气体分配器喷嘴的制作方法
【专利说明】气体分配器喷嘴
[0001] 巧关申请的香叉引用
[0002] 本申请要求2013年3月13日提交的、序列号为61/780, 742的美国临时专利申请 的优先权，该美国临时专利申请引入本文作为参考。
[0003] 宜量
[0004] 领域 阳〇化]所描述的实施方案总体设及用于将流体注入固体颗粒流化床中的系统和方法。更 具体地，运样的实施方案设及用于将流体注入到固体颗粒流化床中的喷嘴。
[0006] 相夫巧术的说巧
[0007] 固体颗粒流化床在许多精炼和化学方法中被用于将气体与固体颗粒均匀混合W 支持化学反应或其它过程。包括但不限于板栅、管网和管环的众多气体分配系统可被用于 将气体注入到装有固体颗粒的容器中W"流化"该床。
[0008] 在许多气体分配系统中，板和/或管被用作在出口布置中分配加压气体的集气 管。出口可装配有选定的喷嘴W在气体被注入该床内时提供压降。在整个喷嘴中的压降使 集气管中的气体在所有运些喷嘴中均匀分配。
[0009] 可在气体分配系统中使用的一种类型的喷嘴是"Borda"管式喷嘴。简单的Borda 管式喷嘴包括具有最接近集气管外表面放置的同屯、出口的直管。该直管的设置在集气管内 的相对端具有从集气管抽吸气体的同屯、入口。该入口可配装有孔，该孔的尺寸被设定W在 整个喷嘴中产生期望的压降。
[0010] 传统的Borda管式喷嘴的一个问题是由流化床中的固体颗粒导致的喷嘴出口的 腐蚀。随着气体被注入流化床中，床内的流体压力因该床的端流性质W及经过该床的气体 的移动而发生波动。流体压力的运种波动能迫使固体移动到喷嘴出口中，运可能会导致喷 嘴的腐蚀。喷嘴的腐蚀能影响到气体分配系统的性能，最终迫使系统维修或更换。
[0011] 运种腐蚀尤其在喷嘴是基本上垂直于流过集气管的气流取向的情况下是个问题。 当集气管中的气体横向流经喷嘴入口时，气体不得不改变方向W运动穿过该喷嘴。气体相 对于喷嘴的运种"横向流动"会在喷嘴出口处形成不均匀的速度分布，运能使固体颗粒移入 该喷嘴出口，导致腐蚀。
[0012] 因此，需要用于将气体注入颗粒流化床中的改进的系统和方法。 柳1引 附图的简要说巧
[0014] 图1描绘了根据所述的一种或多种实施方案的、具有中间孔口的示例性喷嘴的剖 视图。
[0015] 图2描绘了根据所述的一种或多种实施方案的、具有中间孔口和入口端孔口的示 例性喷嘴的剖视图；
[0016] 图3描绘了根据所述的一种或多种实施方案的、具有多个中间孔口和入口端孔口 的示例性喷嘴的剖视图；
[0017] 图4描绘了根据所述的一种或多种实施方案的、具有中间同屯、孔口的示例性喷嘴 的剖视图；
[0018] 图5描绘了根据所述的一种或多种实施方案的、具有中间同屯、孔口和入口孔口的 示例性喷嘴的剖视图；
[0019] 图6描绘了根据所述的一种或多种实施方案的、具有带锥形入口的中间同屯、孔口 的示例性喷嘴的剖视图；
[0020] 图7描绘了根据所述的一种或多种实施方案的示例性管环式气体分配系统的局 部剖视平面图；
[0021] 图8描绘了根据所述的一种或多种实施方案的示例性管网式气体分配系统的局 部剖视平面图；
[0022] 图9描绘了根据所述的一种或多种实施方案的催化剂再生器的示意图；
[0023] 图10描绘了根据所述的一种或多种实施方案的示例性流化催化裂化系统；
[0024] 图11A描绘了经过图1中所示喷嘴的模拟气流的横截面视图且图11B描绘了经过 图1中所示喷嘴的模拟气流的出口端视图；
[0025] 图12A描绘了经过图3中所示喷嘴的模拟气流的横截面视图且图12B描绘了经过 图3中所示喷嘴的模拟气流的出口端视图；
[0026] 图13A描绘了经过图4中所示喷嘴的模拟气流的横截面视图且图13B描绘了经过 图4中所示喷嘴的模拟气流的出口端视图；
[0027] 图14A描绘了经过图5中所示喷嘴的模拟气流的横截面视图且图14B描绘了经过 图5中所示喷嘴的模拟气流的出口端视图；
