CN102240528B - 一种带有密闭式粗旋快分的催化裂化多提升管反应器及其催化裂化方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种带有密闭式粗旋快分的催化裂化多提升管反应器及其催化裂化方法。本发明的反应器包括提升管、汽提段、反应沉降器以及其中的粗旋风分离器和顶部旋风分离器，所述的粗旋风分离器出口升气管通过油气收集管与顶部旋风分离器入口连接。本发明通过设置多根独立的提升管，从而可以根据装置生产方案和产品质量的需要，不同性质的进料分别在各自适宜的反应环境下进行裂化反应，提高了目的产品收率。且由于该系统在提升管出口采用了新型密闭式粗旋快分系统，可以有效缩短裂化油气在沉降器内的停留时间，降低生焦率，提高目的产品的收率，从而还可以确保装置长周期安全运行。

Description

一种带有密闭式粗旋快分的催化裂化多提升管反应器及其催化裂化方法

技术领域

本发明属于石油炼制与化工进行催化裂化反应的设备和方法，更具体地说，是应用于石油炼制催化裂化装置中的一种新型多提升管反应器设备和催化裂化方法。

背景技术

近些年来，围绕着对催化裂化反应技术的深入研究发展和延伸，国内外研究单位和工程公司都开展了大量的研究开发，并形成了一系列的催化裂化家族化技术，如石科院开发的MGD、MIP-CGP、DCC、ARGG以及CPP反应工艺，洛阳工程公司的灵活多效催化裂化工艺方法(FDFCC)，石油大学(华东)的双提升管技术(TSRFCC和TSRCP-MPE)以及石油大学(北京)的辅助反应器技术等具有各自技术特色的催化反应技术，满足市场对催化裂化产品的要求。

举例来说，如图1所示为催化裂化装置典型的双提升管技术反应部分示意图，这些催化裂化提升管反应工艺基本上均通过设置1-2根提升管，在不同的提升管或者提升管的不同位置设置不同的反应功能区，以达到不同的进料在适宜的反应环境下，最大化地提高目的产品的收率以及改善产品质量。但是由于提升管数量的局限性，对多种不同性质的进料，在有限的独立提升管上很难达到各自理想的反应环境，另外，这些技术都没有对提升管出口快分系统做出创新，只是对提升管内的反应有所优化，没有进一步对提升管出口的二次反应区做到抑制和消除，因此，难于对整个提升管反应器做到最优化考虑。

在催化裂化装置提升管反应器中，提升管出口的气固快速分离系统(简称快分)对反应油气与催化剂尽可能地做到快速分离，从而缩短油气在反应沉降器内的停留时间，减少非理想的二次裂化，改善产品分布起着至关重要的作用，是反应部分的关键设备之一。目前提升管出口快分系统主要有两种：粗旋快分系统和VQS快分系统。粗旋快分系统具有设备简单，分离效率高以及操作弹性大等优点，但不足之处在于尽管目前对该系统结构进行了一些改进，但在进一步的缩短裂化油气在沉降器的停留时间，降低沉降器结焦，保证装置长周期运行等方面不尽理想，适用于在原料性质较好的催化裂化装置上应用；VQS快分系统在减少油气停留时间，降低反应系统结焦方面，尤其是在原料性质很差的情况下，防结焦效果非常显著，但不足点是在生产操作上需要严格精细，对操作人员的操作水平要求较高。总之，这两种快分系统在使用性能上各有优缺点，在一些特定的条件下，才能更好地发挥出各自快分系统的特点和技术先进性。

专利US 5944982A公开了一种双提升管催化转化装置，该装置包括提升管、旋风分离器、汽提段，并设有气体回收管和分离容器；分离容器由顶部圆锥部分和中间直筒体组成，其上部与气体回收管相连，下部设有开口，使待生催化剂通过开口进入汽提段；气体回收管上部与旋风分离器。该发明可在一个FCC反应器的情况下，为两个单独的反应区提供彼此独立的控制；但未公开催化转化装置油气集合管上部与各台顶部旋风分离器入口相连，中部与粗旋风分离器的升气管相通。

