газа из сосуда в выпускном канале, причем отходящий газ проходит в выпускной канал через боковую сторону выпускного канала.
Второй вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой сосуд для снижения давления потока отходящего газа, содержащий сосуд, содержащий слой твердых частиц; впускной канал для газа, сообщающийся с регенератором катализатора на впускном конце, и выпускной конец впускного канала, сообщающийся со слоем твердых частиц; выпускной канал для газа, сообщающийся со слоем твердых частиц на впускном конце; слой твердых частиц между выпускным концом впускного канала и впускным концом выпускного канала. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно содержащих впускное отверстие для твердых частиц в сосуде для добавления твердых частиц в слой твердых частиц. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых впускное отверстие для твердых частиц представляет собой часть сосуда, которая не принимает поток газа. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых впускное отверстие для твердых частиц находится в кольцевом пространстве, образованном между впускным каналом для газа, проходящим в сосуд, и стенкой сосуда. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно содержащих выпускное отверстие для твердых частиц в сосуде для отведения твердых частиц из слоя твердых частиц. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых выпускное отверстие для твердых частиц находится в кольцевом пространстве, образованном между выпускным каналом для газа, проходящим в сосуд, и стенкой сосуда. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых выпускной канал для газа имеет закрытый конец и впускное отверстие, расположенное в боковой стороне канала. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно содержащих клапан, сообщающийся с впускным каналом для газа. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно содержащих проточный диффузор, расположенный выше по потоку от слоя твердых частиц, для распределения потока газа по поперечному сечению слоя твердых частиц. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно содержащих по меньшей мере одно из датчика, находящегося в сообщении по текучей среде с сосудом, для определения по меньшей мере одного параметра; и передатчика, находящегося в связи с устройством, для передачи сигнала или данных от датчика.
Третий вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой сосуд для снижения давления потока отходящего газа, содержащий сосуд, содержащий слой твердых частиц; впускной канал для газа, сообщающийся с регенератором катализатора на впускном конце, и выпускной конец впускного канала, сообщающийся со слоем твердых частиц; впускное отверстие для твердых частиц в сосуде для добавления твердых частиц в слой частиц, причем впускное отверстие для твердых частиц расположено в части сосуда, которая не принимает поток газа; выпускной канал для газа, сообщающийся со слоем твердых частиц на впускном конце; выпускное отверстие для твердых частиц в сосуде для отведения твердых частиц из слоя твердых частиц, причем выпускное отверстие для твердых частиц расположено в части сосуда, которая не принимает поток газа; и слой твердых частиц между выпускным концом впускного канала и впускным концом выпускного канала. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до третьего варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых впускное отверстие для твердых частиц находится в кольцевом пространстве, образованном между впускным каналом для газа, проходящим в сосуд, и стенкой сосуда и выпускное отверстие для твердых частиц находится в кольцевом пространстве, образованном между выпускным каналом для газа, проходящим в сосуд, и стенкой сосуда. Вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до третьего варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых выпускной канал для газа имеет закрытый конец и впускное отверстие, расположенное в боковой стороне канала.
Без дополнительной проработки считается, что с использованием предшествующего описания специалист в данной области может в полной мере использовать настоящее изобретение и легко устанавливать основные характеристики настоящего изобретения, чтобы без отступления от его сущности и объема вносить в изобретение различные изменения и модификации и адаптировать его к различным вариантам применения и условиям. Таким образом, предшествующие предпочтительные конкретные варианты осуществления следует рассматривать как исключительно иллюстративные, не накладывающие каких-либо ограничений на остальную часть описания и охватывающие различные модификации и эквивалентные конструкции, входящие в объем прилагаемой формулы изобретения.
Если не указано иное, в приведенном выше описании все температуры представлены в градусах по шкале Цельсия, а все доли и процентные значения даны по массе.
1. Способ снижения давления потока отходящего газа, включающий:
пропускание потока отходящего газа под давлением в сосуд, при этом сосуд содержит слой твердых частиц, впускной канал для газа, сообщающийся с регенератором катализатора на впускном конце, и выпускной конец указанного впускного канала, сообщающийся с указанным слоем твердых частиц;
добавление твердых частиц в указанный слой твердых частиц через впускное отверстие для твердых частиц в указанном сосуде, указанное впускное отверстие для твердых частиц находится в части сосуда, которая не принимает поток отходящего газа, указанное впускное отверстие для твердых частиц находится в кольцевом пространстве, образованном между впускным каналом для газа, проходящим в указанный сосуд, и стенкой указанного сосуда;
пропускание потока отходящего газа под давлением через слой твердых частиц в сосуде для снижения давления потока отходящего газа; и
выпуск потока отходящего газа из сосуда под более низким давлением.
2. Способ по п. 1, дополнительно включающий пропускание отходящего газа под давлением через диффузор для распределения потока отходящего газа по поперечному сечению.
3. Способ по п. 1, дополнительно включающий пропускание отходящего газа из регенератора катализатора в указанный сосуд.
4. Способ по п. 1, дополнительно включающий пропускание потока отходящего газа через клапан для входа в сосуд.
5. Способ по п. 1, дополнительно включающий удаление твердых частиц из сосуда и добавление твердых частиц в сосуд.
6. Способ по п. 1, дополнительно включающий по меньшей мере одно из следующего:
датчик, сообщающийся по текучей среде с сосудом, для определения по меньшей мере одного параметра; и
передатчик, находящийся в связи с указанным устройством, для передачи сигнала или данных от датчика.
7. Сосуд для снижения давления потока отходящего газа, содержащий:
сосуд, содержащий слой твердых частиц;
впускной канал для газа, сообщающийся с регенератором катализатора на впускном конце, и выпускной конец указанного впускного канала, сообщающийся с указанным слоем твердых частиц;
выпускной канал для газа, сообщающийся с указанным слоем твердых частиц на впускном конце;
впускное отверстие для твердых частиц в указанном сосуде для добавления твердых частиц в указанный слой твердых частиц;
выпускное отверстие для твердых частиц в указанном сосуде для отведения твердых частиц из указанного слоя твердых частиц;
выпускное отверстие для твердых частиц находится в кольцевом пространстве, образованном между выпускным каналом для газа, проходящим в сосуд, и стенкой сосуда;
указанный слой твердых частиц между выпускным концом впускного канала и впускным концом выпускного канала.
8. Сосуд по п. 7, дополнительно содержащий проточный диффузор выше по потоку относительно указанного слоя твердых частиц для распределения потока газа по поперечному сечению слоя твердых частиц.