[002引图15A描绘了经过图6中所示喷嘴的模拟气流的横截面视图且图15B描绘了经过 图6中所示喷嘴的模拟气流的出口端视图；
[0029] 图16描绘了Borda管式喷嘴的剖视图；
[0030] 图17A描绘了经过图16中所示喷嘴的模拟气流的横截面视图且图17B描绘了经 过图16中所示喷嘴的模拟气流的出口端视图；
[0031]
[0032] 提供了用于将气体注入颗粒或固体流化床中的系统和方法。该系统可包括气体分 配系统。该气体分配系统可包括具有流动通道的集气管W及被联接至该集气管的喷嘴体。 该喷嘴体可具有与流动通道流体连通的入口端W及设置在该集气管外面的出口端。该喷嘴 体可具有纵轴线，该纵轴线与气流流经该流动通道的方向基本上垂直。该喷嘴体可具有设 置在该入口端和该出口端之间的孔口。
[0033] 本文中所讨论和描述的喷嘴被示出为具有喷嘴体W及具有圆形或基本上圆形横 截面的孔口状流动通道。但应当理解，可使用具有其它横截面形状的流动通道，所述其它横 截面形状包括但不限于楠圆形、卵形、Ξ角形、矩形、六边形、八角形、其它多边形形状或它 们的任意组合。本文中，在采用非圆形流动通道的那些实施方案中所提到的直径被理解为 当量直径，例如平均横截面长度。
[0034] 图1描绘了根据一种或多种实施方案的、具有孔口 118的示例性注射喷嘴100。该 注射喷嘴100可包括喷嘴体102,该喷嘴体102具有出口端104和入口端106。该喷嘴体 102可延伸贯穿集气管110的壁部108并被联接至该壁部108,W使得该出口端104位于集 气管110的外面。该喷嘴体102的入口端106可如此放置于集气管110的流动通道112内， W使得该喷嘴体102的纵轴线与气流114流过该流动通道112的方向基本上垂直。该出口 端104可限定出排出孔口或排出口，流体或气体可经由该排出孔口或排出口流过。该入口 端106可W是实屯、的（未示出）或者可W限定出流体或气体可从中经过的一个或多个入口 孔口（未示出）。
[0035] 该喷嘴体102的壁部120可在沿喷嘴体102的位于入口端106和出口端104之间 的位置处限定出孔口 118。如此，该孔口 118也可被称为"中间"孔口。该孔口 118可放置 在该喷嘴体102的关于气流114的方向的下游一侧上，或者放置在该注射喷嘴100的下游 侧122。尽管未示出，该孔口 118也可放置在该喷嘴体102的关于气流114的方向的上游一 侧上或者该喷嘴体102的任意其它一侧上，例如喷嘴体102的垂直于气流114的方向的一 侦化。可设定孔口 118的尺寸和位置，W在整个出口端104提供基本均匀的速度分布，并在 整个喷嘴100中提供期望的压降。例如，通过将该孔118设置在喷嘴体102的下游侧122 上，流动经过该孔口 118能够起作用W将最大速度从喷嘴体102的内表面120转移走并在 整个喷嘴体102和整个出口端104中提供更均匀的速度分布。
[0036] 该喷嘴体102可W是管状体，该管状体的长度（L)与内径做之比为从约2、约4 或约6的下限到约10、约15或约20的上限。例如，该喷嘴体102可W是长度（L)与内径 (D)之比从约4到约6、从约5到约7、从约6到约8、从约7到约9或从约8到约10的管状 体。该孔118的中屯、可位于距入口端106距离化。）处。该距离化。）的长度可W等于孔 口 118的直径的长度（"孔口直径"或"D。"）乘W从约0.5、约1、约2或约4的下限到约 5、约10、约15或约20的上限的某一数值。例如，孔口 118的中屯、可位于距入口端106距离 (L。）处，该距离化。）可W是侧孔口直径值。）的从约0. 5到约2、从约1到约2. 5、从约 2到约4、从约3到约5、从约4到约6、从约2. 5到约4. 5或从约3. 5到约5. 5倍。
