JP3662710B2 - Mixing equipment - Google Patents
Mixing equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP3662710B2 JP3662710B2 JP08237397A JP8237397A JP3662710B2 JP 3662710 B2 JP3662710 B2 JP 3662710B2 JP 08237397 A JP08237397 A JP 08237397A JP 8237397 A JP8237397 A JP 8237397A JP 3662710 B2 JP3662710 B2 JP 3662710B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- particles
- pipes
- pipe
- catalyst
- mixer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は重質油等の流体とその重質油を気化させる触媒等の高温の粒体とを混合する混合装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
粒子状の固体を触媒または熱媒体とし、反応物と接触させる反応系は古くから知られている。このような反応系の内の一つである流動床式反応器の中には例えば濃厚流動層(気泡流動層)を用いるもの、高速移動層(高速流動層)を用いるものがある。このうち、固体と気体の接触時間を短くする必要のある反応(短接触時間反応)には高速移動層が用いられている。現在、重質油等を原料油としてガソリンを製造する流動接触分解装置においてはライザーと呼ばれる上昇流型高速移動層反応器が主流となって用いられている。この反応器は触媒性能の向上に伴い接触時間を短くすることが可能であり、これによってガソリン等の好ましい生成物の選択性が上がり、好ましくない過分解反応を抑制することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
近年においてはガソリンのさらなる選択性の向上あるいは軽質オレフィンの選択性の向上が要求要望されるようになり、上昇流型高速移動層反応器の特性である触媒の逆混合現象が、これらの選択性向上に悪影響を及ぼしていることから、逆混合現象が発生しない下降流型高速移動層反応器が検討され始めている。
既存の上昇流型高速移動層反応器を持つ、重質油等を原料油としてガソリンを製造している流動接触分解装置における接触反応時間は数秒であるが、軽質オレフィンを指向する場合の接触反応時間は0.1〜1.5秒程度に短くする必要がある。このような短接触時間反応を行うには反応器入口において原料油と触媒の迅速な混合・気化が不可欠となる。さらに、反応時間の短縮に伴う転化率の低下を補うために触媒循環量の増加が余儀なくされる。このような背景から反応器入口において原料油と触媒の迅速な混合・気化が行え、しかも既存の上昇流型高速移動層反応器を持つ、重質油等を原料油としてガソリンを製造している流動接触分解装置の触媒循環量(cat/oil比5〜8)の数倍の触媒循環量を可能とする原料油・触媒供給混合装置が要望されている。
そこで、本発明は、このような実情に鑑みなされたものであり、その目的は、液体と固体粒子からなる粒体を迅速に均一混合することが可能となる混合装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の混合装置は、重質油等の液体とその重質油を気化させる触媒等の粒体とを混合する装置において、前記粒体を、重力方向に沿って延在する複数の配管に均等に分配する粒体分配器を設け、その粒体分配器の下方に、前記複数の配管が上部をそれぞれ貫通して内部上方まで延出し、これら配管から粒体が内部を落下する混合器を設け、この混合器の内部であって各配管の下方に、配管から落下する粒体を径方向外方に分散させる分散板を配設し、かつ、混合器内の複数の配管の外周部に、それら配管から落下する粒体群の外周近傍であってその周方向全域から重力方向下方に向けて前記液体を噴射して、分散板により分散した粒体と噴射された液体とを衝突させる液体供給部を設けたものである。
【0005】
また、本発明の混合装置は、重質油等の流体とその重質油を気化させる触媒等の粒体とを混合する装置において、前記粒体を、重力方向に沿って延在する複数の配管に均等に分配する粒体分配器を設け、その粒体分配器の下方に、前記複数の配管が上部をそれぞれ貫通して内部上方まで延出し、これら配管から粒体が内部を落下する混合器を設け、この混合器の内部であって各配管の下方に、配管から落下する粒体を径方向外方に分散させる分散板を配設し、かつ、混合器の内部に、配管から落下する粒体群の外周にその周方向全域に亙って前記流体を噴射する液体供給部を設けたものである。
【0006】
前記流体供給部が、スチーム、空気等の噴射媒体を用いて液体を噴射する噴射器であることが好ましい。また前記液体が、300℃以上の高温であると共に、前記流体供給部に、噴射される流体への高温粒体の熱影響を防止すべく流体供給部を囲繞するように断熱手段を設けることが好ましい。さらに前記混合器の内部であって前記分散板の下方に、それら分散板から分散して下方に落下する粒体をさらに分散させる分散板を少なくとも粒体の落下密度が多い箇所にそれぞれ設けることが好ましい。
【0007】
ところで、短接触時間反応を行うには反応器入口において例えば原料油と粒体(触媒)の迅速な均一混合・気化が不可欠である。そのためには原料油を微細な液滴(噴霧体)とすること、および触媒である固体粒子群から成る粒体の均一分散を行うことが前提条件となる。次に噴霧体と均一混合が行われなければならない。この均一混合を行うには広い空間があれば可能となるが限られた空間内においては十分には行えない。このため、それに代わる手段を得るために研究開発した結果、次のような結論に至った。
すなわち、噴射ノズル等によりある程度の液滴の微細化を行い、次にこの噴射体を粒体に衝突させ、その衝撃力によりさらなる微細化を行い、同時に粒体との均一混合を行うことである。
【0008】
したがって、流体が複数の配管に均等に分配され、これら配管から落下する粒体が分散板により分散し、この分散した粒体と噴射された液体とが衝突し、液体がさらに微細化されるので、効率よく固液接触を行え、粒体と液体との混合を迅速にほぼ均一に行うことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
