專利名稱：一種濃相段進(jìn)料用于流化催化轉(zhuǎn)化的提升管反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濃相段進(jìn)料用于流化催化轉(zhuǎn)化的提升管反應(yīng)器，屬于石油煉制領(lǐng) 域，尤其涉及烴類和原料油催化轉(zhuǎn)化的設(shè)備。該反應(yīng)器是一種煉油化工一體化的重油循環(huán) 流化床催化裂解新型反應(yīng)器。該反應(yīng)器的技術(shù)特點(diǎn)主要是在底部反應(yīng)區(qū)采用了擴(kuò)徑結(jié)構(gòu)， 進(jìn)料位置位于提升管底部的濃相段。從而增大了反應(yīng)區(qū)域的劑油比，同時(shí)縮短反應(yīng)產(chǎn)物與 催化劑在提升管上部的停留時(shí)間，降低二次反應(yīng)發(fā)生，提高反應(yīng)的選擇性。
背景技術(shù)：
在石油煉制領(lǐng)域中，催化裂化工藝技術(shù)發(fā)展比較成熟，在煉油行業(yè)中的比重比較 大，目前為市場(chǎng)提供80%的汽油和30%的柴油。反應(yīng)器-再生系統(tǒng)是催化裂化反應(yīng)過(guò)程最 重要的設(shè)備。隨著原料及加工工藝的不斷發(fā)展，其工藝流程和加工設(shè)備也不斷發(fā)生改進(jìn)。在 提升管反應(yīng)器中，可以分為三個(gè)不同的區(qū)域預(yù)提升段、反應(yīng)區(qū)和出口快速分離區(qū)。在提升 管底部的預(yù)提升段，來(lái)自再生斜管的催化劑在預(yù)提升蒸汽的作用下，沿提升管上升的同時(shí) 與噴嘴噴出的原料進(jìn)行接觸反應(yīng)，在提升管上部的出口區(qū)域進(jìn)行快速分離，油氣產(chǎn)物進(jìn)入 分餾系統(tǒng)，催化劑經(jīng)汽提后進(jìn)入再生器進(jìn)行再生，將積碳燒掉，再次經(jīng)過(guò)再生斜管進(jìn)入預(yù)提 升段，進(jìn)行下一個(gè)催化劑循環(huán)過(guò)程。目前，提升管反應(yīng)器在工藝工程方面的進(jìn)展主要體系在以下幾個(gè)方面原料霧化 噴嘴的改進(jìn)、原料沿提升管分段進(jìn)料以及提升管出口油劑快速分離技術(shù)等，但是關(guān)于組合 進(jìn)料以及提升管下部油劑初始接觸段結(jié)構(gòu)改進(jìn)的報(bào)道仍然較少。USP4820493披露了一種改進(jìn)的油劑混合室。設(shè)置在提升管底部的混合室略大于提 升管內(nèi)徑，在混合室內(nèi)沿軸向自下而上設(shè)置提升氣導(dǎo)入管和催化劑的內(nèi)輸送管。這兩者于 混合室之間形成環(huán)形空間。再生催化劑在環(huán)形空間上部的壓力和催化劑床層壓力的共同作 用下，通過(guò)提升氣導(dǎo)入管和催化劑內(nèi)輸送管之間的縫隙進(jìn)入催化劑的內(nèi)輸送管。進(jìn)料位置 在混合室的上部，通過(guò)縮徑結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)短停留時(shí)間的效果。這種改進(jìn)可以在一定程度上改善 提升管內(nèi)催化劑的流動(dòng)狀態(tài)。專利USP5318691提出了一種采用套管結(jié)構(gòu)改善進(jìn)料區(qū)油劑接觸效果的設(shè)計(jì)。原 料油與流化氣體分別在在混合室內(nèi)不同的軸向管道中向上流動(dòng)。再生催化劑通過(guò)一個(gè)環(huán) 形空間進(jìn)入截面積突然增大的環(huán)形空間。在該空間內(nèi)催化劑密度增大，并呈旋渦流動(dòng)。單 一的原料油通過(guò)圓錐形的進(jìn)料分布器，以較低的線速度進(jìn)入到截面積突然增大的環(huán)形空間 內(nèi)，與催化劑接觸后迅速進(jìn)入快速床提升管反應(yīng)區(qū)的提升管反應(yīng)器。