專利名稱：一種具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預(yù)提升器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預(yù)提升器，屬于石油加エ技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
流化催化裂化是現(xiàn)代煉油企業(yè)最核心的輕質(zhì)油品生產(chǎn)エ藝之一，它利用分子篩催化劑將低價(jià)值的重質(zhì)原料(蠟 油或渣油)裂解成高價(jià)值的輕質(zhì)油品，如汽油、柴油和液化石油氣等。在國(guó)內(nèi)，流化催化裂化工藝的核心地位更加突出，它生產(chǎn)了 70% 80%的商品汽油、約30%的商品柴油以及約30%的丙烯。在催化裂化工藝中，劑油比是影響催化裂化產(chǎn)品分布的ー個(gè)重要操作參數(shù)，它決定了提升管反應(yīng)器單位體積內(nèi)的催化劑活性中心的數(shù)目，因此，在裝置操作許可的條件下提高劑油比對(duì)改善產(chǎn)品選擇性和提高轉(zhuǎn)化率具有十分積極的作用。但是，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的催化裂化裝置中，劑油比的大小直接由反應(yīng)溫度控制，是ー個(gè)非自主變量，受再生溫度、原料預(yù)熱溫度以及反應(yīng)苛刻度等多個(gè)因素共同影響，不能自由提高。近年來，隨著催化裂化原料的重質(zhì)化和劣質(zhì)化，裝置生焦量不斷増加，為了保持催化劑活性不得不采用較高的再生溫度，這直接導(dǎo)致劑油比下降和產(chǎn)品選擇性變差。另外，高溫再生劑直接和油氣接觸容易造成油氣過度熱裂化，使目標(biāo)產(chǎn)品收率降低。若想提高劑油比，只能降低原料預(yù)熱溫度或再生溫度，但這樣均帶有不同程度的副作用，而且劑油比増加的幅度也不顯著。エ業(yè)上常用的ー類保持劑油比、控制再生溫度的方法是安裝取熱器，取出系統(tǒng)過剩的熱量，以維持系統(tǒng)的熱平衡。目前已有的重油催化裂化裝置中采用的取熱器種類很多，例如中國(guó)專利CN 1045644A公布的下流式外取熱器、US 4438071,US 4757039,US 4923824公布的返混型外取熱器等。這些取熱器一般安裝在再生器密相段，催化劑冷卻后再返回再生器。但由于裝置需要保持適當(dāng)?shù)脑偕鷾囟纫员ＷC催化劑的再生效果，因此這種方法并不能大幅度提聞劑油比。另ー類比較有效的提高劑油比的方法是通過降低再生催化劑的溫度，這既可以通過在再生立管上安裝催化劑冷卻器實(shí)現(xiàn)，如CN 1114677C,CN 1324116,US 5800697等專利所述方法，也可以通過將熱的再生劑和ー股冷的催化劑混合實(shí)現(xiàn)，這種方法中冷催化劑既可以是冷卻后的再生催化劑(如專利CN 101191071A、CN 101191072A、CN 101191067A、CN101104816A等)，也可以是冷的循環(huán)待生催化劑，例如UOP公司開發(fā)的“X設(shè)計(jì)”催化裂化裝置(《世界石油科學(xué)》，1996,3(9)),即是將部分待生催化劑不經(jīng)再生就與再生劑混合后直接返回提升管反應(yīng)器中。由于再生立管操作的穩(wěn)定性對(duì)催化裂化裝置操作的穩(wěn)定性至關(guān)重要，上述前ー種方法由于增加了再生立管結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，勢(shì)必降低再生立管的可靠性，也對(duì)冷卻設(shè)備的可靠性提出了非常高的要求。相對(duì)而言，后ー種方法則具有較高的可靠性，即使冷催化劑管路完全失效也可以保證整個(gè)裝置能夠順暢運(yùn)行。但是，這種方法必須配備ー種高效的冷熱催化劑混合預(yù)提升器。如果冷熱催化劑不能快速混合換熱，那么原料油將分別接觸過高和過低溫度的兩股催化劑，非但不能達(dá)到改善產(chǎn)品分布的效果，反而可能惡化產(chǎn)品分布，降低裝置的運(yùn)行周期。