发明内容

本发明的目的在于针对目前主要的单或双提升管反应器以及提升管出口快分系统的一系列问题，开发了一种新型的带有密闭式粗旋快分的催化裂化多提升管反应器及其催化裂化方法，使这种新型提升管反应器更加有利于优化不同性质原料在不同的提升管反应条件下，改善目的产品收率，提高轻质油收率；同时可以更有效地降低反应系统结焦，确保装置长周期安全运行；另外，该系统设备结构简单，操作弹性大，对降低操作人员的工作强度具有积极的意义。

本发明的之一的带有密闭式粗旋快分的催化裂化多提升管反应器是通过以下技术方案来实现的：

本发明的带有密闭式粗旋快分的催化裂化多提升管反应器，包括提升管1、汽提段6、反应沉降器7以及其中的粗旋风分离器2和顶部旋风分离器4，其特征在于：

所述的粗旋风分离器2出口升气管通过一根直筒型结构的油气集合管3与顶部旋风分离器4入口油气管连接。

所述的各个粗旋风分离器2出口升气管通过一根直筒型结构的油气集合管3与顶部的各个旋风分离器4入口油气管密闭直联，组成密闭快分系统。

反应沉降器7的内部设置有由上部的圆锥筒体和下部的直筒体组成的汽提蒸汽收集罩5，其中，上部的圆锥筒体的顶端与油气集合管3的底部相连，下部的直筒体与汽提段6相连通。

在具体实施中，

所述的提升管1数量为2～4根；

各提升管1分别与各粗旋风分离器2相连接；

所述的反应沉降器7的底部外嵌在所述的汽提蒸汽收集罩5的下部的位置；

所述的汽提蒸汽收集罩5的下部的直筒体上开有槽口，待生催化剂通过该槽口进入汽提段6；

所述的粗旋风分离器2的升气管与油气集合管3的夹角可以为15～90°。

在所述的反应沉降器7的内部，设置的内件包括粗旋风分离器2、油气集合管3、顶旋风分离器4和汽提蒸汽收集罩5。

所述的内件共同将反应沉降器7分割为内外两个独立的密闭空间；其中，内件之间相互连接的空间的为罩内空间A；内件与反应沉降器7之间的空间为罩外空间B。

本发明之二的之任一所述的带有密闭式粗旋快分的催化裂化多提升管反应器的催化裂化方法是这样实现的，

各个提升管1的油剂进入反应沉降器7内的多个粗旋风分离器2进行气固一次快速分离；

一次快速分离后的油气和少量催化剂经过粗旋风分离器2升气管通过直联方式进入油气集合管3，进而直接进入顶部旋风分离器4进行气固二次分离；

气固二次分离后，从粗旋风分离器2和顶部旋风分离器4回收下来的待生催化剂通过汽提蒸汽收集罩5的下部的直筒体上开有的槽口进入汽提段6进行汽提；

从汽提段6来的汽提蒸汽经过汽提蒸汽收集罩5汇入油气集合管3，再进入顶部旋风分离器4。

本发明的反应沉降器7内分别为罩内空间A和罩外空间B，所述的油气主要在罩内空间A中短暂停留，罩外空间B仅有待生催化剂携带来的少量油气。

本发明的主要创新在于：

1)采用了不少于两根的多提升管系统的设置；

2)在提升管出口采用了新型的密闭快分系统。因此，本发明与传统的提升管反应器相比，在优化提升管反应条件和反应后的油剂快速分离方面体现出了一些非常明显的优势。

通过采用上述的技术方案，本发明可以达到的效果主要体现在以下几点：

1.由于设置了不少于两根的独立提升管反应器，使多根不同的独立提升管实现不同的反应功能成为可能，更有利于实现多产汽油、多产柴油以及多产烯烃(如乙烯、丙烯等)的生产方案；同时由于不同的独立提升管的热媒催化剂可以是来自于再生器或汽提段的再生、半再生以及待生催化剂，从而可以更加有利于满足不同性质的反应进料在优化的反应环境下进行裂化反应，达到提高目的产品收率和改善产品质量的目标；另外，根据不同生产方案的灵活调整切换的需要，可以通过在一套多提升管系统中预先设置多根具有不同功能的独立提升管系统，从而可以根据实时市场对催化裂化产品的不同需求，灵活地调整多提升管系统的操作模式和生产方案，更好地提高目的产品的收率和改善产品质量，从而更好地实现炼油企业创造经济效益的稳定性；

