CN101850226A

CN101850226A - 一种浓相段进料用于流化催化转化的提升管反应器

Info

Publication number: CN101850226A
Application number: CN 201010034391
Authority: CN
Inventors: 杨朝合; 李春义; 山红红; 赵辉; 刘清华; 陈小博; 张欢
Original assignee: China University of Petroleum East China; China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: China University of Petroleum East China; China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2030-01-21
Also published as: CN101850226B

Abstract

一种浓相段进料用于流化催化转化的提升管反应器，主要是利用变径结构提升管，采用底部扩径-缩径结构，针对不同的反应条件设置不同的结构参数，可以达到反应区域大剂油比，缩短提升管上部物料停留时间，从而达到提高目的产物收率、抑制干气和焦炭生成的目的。由于采用变径结构提升管反应器、浓相段进料、优化组合进料方式、缩短提升管上部物料停留时间，可以实现对不同性质物料目标反应的有效控制，从而在较缓和的操作条件下达到多产目的产物、抑制干气和焦炭生成的目的。

Description

一种浓相段进料用于流化催化转化的提升管反应器

技术领域

本发明涉及一种浓相段进料用于流化催化转化的提升管反应器，属于石油炼制领域，尤其涉及烃类和原料油催化转化的设备。该反应器是一种炼油化工一体化的重油循环流化床催化裂解新型反应器。该反应器的技术特点主要是在底部反应区采用了扩径结构，进料位置位于提升管底部的浓相段。从而增大了反应区域的剂油比，同时缩短反应产物与催化剂在提升管上部的停留时间，降低二次反应发生，提高反应的选择性。

背景技术

在石油炼制领域中，催化裂化工艺技术发展比较成熟，在炼油行业中的比重比较大，目前为市场提供80％的汽油和30％的柴油。反应器-再生系统是催化裂化反应过程最重要的设备。随着原料及加工工艺的不断发展，其工艺流程和加工设备也不断发生改进。在提升管反应器中，可以分为三个不同的区域：预提升段、反应区和出口快速分离区。在提升管底部的预提升段，来自再生斜管的催化剂在预提升蒸汽的作用下，沿提升管上升的同时与喷嘴喷出的原料进行接触反应，在提升管上部的出口区域进行快速分离，油气产物进入分馏系统，催化剂经汽提后进入再生器进行再生，将积碳烧掉，再次经过再生斜管进入预提升段，进行下一个催化剂循环过程。

目前，提升管反应器在工艺工程方面的进展主要体系在以下几个方面：原料雾化喷嘴的改进、原料沿提升管分段进料以及提升管出口油剂快速分离技术等，但是关于组合进料以及提升管下部油剂初始接触段结构改进的报道仍然较少。

USP4820493披露了一种改进的油剂混合室。设置在提升管底部的混合室略大于提升管内径，在混合室内沿轴向自下而上设置提升气导入管和催化剂的内输送管。这两者于混合室之间形成环形空间。再生催化剂在环形空间上部的压力和催化剂床层压力的共同作用下，通过提升气导入管和催化剂内输送管之间的缝隙进入催化剂的内输送管。进料位置在混合室的上部，通过缩径结构实现短停留时间的效果。这种改进可以在一定程度上改善提升管内催化剂的流动状态。

专利USP5318691提出了一种采用套管结构改善进料区油剂接触效果的设计。原料油与流化气体分别在在混合室内不同的轴向管道中向上流动。再生催化剂通过一个环形空间进入截面积突然增大的环形空间。在该空间内催化剂密度增大，并呈旋涡流动。单一的原料油通过圆锥形的进料分布器，以较低的线速度进入到截面积突然增大的环形空间内，与催化剂接触后迅速进入快速床提升管反应区的提升管反应器。由于原料接触到的催化剂呈密相分布，因此可以得到较为理想的接触效果。

专利CN1056543C披露了一种将预提升段改进成为扩大管的反应器。通过在扩大管内设置不同位置的内输送管和提升气体管，以及设置不同的扩大管与提升管连接方式来改善催化剂和原料油的接触条件，从而提高目的产品的收率和质量。

