專利名稱：一種抑制催化劑返混的催化裂化提升管進(jìn)料混合段結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油化工技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種抑制催化劑返混的催化裂化提升管 進(jìn)料混合段結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
催化裂化工藝在我國(guó)石油加工業(yè)中占有舉足輕重的地位，提供了我國(guó)市場(chǎng)70%以 上的汽油和約30%的柴油。提升管反應(yīng)器是催化裂化的核心裝置之一。高價(jià)值的目的產(chǎn)品 汽油、柴油和液化氣等均是在其內(nèi)獲得。根據(jù)在裂化反應(yīng)過程中所起的作用，通常可將整個(gè)提升管反應(yīng)器由下至上分為預(yù) 提升段、進(jìn)料混合段、充分反應(yīng)段以及出口快速分離區(qū)四個(gè)部分，在預(yù)提升段內(nèi)，預(yù)提升汽 (氣)從提升管底部進(jìn)入，與再生斜管引入的催化劑混合、接觸，并攜帶催化劑顆粒群向上 運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)進(jìn)料混合段時(shí)，催化劑顆粒與霧化噴嘴噴入的原料油混合、接觸并迅速開始反 應(yīng)，生成汽油、柴油、液化氣等目標(biāo)產(chǎn)品。在充分反應(yīng)段，油、劑混合物一邊向上運(yùn)動(dòng)一邊繼 續(xù)進(jìn)行裂化反應(yīng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)提升管末端出口快速分離區(qū)時(shí)，在快速分離系統(tǒng)的作用下，反應(yīng)產(chǎn) 物——如柴油、汽油等和催化劑迅速分開，以防發(fā)生過度裂化。提升管反應(yīng)器是催化裂化的關(guān)鍵裝置。根據(jù)在裂化反應(yīng)中所起的作用，可以將其 由下至上分為預(yù)提升段、進(jìn)料混合段、充分反應(yīng)段以及出口快分區(qū)4個(gè)部分。在預(yù)提升段， 預(yù)提升氣從提升管底部進(jìn)入，與再生斜管引入的催化劑混合、接觸，并攜帶催化劑顆粒群向 上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)進(jìn)料混合段時(shí)，催化劑顆粒與霧化噴嘴噴入的原料油混合、接觸并迅速開始 反應(yīng)。在充分反應(yīng)段，油、劑混合物一邊向上運(yùn)動(dòng)一邊進(jìn)行裂化反應(yīng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)提升管末端出 口快分段時(shí)，在快分系統(tǒng)的作用下，反應(yīng)產(chǎn)物——如柴油、汽油等和催化劑迅速分開，以防 發(fā)生過度裂化。在進(jìn)料混合段內(nèi)，原料油和催化劑之間的接觸與混合狀況將會(huì)直接影響到整個(gè)裂 化反應(yīng)的進(jìn)程。對(duì)于進(jìn)料混合段內(nèi)油劑兩相的流動(dòng)與混合，最為理想的狀況包含三個(gè)方面的意 義1.油劑之間實(shí)現(xiàn)快速、均勻、充分地接觸、混合，即在提升管反應(yīng)器內(nèi)，油、劑之間 的接觸、混合時(shí)間應(yīng)當(dāng)盡量縮短，避免反復(fù)接觸，且油相和劑相的濃度分布相互“匹配”—— 油相濃度高的區(qū)域，催化劑濃度也較高，反之亦然；2.油劑混合物以“平推流”的形式一起向上運(yùn)動(dòng)；3.油、劑兩相無軸向“返混”。然而，實(shí)際情況卻與理想狀況相去甚遠(yuǎn)，主要問題也體現(xiàn)在三個(gè)方面(1)在進(jìn)料混合段的大部分區(qū)域里，油劑兩相的接觸、混合狀況并不理想，主要表 現(xiàn)在油劑兩相在提升管截面上濃度分布并不“匹配”，油相濃度相對(duì)較高(低)的區(qū)域，劑 相濃度卻較稀(高)。(2)油、劑混合物也并非以“平推流”的形式向上運(yùn)動(dòng)，催化劑顆粒在提升管近壁區(qū)