[0037] 该流动通道112可容纳具有从约0.Im/s、约Im/s、约5m/s、约lOm/s或约20m/s的 下限到约40m/s、约60m/s、约80m/s、约90m/s或约lOOm/s的上限的速度的流体或气体。流 动通道112中的流体或气体可处于从约7KPa、约50KPa、约lOOKPa、约200KPa或约SOOKPa 的下限到约500KPa、约TOOKPa、约SOOKPa、约900KPa或约lOOOKPa的上限的压力下。可为 该注射喷嘴100设定尺寸和构型，W产生从约0.化Pa、约化Pa、约5KPa、约lOKPa或约20KPa 的下限到约30KPa、约40KPa、约50KPa、约60KPa或约70K化的上限的压降。该注射喷嘴也可 导致从约Im/s、约4m/s、约8m/s、约15m/s或约25m/s的下限到约50m/s、约70m/s、约90m/ S、约95m/s或约lOOm/s的上限的出口速度分布。 阳03引图2描绘了根据一种或多种实施方案的、具有孔口 218和入口端孔口 216的示例 性注射喷嘴200。该注射喷嘴200可包括具有出口端204和入口端206的喷嘴体202。该 喷嘴体202可延伸贯穿集气管210的壁部208并被联接至该壁部208,W使得该出口端204 位于集气管210的外面。该喷嘴体202的入口端206可如此设置于集气管210的流动通道 212内，W使得该喷嘴体202的纵轴线基本上垂直于气流214流过该流动通道212的方向。
[0039] 该喷嘴体202的壁部220可在沿喷嘴体202的位于入口端206和出口端204之间 的位置处限定出孔口 218。如此，该孔口 218也可被称为"中间"孔口。该孔口 218可设置 于该喷嘴体202的下游侧222上。尽管未示出，该孔口 218也可设置在该喷嘴体202的上 游侧上或者该喷嘴体202的任意其它一侧上，例如喷嘴的垂直于气流214的方向的一侧上。 可设定孔口 218的尺寸和位置，W在整个出口端204提供基本均匀的速度分布，并在整个喷 嘴200中提供期望的压降。
[0040] 通过将该孔口 218设置在喷嘴体202的下游侧222上，流动经过孔218能够起作 用W将最大速度从喷嘴体202的内表面220转移走并在整个喷嘴体202和整个出口端204 中提供更均匀的速度分布。该注射喷嘴200也可包括由入口端206限定出的入口孔口 216， 从而可经孔口 218和入口孔口 216两者流入该喷嘴200内。例如，流入该喷嘴体202内的 气流的第一部分可流经该入口孔口 216且流入该喷嘴体202的气流的第二部分可流经该孔 日 218。
[0041] 该喷嘴体202可W是管状体，该管状体的长度（L)与内径（D)之比为从约2、约4 或约6的下限到约10、约15或约20的上限。例如，该喷嘴体202可W是长度（L)与内径 (D)之比从约4到约6、从约5到约7、从约6到约8、从约7到约9或从约8到约10的管状 体。该孔口 218的中屯、可位于距入口端206距离化。）处。该距离化。）的长度可W等于 孔口 218的直径的长度（"孔径"或"D。"）乘W从约0. 5、约2、约4或约6的下限到约8、 约10、约15或约20的上限的某一数值。例如，孔口 218的中屯、可位于距入口端206距离 (L。）处，该距离化。）可W是孔218的直径或D。的从约0.5到约2、从约1到约2. 5、从 约2到约3、从约2到约4、从约2. 5到约3. 5、从约4到约6或从约4. 5到约5. 5倍。 阳0创如果孔218和入口孔口 216两者均存在，则内径做与入口孔口 216的入口直径 值1)之比可W是从约1、约5、约10或约25的下限到约50、约75、约90或约100的上限。 例如，该内径（D)与入口孔口 216的入口直径值1)之比可W是从约2到约15、或从约15到 约35或者从约35到约50。
[0043] 该流动通道212可容纳具有从约0.Im/s、约Im/s、约5m/s、约lOm/s或约20m/s的 下限到约40m/s、约60m/s、约80m/