CN102559238A - 一种超短接触旋流反应－再生装置 - Google Patents

Abstract

一种超短接触旋流反应-再生装置，其核心部分是超短接触旋流反应器，原料油和催化剂引入反应器后，在反应器内强湍流场作用下实现能量传递和催化裂化反应。该反应-再生系统的主要特点是：没有设置提升管反应器和沉降器，反应和分离在旋流反应器内同步进行，油气停留时间短，剂油接触时间短、效率高，可以有效的抑制二次反应的进行、减缓结焦的发生；一台再生器可以配置一个以上的超短接触旋流反应器。

Description

一种超短接触旋流反应-再生装置

技术领域

本发明涉及一种超短接触旋流反应-再生装置，该技术属于石油炼制行业中的催化裂化工艺，特别适用于重质、劣质油加工用催化裂化工艺。其技术特点是反应-再生装置包括了一个再生器和一个以上的超短接触旋流反应器，而旋流反应器则采用了切入式旋流反应器或轴流式旋流反应器， 

背景技术

传统催化裂化反应器装置的一般形式：油气在提升管内反应形成气固混合物，经提升管末端出口快分结构快速分离，再经旋风分离器进入油气集气室，然后经转油线引入分馏塔。近些年来，为了适应重质原油、渣油特点，许多石油公司及研究机构对催化裂化提升管反应器进行了一系列的改进，主要包括：进料段预提升技术、重油进料喷嘴技术、分段进料技术、提升管反应终止技术、提升管末端快速分离技术、待生催化剂高效汽提技术、高效再生技术等，有关催化裂化的各种新技术、新设备和新型催化剂的不断出现，不同程度地促进了催化裂化技术的发展。 

但是，由于提升管反应器本身问题，存在轴向返混较大、气固分布不均匀、催化剂由于积炭而活性和选择性迅速下降、提升管中后部不利的二次反应严重、有价值的中间产物收率和选择性不高、汽油烯烃含量较高以及反应器末端和后续沉降器结焦等缺点。针对这些缺陷，国内外各大石油公司及研究单位相继开发出了不同形式的剂油短时接触催化裂化技术，如：毫秒级催化裂化(MSCC)工艺、短接触时间催化裂化(SCT)工艺、下行床反应器催化裂化工艺、折叠床催化裂化工艺多反应区(MIP)工艺、两段提升管催化裂化(TSRFCC)工艺、灵活多效催化裂化(FDFCC)工艺等，其目的就是减少二次裂化反应和氢转移反应的发生，使生成的汽油、柴油馏分等一次裂化反应产物以及轻烯烃得以保留，从而获得较好的产品分布和较高的产品质量。这些技术的开发，使得催化裂化提升管反应器技术取得了重大进步，对于石化工业满足清洁燃料生产和对石油产品需求不断增长做出了巨大贡献。 

针对催化裂化沉降器内油气停留时间长、容易导致油气发生二次裂化和装置结焦问题，有研究人员提出了无沉降器催化裂化工艺的设想方案，提出将已无实际用途的传统的催化裂化沉降器取消，消除油气滞留的大空间，采用油气和催化剂快速分离装置，实现气固高效分离，油气快速引出并及时高效汽提，三者组成一体。此方案如若能够最终实现工程化，可避免沉降器内结焦问题，但仍不能解决提升管反应器内部的过度裂化和局部结焦等问题。 

然而，尽管各种剂油短时接触催化裂化技术形式各不相同，都在一定程度上实现了油气和催化剂的短时间接触，在减少催化裂化二次反应、抑制热裂化反应、改善产品分布等方面取得了不同的效果，现了这种剂油短接触催化裂化技术的优越性。但从装备角度而言，各种技术的反应和再生装置的具体装备形式没有本质区别，基本上都是采用再生器和沉降器两器方式进行催化剂的循环，这些技术也就都有自身难以消除的弊病。对于提升管末端的快分技术和SCT技术，由于只着眼于提升管的出口或进料装置，对提升管本身未作任何改动，因此这种剂油短时接触受到一定限制；由于对提升管内的流动、传热以及反应的规律认识还不是很清楚，目前炼厂采用的急冷技术带有较大的经验性，同时受到现有装置结构状况和操作条件的限制，这种剂油短时接触的操作并不到位，也没有发挥出最大的优势；MSCC技术虽然从一个侧面向我们展示了这种剂油超短时接触带来的优越性，但它对装置的改造过于复杂，投资大，不适合已经存在的大型催化裂化装置；下行床催化裂化反应器也存在着一些需要克服的问题，最重要的是它很难形成像常规提升管那样的有着强烈油剂混合的进料段，而这对于催化裂化过程初期的传热和传质非常关键。另外，下行床反应器在工业上的实施需要从催化剂的流化方式到主要设备的布置都进行较大程度的改动，这不能不说是该工艺过程工业化进程中的主要难题。随着原油的重质化和劣质化加剧，基于目前催化裂化装置的实际情况，作为催化裂化反应过程的核心——传统提升管反应器而言，渣油催化裂化很难再取得突破性的进展。开发出一种适合于现有提升管的改造、投资小、能最大程度地实现剂油短时接触的新型催化裂化技术，将是今后渣油催化裂化领域中的一个重要发展方向。 