专利CN1058046C提出了一种多产低碳异构烯烃或丙烯的流化催化裂化方法。其反应器由预提升段和沿床层高度划分的三段反应区构成的改进提升管，原料在第一、二反应区分两次注入，在提升管上部密相流化床反应区的第二反应区补充再生剂，水平段的第三反应区注入急冷介质。这种结构有助于解决催化剂滑落和返混的问题。

专利CN2415832Y对提升管反应器的预提升段进行了改进。其预提升段下部为流化室，内输送管由流化室的顶部向上伸入提升管，在提升管下部的管壁上设有进气管，通入内输送管与提升管之间的环隙内，在操作时向环隙通入气体，向提升管边壁布气。这种结构可以降低由于流化室气室压力波动对催化剂输送造成的影响。

专利CN1191325C披露了一种设置同轴的预提升管和内输送管以及外输送管的提升管反应器。外输送管的上部缩径后与提升管相连，其下部缩径后与圆台状过渡段相连，内输送管呈喇叭口形深入外输送管，在预提升段与内输送管之间有一缩径结构。该反应器可以降低催化剂的滑落对流动造成的影响。

专利CN1078094C披露了一种用于流化催化转化的提升管反应器，沿垂直方向从下至上依次为互为同轴的预提升段、第一反应区、直径扩大了的第二反应区、直径缩小了的出口区，在出口区末端有一水平管。该反应器既可以控制第一反应区和第二反应区的工艺条件不同，又可以使不同性能的原料油进行分段裂化，得到所需目的产品。

与以上专利技术类似的报道还有许多，但目前现有技术中公开的提升管反应器结构主要是提升段结构的改进和提升管中上部的变径。

发明内容

本发明的目的就在于避免上述现有技术的不足之处而提出了一种浓相段进料用于流化催化转化的提升管反应器。该反应器主要是利用提升管的变径技术，采用底部扩径-缩径结构，针对不同的反应条件设置不同的结构参数，可以达到反应区域大剂油比，缩短提升管上部物料停留时间，从而达到提高目的产物收率、抑制干气和焦炭生成的目的。该技术的典型特征在于采用变径结构提升管反应器、浓相段进料、优化组合进料方式、缩短提升管上部物料停留时间，实现对不同性质物料目标反应的有效控制，从而在较缓和的操作条件下达到多产目的产物、抑制干气和焦炭生成的目的。

反应器的具体设计要求如下：

①.提升管反应器的预提升段、反应区和出口区的总高度为10～60m；

②.预提升段直径为0.2～5m，其高度占反应器总高度的5～20％；

③.密相流化床反应区高度占反应器总高度的5～60％，其直径与预提升段直径之比为1.2～5.0∶1；

④.快速床提升管反应区高度占反应器总高度的20～90％，其直径与反应区直径之比为0.2～0.8∶1；

⑤.预提升段与密相流化床反应区结合部位为圆台形，其纵剖面等腰梯形的顶角α为20～120°；

⑥.密相流化床反应区与快速床提升管反应区结合部位为圆台形，其纵剖面等腰梯形的底角β为20～120°

⑦.轻质原料进口位于直径扩大了的密相流化床反应区自下部起5～60％的高度范围之内，其布器伸入反应区内部，数量为1～8个；

⑧.原料油进口位于直径扩大了的密相流化床反应区自下部起30～90％的高度范围之内，其布器伸入反应区内部，数量为1～8个。

为了更好地实现本发明的上述目的，发明人将伸入密相流化床反应区内部的轻质原料进口的分布器采用了喷嘴、分布环或莲蓬头等形式。对伸入密相流化床反应区内部的原料进口的分布器则采用环形喷嘴、管形轴向喷嘴、分布环、莲蓬头等形式，当采用管形轴向喷嘴时，轴向角为20～60°。