図1において、1は重質油等の流体とその重質油を気化させる触媒等の粒体とを混合させる混合装置を示す。
この混合装置1は、前記粒体を、重力方向に沿って延在する複数の配管2に均等に分配する粒体分配器3を設け、その粒体分配器3の下方に、前記複数の配管2が上部をそれぞれ貫通して内部上方まで延出し、これら配管2から粒体が内部を落下する混合器4を設け、この混合器4の内部であって配管2の下方に、前記配管2から落下する粒体を径方向外方に分散させる分散板5を配設し、かつ、混合器4内に重質油等の原料油などの流体を噴射して粒体と液体とを混合させる突させる流体供給部6を設けて主になるものである。
【0010】
粒体分配器3は、前記複数の配管(スタンドパイプ)2に均等に粒体を分布することができるならばどのように構成してもよく、例えば図1に示す例では流動層を利用するものである。
粒体分配器3を構成する流動層炉(触媒等量供給室)7は、竪型の横断面円形状、多角形状、矩形状等に形成され、図示例では円筒状に形成され、この内部下方に多孔板型分散器、パイプグリッド型分散器等の分散器例えば多孔板8が設けられている。流動層炉7の側壁には、高温の粒体(例えば固体粒子径が1〜500μmの高温(450〜700℃)のシリカアルミナ触媒粒子)を流動層用分散板8上に供給するための供給管9が接続されている。流動層炉7の下部には、流動ガス供給管10が接続されており、スチーム、空気、不活性ガス等の流動ガスが多孔板8を介して炉7内に供給され、粒体が流動化して粒体の流動層11が形成される。流動層炉7の底部には、重力方向に沿って延在する複数の配管2が貫通し、これら配管2の先端が多孔板8をさらに貫通して流動層炉7の内部中央まで延出している。
これら配管2の数は特に限定しないが、好ましくは3〜30本がよく、さらに好ましくは3〜7本が望ましい。配管2の配置は、流動層炉7内にほぼ均等に配置するようにする。例えば、図2に示すように、配管2が7本の場合は6本を円周方向に所定の間隔(60°)をおいて配置してその中心に残りの1本を配置する。配管2の径(直径)は粒体の供給量等により任意に決まるが、反応管12の直径及び配管2の数が一定である条件において粒体の供給量が多い場合には径を大きくし、逆に少ない場合には小さくすることは勿論のことである。触媒の循環量のcat/oil比は5〜50が好ましく、より好ましくは20〜30である。cat/oil比が5未満であると、例えば触媒と原料油の接触時間が短く、つまり反応を十分に行えず、50を越えると圧力損失、エーロージョン等の問題を生じることがある。
【0011】
流動層炉7の下方には混合器4が配設され、この混合器4の上部を前記複数の配管2がそれぞれ貫通して配管2の下端が内部上方まで延出し、混合器4内の上方から下部に流体が落下するようになっている。混合器(原料触媒混合室)4は、例えば竪型の円筒状に形成され、その下部に混合器4と同径の反応管(垂直下降流反応管)12が接続されている。
混合器4内の中央部であって各配管2の下方には、配管2から落下する粒体を径方向外方に分散させる分散板5がそれぞれ設けられている。これら分散板5は、同一水平面上に配置され、落下する粒体を径方向外方に分散させるものならばどんなものでもよく、例えば、配管2下端の径と同じかまたはそれ以上の径の円板、中央部が外周縁部よりも下方に窪んだ円板、皿状の円板、円錐体等である。
また、これら分散板5の下方には、分散板5から分散して下方に落下する粒体をさらに分散させる分散板13が複数同一水平面上に設けられている。これら分散板13の配置は、少なくとも粒体の落下密度が多い箇所に設けるようにする。例えば、上方の分散板5の間に相当する位置に設けるようにする。これら下方の分散板13は上方の分散板5と同じものでも異なるものでもよい。分散板5、13の段数は図示例では2段に設置したが、この段数は特に限定しないが、段数があまり多くなると混合効率が上がるが逆に圧力損失が大きくなるので、好ましくは1〜5段にするのが望ましい。
【0012】
混合器4内の配管2の外周部には、重質油等の原料油などの流体を噴射する流体供給部6が設けられている。流体供給部6は、流体を配管2から落下する粒体群(例えば円柱状流体群)の外周全域を囲繞するように噴射するものであり、このように噴射されるならばどのように構成してもよい。この噴射角度は0°(水平方向に平行)〜90°(重力方向下方)であり、図1の例では90°で、図4では0°である。すなわち、図1に示す流体供給部6は、それら配管2から落下する粒体の外周近傍であってその周方向全域から重力方向下方に向けて液体を噴射して、分散板5、13により分散した粒体と噴射液体とを衝突させるように構成されている。
【0013】
図4に示す流体供給部6は、噴射角度が0°すなわち水平面に平行に噴射され、流体例えば液体の噴射を噴霧媒体(気体、スチーム等)を用いて行うものであり、いわゆる媒体噴霧方式の噴射ノズルの一例を示している。
この流体供給部6には、図4に示すように、断熱手段14も備えられている。混合器4内の上部の配管2の間および配管2と混合器内壁との間には、重力方向に沿って積層するように、上から断熱スチームトレイ15、噴霧スチームトレイ16、原料油トレイ17、断熱噴霧スチームトレイ18が設けられている。前記複数の配管2はこれらトレイ15、16、17、18を貫通した構造となっている。これら配管2の外周には、配管2を囲繞するように軸方向に沿って円筒状の空間(クリアランス)19が設けられ、この空間19の上方が断熱スチームトレイ15と連通し、配管2の外周を配管2に沿って下向きに断熱用のスチームが流れて、高温の配管2と原料油との断熱が行われるようになっている。
断熱噴霧スチームトレイ18の下方(配管2下端部より下方でもある位置)には、水平方向に延在する断熱用の仕切板20が設けられ、この仕切板20は配管2の下端の下方に臨むように形成されている。つまり、この仕切板20は、配管2に相当する部分に円状の開口部(配管2からの粒体が通過し得る開口部)が設けられた円板である。この仕切板20と断熱噴霧スチームトレイ18との間にクリアランス21が設けられ、このクリアランス21を断熱噴霧スチームトレイ18からのスチームが径方向内方に流れて、高温の混合器4内と原料油との断熱が行われるようになっている。この断熱と前記断熱とで断熱手段14が構成されている。この断熱手段14は、原料油を高温の配管2等から断熱することができるならばどのように構成してもよい。