在CN 100338185和CN 201842821U兩種催化裂化新エ藝方法專利中，均采用了具有冷熱催化劑混合功能的預(yù)提升器，但是它們所報(bào)道的預(yù)提升器均是一段直徑大于提升管的低氣速流化床，利用低氣速流化床自身顆粒的混合能力實(shí)現(xiàn)冷熱催化劑的混合換熱。但是，在這種預(yù)提升器中，顆粒的橫向混合能力較弱，催化劑易出現(xiàn)偏流。要想實(shí)現(xiàn)兩股催化劑的均勻混合必須采用較長(zhǎng)的顆粒停留時(shí)間分布，這樣不僅增加了提升管的阻力，影響裝置的平穩(wěn)操作，也加劇了催化劑的水熱失活(エ業(yè)上一般采用水蒸氣作為預(yù)提升氣體介質(zhì))。中國(guó)專利CN 201020348Y公布了一種細(xì)粉固體介質(zhì)流態(tài)化混合器，可用于上述具有冷熱兩股催化劑流的催化裂化預(yù)提升器。該結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)了兩個(gè)向下傾斜的螺旋形網(wǎng)狀格柵層，格柵層設(shè)置在兩股催化劑流入ロ的下方，期望兩股流出的催化劑在格柵層的作用下，均勻散布在預(yù)提升器的橫截面上，實(shí)現(xiàn)均勻混合后再進(jìn)入提升管反應(yīng)器。但是，這種預(yù)提升 器結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，兩股催化劑流入預(yù)提升器時(shí)呈稀相灑落方式，這勢(shì)必對(duì)格柵層產(chǎn)生較強(qiáng)的沖蝕作用，影響格柵層的使用壽命和可靠性。另外，網(wǎng)狀格柵層本身對(duì)顆粒流的橫向分散作用十分有限，很難將催化劑流均勻散布在整個(gè)預(yù)提升器橫截面上，因此也很難實(shí)現(xiàn)兩股催化劑流的均勻混合。中國(guó)專利CN 101322924B公布了另ー種催化劑混合設(shè)備，它也可以用作上述具有冷熱兩股催化劑流的催化裂化預(yù)提升器。在這種預(yù)提升器中，兩股或多股催化劑流的混合是在底部一段氣速小于O. 3m/s的鼓泡流化床中進(jìn)行的，通過調(diào)整催化劑立管出ロ，使催化劑水平流入預(yù)提升器，進(jìn)ー步強(qiáng)化顆粒的橫向混合能力。盡管申請(qǐng)人聲稱該型預(yù)提升器的混合段是ー湍流混合區(qū)，但在此氣速范圍內(nèi)，催化裂化顆粒流化床并不能達(dá)到湍動(dòng)流態(tài)化域，顆粒自身的混合能力也很弱。因此，從顆?；旌夏芰ι现v，它并不能比CN 100338185和CN 201842821U中的預(yù)提升器具有更強(qiáng)的混合能力。若想實(shí)現(xiàn)顆?；旌暇鶆颍瑯有枰^長(zhǎng)的顆粒停留時(shí)間分布，因此同樣具有提升管阻カ大、裝置操作穩(wěn)定性差、催化劑水熱失活嚴(yán)重的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種適用于同時(shí)具有冷熱催化劑進(jìn)料的催化裂化提升管反應(yīng)器的新型冷熱催化劑混合預(yù)提升器，以便更快速地實(shí)現(xiàn)冷熱兩股催化劑流的混合和換熱，實(shí)現(xiàn)催化裂化裝置劑油比的大幅度提高以及再生催化劑活性的有效保護(hù)，以達(dá)到改善產(chǎn)品分布、提高目標(biāo)產(chǎn)品收率的目的。具體實(shí)施方案如下I、ー種具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預(yù)提升器，其特征在干預(yù)提升器(12)包括預(yù)提升筒體(2)、分布器(3)、至少ー個(gè)冷催化劑進(jìn)ロ管(7)和至少ー個(gè)熱催化劑進(jìn)ロ管(4)，其中預(yù)提升筒體(2)的直徑大于提升管反應(yīng)器(14)的直徑，預(yù)提升段中內(nèi)置一分布器(3)，該分布器能夠容許氣體和顆粒同時(shí)通過)，所述冷熱催化劑進(jìn)ロ管(4，7)入ロ位置分別位于分布器(3)的上部和下部。