[发明专利]用于流化床反应器的流体注射喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及一种有助于将流体注入到循环流化床反应器中的喷嘴组件。更具体地，本发明涉及一种有助于将诸如石油渣油和沥青的重油注入到流体焦化反应器中的喷嘴组件。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年5月25日提交的美国临时专利申请No.61/348,013的优先权，其全部公开内容通过引用而并入本申请中。

背景技术

循环流化床（CFB）反应器是公知的装置，其能够用来进行各种多相化学反应。在这种类型的反应器中，流体（气体或液体）以一定速度通过颗粒状固体材料，该速度高到足以使固体悬浮并使其表现像流体一样。借助于使注入通过在反应器基部处的分配器（格栅、喷头或其它装置）的气体诸如空气、蒸汽或反应物气体流化来维持流化。CFB反应器现在被用在许多工业应用中，在所述工业应用中有石油重油的催化裂解、烯烃聚合、煤气化、以及水和废物处理。一个主要的应用是在循环流化床燃烧器领域中，其中煤或另一高硫燃料在石灰石的存在下燃烧，以减少SOx的排放；由于在流化床中达到的相对较低的温度，所以氮氧化物的排放量也减小。另一种应用是在被称为炉体焦化的流化床焦化工艺及其变型Flexicoking^TM中，两者都是由埃克松研究和工程公司（Exxon Research and Engineering Company）开发。

流化床焦化是一种石油炼制过程，在所述石油炼制过程中，通过热分解（焦化）将通常是来自分馏的非可蒸馏残渣（渣油）的重质石油进料或重油转化成更轻、更有用的产品，所述热分解（焦化）在升高的反应温度下进行，该温度通常是约480°C至590°C，（约900°F至1100°F），并且在大多数情况下，是从500°C到550°C（约930°F至1020°F）。可以通过流体焦化工艺处理的重油包括常压重渣油、芳烃提取液、柏油以及来自下述地方的焦油砂、焦油坑和沥青湖的沥青及诸如在美国得克萨斯、秘鲁、伊朗、俄罗斯和波兰发现的类似沉积物，所述地方是指加拿大（阿萨巴斯卡（Athabasca），阿尔塔（Alta））、特立尼达岛（Trinidad）、南加利福尼亚（拉布雷亚（La Brea）（洛杉矶））、麦基特里克（McKittrick）（贝克斯菲尔德（Bakersfield），加利福尼亚）、卡平特里亚（Capinteria）（圣巴巴拉县（Santa Barbara County），加利福尼亚州）、湖贝穆德斯（Lake Bermudez）（委内瑞拉）。该工艺是在带有包含热焦炭颗粒的大反应器容器的一个单元中进行，所述大反应器容器在流化情形中维持在所需的反应温度下，并且在焦炭颗粒的平均运动方向向下穿过流化床的情况下，在容器底部注射蒸汽。重油进料被加热到可泵送的温度，典型地在350℃至400℃（约660°F至750°F）的范围内与雾化蒸汽混合，且被馈送通过在反应器中的几个连续的水平高度处布置的多个进料喷嘴。蒸汽被注入到在反应器的底部处的汽提塔部分，并且当焦炭颗粒从在上方的反应器的主要部分下降时，蒸汽向上通过在汽提塔中的焦炭颗粒。进料液体的一部分涂覆流化床中的焦炭颗粒，并随后分解成固体焦炭层和发展成气体或汽化液体的更轻的产品。反应器压力相对较低，以促进烃蒸气的汽化，通常在约120至400kPag（约17至58psig）的范围内，并且最通常地是从约200至350kPag（约29至51psig）。焦化（热裂解）反应的轻质烃产物蒸发，与流化的蒸汽混合，并向上通过流化床进入到焦炭颗粒的密相流化床上方的稀相区中。在焦化反应中形成的该汽化的烃类产物的混合物继续与蒸汽一起以约1至2米每秒（约3至6英尺每秒）的表面速度向上流动通过稀相，且夹带一些细小焦炭的固体颗粒。大部分所夹带的固体在一个或多个旋风分离器中通过离心力而与气相分离，并且利用重力通过旋风分离器料腿（digleg）返回到密相流化床。来自反应器的蒸汽和烃类蒸气的混合物随后从旋风分离器气体出口排出而进入位于反应部上方并通过隔板与其分开的高压间中的洗涤器部中。通过与在洗涤器部中的洗涤器棚上下落的液体接触，混合物骤冷。泵送循环回流使冷凝液体循环到外部冷却器并返回到洗涤器部的顶行，以向液体产品的最重馏分的冷凝和骤冷提供冷却。这种重质馏分通常通过馈送回流化床反应区而再循环来消灭。