CN102151523B - 芳构化反应器 - Google Patents

Abstract

一种芳构化反应器，包括设置在反应器罐体顶部的热进料口和缓冲板，底部的油气收集器、产物出料口，以及设置在罐体内部自上而下间隔分布的3-6段催化剂床层，相邻两段催化剂床层间隔的空间被中心开孔的隔板分为上下两部分，上方设有冷进料分布器及注水分布器，隔板中心开孔下方连接缓冲板，隔板以及在隔板中心开孔下连接的缓冲板组成汇聚分散器，瓷球层位于最下段催化剂床层与其支撑板之间。通过此反应器，反应温度控制方便准确，提高了反应收率及产品质量，延长催化剂使用寿命，减小压降，同时也降低了后道工序气体压缩机和吸收稳定系统的能耗。

Description

芳构化反应器

技术领域

本发明涉及一种芳构化反应器，具体涉及一种以催化裂化及延迟焦化干气或液化气为原料的芳构化反应器。

背景技术

目前，以催化裂化及延迟焦化干气为原料的芳构化反应器为立置罐式结构，属于单段催化剂床层反应器。反应器顶部设有进料管道及分布器；反应器内部空间填充满了芳构化反应所需的催化剂，形成一段催化剂床层，反应器壁上分布数量不等的用于降温的冷的干气管道和水管道，管道末端均设置分布器，均匀分布在催化剂床层中；反应器底部催化剂床层支撑板与底封头之间设有瓷球层，产品油气收集器埋藏在其中。正常工作时经过换热和加热炉加热后的干气从反应器顶部进入催化剂床层中进行芳构化反应，反应产生的热量造成催化剂床层温度升高，冷的干气和水从反应器罐体壁进入反应器中经分布器分散对催化剂床层进行降温，反应后油气进入瓷球层中的油气收集器，通过出料口进入下游系统。实践证明，由于催化剂床层为固定床，这种结构简单、控温手段单一的反应器催化剂床层温度很难控制，床层温度在50~800℃之间波动，不仅影响产品收率和产品质量，而且降低催化剂使用寿命，同时影响安全操作。

以催化裂化及延迟焦化液化气为原料的芳构化反应器也为立置罐式结构，属于多段催化剂床层反应器。反应器顶部设有进料管道及分布器；罐体内部自上而下间隔分布的多段催化剂床层，相邻催化剂床层之间设置冷的原料液化气分布器和循环惰性液化气分布器，并分别连接在罐体壁上的相应管道；反应器最下段催化剂床层支撑板与底封头之间设有瓷球层，产品油气收集器埋藏其中。正常工作时热的原料液化气从塔顶进入第一个催化剂床层中进行芳构化反应，反应生成的高温油气进入一、二床层之间的空间内，与冷的原料液化气和循环惰性液化气（不含烯烃的液化气）进行混合降温，再进入第二段催化剂床层进行芳构化反应，如此经过多段催化剂床层反应后，最后高温油气依次通过瓷球层中的油气收集器、产物出料口进入下游系统。实践证明，此多段催化剂床层反应器的温度控制较单段催化剂床层反应器在温度控制方面有了较大改善，但由于循环惰性液化气注入量较大，对于低压反应系统，芳构化反应后液化气需通过气体液化的方式储存后作为燃料或原料使用，而液化需要压缩机升压和吸收稳定系统的分馏精制才能达到目的，故而注入的循环惰性液化气越多，吸收稳定系统规模及气体压缩机的功率则需要越大。

另外，以上两种芳构化反应器都有以下两个缺陷：第一，反应器顶部进料采用笼式分布器，外部包有钢丝网，上游管线中带来的杂物易堵塞网眼，压降较大，且笼式进料分布器也不易清理。第二，在反应器底部催化剂床层支撑板与反应器底封头之间填充满瓷球，用于产物收集的油气收集器埋在瓷球中，反应产物只能通过瓷球间隙进入收集器，再通过出料口输送到下游，压降较大。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的反应温度控制困难、反应收率低、产品质量差、催化剂使用寿命短、压降及能耗较大、操作存在不安全因素等缺陷，提供一种结构简单、技术先进、成本低廉、安全节能的新型芳构化反应器。

其技术方案是：包括设置在反应器罐体顶部的热进料口、底部的油气收集器、产物出料口，以及设置在罐体内部自上而下间隔分布的3—6段催化剂床层，每段催化剂床层设置在反应器罐体内的支撑板上，并设一卸料口，相邻两段催化剂床层之间设有冷进料分布器及注水分布器，并分别连接在反应器罐体上的冷进料口和注水口，其特征在于：在相邻两段催化剂床层之间均设有汇聚分散器，汇聚分散器包括隔板以及在隔板中心开孔下方连接的缓冲板，隔板固定在反应器罐体内壁上；在反应器罐体顶部热进料口下端设有缓冲板；瓷球层位于最下段催化剂床层与其支撑板之间，支撑板与底封头之间不设瓷球层；在相邻两段催化剂床层之间的汇聚分散器出口和催化剂床层内分别设有温度传感器。