2、如權(quán)利要求I所述的具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預(yù)提升器，其特征在于預(yù)提升筒體(2)的直徑為提升管反應(yīng)器(14)直徑的I. 2 2. 5倍，預(yù)提升筒體(2)和提升管反應(yīng)器(14)采用錐段(6)連接，并且在預(yù)提升筒體(2)的底部設(shè)有封頭(8)。3、如權(quán)利要求I或2所述的具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預(yù)提升器，其特征在于預(yù)提升筒體(2)的底部設(shè)置有預(yù)提升風(fēng)管(9)和環(huán)形分布管(I)。4、如權(quán)利要求I或2所述的具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預(yù)提升器，其特征在于預(yù)提升筒體(2)的底部?jī)H設(shè)置有預(yù)提升風(fēng)管(9)，且預(yù)提升風(fēng)管(9)的末端設(shè)置有氣體分布板(11);5、如權(quán)利要求I或2所述的具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預(yù)提升器，其特征在于所述的分布器(3)為凸形大孔分布板，該分布板能夠容許氣體和顆粒同時(shí)通過。6、ー種具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預(yù)提升器的使用方法將權(quán)利要求1-5所述的預(yù)提升器安裝在提升管反應(yīng)器底部，通入至少兩股溫度不同的冷熱催化劑流，使冷熱催化劑流分別進(jìn)入分布器的上部和下部，所述分布器容許氣體和顆粒同時(shí)通過， 實(shí)現(xiàn)冷熱催化劑更加快速地混合換熱。更進(jìn)一歩，本發(fā)明包括ー種具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預(yù)提升器，預(yù)提升器(12)包括預(yù)提升筒體(2)、分布器(3)、至少ー個(gè)冷催化劑進(jìn)ロ管(7)和至少ー個(gè)熱催化劑進(jìn)ロ管(4)，其中預(yù)提升筒體(2)的直徑大于提升管反應(yīng)器(14)的直徑，預(yù)提升段中內(nèi)置一分布器(3)，該分布器能夠容許氣體和顆粒同時(shí)通過)，所述冷熱催化劑進(jìn)ロ管(4,7)入口位置分別位于分布器(3)的上部和下部。優(yōu)選預(yù)提升筒體(2)的直徑為提升管反應(yīng)器(14)直徑的I. 2 2. 5倍。預(yù)提升筒體(2)和提升管反應(yīng)器(14)采用錐段(6)連接，并且在預(yù)提升筒體(2)的底部設(shè)有封頭(8)。預(yù)提升筒體(2)內(nèi)部設(shè)置ー個(gè)能夠容許氣體和顆粒同時(shí)通過的分布器(3)，冷熱催化劑分別進(jìn)入分布器上部和下部。其作用是利用分布器將ー股冷或熱的催化劑均勻分布在上層的熱或冷的催化劑流化床層中，再利用流化床自身的混合能力，實(shí)現(xiàn)冷熱催化劑更加快速地混合換熱。使用這種預(yù)提升器，將更加有效地滿足催化裂化反應(yīng)的要求，強(qiáng)化催化裂化反應(yīng)并抑制熱裂化反應(yīng)，提高裝置轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品選擇性。本發(fā)明可適用于所有同時(shí)具有冷熱催化劑進(jìn)料的催化裂化提升管反應(yīng)器，可進(jìn)ー步挖掘裝置潛力，提高裝置的盈利能力。


圖I為本發(fā)明冷熱催化劑預(yù)提升器的ー種典型形式；圖2為本發(fā)明冷熱催化劑預(yù)提升器的另ー種典型形式；圖3為本發(fā)明預(yù)提升器在催化裂化裝置中的使用方法。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)ー步說明本發(fā)明所提供的冷熱催化劑混合預(yù)提升器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其使用方法，但本發(fā)明并不因此而受到任何限制。如圖所示，在對(duì)本發(fā)明描述中，主要的附圖標(biāo)記如下環(huán)形分布管(I)、預(yù)提升筒體(2)、分布器(3)、熱催化劑進(jìn)ロ管(4)、噴嘴
