CN101993713A - 一种控制催化裂化提升管中上部温度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种控制催化裂化提升管中上部温度的方法，其过程为将易于汽化的介质，如油水混合物，用一种不凝气体干气进行的雾化并选用具有雾化功能的喷嘴注入反应器中，在提升管中上部合适位置处喷出口下游快速汽化，降温幅度最大可达20℃；本发明还可消除蒸汽与介质接触时的水击震动声响，同时可降低干气收率约0.3％，降低生焦率约0.2％。

Description

一种控制催化裂化提升管中上部温度的方法
技术领域
本发明涉及一种控制催化裂化提升管中上部温度的方法。
背景技术
石油炼制工艺中催化裂化装置是重油轻质化的主要炼油装置，处理重质原料油(350℃以上的石油馏分、简称重油或原料油)，生产目的产品为汽油、柴油和液化气，副产物有干气和油浆，生成的焦炭则粘附在催化剂上通过催化剂再生过程燃烧掉。常用提升管作为反应器，总长约35～45米，重油从提升管下部重油喷嘴雾化后喷入，与再生器来的约690℃左右的催化剂混合，常见反应温度为515～535℃，一种多产气体的催化裂化工艺甚至高达560℃左右。催化裂化反应是复杂的平行顺序反应，通常将提升管分为3个反应区域：提升管下部一次裂化反应区域，提升管中部控制反应区域，提升管上部二次反应区域。因此，催化裂化装置提升管理想的温度分布是：在催化剂与原料的混合区，需要高温的再生催化剂与原料充分接触，达到高的混合温度，使进料快速汽化，使难进入催化剂的大分子初步裂化；在提升管的中下部需要在较高的温度和剂油比的条件下，完成大部分催化裂化反应；在提升管出口部位，应避免高温，以防止发生过多的二次裂化和热裂化反应，导致高干气和高生焦的不良后果。利用提升管终止剂技术，控制适宜的提升管中部裂化反应深度，抑制提升管上部二次裂化是改善催化装置产品分布的关键。
在现有技术中，控制催化裂化提升管中上部温度，采用终止剂(有时称急冷剂)注入方法，一般选用轻质油品和水作终止剂。终止剂喷嘴采用普通喷嘴(附图2)，压降低、流速低。使用蒸汽作喷嘴保护介质，每组喷嘴通入50～100kg/h，不注入终止剂介质时通入蒸汽防止喷嘴被油气和催化剂堵塞。
现有技术工艺流程见附图1，其过程为，蒸汽2经过普通闸阀9和限流孔板8，与轻质油品(3)通过流量计(15)、调节阀(12)一道进入普通喷嘴(5)混合后注入提升管中上部内，自下而上的高温催化剂和油气混合物混合，从而达到控制提升管中上部温度的目的。
现有技术采用的普通喷嘴的结构见附图2，物料进料方式和注入效果见附图3。
现有技术的不足之处主要有两点：
(1)不强调终止剂注入后的雾化分散混合效果，采用普通喷嘴(附图2)。实际应用过程中，由于提升管直径为0.9～1.8米，终止剂喷入后未雾化分散开来(附图3)，仅在边壁区汽化，造成边壁区部分冷却过度，而中心位置温度得不到有效控制，直到终止剂汽化并经湍动与所有气固混合物混合，才达到最终的冷却效果，时间长达0.5秒左右，汽化冷却距离多达8米左右。边壁区冷却过度造成高沸物再度冷凝粘附在催化剂上转为焦炭而造成损失；未及时得到降温的油气反应得不到有效控制，而生产更多的干气和焦炭，也是一种浪费。
(2)终止剂与蒸汽在喷嘴前或内部相遇后蒸汽被冷凝，由于蒸汽体积急剧变化，发生水击现象，产生噪音，并使设备受损。水的升温汽化热为3.35MJ，而汽油的升温汽化热1.46MJ，前者约为后者2倍，因而终止剂中掺水或含有水时震动尤其剧烈。出现震动时如采取停止通入蒸汽的措施，则又会因终止剂因故中断时，喷嘴会被反应器内部的催化剂倒流堵塞不通而失效。
发明内容
发明的目的在于提供一种控制催化裂化提升管中上部温度的方法，与现有技术不同的是，采用具有雾化喷嘴，并选用一种不凝物干气作雾化介质，将油、水或其两者的混合物以雾状态形态喷入提升管中上部中心与高温催化剂和反应物高效混合汽化控温，降低干气和焦炭产率，而且消除现有技术产生水击震动出现泄漏的缺点，确保了装置的安全运行，甚至水的用量占混合物的比例任意可调，不受限制。
本发明提供的一种控制催化裂化装置提升管中上部温度的方法，其特征在于：将干气、蒸汽分别经单向阀和限流孔板汇合在一起，进入喷嘴气相进口，低沸点介质进入喷嘴液相进口，气液两相在喷嘴内混合后喷入提升管中上部分合适位置；喷出口线速为30～50m/s，喷嘴压降不大于0.35Mpa；喷嘴个数成对使用，选取2～6组；干气占液体介质的重量比例为2～4％，每组干气通入量不低于100Nm3/h；每组蒸汽通入量为50～100kg/h。
低沸点介质为沸点小于250℃的油品、水或者其两者的混合物；限流孔板应根据通入量的大小选用合适孔径；干气、蒸汽的孔板前压力大于0.8MPa(表)。
喷嘴位置不少于提升管反应器重油喷嘴上部13米处，确保重油反应时间达到1.4秒以上。
为本发明工艺流程图见附图4，雾化喷嘴的剖面图见附图5，进料方式和喷入效果图见附图6。
采用本发明的技术能达到下列效果：