上述方案还包括：

所述隔板中心开孔直径大小在热进料口直径和产物出料口直径之间。

所述汇聚分散器还包括设置在隔板和缓冲板之间的静态混合器。

在带有静态混合器的情况下，所述隔板中心开孔直径大于产物出料口直径。

所述缓冲板上均匀分布多个圆孔。

在冷进料口和注水口之间连接短管，并在该短管上设置阀门。

本发明与现有技术相比较，由于反应器结构的改进，具有以下有益效果：

1、反应器设置3-6段催化剂床层，可以根据物料性质与催化剂活性数据设置相应的段数和每段催化剂床层高度，通过控制热、冷进料比例，控制每段催化剂床层反应产生的热量，从而控制每段催化剂床层的温升幅度。

2、相邻催化剂床层之间设置汇聚分散器，注入的液态水通过后充分气化，使四股物料（高温油气、冷原料，冷的惰性物料，水蒸气）混合均匀，即温度均匀、烯烃浓度均匀，从而实现了床层均匀温升，可以避免局部温升过高的问题，延长催化剂使用寿命，控制反应深度，也就提高了反应产物收率与产品质量。

3、对于设置低压反应系统的芳构化反应器，使用汇聚分散器并注水降温后，将大大降低后道工序吸收稳定系统的规模和压缩机的功率。

4、由于反应器顶部进料分布器采用缓冲板结构，以及最下段催化剂床层支撑板与反应器底封头之间不设瓷球，所以反应器压降减小。

5、在北方的冬季，为了避免高压瓦斯管线冻凝，可以停止注水，增加冷惰性物料（没有烯烃的干气或液态烃）的注入量，通过与高温反应物料传质传热，从而降低反应物料进入下一段催化剂床层的起始温度。

附图说明

图1是本发明实施例的主体结构示意图；

图2是一种汇聚分散器的主视图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2中缓冲板的俯视图。

为使附图简洁明了，图1中标记13-1、14-2、17-1和标记13-2、14-3、17-2标注在一个管口上，实为三个单独管口，分别为冷进料口、压力计口、注水口；标记7-1和7-2所标注的构件，实为两个单独的分布器，分别为注水分布器和冷进料分布器。

具体实施方式

参照图1，芳构化反应器主体结构包括：设置在反应器罐体顶部的热进料口8、安全阀口16、压力计口14-1和放空口16，在热进料口8的下部设有缓冲板1-1。反应器罐体内自上而下间隔设置了3段催化剂床层18-1、18-2和18-3， 三段催化剂床层分别放置在支撑板19-1、19-2和19-3上。在第一段催化剂床层18-1与第二段催化剂床层18-2之间设有汇聚分散器，该汇聚分散器由隔板2-1和静态混合器3、缓冲板1-2组成。在第二段催化剂床层18-2与第三段催化剂床层18-3之间设有汇聚分散器，该汇聚分散器由隔板2-2和缓冲板1-3组成。在三个缓冲板的下方及三段催化剂床层内分别设置了温度传感器9-1、9-3、9-6和9-2、9-4、9-5、9-7。在第一段催化剂床层支撑板19-1与隔板2-1之间设置水分布器和冷进料分布器7-1分别与冷进料口13-1、注水口17-1连接；在第二段催化剂床层支撑板19-2与隔板2-2之间设置水分布器和冷进料分布器7-2，分别与冷进料口13-2、注水口17-2连接。在三段催化剂床层对应的反应器罐体上分别设有人孔10-1、10-2、10-3和催化剂卸料口12-1、12-2、12-3。瓷球6被放置在第三段催化剂床层支撑板19-3上方，将现有技术中存放瓷球的空间4进行调整。在反应器罐体的底部设置油气收集器5和产物出料口11。

本实施例中包括两种汇聚分散器，第一种设置SV型静态混合器，第二种不

设置静态混合器。下面针对第一种设置SV型静态混合器结合附图进行说明。参照附图2、3和4，该汇聚分散器由隔板2-1、SV型静态混合器3和缓冲板1-2组成。其中：隔板2-1中心开孔，SV型静态混合器3通过法兰3-3和螺栓3-4固定在中心开孔下方，静态混合器3底部布置格栅板条3-2。缓冲板1-1、 1-2、 1-3为同一结构，均为圆盘状金属板，其上均匀分布多个圆孔。

下面以催化裂化及延迟焦化干气为原料的芳构化反应器结合工艺流程进行详尽说明：

经过换热及加热炉升温至引发温度的热的催化裂化及延迟焦化干气从反应器顶部热进料口8（DN150）进入反应器后，经过缓冲板1-1充分分散并降低流速后，再进入第一段催化剂床层18-1进行芳构化反应，床层铺设在支撑板19-1上。第一段催化剂床层相比其它床层在厚度上要薄一些，根据催化剂活性和原料中烯烃含量灵活装填，一般在300~1500mm之间，通过控制反应深度，来控制反应产生的热量，也就控制了催化剂床层温度变化范围。