2.由于采用了粗旋风分离器升气管与顶部旋风分离器密闭直联的方式，可以有效缩短油气在沉降器内的停留时间，减少非理想的二次裂化反应，提高目的产品的收率；

3.由于在罩外空间B只有少量油气短时停留，大大降低了油气在沉降器内结焦的可能性，确保装置可以达到长周期安全运行的目的；

4.由于在多个提升管出口采用了粗旋风分离器形式的一次分离设备，提高了气固分离的效率，同时利用其操作弹性大的优点，极大地降低了操作难度，有利于降低操作人员的工作强度。

下面结合图2和具体实施方式对本发明专利作进一步详细描述。

附图说明

图1是现有双提升管反应器的设备内构件组成和结构示意图

图2是本发明多提升管反应器的设备内构件组成和结构示意图

具体实施方式

如图2所示，该带有密闭式粗旋快分的多提升管反应器，包括提升管1、汽提段6、反应沉降器7以及其中的粗旋风分离器2和顶部旋风分离器4。

反应沉降器7中各个粗旋风分离器2出口升气管通过一根直筒型结构的油气集合管3与顶部的各个旋风分离器4入口油气管密闭直联，组成密闭快分系统。

反应沉降器7的内部设置有由上部的圆锥筒体和下部的直筒体组成的汽提蒸汽收集罩5，反应沉降器7的底部外嵌在汽提蒸汽收集罩5的下部的位置。汽提蒸汽收集罩5上部的圆锥筒体的顶端与油气集合管3的底部相连，下部的直筒体与汽提段6相连通；汽提蒸汽收集罩5的下部的直筒体上还开有槽口，待生催化剂通过该槽口进入汽提段6。

提升管1数量为4根，各提升管1分别与各粗旋风分离器2相连接；粗旋风分离器2的升气管与油气集合管3的夹角为45°；

反应沉降器7的内部，设置的内件包括粗旋风分离器2、油气集合管3、顶旋风分离器4和汽提蒸汽收集罩5。该设备内件共同将反应沉降器7分割为内外两个独立的密闭空间；其中，设备内件之间相互连接的空间的为罩内空间A；设备内件与反应沉降器7之间的空间为罩外空间B。

其催化裂化的方法如下：

(1)多个提升管1的油剂进入反应沉降器内的多个粗旋风分离器2进行气固一次快速分离；

分离后的油气和少量催化剂经过粗旋风分离器2升气管通过直联方式进入油气集合管3，进而直接进入顶部旋风分离器4进行气固二次分离；

(2)气固二次分离后，从粗旋风分离器2和顶部旋风分离器4回收下来的待生催化剂通过汽提蒸汽收集罩5的下部的直筒体上开有的槽口进入汽提段6进行汽提；

从汽提段6来的汽提蒸汽经过汽提蒸汽收集罩5也汇入油气集合管3，再进入顶部旋风分离器4；

(3)反应沉降器内由汽提蒸汽收集罩、油气集合管和顶旋风分离器等设备内件分割为内外两个密闭的独立空间，分别为罩内空间A和罩外空间B，油气主要在罩内空间A有极短的停留时间，而罩外空间B仅有待生催化剂携带来的少量油气，因此大大降低了油气在罩内外大量结焦的可能性。

在具体实施过程中，可以根据生产方案(如多产汽油、柴油或烯烃方案)的需要，设置2～4根独立提升管并且将其划分为不同的反应功能区，将不同性质的反应进料注入到功能不同的独立提升管中，通过优化不同提升管中的热媒催化剂活性、剂油比、反应温度，另外还可以根据不同进料在提升管中反应停留时间的需要，在提升管上的适当位置设置进料喷嘴。