(1)选用具有雾化功能的喷嘴，低沸点介质以雾状形态喷入高温提升管内中心，混合均匀，分散性好，汽化快。
(2)采用干气这类不凝气体作雾化介质，喷嘴内气液混合后不发生水击震动现象，设备不泄漏，运行安全；投用后不产生噪音，环境友好。
(3)蒸汽一直保持投用状态，喷嘴不会被堵塞。
(4)与现有技术比较，具有降低干气收率约0.3％，降低生焦率约0.2％。
附图说明
附图1为现有技术控制催化裂化提升管中上部温度的工艺流程图
附图2为现有技术采用的普通喷嘴的剖面图
附图3为现有技术的进料方式和注入效果图
附图4为本发明控制催化裂化提升管中上部温度的工艺流程图
附图5为本发明采用的雾化喷嘴的剖面图
附图6为本发明的进料方式和喷入效果图
其中：1-干气，2-蒸汽，3-轻质油品，4-水，5-普通喷嘴，6-单向阀，7-压力表，8-限流孔板，9-普通闸阀，10-提升管中上部分，11-雾化喷嘴，12-调节阀，13-热电偶1，14-热电偶2，15-流量计，16-气液混合物进口，17-气体介质进口，18-液体介质进口，19-喷嘴出口未雾化流体基本形态，20-喷嘴出口雾化流体基本形态，21-热电偶3，22-混合腔，23-喉道，24-喷头。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进一步详细描述，但本发明并不局限于实施例。
附图2为本发明控制提升管中上部温度的工艺的一种，为提升管上部注入终止剂的工艺，轻质油品3和酸性水4的混合物温度为40℃、压力为1.0MPa(G)以上，自催化裂化分馏区来通过调节阀后分两路进入喷嘴11；压力为1.0MPa(G)的蒸汽2来自于蒸汽管网，在喷嘴前分两路后经单向阀6和限流孔板8节流后；压力为1.1MPa(G)的干气1分两路经过单向阀6、限流孔板8与蒸汽合并后一起进入雾化喷嘴11内与轻质油品和酸性水的混合物进行能量交换后被雾化(附图3中20所示)，同时蒸汽被大部分冷凝成水，随后经喷嘴出口喷入提升管10内。
选用作终止剂的介质有：粗汽油干点不超过195℃，酸性水为溶解有少量的硫化氢和氨气的蒸汽冷凝水。
终止剂喷嘴前热电偶21温度为528℃。提升管终止剂喷嘴后两个热电偶位置热电偶13和热电偶14的温度分别为518℃和512℃；投用干气总量300Nm3/h后两个对应温度分别为521℃和512℃。
投用后喷嘴因干气与降温介质相混合后不存在冷凝现象，虽然蒸汽被冷凝，但体积没有急剧变化，因此不出现震动现象，也就不产生噪音。喷嘴下游两点间温度降增加，表明汽化区域减小并后移，原因是降温介质被干气雾化后喷向提升管中收，直接与高温油气和催化剂流混合，冷却范围大。
以下通过实施例对本发明进一步详述，对比例为现有技术的工业应用情况。
(1)干气的组成
  组分   组成，m％
  硫化氢   0.37
  氢气   2.80
  甲烷   25.34
  乙烯   15.97
  乙烷   24.70
  丙烷   0.24
  丙烯   1.83
  异丁烷   0.32
  正丁烷   0.00
(2)进料条件
  实施例   对比例
  原料油比重d4 20   0.9056   0.9050
  350℃含量，％   8.0   7.5
  残炭，％   5.7   5.6
  催化剂类型   RAG-6   RAG-6
  提升管中部温度，℃   528   528
  反应压力，MPa(表)   0.14   0.14
  回炼比   0   0
(3)本发明工艺操作条件
Figure B2009101634554D0000041
Figure B2009101634554D0000051
(1)实验结果
Figure B2009101634554D0000052

Claims (4)

1.一种控制催化裂化提升管中上部温度的方法，其特征在于：将干气、蒸汽分别经单向阀和限流孔板汇合在一起，进入喷嘴气相进口，低沸点介质进入喷嘴液相进口，气液两相在喷嘴内混合后喷入提升管中上部分合适位置；喷出口线速为30～50m/s，喷嘴压降不大于0.35Mpa；喷嘴个数成对使用，选取2～6组；干气占液体介质的重量比例为2～4％，每组干气通入量不低于100Nm3/h；每组蒸汽通入量为50～100kg/h。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：低沸点介质为沸点小于250℃的油品、水或者其两者的混合物。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：限流孔板应根据通入量的大小选用合适孔径；干气、蒸汽的孔板前压力大于0.8MPa(表)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：喷嘴位置不少于提升管反应器重油喷嘴上部13米处，确保重油反应时间达到1.4秒以上。
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