附图说明

附图的图面说明如下：

1----提升介质分布器 2----再生催化剂进料斜管 3----预提升段

4----轻质原料入口 5----密相流化床反应区 6----原料油入口

7----快速床提升管反应区

具体实施方式

下面将结合附图和实施例来详述本发明的技术特点。

在实际设计和制造中，发明人按如下要求进行的：

预提升段3直径为0.2～5m，高度占提升管反应器总有效高度的5～20％。预提升段3下部与再生催化剂斜管2连接，两者之间夹角为20～60°。预提升段3下端安装提升介质分布器1，该预提升段3上端与密相流化床反应区5连接的结合部位为圆台形，其纵剖面等腰梯形的顶角α为20～120°。密相流化床反应区5高度占反应器总高度的5～60％，密相流化床反应区5直径与预提升段3直径之比为1.2～5.0∶1。轻质烃类原料进口4位于直径扩大了的反应区5自下部起密相流化床反应区高度5～60％的范围之内，进口采用任何适用于分散进料的分布装置。轻质烃类原料进口4在密相流化床反应区5表面开孔形状不限，包括但不仅限于圆形、正方形、椭圆及任何规则或不规则的形状等。轻质烃类原料入口4伸入密相流化床反应区5内部，数量为1～8个，均布于密相流化床反应区5四周。其分布器可采用任何有利于提升介质分布的形式，如喷嘴、分布环、莲蓬头等。

原料油进口6位于密相流化床反应区5自下部起密相流化床反应区高度30～90％范围之间，原料油进口6在密相流化床反应区5开孔形状不限，包括但不仅限于圆形、正方形、椭圆及任何规则或不规则的形状等。原料油入口6伸入反应区5内部，数量为1～8个，均布于密相流化床反应区5四周。其分布器形式不限，可采用任何有利于提升介质分布的形式，如喷嘴、分布环、莲蓬头等。当采用管形轴向喷嘴时，喷嘴轴向与密相流化床反应区管壁夹角为20～60°。

密相流化床反应区5与快速床提升管反应区7结合部位为圆台形，其纵剖面等腰梯形的底角β为20～120°。快速床提升管反应区7高度占反应器总高度的20～90％，快速床提升管反应区7直径与密相流化床反应区5直径之比为0.2～0.8∶1。快速床提升管反应区7顶部可以采用向上出口，也可采用水平管出口，依具体工艺过程而定。

这样，按本发明提供的新型结构提升管反应器上，使用催化剂A多产丙烯，兼顾轻油收率和质量的反应过程的情况，但是并不因此而限制本发明的其他使用。

反应器的预提升段、密相流化床反应区和快速床提升管反应区总高度为17.5m，其中预提升段直径0.35m，高度为2.35m；密相流化床反应区直径0.8m，高度为1.35m，快速床提升管反应区直径0.5m。预提升段与密相流化床反应区结合部位的圆台纵剖面等腰梯形顶角α为60°，密相流化床反应区与快速床提升管反应区结合部位的圆台纵剖面等腰梯形顶角β为30°。

工艺过程采用两段催化裂解工艺，除反应器和操作条件有所不同外，再生及分馏系统与常规催化裂解相同。催化剂为MMC系列催化剂，原料性质列于表1，全装置操作条件和产品分布列于表2。

表1

表2

发明效果

以大庆原油的常压渣油为原料，采用MMC系列催化剂，在提升管反应器出口温度分别为为520/530℃的条件下，液化气收率达34.5％，汽油和柴油的收率分别为33.7％和13.4％，干气+损失的收率为5.15％，焦炭的收率为9.89％。

与现有技术相比，本发明在多产丙烯的前提下可以得到更佳的产品分布，尤其是干气收率降低显著，并同时保证和改善汽油和柴油的质量。因此，具有极大的应用和推广前景。

Claims

1.一种浓相段进料用于流化催化转化的提升管反应器，该反应器是沿垂直方向自下而上依次为互为同轴地设置了预提升段、密相流化床反应区和直径缩小了的快速床提升管反应区，其特征在于密相流化床反应区的直径大于预提升段和快速床提升管反应区，其具体设计要求如下：

2.根据权利要求1所述的一种浓相段进料用于流化催化转化的提升管反应器，其特征在于伸入密相流化床反应区内部的轻质原料进口的分布器采用喷嘴、分布环或莲蓬头的形式。

3.根据权利要求1所述的一种浓相段进料用于流化催化转化的提升管反应器，其特征在于伸入密相流化床反应区内部的原料进口的分布器采用环形喷嘴、管形轴向喷嘴、分布环、莲蓬头的形式。

4.根据权利要求3所述的一种浓相段进料用于流化催化转化的提升管反应器，其特征在于采用管形轴向喷嘴时，轴向角为20～60°。