【0014】
前記配管2の外周に設けられたクリアランス19の外周には、クリアランス19を囲繞するように軸方向に沿って円筒状の原料油(液体)の噴霧室22が設けられている。この噴霧室22の上部は、噴霧スチームトレイ16に連通し、噴霧室22内を上方から下方に高速に噴霧媒体であるスチームが流れるようになっている。噴霧室22の原料油トレイ17との側壁には、多数の噴射ノズル(噴射孔)23が設けられ、原料油トレイ17から原料油が噴霧室22に噴射されてスチームと混合し、これが前記断熱用の仕切板21に衝突して原料油は噴霧体となり、この噴霧体が配管2からの粒体の外周にその周方向全域に亙って水平方向に平行に噴霧されるようになっている。噴霧体の噴霧角度は、0°(水平方向に平行)〜90°(重力方向下方)であり、好ましくは0°〜45°がよく、仕切板21の角度を変更することにより変えられる。図示例では噴霧角度は、0°である。また、噴射ノズル23は、図5に示すように、噴霧室全体に原料油が噴霧されるように側壁にその周方向に所定の間隔をおいて複数配設されるもので、その数は噴霧室22全体に原料油が噴霧されるならば任意に決められる。この噴射ノズル23の段数、すなわち高さ方向に所定の間隔をおいて設ける段数(図示例では2段)は特に限定しないが、好ましくは1〜6段で、より好ましくは1〜3である。
【0015】
さて、この混合装置1を用いて原料油(重質油)と高温(450〜700℃)のシリカアルミナ触媒粒子とを混合する場合について述べる。
触媒粒子は供給管9から連続的に流動層炉7内の多孔板8上に供給され、そこで流動ガスにより流動化されて触媒粒子の流動層11が形成される。このように流動層11が形成されることにより、一部分に過剰の粒子が供給されても、流動化するうちに少ない部分に粒子が分散して、水平方向の粒子密度が均一化される。
流動層11の層高が高くなると、粒子の一部が配管2の上端を越えてその周方向全域からそれぞれの配管2内に溢流する。このように、粒子の水平方向の密度が均一になり、この状態で流動層11の層高が上がると、各配管2にはほぼ等量の粒子がそれぞれ流入するので、複数の配管2にほぼ均一に粒子が分配されることになる。
【0016】
配管2に入った粒子は管2内を下方へと落下移動し、そして配管2の下端開口部から混合器4内に至る。
混合器4内では、配管2からの粒子がその下方に落下する。この落下は連続的に行われるため、粒子の量にもよるがほぼ円柱状になって落下し、落下した粒子のほとんど全部が分散板5上にぶつかり、径方向外方に分散する。例えば、分散板5が円板や皿の場合には、図4に点線で示すように、分散板5上に例えば20度前後の安息角を持つ山(円錐状)となり、この上に粒子が落下すると粒子がその山の斜面を径方向外方に移動する。また、分散板5として中央部が外周縁部よりも下方に窪んだ円板や皿等を用いると、分散板の中央に溜まった触媒粒子が落下してくる触媒のクッションになり落下の衝撃がやわらかくなるので、エロージョンに対して有利となる。
このように、複数の配管2から粒子を落下させ、各配管に対応する分散板5でそれら粒子を径方向外方に分散するので、粒子の分散を良好に行える。
【0017】
一方、原料油は流体供給部6から、図1に示す場合には、配管2から落下する粒体群の外周近傍であってその周方向全域から重力方向下方に向けて噴射される。この際、流体供給部6には図4に示すように断熱手段14が備えられているため、噴射される原料油が高温(450〜700℃)の触媒粒子の熱から断熱されるので、原料油はコーキングすることなく噴射される。
このように、落下する粒子群の外周を囲繞するように原料油が噴射されることにより、粒子が分散板5にぶつかって径方向外方に分散して重質油と衝突し、この衝突により重質油がさらに微細化して飛び散るので、原料油の分散が良好になる。これにより、粒子と原料油の混合を迅速にほぼ均一に行える。また、粒子と原料油との接触効率も向上し、原料油の気化も十分に行える。さらに、分散板5、13が複数段設けられていると、再び粒子が分散すると共に、この分散した粒子と重質油とが衝突(接触)するので、粒子と重質油との接触効率がさらに良くなると共に、より一層粒子と重質油の混合が良好になる。そして、この混合体が反応管12内を下方に移動する。
【0018】
また、流体供給部6が図4に示すように構成されている場合には、噴霧スチームトレイ16からのスチームが噴霧室22内の上方に流入し、その内部を上方から下方に高速に流れると共に、原料油が原料油トレイ17を介して噴射ノズル23から噴霧室22に噴射されてスチームと混合し、これが断熱用の仕切板21に衝突して原料油が噴霧体となる。この噴霧体が断熱・噴霧スチームトレイ18からのスチームと共に配管2からの粒体の外周にその周方向全域に亙って水平方向に平行に噴霧される。すなわち、配管2から落下する触媒粒子群(円柱状粒子)に対して、落下方向と直角に原料油が噴霧される。
噴霧された原料油は粒子と衝突して微細化し、落下する粒子群の外周近傍に飛び散り、下方に落下する。そして、粒子が分散板5により径方向外方に分散して、微細化した原料油と衝突し、さらに原料油が微細化して飛び散るので、一層原料油の分散が良好になる。また、粒子と重質油の接触効率も一層向上する。さらに、原料油と共に気体(スチーム)が噴射されると、このスチームが粒子の拡散を促進するため、より一層粒子の分散状態が良好になる。
【0019】
したがって、触媒粒子を複数の配管2に均等に分配し、これら配管2から落下する粒子を分散板5により分散させると共に、この分散した粒子と原料油が衝突して原料油が微細化して飛び散るので、粒子と原料油の混合を迅速にほぼ均一に行うことができると共に、効率よく触媒粒子と原料油が接触する。また、触媒粒子を複数の配管2に均等に分配し、各配管2の粒子を分散して粒子と重質油の混合を行い、粒子と原料油の混合が迅速にほぼ均一に行われるので、粒体の割合が大きい場合(粒体重量/液体重量が最大50まで)にも適用することが可能となる。
さらに、短接触時間反応をより短時間で行えると共に、反応の均一化も図れるので、例えば接触反応時間を0.1〜1.5秒程度に短くすることが可能となる。これにより、ガソリンを製造する際にはさらに一層好ましくない過分解反応の抑制を図れ、より品質のよいガソリンを製造することが可能となる。