由于原料接觸到的催 化劑呈密相分布，因此可以得到較為理想的接觸效果。專利CN1056543C披露了一種將預(yù)提升段改進(jìn)成為擴(kuò)大管的反應(yīng)器。通過(guò)在擴(kuò)大 管內(nèi)設(shè)置不同位置的內(nèi)輸送管和提升氣體管，以及設(shè)置不同的擴(kuò)大管與提升管連接方式來(lái) 改善催化劑和原料油的接觸條件，從而提高目的產(chǎn)品的收率和質(zhì)量。專利CN1058046C提出了一種多產(chǎn)低碳異構(gòu)烯烴或丙烯的流化催化裂化方法。其 反應(yīng)器由預(yù)提升段和沿床層高度劃分的三段反應(yīng)區(qū)構(gòu)成的改進(jìn)提升管，原料在第一、二反
3應(yīng)區(qū)分兩次注入，在提升管上部密相流化床反應(yīng)區(qū)的第二反應(yīng)區(qū)補(bǔ)充再生劑，水平段的第 三反應(yīng)區(qū)注入急冷介質(zhì)。這種結(jié)構(gòu)有助于解決催化劑滑落和返混的問(wèn)題。專利CN2415832Y對(duì)提升管反應(yīng)器的預(yù)提升段進(jìn)行了改進(jìn)。其預(yù)提升段下部為流 化室，內(nèi)輸送管由流化室的頂部向上伸入提升管，在提升管下部的管壁上設(shè)有進(jìn)氣管，通入 內(nèi)輸送管與提升管之間的環(huán)隙內(nèi)，在操作時(shí)向環(huán)隙通入氣體，向提升管邊壁布?xì)?。這種結(jié)構(gòu) 可以降低由于流化室氣室壓力波動(dòng)對(duì)催化劑輸送造成的影響。專利CN1191325C披露了一種設(shè)置同軸的預(yù)提升管和內(nèi)輸送管以及外輸送管的提 升管反應(yīng)器。外輸送管的上部縮徑后與提升管相連，其下部縮徑后與圓臺(tái)狀過(guò)渡段相連，內(nèi) 輸送管呈喇叭口形深入外輸送管，在預(yù)提升段與內(nèi)輸送管之間有一縮徑結(jié)構(gòu)。該反應(yīng)器可 以降低催化劑的滑落對(duì)流動(dòng)造成的影響。專利CN1078094C披露了一種用于流化催化轉(zhuǎn)化的提升管反應(yīng)器，沿垂直方向從 下至上依次為互為同軸的預(yù)提升段、第一反應(yīng)區(qū)、直徑擴(kuò)大了的第二反應(yīng)區(qū)、直徑縮小了的 出口區(qū)，在出口區(qū)末端有一水平管。該反應(yīng)器既可以控制第一反應(yīng)區(qū)和第二反應(yīng)區(qū)的工藝 條件不同，又可以使不同性能的原料油進(jìn)行分段裂化，得到所需目的產(chǎn)品。與以上專利技術(shù)類似的報(bào)道還有許多，但目前現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的提升管反應(yīng)器結(jié) 構(gòu)主要是提升段結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和提升管中上部的變徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出了一種濃相段進(jìn)料用 于流化催化轉(zhuǎn)化的提升管反應(yīng)器。該反應(yīng)器主要是利用提升管的變徑技術(shù)，采用底部擴(kuò) 徑-縮徑結(jié)構(gòu)，針對(duì)不同的反應(yīng)條件設(shè)置不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以達(dá)到反應(yīng)區(qū)域大劑油比，縮 短提升管上部物料停留時(shí)間，從而達(dá)到提高目的產(chǎn)物收率、抑制干氣和焦炭生成的目的。