从第一段催化剂床层18-1出来的高温油气进入隔板2-1上方空间，同时从冷进料口13-1进来的冷催化裂化及延迟焦化干气和注水口17-1进来的液态水经过分布器7-1雾化喷洒在此空间中，冷催化裂化及延迟焦化干气、水雾与高温油气充分混合后，形成的混合油气通过隔板2-1中心孔进入静态混合器3中，在SV型静态混合器３中进行多次混合，通过液态水的完全汽化，油气温度得到降低达到引发温度范围后，经过格栅板条3-2、缓冲板1-2充分分散并降低流速后，再进入第二段催化剂床层18-2继续进行芳构化反应，该床层铺设在支撑板19-2上，通过反应油气温度再次升高。本环节需根据汇聚分散器出口温度传感器9-3和催化剂床层18-2中的温度传感器9-4、9-5以及隔板2-1上方的压力传感器14-2收集的数据，调节从冷进料口13-1和注水口17-1进来的冷催化裂化及延迟焦化干气和液态水的流量，以得到工艺最佳的反应温度及压力。

从第二段催化剂床层18-2出来的高温油气进入隔板2-2上方空间，同时从冷进料口13-2进来的冷催化裂化及延迟焦化干气和注水口17-2进来的液态水经过分布器7-2雾化喷洒此空间中，冷催化裂化及延迟焦化干气、水雾与高温油气混合后，形成的混合油气通过隔板2-2中心孔（DN190）（不含有静态混合器）进行第二次混合，通过液态水完全汽化，油气温度得到降低达到引发温度范围后，经缓冲板1-3充分分散并降低流速后再进入第三段催化剂床层18-3继续进行芳构化反应，该床层铺设在支撑板19-3上，通过反应油气温度再次升高。此环节需根据汇聚分散器出口温度传感器9-6和催化剂床层18-3中的温度传感器9-7以及隔板2-2上方压力传感器14-3收集的数据，调节从冷进料口13-2和注水口17-2进来的冷催化裂化及延迟焦化干气和液态水的流量，以得到工艺最佳的反应温度及压力。

第三段催化剂床层18-3与支撑板19-3和之间铺设有瓷球层6，这层瓷球起

到过滤以上多层催化剂粉尘及小颗粒的作用。从第三段催化剂床层18-3出来的高温油气经过瓷球层6过滤后，在底封头上部空间4中的油气收集器5汇聚，最后通过出料口11（DN200）从反应器到下游换热、分馏系统。

当注水分布器出现故障时，可打开冷进料口与注水口连接短管上的阀门，液态水即可以与冷催化裂化及延迟焦化干气一起通过冷催化裂化及延迟焦化干气入口进入冷催化裂化及延迟焦化干气分布器进入反应器，从而保证反应器的正常运作。

以催化裂化及延迟焦化干气和液化气为原料的芳构化反应的冷却剂均优先采用液态水，尽量避免使用冷惰性物料（没有烯烃的干气或液态烃）导致加大后道工序能耗。本反应器没有设置冷惰性物料专用注入口，如因现实需要，比如北方在冬季时，为了避免高压瓦斯管线冻凝，可以减少或停用液态水注入，适当增加冷惰性物料的注入量，其与冷催化裂化及延迟焦化原料共用一个注入口。

人孔10-1、10-2、10-3，催化剂卸料口12-1、12-2、12-3，安全阀口15，放空口16，均为本类型反应器中常见的构件或管口，其功用不再赘述。

Claims (5)

1.一种芳构化反应器，包括设置在反应器罐体顶部的热进料口、底部的油气收集器、产物出料口，以及设置在罐体内部自上而下间隔分布的3—6段催化剂床层，每段催化剂床层设置在反应器罐体内的支撑板上，并设一卸料口，相邻两段催化剂床层之间设有冷进料分布器及注水分布器，并分别连接在反应器罐体上的冷进料口和注水口，其特征在于：在相邻两段催化剂床层之间均设有汇聚分散器，汇聚分散器包括隔板以及在隔板中心开孔下方连接的缓冲板，隔板固定在反应器罐体内壁上；在反应器罐体顶部热进料口下端设有缓冲板；瓷球层位于最下段催化剂床层与其支撑板之间；在相邻两段催化剂床层之间的汇聚分散器出口和催化剂床层内分别设有温度传感器；所述隔板中心开孔直径大小在热进料口直径和产物出料口直径之间。

2.根据权利要求1所述的芳构化反应器，其特征在于：所述汇聚分散器还包括设置在隔板和缓冲板之间的静态混合器。

3.根据权利要求2所述的芳构化反应器，其特征在于：所述隔板中心开孔直径大于产物出料口直径。

4.根据前述任一权利要求所述的芳构化反应器，其特征在于：所述缓冲板上均匀分布多个圆孔。

5.根据权利要求1所述的芳构化反应器，其特征在于：在冷进料口和注水口之间连接短管，并在该短管上设置阀门。

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