これによって、本発明の混合装置は既存の上昇流型高速移動層反応器を持つ、重質油等を原料油としてガソリンを製造している流動接触分解装置の触媒循環量(cat/oil比5〜8)の数倍の触媒循環量のcat/oil比50までを可能とする。
【0020】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれによって何ら限定されるものではない。
【0021】
(実施例1)
混合装置は図4に示す形態のものを用い、透明塩ビで製作した。その主要寸法を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】
粒体には、重質油からガソリンを製造する流動接触分解装置に使用されている触媒を用いた。この触媒の平均粒径は63ミクロン、カサ比重は0.85g/cm3である。また、ノズルから噴射する流体は原料油の代わりに常温の空気を用いた。
実験条件は実装置において600℃の触媒に原料油を噴射して混合・気化が完了した瞬間で、反応はまだ起こっていない状況を想定して設定した。この設定に基づく実験条件は触媒供給量が50kg/minから350kg/min、空気供給量は20m3/hから120m3/hまで変化させた。さらに空気は2段目および3段目、4段目の3ヶ所から注入し、それらの割合を種々変化させた。混合状態の観察はビデオ撮影および目視により行った。
その結果を以下に示す。
(1)触媒等量供給室(分配器)からの触媒は7本のスタンドパイプ(配管)にほぼ均等に流れることを確認した。
(2)トレイからの空気を供給しないで触媒等量供給室の分散用空気のみで触媒を落下させても2段の分散板の効果により、かなり良好な分散状態が得られた。
(3)トレイからの全空気供給量は多いほど分散状態は良くなる。
(4)全空気供給量一定においては4段目トレイから水平方向に噴射する空気量の割合を増加すると、それに伴い混合状態は良くなる。
【0024】
(実施例2)
混合装置は図4に示す形態の二次元モデルを用い、透明塩ビで製作した。各部の寸法を実施例1のものと同一であるが厚みは1cmである。
触媒供給量および空気供給量は実施例1とのモデルの断面積比から実施例1の1/15とした。混合状態の観察は実施例1と同様にビデオ撮影および目視により行った。
その結果を以下に示す。
(1)触媒等量供給室からの触媒は7本のスタンドパイプにほぼ均等に流れることは実施例1と同様であった。但し、触媒等量供給室の流動層の液面からスタンドパイプに流れ込んだ触媒は触媒量が少ない場合にはスタンドパイプの外側に多く流れる傾向を示した。
(2)トレイからの空気を供給しないで触媒等量供給室の分散用空気にみで触媒を落下させた場合には2段の分散板の効果はあるものの分散状態は十分ではなかった。トレイからの空気供給量を増加すると、それに伴い混合状態は非常に良くなる。
(3)全空気供給量一定においては4段目トレイから水平方向に噴出する空気量の割合を増加すると、実施例1と同様に混合状態は良くなる。
(4)スタンドパイプからの触媒は分散板の上に落下するが、落下した触媒は分散板に20度前後の安息角を持つ山型を形成する。本モデルの分散板は浅い皿型であり皿の内部に溜まった触媒はスタンドパイプから落下してくる触媒のクッションになっており衝撃がやわらいでいることが確認された。この現象はエロージョンに対して有利となる。
【0025】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、液体と固体粒子からなる粒体を迅速に均一混合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の混合装置の一例を示す概略図である。
【図2】図1中のA−A線矢視断面図である。
【図3】図1中のB−B線矢視断面図である。
【図4】本発明の混合器の要部を示す概略図である。
【図5】図4中のC−C線矢視断面図である。
【符号の説明】
1 混合装置
2 配管
3 粒体分配器
4 混合器
5 分散板
6 液体供給部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mixing apparatus for mixing a fluid such as heavy oil and high-temperature particles such as a catalyst for vaporizing the heavy oil.
[0002]
[Prior art]
Reaction systems in which a particulate solid is used as a catalyst or a heat medium and brought into contact with a reactant have been known for a long time. Among such reaction systems, some fluidized bed reactors use, for example, a dense fluidized bed (bubble fluidized bed) and a high speed moving bed (high speed fluidized bed). Among these, a high-speed moving bed is used for reactions that require a shorter contact time between the solid and the gas (short contact time reactions). Currently, an upflow type high-speed moving bed reactor called a riser is mainly used in a fluid catalytic cracking apparatus for producing gasoline using heavy oil or the like as a raw material oil. With this reactor, the contact time can be shortened with the improvement of the catalyst performance, thereby increasing the selectivity of a preferable product such as gasoline and suppressing an undesirable overdecomposition reaction.