[发明专利]改进流化气体分配器

说明书

本发明与用于诸如FCC（流化催化裂化）的烃类转化法的气体分配器有关。本发明具体涉及一种装置，将流化气体在固体流化床上均匀分布。

使用流化悬浮或流化输送状态的固体流化床的加工方法已很普遍。这种方法的一个特别常见的实例，是将瓦斯油和重沸腾（boiling）烃类转变为轻烃类的流化催化裂化方法（FCC）。在多数应用中，用一个大直径器皿或导管容放流化颗粒，重要的是在整个器皿或导管的截面中，可取得气态流化介质的良好分布。在流化床的输送工况中，气体必须有良好的分布，将颗粒均匀输送。并且，在将气体反应剂，典型为氧，引入颗粒流化床时，更加要求气体均匀分布。氧气不良分布促进器皿内的不同部分中的反应速度差异，便会引起不完全反应和不均匀的温度分布。在密集的流化床中尤其如此。

FCC装置典型有一个再生器，许多再生器都保持一个密集的催化剂颗粒流化床，其中有空气之类的再生气体通过，对焦煤助燃。焦煤作裂化作业副产品生成，将其清除便可使催化剂再生。一个普通再生器装置将诸如空气之类的再生气体，通过再生器器皿的下尾端，引入再生器底部内。气体分配器将气体分割，在若干地点喷入催化剂床，使气体分布良好。只要不需从引入气体的地点下方取出催化剂颗粒，在气体腔上布置一个简单的配气器，例如一个多孔板或圆顶，便可为再生器作有效而可靠的气体分布。

然而，在有些FCC法输流装置的构型中，要求通过再生器的下尾端清除催化剂。要求从再生器下尾端中取出催化剂，使配气装置的设计复杂化。由于再生器一般的工作温度超过705℃（1300°F），使性能可靠的配气器的设计更加复杂。这种温度大为降低可用以制造配气器的材料的强度。

已有各种配气器设计经过使用，可将气体引入并可从再生器的底部提出催化剂。有一种设计是全板型或圆顶型配气器的改型，里面有一根导管穿过配气腔和下尾端的催化剂提取点相连。这安排中的导管穿过圆顶或板。为防沿导管孔周围漏气，或催化剂从孔中通过，有一个密封件在孔中跨在导管外壁和板或圆顶之间。催化剂造成的腐蚀以及催化剂微粒积累，使密封件易于损坏。在格栅上方设催化剂收集区又会将配气器截面的一个相当大的部分阻碍，干扰了气体的分配。

为避免密封件带来的问题，并使固体颗粒可自由通过，达到配气点下方的一个提取地点，曾使用过的配气器中有水平管段形成的平面网络或格栅，出气喷嘴在管上间隔放置。但问题包括焊缝出现裂口，金属腐蚀，管段翘曲，以及管件完全脱离或损坏。虽曾试验增强管型格栅，但坚固管件也仍有损坏。坚固管件之所以不能补救这类问题，据信是由于造成管件翘曲或开裂的应力，典型产生于管件上的温差。因此对格栅增强仅能将应力加强，使问题更为加剧。

认识到造成格栅组件损坏的应力，至少一部分是热造成的这个事实后，便寻求配气器的较有弹性的设计。其一种设计使用一个圆顶和径向伸展的支管的组合，在再生部全部截面上分配气体。这设计通过用直径小于再生器器皿直径的浅盘形头部作为圆顶壳以提供灵活性的。圆顶壳常用一个截头圆锥形的异径管段支持，将圆顶壳直径，减小到与再生器尾端底部相连的一个部分的直径。一个相对薄的薄壁部分和截头圆锥部的渐收锥形提供弹性，适应温度梯度及不同膨胀率造成的圆顶壳和异径管段的差热膨胀。异径段使截头锥形段外径和再生器尾端间，可以保持一个开敞空间，从而流化颗粒在圆顶壳周围流动，进入催化剂提取点。有一组等间距的孔或喷嘴在圆顶壳顶部上均匀分布，将气体在圆顶上方的再生器截面中均匀分布。

再生器的在圆顶上方以外的其余截面中，通过径向伸展的支管接受均匀分布的气流。孔或喷嘴沿支管间隔布置，作为气体的出口。支管从圆顶壳和截头圆锥形段之间的一个垂直伸展的圆柱形带上伸出。相连组件间的几何形状的突变，例如尖锐角缘或接头，将使热或压力造成的应力倍增。为避免存在带，圆顶壳或异径段之间的这种突变，在这种交接处设置一个大圆弧半径过渡段或称连接件。虽然圆顶壳支管型配气器确可减少某些一般和配气器相关的结构问题，但在带和圆顶壳间，以及带和支臂间，在某些情况下必然有小裂纹。此外，圆顶壳和管臂材料的腐蚀仍然成为问题。腐蚀的一个根源似乎是圆顶壳体上的出口和支臂上的出口之间的压差造成的结果，将催化剂通过支臂孔吸入圆顶壳内，然后通过圆顶壳上的孔排出。