3域較為濃集，且存在著較為嚴(yán)重的返混；在提升管中心區(qū)域，油、劑兩相的速度較高，而在提 升管邊壁附近，油、劑的速度較低，形成典型的“環(huán)-核結(jié)構(gòu)”。(3)在提升管反應(yīng)器進(jìn)料混合段內(nèi)，催化劑存在著較為嚴(yán)重的返混現(xiàn)象，尤其在提 升管邊壁區(qū)域，催化劑返混更為劇烈，這使得催化劑停留時(shí)間延長(zhǎng)，也增大了油、劑之間反 復(fù)接觸的幾率，造成較為嚴(yán)重的結(jié)焦。據(jù)報(bào)道，結(jié)焦最為嚴(yán)重的區(qū)域位于噴嘴上方500mm 2000mm的提升管內(nèi)壁附近。多年來，針對(duì)提升管進(jìn)料混合段內(nèi)存在的上述三個(gè)方面的不足，國(guó)內(nèi)外許多科研 院所、石油公司提出了多種結(jié)構(gòu)，以期使上述“三個(gè)問題”得到改善。中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院提出了一種抗返混提升管，主要特點(diǎn)有二原料油 采用軸切向進(jìn)入提升管；進(jìn)料段采用縮徑結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有效地改善了所謂的“環(huán)-核結(jié) 構(gòu)”，改善了催化劑顆粒在提升管截面上分布不均勻的狀況，并抑制了催化劑顆粒在邊壁區(qū) 域的返混，但是，這種結(jié)構(gòu)由于采用軸切向進(jìn)料，根據(jù)旋流的特點(diǎn)，原料油在提升管內(nèi)的停 留時(shí)間延長(zhǎng)，這就增大了油、劑之間反復(fù)接觸的幾率，對(duì)于反應(yīng)也是不利的；而且采用縮徑 結(jié)構(gòu)，壓降大為增加。美國(guó)UOP公司曾經(jīng)提出將原料油霧化噴嘴與提升管反應(yīng)器軸線垂直安裝，或者向 下傾斜至某一角度的進(jìn)料形式，這些結(jié)構(gòu)雖然促進(jìn)了油、劑兩相的接觸、混合，改善了油、劑 之間的在提升管截面上濃度分布的“匹配”。但是，卻加劇了催化劑顆粒的返混。UOP公司還曾經(jīng)提出在提升管內(nèi)噴嘴安裝位置的上游設(shè)置導(dǎo)流部件，以期改善油、 劑之間的初始接觸狀況。但是，通過我們的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于原料油的注入，將對(duì)提升管內(nèi)噴 嘴上游的區(qū)域產(chǎn)生了極大的影響，因而這種結(jié)構(gòu)的作用應(yīng)當(dāng)是非常有限的。事實(shí)上，上述各種專利結(jié)構(gòu)，都是對(duì)前述“三個(gè)問題”進(jìn)行定性地、嘗試性地改進(jìn)， 并不是建立在對(duì)“三個(gè)問題”進(jìn)行定量分析、研究的基礎(chǔ)上而提出的。一般說來，加速油、劑之間的混合必將導(dǎo)致催化劑顆粒的返混加劇，而為了抑制催 化劑顆粒群的返混，又不得不付出延緩油、劑混合速度的代價(jià)。如何解決并利用這一對(duì)矛 盾，作到“抑其弊、用其利”，則是改進(jìn)提升管進(jìn)料混合段性能的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種抑制催化劑返混的催化裂化提升管進(jìn)料混合段結(jié)構(gòu)，采 用“流線型”導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，加速、促進(jìn)催化裂化提升管反應(yīng)器中原料油與催化劑的混合，有效抑 制催化劑顆粒的返混，減少了一些不利的副反應(yīng)，有效的抑制了結(jié)焦。本發(fā)明完成其發(fā)明任務(wù)所采取的技術(shù)方案是一種抑制催化劑返混的催化裂化提升管進(jìn)料混合段結(jié)構(gòu)，在提升管反應(yīng)器進(jìn)料混 合段與預(yù)提升段之間的管壁上設(shè)置有噴嘴安裝管，原料油霧化噴嘴與提升管反應(yīng)器的軸線 呈30° 36°夾角；在反應(yīng)器提升管的內(nèi)壁上設(shè)置有導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板與原料油霧化噴 嘴對(duì)應(yīng)設(shè)置并使導(dǎo)流板位于所對(duì)應(yīng)的原料油霧化噴嘴的上方，所述導(dǎo)流板為弧形板，由漸 縮徑段、漸擴(kuò)徑段構(gòu)成；在導(dǎo)流板上端設(shè)置有導(dǎo)流套管，所述導(dǎo)流套管與提升管反應(yīng)器進(jìn)料 