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, there has been a demand for further improvement of gasoline selectivity or light olefin selectivity, and the back-mixing phenomenon of the catalyst, which is a characteristic of the upflow type high-speed moving bed reactor, is the selectivity. Since it has an adverse effect on the improvement, down-flow type high-speed moving bed reactors that do not cause backmixing phenomenon are being studied.
The catalytic reaction time in a fluid catalytic cracker that uses existing upflow high-speed moving bed reactors to produce gasoline from heavy oil and other raw materials is several seconds, but it is a catalytic reaction for light olefins. It is necessary to shorten the time to about 0.1 to 1.5 seconds. In order to perform such a short contact time reaction, it is indispensable to quickly mix and vaporize the raw material oil and the catalyst at the reactor inlet. Furthermore, the catalyst circulation rate must be increased in order to compensate for the decrease in the conversion rate accompanying the shortening of the reaction time. Against this background, raw material oil and catalyst can be quickly mixed and vaporized at the reactor inlet, and gasoline is produced using heavy oil, etc. as raw material oil that has an existing upward flow type high-speed moving bed reactor. There is a demand for a feedstock / catalyst supply and mixing device that enables a catalyst circulation amount several times the catalyst circulation amount (cat /
Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a mixing apparatus that can rapidly and uniformly mix particles composed of liquid and solid particles.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the mixing device of the present invention is a device that mixes liquid such as heavy oil and particles such as a catalyst that vaporizes the heavy oil, and the particles are arranged along the direction of gravity. A granular distributor that evenly distributes to a plurality of extending pipes, and below the granular distributor, the plurality of pipes extend through the upper part to the upper part inside, and the granular bodies extend from these pipes. Is provided with a mixer that drops inside, a dispersion plate that disperses particles falling from the pipe radially outward is provided inside the mixer and below each pipe. The liquid is sprayed on the outer periphery of the plurality of pipes in the vicinity of the outer periphery of the particle group falling from the pipes from the entire circumferential direction downward in the gravitational direction, and the particles dispersed by the dispersion plate are ejected. The liquid supply part which collides with the made liquid is provided.