該 技術(shù)的典型特征在于采用變徑結(jié)構(gòu)提升管反應(yīng)器、濃相段進(jìn)料、優(yōu)化組合進(jìn)料方式、縮短提 升管上部物料停留時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同性質(zhì)物料目標(biāo)反應(yīng)的有效控制，從而在較緩和的操作 條件下達(dá)到多產(chǎn)目的產(chǎn)物、抑制干氣和焦炭生成的目的。反應(yīng)器的具體設(shè)計(jì)要求如下①.提升管反應(yīng)器的預(yù)提升段、反應(yīng)區(qū)和出口區(qū)的總高度為10 60m;②.預(yù)提升段直徑為0. 2 5m，其高度占反應(yīng)器總高度的5 20% ；③.密相流化床反應(yīng)區(qū)高度占反應(yīng)器總高度的5 60%，其直徑與預(yù)提升段直徑 之比為1. 2 5. 0 1 ；④.快速床提升管反應(yīng)區(qū)高度占反應(yīng)器總高度的20 90 %，其直徑與反應(yīng)區(qū)直徑 之比為0. 2 0. 8 1 ；⑤.預(yù)提升段與密相流化床反應(yīng)區(qū)結(jié)合部位為圓臺(tái)形，其縱剖面等腰梯形的頂角 a 為 20 120° ；⑥.密相流化床反應(yīng)區(qū)與快速床提升管反應(yīng)區(qū)結(jié)合部位為圓臺(tái)形，其縱剖面等腰 梯形的底角0為20 120°⑦.輕質(zhì)原料進(jìn)口位于直徑擴(kuò)大了的密相流化床反應(yīng)區(qū)自下部起5 60 %的高度 范圍之內(nèi)，其布器伸入反應(yīng)區(qū)內(nèi)部，數(shù)量為1 8個(gè)；⑧.原料油進(jìn)口位于直徑擴(kuò)大了的密相流化床反應(yīng)區(qū)自下部起30 90%的高度范圍之內(nèi)，其布器伸入反應(yīng)區(qū)內(nèi)部，數(shù)量為1 8個(gè)。為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，發(fā)明人將伸入密相流化床反應(yīng)區(qū)內(nèi)部的輕質(zhì) 原料進(jìn)口的分布器采用了噴嘴、分布環(huán)或蓮蓬頭等形式。對(duì)伸入密相流化床反應(yīng)區(qū)內(nèi)部的 原料進(jìn)口的分布器則采用環(huán)形噴嘴、管形軸向噴嘴、分布環(huán)、蓮蓬頭等形式，當(dāng)采用管形軸 向噴嘴時(shí)，軸向角為20 60°。


附圖的圖面說(shuō)明如下1提升介質(zhì)分布器 2再生催化劑進(jìn)料斜管4――輕質(zhì)原料入口5――密相流化床反應(yīng)區(qū)7-----決速床提升管反應(yīng)區(qū)
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例來(lái)詳述本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)。在實(shí)際設(shè)計(jì)和制造中，發(fā)明人按如下要求進(jìn)行的預(yù)提升段3直徑為0. 2 5m，高度占提升管反應(yīng)器總有效高度的5 20%。預(yù)提 升段3下部與再生催化劑斜管2連接，兩者之間夾角為20 60°。預(yù)提升段3下端安裝提 升介質(zhì)分布器1，該預(yù)提升段3上端與密相流化床反應(yīng)區(qū)5連接的結(jié)合部位為圓臺(tái)形，其縱 剖面等腰梯形的頂角a為20 120°。密相流化床反應(yīng)區(qū)5高度占反應(yīng)器總高度的5 60%，密相流化床反應(yīng)區(qū)5直徑與預(yù)提升段3直徑之比為1.2 5.0 1。輕質(zhì)烴類原料進(jìn) 口 4位于直徑擴(kuò)大了的反應(yīng)區(qū)5自下部起密相流化床反應(yīng)區(qū)高度5 60%的范圍之內(nèi)，進(jìn) 口采用任何適用于分散進(jìn)料的分布裝置。輕質(zhì)烴類原料進(jìn)口 4在密相流化床反應(yīng)區(qū)5表面 開(kāi)孔形狀不限，包括但不僅限于圓形、正方形、橢圓及任何規(guī)則或不規(guī)則的形狀等。