混合段管壁之間具有輔助氣腔室，所述輔助氣腔室通過導(dǎo)流套管上端部與反應(yīng)器提升管管 壁之間的環(huán)形縫隙與提升管連通；在與輔助氣腔室對(duì)應(yīng)的提升管管壁上設(shè)置有輔助氣入口 管，輔助氣入口管與導(dǎo)流套管、提升管反應(yīng)器管壁之間的輔助氣腔室連通，構(gòu)成輔助氣通過輔助氣入口管進(jìn)入輔助氣腔室，經(jīng)導(dǎo)流套管上端的環(huán)形縫隙與提升管反應(yīng)器連通的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明由于采用了如上所述技術(shù)方案，具有如下有益效果1、本發(fā)明的流線型導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，確定按照原料油進(jìn)入到提升管反應(yīng)器后的實(shí)際擴(kuò)散 方向，一方面加速了油、劑之間的混合，同時(shí)又有效地抑制了催化劑顆粒的返混。2、在結(jié)焦最為嚴(yán)重的區(qū)域位于噴嘴上方的提升管內(nèi)壁附近區(qū)域設(shè)置輔助氣裝 置，輔助氣的注入通過環(huán)形縫隙向上進(jìn)入到提升管進(jìn)料混合段末端，有效地減小該區(qū)域處 催化劑顆粒的返混，而且輔助氣吹散了邊壁區(qū)域濃集的催化劑顆粒，在一定程度上減弱了 “環(huán)-核結(jié)構(gòu)”。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的B-B剖視圖。圖3為圖1的C-C剖視圖。圖中1、噴嘴安裝管，2、導(dǎo)流板，3、提升管反應(yīng)器管壁，4、導(dǎo)流套管，5、輔助氣入口 管，6、環(huán)形縫隙。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明一種抑制催化劑返混的催化裂化提升管進(jìn)料混合段結(jié)構(gòu)，在提升管反應(yīng)器進(jìn)料混 合段與預(yù)提升段之間的管壁上設(shè)置有噴嘴安裝管1，在噴嘴安裝管1內(nèi)設(shè)置有原料油霧化 噴嘴，原料油霧化噴嘴與提升管反應(yīng)器的軸線呈30°夾角，在反應(yīng)器提升管的內(nèi)壁上設(shè)置 有導(dǎo)流板2，所述導(dǎo)流板2與原料油霧化噴嘴對(duì)應(yīng)設(shè)置并位于所對(duì)應(yīng)的原料油霧化噴嘴的 上方，所述導(dǎo)流板2為弧形板，由漸縮徑段、漸擴(kuò)徑段構(gòu)成；導(dǎo)流板2的漸縮徑段與提升管反 應(yīng)器的軸線的夾角β為1° 10°，導(dǎo)流板2的漸擴(kuò)徑段與提升管反應(yīng)器的軸線的夾角α 為1° 30°。在導(dǎo)流板2上端設(shè)置有導(dǎo)流套管4，所述的導(dǎo)流套管4為由下至上漸縮徑結(jié) 構(gòu)；所述導(dǎo)流套管4與提升管反應(yīng)器進(jìn)料混合段管壁之間具有輔助氣腔室，所述輔助氣腔 室通過導(dǎo)流套管上端部與反應(yīng)器提升管管壁之間的環(huán)形縫隙6與提升管連通；在與輔助氣 腔室對(duì)應(yīng)的提升管管壁3上設(shè)置有輔助氣入口管5，輔助氣入口管5與導(dǎo)流套管4、提升管 反應(yīng)器管壁3之間的輔助氣腔室連通，構(gòu)成輔助氣通過輔助氣入口管5進(jìn)入輔助氣腔室，經(jīng) 導(dǎo)流套管上端的環(huán)形縫隙6與提升管反應(yīng)器連通的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明工作時(shí)，首先將提升管內(nèi)通入輔助氣，輔助氣經(jīng)由輔助氣入口管5、輔助氣 腔室、導(dǎo)流套管上端部與反應(yīng)器提升管管壁之間的環(huán)形縫隙6沿著豎直方向緊帖提升管管 壁進(jìn)入到提升管反應(yīng)器中；當(dāng)預(yù)提升氣攜帶催化劑顆粒由提升管反應(yīng)器預(yù)提升段向上運(yùn)動(dòng) 至進(jìn)料混合段時(shí)，與原料油霧化噴嘴噴入的原料油混合、接觸，并迅速開始裂化反應(yīng)；油劑 混合物會(huì)沿著導(dǎo)流板2中漸縮段和漸擴(kuò)段的實(shí)際擴(kuò)散方向，使得油、劑混合物的流動(dòng)、擴(kuò)散 沿著導(dǎo)流板2進(jìn)行，避免了大尺度旋渦的出現(xiàn)，減小了催化劑顆粒返混的幾率，在一定程度 上抑制了結(jié)焦的產(chǎn)生。當(dāng)油、劑混合物邊流動(dòng)、邊反應(yīng)到達(dá)導(dǎo)流套管4的末端時(shí)，與經(jīng)由環(huán)形縫隙6沿豎 直方向進(jìn)入提升管的輔助氣混合，輔助氣有效地的減小該區(qū)域處催化劑顆粒的返混；輔助氣吹散了邊壁區(qū)域濃集的催化劑顆粒，在一定程度上減弱了背景技術(shù)中所述的“環(huán)-核結(jié) 構(gòu)”，使得油、劑之間的接觸更加均勻。