同时还需要根据反应操作条件优化汽提蒸汽收集罩5、油气集合管3、粗旋风分离器2以及顶旋风分离器4的结构和尺寸，同时采用适当的设备连接方式和吸收热膨胀的特殊结构，另外在工艺上考虑在沉降器内注入适量的防焦蒸汽和采用适当的操作模式，形成罩内外空间的压差，防止罩内油气泄漏至罩外，通过以上措施，可以使该系统在不同的油剂入口条件下都能保持内外罩的密闭性、较高的气固分离效率以及合理的压降，从而有效缩短油气在沉降器内的停留时间，减少非理想的二次裂化反应，提高目的产品的收率；同时大大降低了油气在沉降器内结焦的可能性，确保装置可以达到长周期安全运行的目的；另外由于粗旋风分离器操作弹性较大，极大地降低了操作难度，有利于降低操作人员的工作强度。

Claims (8)

1.一种带有密闭式粗旋快分的催化裂化多提升管反应器，包括提升管（1）、汽提段（6）、反应沉降器（7）以及其中的粗旋风分离器（2）和顶部旋风分离器（4），其特征在于：

所述的粗旋风分离器（2）出口升气管通过一根直筒型结构的油气集合管（3）与顶部旋风分离器（4）入口油气管连接；

各个所述的粗旋风分离器（2）出口升气管通过一根直筒型结构的油气集合管（3）与顶部旋风分离器（4）入口油气管密闭直联，组成密闭快分系统。

2.如权利要求1所述的带有密闭式粗旋快分的催化裂化多提升管反应器，其特征在于：

反应沉降器（7）的内部设置有由上部的圆锥筒体和下部的直筒体组成的汽提蒸汽收集罩（5），其中，上部的圆锥筒体的顶端与油气集合管（3）的底部相连，下部的直筒体与汽提段（6）相连通。

3.如权利要求1或2所述的带有密闭式粗旋快分的催化裂化多提升管反应器，其特征在于：

所述的提升管（1）数量为2～4根，各提升管（1）分别与各粗旋风分离器（2）相连接。

4.如权利要求2所述的带有密闭式粗旋快分的催化裂化多提升管反应器，其特征在于：

所述的反应沉降器（7）的底部外嵌在所述的汽提蒸汽收集罩（5）的下部的位置；

所述的汽提蒸汽收集罩（5）的下部的直筒体上开有槽口，待生催化剂通过该槽口进入汽提段（6）。

5.如权利要求1或2所述的带有密闭式粗旋快分的催化裂化多提升管反应器，其特征在于：

所述的粗旋风分离器（2）的升气管与油气集合管（3）的夹角为15～90°。

6.如权利要求2所述的带有密闭式粗旋快分的催化裂化多提升管反应器，其特征在于：

所述的反应沉降器（7）的底部外嵌在所述的汽提蒸汽收集罩（5）的下部的位置；

所述的汽提蒸汽收集罩（5）的下部的直筒体上开有槽口，待生催化剂通过该槽口进入汽提段（6）；

所述的粗旋风分离器（2）的升气管与油气集合管（3）的夹角为15～90°。

7.如权利要求1～6之一所述的带有密闭式粗旋快分的催化裂化多提升管反应器的催化裂化方法，其特征在于：

各个提升管（1）的油剂进入反应沉降器（7）内的多个粗旋风分离器（2）进行气固一次快速分离；

一次快速分离后的油气和少量催化剂经过粗旋风分离器（2）升气管通过直联方式进入油气集合管（3），进而直接进入顶部旋风分离器（4）进行气固二次分离。

8.如权利要求7所述的带有密闭式粗旋快分的催化裂化多提升管反应器的催化裂化方法，其特征在于：

气固二次分离后，从粗旋风分离器（2）和顶部旋风分离器（4）回收下来的待生催化剂通过汽提蒸汽收集罩（5）的下部的直筒体上开有的槽口进入汽提段（6）进行汽提；

从汽提段（6）来的汽提蒸汽经过汽提蒸汽收集罩（5）汇入油气集合管（3），再进入顶部旋风分离器（4）。

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