輕質(zhì)烴 類原料入口 4伸入密相流化床反應(yīng)區(qū)5內(nèi)部，數(shù)量為1 8個(gè)，均布于密相流化床反應(yīng)區(qū)5 四周。其分布器可采用任何有利于提升介質(zhì)分布的形式，如噴嘴、分布環(huán)、蓮蓬頭等。原料油進(jìn)口 6位于密相流化床反應(yīng)區(qū)5自下部起密相流化床反應(yīng)區(qū)高度30 90%范圍之間，原料油進(jìn)口 6在密相流化床反應(yīng)區(qū)5開(kāi)孔形狀不限，包括但不僅限于圓形、 正方形、橢圓及任何規(guī)則或不規(guī)則的形狀等。原料油入口 6伸入反應(yīng)區(qū)5內(nèi)部，數(shù)量為1 8個(gè)，均布于密相流化床反應(yīng)區(qū)5四周。其分布器形式不限，可采用任何有利于提升介質(zhì)分 布的形式，如噴嘴、分布環(huán)、蓮蓬頭等。當(dāng)采用管形軸向噴嘴時(shí)，噴嘴軸向與密相流化床反應(yīng) 區(qū)管壁夾角為20 60°。密相流化床反應(yīng)區(qū)5與快速床提升管反應(yīng)區(qū)7結(jié)合部位為圓臺(tái)形，其縱剖面等腰 梯形的底角0為20 120°。快速床提升管反應(yīng)區(qū)7高度占反應(yīng)器總高度的20 90%， 快速床提升管反應(yīng)區(qū)7直徑與密相流化床反應(yīng)區(qū)5直徑之比為0.2 0.8 1。快速床提 升管反應(yīng)區(qū)7頂部可以采用向上出口，也可采用水平管出口，依具體工藝過(guò)程而定。這樣，按本發(fā)明提供的新型結(jié)構(gòu)提升管反應(yīng)器上，使用催化劑A多產(chǎn)丙烯，兼顧輕 油收率和質(zhì)量的反應(yīng)過(guò)程的情況，但是并不因此而限制本發(fā)明的其他使用。反應(yīng)器的預(yù)提升段、密相流化床反應(yīng)區(qū)和快速床提升管反應(yīng)區(qū)總高度為17. 5m，其 中預(yù)提升段直徑0. 35m,高度為2. 35m ；密相流化床反應(yīng)區(qū)直徑0. 8m,高度為1. 35m,快速床
3一一預(yù)提升段 6——原料油入口提升管反應(yīng)區(qū)直徑0. 5m。預(yù)提升段與密相流化床反應(yīng)區(qū)結(jié)合部位的圓臺(tái)縱剖面等腰梯形頂 角a為60°，密相流化床反應(yīng)區(qū)與快速床提升管反應(yīng)區(qū)結(jié)合部位的圓臺(tái)縱剖面等腰梯形 頂角3為30°。工藝過(guò)程采用兩段催化裂解工藝，除反應(yīng)器和操作條件有所不同外，再生及分餾 系統(tǒng)與常規(guī)催化裂解相同。催化劑為MMC系列催化劑，原料性質(zhì)列于表1，全裝置操作條件 和產(chǎn)品分布列于表2。表 1 表2 發(fā)明效果以大慶原油的常壓渣油為原料，采用MMC系列催化劑，在提升管反應(yīng)器出口溫度 分別為為520/530°C的條件下，液化氣收率達(dá)34. 5%，汽油和柴油的收率分別為33. 7%和 13. 4%，干氣+損失的收率為5. 15%，焦炭的收率為9. 89%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在多產(chǎn)丙烯的前提下可以得到更佳的產(chǎn)品分布，尤其是 干氣收率降低顯著，并同時(shí)保證和改善汽油和柴油的質(zhì)量。因此，具有極大的應(yīng)用和推廣前景。
權(quán)利要求