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超短接触旋流反应一再生装置。该技术主要是反应-再生装置包括了一个再生器和一个以上的超短接触旋流反 应器，而旋流反应器则采用了切入式旋流反应器或轴流式旋流反应器。 

旋流反应器设置一个以上的新鲜进料喷嘴和一个以上的回炼油(回炼油浆)喷嘴，从再生斜管进入旋流反应器的再生催化剂优先与新鲜进料蒸汽接触并迅速传质传热，在短时间内完成催化裂化反应后在离心力的作用下实现快速分离。催化剂在螺旋运动的过程中，又与从回炼油(回炼油浆)进料引入装置引入的回炼油(回炼油浆)接触，并发生催化裂化反应和分离。反应生成的小分子油气从旋流反应器顶部的排气管进入分气室，再进入旋风分离器进行二次分离，分离后的小分子油气进入集气室，并经转油线进入分馏塔。旋风分离器的料腿下部接一个V形的下料结构，V形下料结构的下部与汽提器相通，同时V形结构的轴线与旋风分离器的轴线形成一定的夹角α，可以保证在旋风分离器的料腿内形成一定量的料封。旋流反应器内失去活性的催化剂和经旋风分离器分离下来的催化剂进入汽提器，汽提器的主要作用就是将催化剂上携带的油气和随催化剂流入汽提器的油气汽提回反应器。经过汽提后的催化剂进入待生斜管。 

待生斜管与再生器底部的预混合器连接，从预混合器底部进入的空气与待生催化剂混合后进入烧焦罐，并在烧焦罐内充分的烧焦。烧焦罐的上部连接一段稀相管，稀相管顶部安装一级以上的旋风分离器，经旋风分离器分离下来的再生催化剂落到再生器的二密相段，并通过与二密相段相通的再生斜管进入旋流反应器。再生器内燃烧生成的烟气通过再生器顶部的烟气管道引出。 

再生斜管和待生斜管上都装有滑阀和松动蒸汽用以控制再生催化剂和待生催化剂的循环量。 

由于本发明取消了提升管反应器和沉降器，避免油气在沉降器内长时间停留而导致在沉降器内结焦；将旋流反应器内空间作为主反应区，这一区域的主要特点是湍流度大，催化剂浓度高，剂油接触效率高；可以实现大剂油比操作，这一方面可以增加剂油接触效率，另一方面可以抑制热裂化反应的进行；反应与分离同步进行，反应生成的小分子油气从排气管引入集气室内，而催化剂则继续向下运动进入汽提器，缩短了剂油接触时间，可以有效的抑制二次反应的发生。因此，在高温、大剂油比条件下实现剂油高效、短时间接触，从根本上解决了返混、二次反应、结焦等问题，提高轻质油收率，延长开工周期。 