[0005]
Further, the mixing device of the present invention is a device that mixes a fluid such as heavy oil and particles such as a catalyst that vaporizes the heavy oil, and a plurality of the particles extending along the direction of gravity. A granule distributor that distributes evenly to the pipes is provided, and below the granule distributor, the plurality of pipes extend through the upper part to the upper part inside, and the particles fall from the pipes to the inside. A dispersion plate that disperses the particles falling from the pipes radially outward is disposed inside the mixer and below each pipe, and the mixer drops from the pipe to the inside of the mixer. The liquid supply part which injects the said fluid over the circumferential direction whole area is provided in the outer periphery of the granular material group to perform.
[0006]
It is preferable that the fluid supply unit is an injector that injects a liquid using an injection medium such as steam or air. In addition, the liquid is at a high temperature of 300 ° C. or higher, and heat insulating means is provided in the fluid supply unit so as to surround the fluid supply unit in order to prevent the thermal effect of the high-temperature particles on the fluid to be ejected. preferable. Further, a dispersion plate that further disperses particles dispersed from the dispersion plates and falling below the dispersion plates inside the mixer may be provided at least at locations where the drop density of the particles is high. preferable.
[0007]
By the way, in order to carry out a short contact time reaction, it is indispensable to rapidly mix and vaporize, for example, raw material oil and granules (catalyst) at the reactor inlet. For that purpose, it is a precondition that the raw material oil is made into fine droplets (a sprayed body) and that the particles composed of the solid particles as a catalyst are uniformly dispersed. Next, uniform mixing with the spray body must take place. This uniform mixing is possible if there is a wide space, but it cannot be performed sufficiently in a limited space. For this reason, as a result of research and development to obtain alternative means, the following conclusions were reached.
In other words, the droplets are refined to some extent by an injection nozzle or the like, and then the ejector is made to collide with the particles, and further refined by the impact force, and at the same time, uniformly mixed with the particles. .
[0008]
Therefore, the fluid is evenly distributed to the plurality of pipes, the particles falling from these pipes are dispersed by the dispersion plate, the dispersed particles collide with the injected liquid, and the liquid is further refined. Therefore, the solid-liquid contact can be efficiently performed, and the mixing of the particles and the liquid can be performed quickly and almost uniformly.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a mixing apparatus that mixes a fluid such as heavy oil and particles such as a catalyst that vaporizes the heavy oil.
This mixing apparatus 1 is provided with a
[0010]
The
The fluidized bed furnace (catalyst equal amount supply chamber) 7 constituting the
The number of these
[0011]
A
Dispersing
Below these
[0012]
A
[0013]
The
As shown in FIG. 4, the
A heat insulating
[0014]
On the outer periphery of the
[0015]
Now, a case where raw material oil (heavy oil) and high-temperature (450 to 700 ° C.) silica-alumina catalyst particles are mixed using the mixing apparatus 1 will be described.
The catalyst particles are continuously supplied from the
When the bed height of the
[0016]
The particles that have entered the
In the
Thus, since the particles are dropped from the plurality of
[0017]
On the other hand, in the case shown in FIG. 1, the raw material oil is injected from the
In this way, the raw material oil is injected so as to surround the outer periphery of the falling particle group, so that the particles collide with the
[0018]
When the
The sprayed raw material oil collides with the particles, becomes finer, scatters in the vicinity of the outer periphery of the falling particles, and falls downward. Then, the particles are dispersed radially outward by the
[0019]
Accordingly, the catalyst particles are evenly distributed to the plurality of
Furthermore, since the short contact time reaction can be performed in a shorter time and the reaction can be made uniform, for example, the contact reaction time can be shortened to about 0.1 to 1.5 seconds. Thereby, when manufacturing gasoline, it is possible to further suppress an unfavorable overdecomposition reaction, and it is possible to manufacture gasoline with higher quality.
As a result, the mixing apparatus of the present invention has an existing upward flow type high-speed moving bed reactor and has a catalyst circulation rate (cat / oil ratio of 5) of a fluid catalytic cracking apparatus that manufactures gasoline using heavy oil or the like as a feedstock. Cat / oil ratio up to 50 with a catalyst circulation amount several times that of ~ 8) is possible.
[0020]
【Example】
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto.
[0021]
(Example 1)
A mixing apparatus having the form shown in FIG. 4 was used, and the mixing apparatus was made of transparent PVC. The main dimensions are shown in Table 1.