一種濃相段進(jìn)料用于流化催化轉(zhuǎn)化的提升管反應(yīng)器，該反應(yīng)器是沿垂直方向自下而上依次為互為同軸地設(shè)置了預(yù)提升段、密相流化床反應(yīng)區(qū)和直徑縮小了的快速床提升管反應(yīng)區(qū)，其特征在于密相流化床反應(yīng)區(qū)的直徑大于預(yù)提升段和快速床提升管反應(yīng)區(qū)，其具體設(shè)計(jì)要求如下①.提升管反應(yīng)器的預(yù)提升段、反應(yīng)區(qū)和出口區(qū)的總高度為10～60m；②.預(yù)提升段直徑為0.2～5m，其高度占反應(yīng)器總高度的5～20％；③.密相流化床反應(yīng)區(qū)高度占反應(yīng)器總高度的5～60％，其直徑與預(yù)提升段直徑之比為1.2～5.0∶1；④.快速床提升管反應(yīng)區(qū)高度占反應(yīng)器總高度的20～90％，其直徑與反應(yīng)區(qū)直徑之比為0.2～0.8∶1；⑤.預(yù)提升段與密相流化床反應(yīng)區(qū)結(jié)合部位為圓臺(tái)形，其縱剖面等腰梯形的頂角α為20～120°；⑥.密相流化床反應(yīng)區(qū)與快速床提升管反應(yīng)區(qū)結(jié)合部位為圓臺(tái)形，其縱剖面等腰梯形的底角β為20～120°⑦.輕質(zhì)原料進(jìn)口位于直徑擴(kuò)大了的密相流化床反應(yīng)區(qū)自下部起5～60％的高度范圍之內(nèi)，其布器伸入反應(yīng)區(qū)內(nèi)部，數(shù)量為1～8個(gè)；⑧.原料油進(jìn)口位于直徑擴(kuò)大了的密相流化床反應(yīng)區(qū)自下部起30～90％的高度范圍之內(nèi)，其布器伸入反應(yīng)區(qū)內(nèi)部，數(shù)量為1～8個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濃相段進(jìn)料用于流化催化轉(zhuǎn)化的提升管反應(yīng)器，其特征 在于伸入密相流化床反應(yīng)區(qū)內(nèi)部的輕質(zhì)原料進(jìn)口的分布器采用噴嘴、分布環(huán)或蓮蓬頭的形 式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濃相段進(jìn)料用于流化催化轉(zhuǎn)化的提升管反應(yīng)器，其特征 在于伸入密相流化床反應(yīng)區(qū)內(nèi)部的原料進(jìn)口的分布器采用環(huán)形噴嘴、管形軸向噴嘴、分布 環(huán)、蓮蓬頭的形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種濃相段進(jìn)料用于流化催化轉(zhuǎn)化的提升管反應(yīng)器，其特征 在于采用管形軸向噴嘴時(shí)，軸向角為20 60°。
全文摘要
一種濃相段進(jìn)料用于流化催化轉(zhuǎn)化的提升管反應(yīng)器，主要是利用變徑結(jié)構(gòu)提升管，采用底部擴(kuò)徑-縮徑結(jié)構(gòu)，針對(duì)不同的反應(yīng)條件設(shè)置不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以達(dá)到反應(yīng)區(qū)域大劑油比，縮短提升管上部物料停留時(shí)間，從而達(dá)到提高目的產(chǎn)物收率、抑制干氣和焦炭生成的目的。由于采用變徑結(jié)構(gòu)提升管反應(yīng)器、濃相段進(jìn)料、優(yōu)化組合進(jìn)料方式、縮短提升管上部物料停留時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同性質(zhì)物料目標(biāo)反應(yīng)的有效控制，從而在較緩和的操作條件下達(dá)到多產(chǎn)目的產(chǎn)物、抑制干氣和焦炭生成的目的。
文檔編號(hào)C10G11/18GK101850226SQ20101003439
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者劉清華, 山紅紅, 張歡, 李春義, 楊朝合, 趙輝, 陳小博 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司;中國(guó)石油大學(xué)(華東)