附图说明

附图的图面说明如下： 

附图1为本发明实施的超短接触旋流反应-再生装置主视图，旋流反应器为切入式短接触旋流反应器。 

附图2为本发明实施的超短接触旋流反应-再生装置主视图，旋流反应器为轴流式短接触旋流反应器。 

附图3为本发明实施的超短接触旋流反应-再生装置俯视图，一个再生器连接一个反应器。 

附图4为本发明实施的超短接触旋流反应-再生装置俯视图，两个反应器共用一个再生器。 

附图5为本发明实施的超短接触旋流反应-再生装置俯视图，三个反应器共用一个再生器。 

附图6为本发明实施的超短接触旋流反应-再生装置俯视图，四个反应器共用一个再生器。 

附图7为本发明实施的旋流反应器顶部分气室外接旋风分离器方案俯视图，分气室只安装一个旋风分离器。 

附图8为本发明实施的旋流反应器顶部分气室外接旋风分离器方案俯视图，分气室上对称的安装两个旋风分离器。 

附图9为本发明实施的旋流反应器顶部分气室外接旋风分离器方案俯视图，分气室上均匀的安装三个旋风分离器。 

附图10为本发明实施的旋流反应器顶部分气室外接旋风分离器方案俯视图，分气室上均匀的安装四个旋风分离器。 

附图11为本发明实施的分气室外接旋风分离器的料腿与下料结构连接的示意图 

具体实施方式

下面将结合具体实施例来详叙本发明的技术特点。 

在该技术的实际实施中，本发明的技术路线是通过如下操作实现的： 

在使用本发明的超短接触旋流反应-再生装置时，新鲜原料6与再生催化剂7进入旋 流反应器后，在旋流反应器的环形空间内接触，迅速的传质传热并发生催化裂化反应；活性降低的催化剂下行又与回炼油(回炼油浆)5在环形空间内接触，对回炼油(回炼油浆)进行催化裂化反应。反应生成的小分子油气从旋流反应器15上部的排气管进入分气室12，分气室12连接一级以上的旋风分离器13，经旋风分离器分离后的油气进入集气室11，集气室11经转油线10进入分馏塔。 

在再生器内燃烧生成的烟气通过再生器顶部的烟气管道排出再生器。 

再生斜管8和待生斜管19上面都安装有疏松蒸汽和滑阀20，用以控制催化剂的循环。 

一个再生器可以根据烧焦能力匹配一个以上的反应器，推荐的安装方式是一个再生器连接1～4个反应器，再生器与反应器的安装方式如图3～6所示。 

分气室12上所连接的旋风分离器13可以为蜗壳式也可以为直切式，分气室12上连接一个以上的旋风分离器13，可以根据旋流反应器的处理量灵活的调节旋风分离器的数量，推荐的旋风分离器数量为1～4个，如图7～10所示。 

旋风分离器13的料腿下部连接一个V形下料结构，料腿与下料装置的轴心成一个100～160°的夹角，如图11所示。下料结构的下部与汽提器内部相通。 

旋流反应器15下部连接一个汽提器17，经旋流反应器内失活的催化剂和经旋风分离器13分离下来的催化剂进入汽提器17，在汽提器17内经水蒸汽的汽提作用，将催化剂上携带的油气和随催化剂流入汽提器内的油气汽提回旋流反应器，这部分油气最终经旋流反应离器分离后进入分气室。 

汽提器17内经汽提后的催化剂进入待生斜管19，待生斜管19与再生器下部的预混合器3连接，空气4进入预混合器3后与从待生斜管进入的待生催化剂混合后进入烧焦罐2，在烧焦罐2内充分的燃烧，燃烧后的催化剂在与稀相管连接的旋风分离器9内被分离下来后落在二密相段。二密相段与再生斜管8相通，再生催化剂通过再生斜管8进入旋流反应器15。 

Claims (4)

1.一种超短接触旋流反应-再生装置，该装置包括一个再生器和一个以上的超短接触旋流反应器，其特征在于旋流反应器采用切入式旋流反应器或轴流式旋流反应器，旋流反应器的排气管连接一个分气室，分气室用于连接一级以上的旋风分离器，旋风分离器的排气管与集气室相连，集气室内的油气通过集气室顶部转油线引入分馏塔；旋流反应器的料腿与汽提器连接，并通过在料腿的下部设置一个V形下料结构来保证料腿内形成一定量的料封。

2.根据权利要求1所述的超短接触旋流反应-再生装置，其特征在于旋流反应器的下部设置一个汽提器，汽提器下部与待生斜管连接，经汽提后的待生催化剂进入待生斜管，待生斜管上设有滑阀，以控制待生催化剂的循环量。

3.根据权利要求2所述的超短接触旋流反应-再生装置，其特征在于待生斜管的下端与再生器的预混合器连接，空气与待生催化剂在预混合器内混合后进入烧焦罐进行烧焦，烧焦罐的上部连接稀相管，稀相管上部安装上级以上旋风分离器，经旋风分离器分离的再生催化剂进入再生器的二密相段，并通过与二密相段连接的再生斜管进入反应器，而烧焦过程中产生的烟气则通过再生器顶部的烟气管道引出。

4.根据权利要求1所述的超短接触旋流反应-再生装置，其特征在于再生器设置多个热能回收装置。

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