(5)、錐段出)、冷催化劑進(jìn)ロ管(7)、封頭(8)、預(yù)提升風(fēng)管(9)、氣體分布板(11)、預(yù)提升器(12)、再生器(13)、提升管反應(yīng)器(14)、斜管(15)、催化劑冷卻器(16)。
實(shí)施例一圖I給出了本發(fā)明冷熱催化劑預(yù)提升器的ー種典型形式，如圖I所示，該冷熱催化劑預(yù)提升器包括預(yù)提升筒體(2)，預(yù)提升筒體(2)的直徑為提升管反應(yīng)器直徑的I. 2 2. 5倍，預(yù)提升筒體⑵與提升管反應(yīng)器(14)之間采用錐段(6)連接，預(yù)提升筒體(2)的底部設(shè)有封頭(8)，預(yù)提升筒體(2)上設(shè)置ー個(gè)冷催化劑進(jìn)ロ管(7)和一個(gè)熱催化劑進(jìn)ロ管(4)，預(yù)提升筒體(2)內(nèi)部設(shè)置ー個(gè)能夠容許氣體和顆粒同時(shí)通過的分布器(3)。分布器(3)可以是任何能夠容許氣體和顆粒同時(shí)通過、又能滿足氣體和顆粒均勻分布的分布器，圖I中采用的是凸形大孔分布板。為了保持分布器(3)長(zhǎng)周期可靠運(yùn)行，分布器(3)的孔ロ應(yīng)具有防磨措施。冷熱催化劑(A、B)分別進(jìn)入分布器(3)下部和上部。利用這ー結(jié)構(gòu)，可以將冷催化劑均勻分散在上層的熱催化劑流化床層中，再利用流化床自身的混合能力，實(shí)現(xiàn)冷熱催化劑更加快速地混合換熱。預(yù)提升筒體(2)設(shè)有預(yù)提升風(fēng)管(9)，另外，為了進(jìn)ー步改善流化質(zhì)量，在預(yù)提升筒體(2)的底部還設(shè)置有環(huán)形分布管(I)，環(huán)形分布管(I)中通入另ー股預(yù)提升風(fēng)(E)。兩股預(yù)提升風(fēng)(C、E)匯集進(jìn)入分布器(3)上方的床層，使冷熱混合催化 劑顆粒流化。冷熱催化劑均勻混合傳熱后的氣固混合物(D)再被提升至提升管反應(yīng)器(14)中，和噴嘴(5)霧化后的原料油接觸。實(shí)施例ニ圖2給出了本發(fā)明冷熱催化劑預(yù)提升器的另ー種典型形式，和圖I所示結(jié)構(gòu)不同的是采用錐形的預(yù)提升器封頭(8)，且只有ー股預(yù)提升風(fēng)(C)，預(yù)提升風(fēng)管(9)底部設(shè)置蓮蓬頭式氣體分布板(11)。和實(shí)施例一相比，該結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，且預(yù)提升段下部的顆粒流化狀況更好，有利于使預(yù)提升器操作更加穩(wěn)定。實(shí)施例三參見圖3，此實(shí)施例為本發(fā)明預(yù)提升器在催化裂化裝置中的ー種使用方法。預(yù)提升器(12)為本發(fā)明中的任一種預(yù)提升器，例如實(shí)施例一或?qū)嵤├怂龅念A(yù)提升器。如圖3所示，從再生器(13)上引出兩股再生催化劑，一股經(jīng)熱催化劑進(jìn)ロ管(4)進(jìn)入預(yù)提升器
(12)作為熱催化劑進(jìn)料，另ー股經(jīng)斜管(15)引入到催化劑冷卻器(16)進(jìn)行冷卻，以降低催化劑溫度，作為冷催化劑進(jìn)料，經(jīng)冷催化劑進(jìn)ロ管(7)進(jìn)入預(yù)提升器(12)，與熱催化劑混合后進(jìn)入提升管反應(yīng)器(14)。該實(shí)施方案可以在不影響再生系統(tǒng)的前提下，獲得更大的劑油比，有利于提高提升管反應(yīng)器中単位空間內(nèi)原料油所能接觸到的催化劑活性中心數(shù)量，強(qiáng)化催化裂化反應(yīng)；另外，也可以降低反應(yīng)器原料接觸區(qū)催化劑的初始溫度，抑制了熱裂化反應(yīng)?？傮w上，可以顯著提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品的選擇性。