[0022]
[Table 1]
[0023]
As the granule, a catalyst used in a fluid catalytic cracking apparatus for producing gasoline from heavy oil was used. This catalyst has an average particle size of 63 microns and a specific gravity of 0.85 g / cm 3 . The fluid ejected from the nozzle was air at normal temperature instead of raw material oil.
The experimental conditions were set on the assumption that the reaction had not yet occurred at the moment when the raw material oil was injected into the catalyst at 600 ° C. in the actual apparatus and mixing and vaporization were completed. The experimental conditions based on this setting were such that the catalyst supply rate was changed from 50 kg / min to 350 kg / min, and the air supply rate was changed from 20 m 3 / h to 120 m 3 / h. Furthermore, air was injected from three places, the second stage, the third stage, and the fourth stage, and their ratios were variously changed. The mixed state was observed by video shooting and visual observation.
The results are shown below.
(1) It was confirmed that the catalyst from the catalyst equivalent supply chamber (distributor) flows almost evenly into the seven stand pipes (piping).
(2) Even if the catalyst was dropped only with the dispersion air in the catalyst equivalent supply chamber without supplying air from the tray, a fairly good dispersion state was obtained due to the effect of the two-stage dispersion plate.
(3) The greater the total air supply from the tray, the better the dispersion state.
(4) If the total air supply amount is constant, increasing the ratio of the amount of air sprayed horizontally from the fourth tray will improve the mixing state.
[0024]
(Example 2)
The mixing apparatus was made of transparent PVC using a two-dimensional model having the form shown in FIG. The dimensions of each part are the same as those in Example 1, but the thickness is 1 cm.
The catalyst supply amount and the air supply amount were set to 1/15 of Example 1 from the cross-sectional area ratio of the model with Example 1. The mixed state was observed by video shooting and visual observation in the same manner as in Example 1.
The results are shown below.
(1) The catalyst from the catalyst equivalent supply chamber flowed almost evenly through the seven stand pipes as in Example 1. However, the catalyst which flowed into the stand pipe from the fluid surface of the fluid bed of the catalyst equal amount supply chamber tended to flow largely outside the stand pipe when the catalyst amount was small.
(2) When the catalyst was dropped only by the dispersion air in the catalyst equivalent supply chamber without supplying air from the tray, the dispersion state was not sufficient although the effect of the two-stage dispersion plate was obtained. As the amount of air supplied from the tray is increased, the mixing state becomes very good accordingly.
(3) When the total air supply amount is constant, if the ratio of the amount of air ejected horizontally from the fourth tray is increased, the mixed state is improved as in the first embodiment.
(4) The catalyst from the standpipe falls on the dispersion plate, but the dropped catalyst forms a mountain shape having an angle of repose of about 20 degrees on the dispersion plate. The dispersion plate of this model was a shallow dish type, and the catalyst accumulated inside the dish was a cushion of the catalyst falling from the stand pipe, and it was confirmed that the impact was soft. This phenomenon is advantageous for erosion.
[0025]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, particles composed of liquid and solid particles can be rapidly and uniformly mixed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a mixing apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 4 is a schematic view showing a main part of the mixer of the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記粒体を、重力方向に沿って延在する複数の配管に均等に分配する粒体分配器を設け、その粒体分配器の下方に、前記複数の配管が上部をそれぞれ貫通して内部上方まで延出し、これら配管から粒体が内部を落下する混合器を設け、該混合器の内部であって各配管の下方に、配管から落下する粒体を径方向外方に分散させる分散板を配設し、かつ、混合器内の複数の配管の外周部に、それら配管から落下する粒体群の外周近傍であってその周方向全域から重力方向下方に向けて前記液体を噴射して、分散板により分散した粒体と噴射された液体とを衝突させる液体供給部を設けたことを特徴とする混合装置。In an apparatus for mixing a liquid such as heavy oil and particles such as a catalyst for vaporizing the heavy oil,
A granule distributor is provided for evenly distributing the granules into a plurality of pipes extending in the direction of gravity, and the plurality of pipes pass through the upper part below the granule distributor and are internally upward. And a dispersion plate that disperses the particles falling from the pipe radially outwardly inside the mixer and below each pipe. And, on the outer periphery of the plurality of pipes in the mixer, in the vicinity of the outer periphery of the particle group falling from the pipes, and spraying the liquid from the entire circumferential direction downward in the gravitational direction, A mixing apparatus comprising a liquid supply unit that collides the particles dispersed by the dispersion plate with the jetted liquid.