權(quán)利要求
1.一種抑制催化劑返混的催化裂化提升管進(jìn)料混合段結(jié)構(gòu)，在提升管反應(yīng)器進(jìn)料混合 段與預(yù)提升段之間的管壁上設(shè)置有噴嘴安裝管(1)，原料油霧化噴嘴與提升管反應(yīng)器的軸 線呈30° 36°夾角；其特征是在反應(yīng)器提升管的內(nèi)壁上設(shè)置有導(dǎo)流板O)，所述導(dǎo)流 板O)與原料油霧化噴嘴對(duì)應(yīng)設(shè)置并使導(dǎo)流板(2)位于所對(duì)應(yīng)的原料油霧化噴嘴的上方， 所述導(dǎo)流板( 為弧形板，由漸縮徑段、漸擴(kuò)徑段構(gòu)成；在導(dǎo)流板( 上端設(shè)置有導(dǎo)流套 管G)，所述導(dǎo)流套管(4)與提升管反應(yīng)器進(jìn)料混合段管壁之間具有輔助氣腔室，所述輔助 氣腔室通過導(dǎo)流套管上端部與反應(yīng)器提升管管壁之間的環(huán)形縫隙(6)與提升管連通；在與 輔助氣腔室對(duì)應(yīng)的提升管管壁上設(shè)置有輔助氣入口管(5)，輔助氣入口管(5)與導(dǎo)流套管 G)、提升管反應(yīng)器管壁(3)之間的輔助氣腔室連通，構(gòu)成輔助氣通過輔助氣入口管(5)進(jìn) 入輔助氣腔室，經(jīng)導(dǎo)流套管上端的環(huán)形縫隙(5)與提升管反應(yīng)器連通的結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制催化劑返混的催化裂化提升管進(jìn)料混合段結(jié)構(gòu)，其 特征是所述的導(dǎo)流套管(4)為由下至上漸縮徑結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制催化劑返混的催化裂化提升管進(jìn)料混合段結(jié)構(gòu)，其 特征是導(dǎo)流板O)的漸縮徑段與提升管反應(yīng)器的軸線的夾角β為1° 10°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制催化劑返混的催化裂化提升管進(jìn)料混合段結(jié)構(gòu)，其 特征是導(dǎo)流板O)的漸擴(kuò)徑段與提升管反應(yīng)器的軸線的夾角α為1° 30°。
全文摘要
本發(fā)明屬于石油化工技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種抑制催化劑返混的催化裂化提升管進(jìn)料混合段結(jié)構(gòu)，在反應(yīng)器提升管的內(nèi)壁上設(shè)置有導(dǎo)流板(2)，導(dǎo)流板(2)與原料油霧化噴嘴對(duì)應(yīng)設(shè)置并位于所對(duì)應(yīng)的原料油霧化噴嘴的上方，導(dǎo)流板(2)為弧形板，由漸縮徑段、漸擴(kuò)徑段構(gòu)成；在導(dǎo)流板(2)上端設(shè)置有導(dǎo)流套管(4)，導(dǎo)流套管(4)與提升管反應(yīng)器進(jìn)料混合段管壁之間具有輔助氣腔室，輔助氣腔室通過導(dǎo)流套管上端部與反應(yīng)器提升管管壁之間的環(huán)形縫隙(6)與提升管連通；在與輔助氣腔室對(duì)應(yīng)的提升管管壁上設(shè)置有輔助氣入口管(5)，構(gòu)成輔助氣通過輔助氣入口管(5)、輔助氣腔室、環(huán)形縫隙(5)與提升管反應(yīng)器連通的結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)C10G11/00GK102120165SQ20101055777
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者范怡平, 許棟五 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)森德石化工程有限公司