權(quán)利要求
1.ー種具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預(yù)提升器，其特征在于預(yù)提升器(12)包括預(yù)提升筒體(2)、分布器(3)、至少ー個(gè)冷催化劑進(jìn)ロ管(7)和至少ー個(gè)熱催化劑進(jìn)ロ管(4)，其中預(yù)提升筒體(2)的直徑大于提升管反應(yīng)器(14)的直徑，預(yù)提升段中內(nèi)置一分布器(3)，該分布器能夠容許氣體和顆粒同時(shí)通過)，所述冷熱催化劑進(jìn)ロ管(4，7)入口位置分別位于分布器(3)的上部和下部。
2.如權(quán)利要求I所述的具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預(yù)提升器，其特征在于預(yù)提升筒體(2)的直徑為提升管反應(yīng)器(14)直徑的I. 2 2. 5倍，預(yù)提升筒體(2)和提升管反應(yīng)器(14)采用錐段(6)連接，并且在預(yù)提升筒體(2)的底部設(shè)有封頭(8)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預(yù)提升器，其特征在于預(yù)提升筒體(2)的底部設(shè)置有預(yù)提升風(fēng)管(9)和環(huán)形分布管(I)。
4.如權(quán)利要求I或2所述的具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預(yù)提升器，其特征在于預(yù)提升筒體(2)的底部?jī)H設(shè)置有預(yù)提升風(fēng)管(9)，且預(yù)提升風(fēng)管(9)的末端設(shè)置有氣體分布板(11)。
5.如權(quán)利要求I或2所述的具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預(yù)提升器，其特征在于所述的分布器(3)為凸形大孔分布板，該分布板能夠容許氣體和顆粒同時(shí)通過。
6.ー種具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預(yù)提升器的使用方法將權(quán)利要求1-5所述的預(yù)提升器安裝在提升管反應(yīng)器底部，通入至少兩股溫度不同的冷熱催化劑流，使冷熱催化劑流分別進(jìn)入分布器的上部和下部，所述分布器容許氣體和顆粒同時(shí)通過，實(shí)現(xiàn)冷熱催化劑更加快速地混合換熱。
全文摘要
一種具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預(yù)提升器，適用于同時(shí)具有冷熱催化劑進(jìn)料的催化裂化提升管反應(yīng)器，其特征在于預(yù)提升器(12)包括預(yù)提升筒體(2)、分布器(3)、至少一個(gè)冷催化劑進(jìn)口管(7)和至少一個(gè)熱催化劑進(jìn)口管(4)，其中預(yù)提升筒體(2)的直徑大于提升管反應(yīng)器(14)的直徑，預(yù)提升段中部?jī)?nèi)置一塊能夠容許氣體和顆粒同時(shí)通過的分布器(3)，所述冷熱催化劑進(jìn)口管(4，7)入口位置分別位于分布器(3)的上部和下部。其目的是利用分布器(3)將一股冷或熱催化劑均勻分布在上層的熱或冷催化劑流化床層中，再利用流化床自身的混合能力，實(shí)現(xiàn)冷熱催化劑更加快速地混合換熱，從而更加有效地滿足催化裂化反應(yīng)的要求，強(qiáng)化催化裂化反應(yīng)并抑制熱裂化反應(yīng)，提高裝置轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品選擇性。
文檔編號(hào)B01J8/24GK102690675SQ20121016327
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者盧春喜, 張永民, 朱麗云, 王祝安, 范怡平, 鄂承林 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)