前記粒体を、重力方向に沿って延在する複数の配管に均等に分配する粒体分配器を設け、その粒体分配器の下方に、前記複数の配管が上部をそれぞれ貫通して内部上方まで延出し、これら配管から粒体が内部を落下する混合器を設け、該混合器の内部であって各配管の下方に、配管から落下する粒体を径方向外方に分散させる分散板を配設し、かつ、混合器の内部に、配管から落下する粒体群の外周にその周方向全域に亙って前記流体を噴射する液体供給部を設けたことを特徴とする混合装置。In an apparatus for mixing a fluid such as heavy oil and particles such as a catalyst for vaporizing the heavy oil,
A granule distributor is provided for evenly distributing the granules into a plurality of pipes extending in the direction of gravity, and the plurality of pipes pass through the upper part below the granule distributor and are internally upward. And a dispersion plate that disperses the particles falling from the pipe radially outwardly inside the mixer and below each pipe. A mixing apparatus, characterized in that a liquid supply unit for ejecting the fluid over the entire circumferential direction is provided on the outer periphery of a particle group falling from a pipe inside the mixer.
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08237397A JP3662710B2 (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Mixing equipment |
| CN98109688A CN1116922C (en) | 1997-03-14 | 1998-03-13 | a mixing device |
| US09/042,396 US6186658B1 (en) | 1997-03-14 | 1998-03-13 | Apparatus for mixing a fluid feedstock with particles |
| CNB021479364A CN1243609C (en) | 1997-03-14 | 1998-03-13 | a mixing device |
| KR1019980008676A KR100524623B1 (en) | 1997-03-14 | 1998-03-14 | Mixing device |
| EP98850038A EP0864633B1 (en) | 1997-03-14 | 1998-03-16 | Apparatus for mixing feed stock and catalyst particles |
| EP03015250A EP1352945B1 (en) | 1997-03-14 | 1998-03-16 | Apparatus for mixing feedstock and catalyst particles |
| US09/725,626 US6612731B2 (en) | 1997-03-14 | 2000-11-29 | Mixing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08237397A JP3662710B2 (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Mixing equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10249179A JPH10249179A (en) | 1998-09-22 |
| JP3662710B2 true JP3662710B2 (en) | 2005-06-22 |
Family
ID=13772793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08237397A Expired - Lifetime JP3662710B2 (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Mixing equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3662710B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5343296B2 (en) * | 2005-02-09 | 2013-11-13 | 住友化学株式会社 | Granule mixing equipment |
| JP5823911B2 (en) * | 2012-04-27 | 2015-11-25 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | Mixing device for mixing raw material and catalyst in fluid catalytic cracking unit |
| JP6556041B2 (en) * | 2015-12-08 | 2019-08-07 | Jxtgエネルギー株式会社 | Catalyst flow rate setting method for catalyst supply device and mixing device |
| CN107694363B (en) * | 2017-10-16 | 2023-12-12 | 江苏鑫华能环保工程股份有限公司 | Material receiving device for conveying solid-liquid mixture and conveying device |
-
1997
- 1997-03-14 JP JP08237397A patent/JP3662710B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10249179A (en) | 1998-09-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6186658B1 (en) | Apparatus for mixing a fluid feedstock with particles | |
| EP2039418B1 (en) | Mixing apparatus | |
| US8058368B1 (en) | Gas-phase polymerization of alpha-olefin | |
| JP5615812B2 (en) | Improved quench zone design using spray nozzles | |
| EP1477221B1 (en) | Multiphase mixing device with improved quench injection for inducing rotational flow | |
| US20080081006A1 (en) | Advanced elevated feed distribution system for very large diameter RCC reactor risers | |
| US6146519A (en) | Gas solid contact riser with redistribution | |
| JPH03223392A (en) | Method and device for contacting hydrocarbon charge with hot solid particles in ascending fluidized bed tubular reactor | |
| JP3662710B2 (en) | Mixing equipment | |
| JP3662709B2 (en) | Mixing equipment | |
| US7601304B1 (en) | Distribution apparatus for contact of hydrocarbon compounds with particles | |
| US2898292A (en) | Method for distributing a vapor-liquid feed and apparatus therefor | |
| CN1009659B (en) | Process and equipment for fluidized bed catalytic cracking | |
| US2842430A (en) | Feedstock injector | |
| US2652317A (en) | Reactor inlet | |
| KR20240027031A (en) | Chemical processing vessel with plate grid distributor and method of operating the same | |
| US2886520A (en) | Method and apparatus for contacting liquid with granular contact material | |
| CN119278094A (en) | Apparatus and method for dispensing quench fluid | |
| US3120485A (en) | Method and apparatus for contacting liquid with granular contact material | |
| US2745723A (en) | Apparatus for the conversion of liquid hydrocarbons | |
| US2945798A (en) | Process for separating paraffin wax from wax-containing hydrocarbon oils | |
| WO2003053558A2 (en) | Process to regenerate fcc spent catalyst | |
| JPS60153937A (en) | Three-phase fluidized reactor | |
| IE47100B1 (en) | Hydrocarbon-feed distributor and method of injecting hydrocarbon feed |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050322 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050324 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090401 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100401 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110401 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110401 Year of fee payment: 6 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110401 Year of fee payment: 6 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120401 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130401 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130401 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140401 Year of fee payment: 9 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |