CN102690675B - 一种具有冷热催化剂快速混合功能的催化裂化预提升器 - Google Patents

Abstract

一种具有冷热催化剂快速混合功能的催化裂化预提升器，适用于同时具有冷热催化剂进料的催化裂化提升管反应器，其特征在于：预提升器(12)包括预提升筒体(2)、分布器(3)、至少一个冷催化剂进口管(7)和至少一个热催化剂进口管(4)，其中预提升筒体(2)的直径大于提升管反应器(14)的直径，预提升段中部内置一块能够容许气体和颗粒同时通过的分布器(3)，所述冷热催化剂进口管(4，7)入口位置分别位于分布器(3)的上部和下部。其目的是利用分布器(3)将一股冷或热催化剂均匀分布在上层的热或冷催化剂流化床层中，再利用流化床自身的混合能力，实现冷热催化剂更加快速地混合换热，从而更加有效地满足催化裂化反应的要求，强化催化裂化反应并抑制热裂化反应，提高装置转化率和产品选择性。

Description

一种具有冷热催化剂快速混合功能的催化裂化预提升器

技术领域

本发明涉及一种具有冷热催化剂快速混合功能的催化裂化预提升器，属于石油加工技术领域。

技术背景

流化催化裂化是现代炼油企业最核心的轻质油品生产工艺之一，它利用分子筛催化剂将低价值的重质原料(蜡油或渣油)裂解成高价值的轻质油品，如汽油、柴油和液化石油气等。在国内，流化催化裂化工艺的核心地位更加突出，它生产了70％～80％的商品汽油、约30％的商品柴油以及约30％的丙烯。

在催化裂化工艺中，剂油比是影响催化裂化产品分布的一个重要操作参数，它决定了提升管反应器单位体积内的催化剂活性中心的数目，因此，在装置操作许可的条件下提高剂油比对改善产品选择性和提高转化率具有十分积极的作用。但是，在传统设计的催化裂化装置中，剂油比的大小直接由反应温度控制，是一个非自主变量，受再生温度、原料预热温度以及反应苛刻度等多个因素共同影响，不能自由提高。

近年来，随着催化裂化原料的重质化和劣质化，装置生焦量不断增加，为了保持催化剂活性不得不采用较高的再生温度，这直接导致剂油比下降和产品选择性变差。另外，高温再生剂直接和油气接触容易造成油气过度热裂化，使目标产品收率降低。若想提高剂油比，只能降低原料预热温度或再生温度，但这样均带有不同程度的副作用，而且剂油比增加的幅度也不显著。

工业上常用的一类保持剂油比、控制再生温度的方法是安装取热器，取出系统过剩的热量，以维持系统的热平衡。目前已有的重油催化裂化装置中采用的取热器种类很多，例如中国专利CN 1045644A公布的下流式外取热器、US4438071、US 4757039、US 4923824公布的返混型外取热器等。这些取热器一般安装在再生器密相段，催化剂冷却后再返回再生器。但由于装置需要保持适当的再生温度以保证催化剂的再生效果，因此这种方法并不能大幅度提高剂油比。

另一类比较有效的提高剂油比的方法是通过降低再生催化剂的温度，这既可以通过在再生立管上安装催化剂冷却器实现，如CN 1114677C、CN 1324116、US 5800697等专利所述方法，也可以通过将热的再生剂和一股冷的催化剂混合实现，这种方法中冷催化剂既可以是冷却后的再生催化剂(如专利CN101191071A、CN 101191072A、CN 101191067A、CN 101104816A等)，也可以是冷的循环待生催化剂，例如UOP公司开发的“X设计”催化裂化装置(《世界石油科学》，1996，3(9))，即是将部分待生催化剂不经再生就与再生剂混合后直接返回提升管反应器中。由于再生立管操作的稳定性对催化裂化装置操作的稳定性至关重要，上述前一种方法由于增加了再生立管结构的复杂性，势必降低再生立管的可靠性，也对冷却设备的可靠性提出了非常高的要求。相对而言，后一种方法则具有较高的可靠性，即使冷催化剂管路完全失效也可以保证整个装置能够顺畅运行。但是，这种方法必须配备一种高效的冷热催化剂混合预提升器。如果冷热催化剂不能快速混合换热，那么原料油将分别接触过高和过低温度的两股催化剂，非但不能达到改善产品分布的效果，反而可能恶化产品分布，降低装置的运行周期。

在CN 100338185和CN 201842821U两种催化裂化新工艺方法专利中，均采用了具有冷热催化剂混合功能的预提升器，但是它们所报道的预提升器均是一段直径大于提升管的低气速流化床，利用低气速流化床自身颗粒的混合能力实现冷热催化剂的混合换热。但是，在这种预提升器中，颗粒的横向混合能力较弱，催化剂易出现偏流。要想实现两股催化剂的均匀混合必须采用较长的颗粒停留时间分布，这样不仅增加了提升管的阻力，影响装置的平稳操作，也加剧了催化剂的水热失活(工业上一般采用水蒸气作为预提升气体介质)。

中国专利CN 201020348Y公布了一种细粉固体介质流态化混合器，可用于上述具有冷热两股催化剂流的催化裂化预提升器。该结构中设计了两个向下倾斜的螺旋形网状格栅层，格栅层设置在两股催化剂流入口的下方，期望两股流出的催化剂在格栅层的作用下，均匀散布在预提升器的横截面上，实现均匀混合后再进入提升管反应器。但是，这种预提升器结构过于复杂，两股催化剂流入预提升器时呈稀相洒落方式，这势必对格栅层产生较强的冲蚀作用，影响格栅层的使用寿命和可靠性。另外，网状格栅层本身对颗粒流的横向分散作用十分有限，很难将催化剂流均匀散布在整个预提升器横截面上，因此也很难实现两股催化剂流的均匀混合。

中国专利CN 101322924B公布了另一种催化剂混合设备，它也可以用作上述具有冷热两股催化剂流的催化裂化预提升器。在这种预提升器中，两股或多股催化剂流的混合是在底部一段气速小于0.3m/s的鼓泡流化床中进行的，通过调整催化剂立管出口，使催化剂水平流入预提升器，进一步强化颗粒的横向混合能力。尽管申请人声称该型预提升器的混合段是一湍流混合区，但在此气速范围内，催化裂化颗粒流化床并不能达到湍动流态化域，颗粒自身的混合能力也很弱。因此，从颗粒混合能力上讲，它并不能比CN 100338185和CN 201842821U中的预提升器具有更强的混合能力。若想实现颗粒混合均匀，同样需要较长的颗粒停留时间分布，因此同样具有提升管阻力大、装置操作稳定性差、催化剂水热失活严重的缺点。

发明内容

本发明的目的就是在现有技术的基础上，提出一种适用于同时具有冷热催化剂进料的催化裂化提升管反应器的新型冷热催化剂混合预提升器，以便更快速地实现冷热两股催化剂流的混合和换热，实现催化裂化装置剂油比的大幅度提高以及再生催化剂活性的有效保护，以达到改善产品分布、提高目标产品收率的目的。具体实施方案如下：

1、一种具有冷热催化剂快速混合功能的催化裂化预提升器，其特征在于：预提升器(12)包括预提升筒体(2)、分布器(3)、至少一个冷催化剂进口管(7)和至少一个热催化剂进口管(4)，其中预提升筒体(2)的直径大于提升管反应器(14)的直径，预提升段中内置一分布器(3)，该分布器能够容许气体和颗粒同时通过)，所述冷热催化剂进口管(4，7)入口位置分别位于分布器(3)的上部和下部。

2、如权利要求1所述的具有冷热催化剂快速混合功能的催化裂化预提升器，其特征在于：预提升筒体(2)的直径为提升管反应器(14)直径的1.2～2.5倍，预提升筒体(2)和提升管反应器(14)采用锥段(6)连接，并且在预提升筒体(2)的底部设有封头(8)。

3、如权利要求1或2所述的具有冷热催化剂快速混合功能的催化裂化预提升器，其特征在于：预提升筒体(2)的底部设置有预提升风管(9)和环形分布管(1)。

4、如权利要求1或2所述的具有冷热催化剂快速混合功能的催化裂化预提升器，其特征在于：预提升筒体(2)的底部仅设置有预提升风管(9)，且预提升风管(9)的末端设置有气体分布板(11)；

5、如权利要求1或2所述的具有冷热催化剂快速混合功能的催化裂化预提升器，其特征在于：所述的分布器(3)为凸形大孔分布板，该分布板能够容许气体和颗粒同时通过。

6、一种具有冷热催化剂快速混合功能的催化裂化预提升器的使用方法：将权利要求1-5所述的预提升器安装在提升管反应器底部，通入至少两股温度不同的冷热催化剂流，使冷热催化剂流分别进入分布器的上部和下部，所述分布器容许气体和颗粒同时通过，实现冷热催化剂更加快速地混合换热。

更进一步，本发明包括一种具有冷热催化剂快速混合功能的催化裂化预提升器，预提升器(12)包括预提升筒体(2)、分布器(3)、至少一个冷催化剂进口管(7)和至少一个热催化剂进口管(4)，其中预提升筒体(2)的直径大于提升管反应器(14)的直径，预提升段中内置一分布器(3)，该分布器能够容许气体和颗粒同时通过)，所述冷热催化剂进口管(4，7)入口位置分别位于分布器(3)的上部和下部。优选预提升筒体(2)的直径为提升管反应器(14)直径的1.2～2.5倍。预提升筒体(2)和提升管反应器(14)采用锥段(6)连接，并且在预提升筒体(2)的底部设有封头(8)。预提升筒体(2)内部设置一个能够容许气体和颗粒同时通过的分布器(3)，冷热催化剂分别进入分布器上部和下部。其作用是利用分布器将一股冷或热的催化剂均匀分布在上层的热或冷的催化剂流化床层中，再利用流化床自身的混合能力，实现冷热催化剂更加快速地混合换热。使用这种预提升器，将更加有效地满足催化裂化反应的要求，强化催化裂化反应并抑制热裂化反应，提高装置转化率和产品选择性。

本发明可适用于所有同时具有冷热催化剂进料的催化裂化提升管反应器，可进一步挖掘装置潜力，提高装置的盈利能力。

附图说明

图1为本发明冷热催化剂预提升器的一种典型形式；

图2为本发明冷热催化剂预提升器的另一种典型形式；

图3为本发明预提升器在催化裂化装置中的使用方法。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明所提供的冷热催化剂混合预提升器的结构特点及其使用方法，但本发明并不因此而受到任何限制。如图所示，在对本发明描述中，主要的附图标记如下：环形分布管(1)、预提升筒体(2)、分布器(3)、热催化剂进口管(4)、喷嘴(5)、锥段(6)、冷催化剂进口管(7)、封头(8)、预提升风管(9)、气体分布板(11)、预提升器(12)、再生器(13)、提升管反应器(14)、斜管(15)、催化剂冷却器(16)。

实施例一

图1给出了本发明冷热催化剂预提升器的一种典型形式，如图1所示，该冷热催化剂预提升器包括预提升筒体(2)，预提升筒体(2)的直径为提升管反应器直径的1.2～2.5倍，预提升筒体(2)与提升管反应器(14)之间采用锥段(6)连接，预提升筒体(2)的底部设有封头(8)，预提升筒体(2)上设置一个冷催化剂进口管(7)和一个热催化剂进口管(4)，预提升筒体(2)内部设置一个能够容许气体和颗粒同时通过的分布器(3)。分布器(3)可以是任何能够容许气体和颗粒同时通过、又能满足气体和颗粒均匀分布的分布器，图1中采用的是凸形大孔分布板。为了保持分布器(3)长周期可靠运行，分布器(3)的孔口应具有防磨措施。冷热催化剂(A、B)分别进入分布器(3)下部和上部。利用这一结构，可以将冷催化剂均匀分散在上层的热催化剂流化床层中，再利用流化床自身的混合能力，实现冷热催化剂更加快速地混合换热。预提升筒体(2)设有预提升风管(9)，另外，为了进一步改善流化质量，在预提升筒体(2)的底部还设置有环形分布管(1)，环形分布管(1)中通入另一股预提升风(E)。两股预提升风(C、E)汇集进入分布器(3)上方的床层，使冷热混合催化剂颗粒流化。冷热催化剂均匀混合传热后的气固混合物(D)再被提升至提升管反应器(14)中，和喷嘴(5)雾化后的原料油接触。

实施例二

图2给出了本发明冷热催化剂预提升器的另一种典型形式，和图1所示结构不同的是采用锥形的预提升器封头(8)，且只有一股预提升风(C)，预提升风管(9)底部设置莲蓬头式气体分布板(11)。和实施例一相比，该结构更简单，且预提升段下部的颗粒流化状况更好，有利于使预提升器操作更加稳定。

实施例三

参见图3，此实施例为本发明预提升器在催化裂化装置中的一种使用方法。预提升器(12)为本发明中的任一种预提升器，例如实施例一或实施例二所述的预提升器。如图3所示，从再生器(13)上引出两股再生催化剂，一股经热催化剂进口管(4)进入预提升器(12)作为热催化剂进料，另一股经斜管(15)引入到催化剂冷却器(16)进行冷却，以降低催化剂温度，作为冷催化剂进料，经冷催化剂进口管(7)进入预提升器(12)，与热催化剂混合后进入提升管反应器(14)。该实施方案可以在不影响再生系统的前提下，获得更大的剂油比，有利于提高提升管反应器中单位空间内原料油所能接触到的催化剂活性中心数量，强化催化裂化反应；另外，也可以降低反应器原料接触区催化剂的初始温度，抑制了热裂化反应。总体上，可以显著提高反应的转化率和产品的选择性。

Claims (3)

1.一种具有冷热催化剂快速混合功能的催化裂化预提升器，其特征在于：预提升器(12)包括预提升筒体(2)、分布器(3)、至少一个冷催化剂进口管(7)和至少一个热催化剂进口管(4)，其中预提升筒体(2)的直径大于提升管反应器(14)的直径，预提升段中内置一分布器(3)，该分布器能够容许气体和颗粒同时通过，冷热催化剂进口管入口位置分别位于分布器(3)的上部和下部，预提升筒体(2)的底部仅设置有预提升风管(9)，且预提升风管(9)的末端设置有气体分布板(11)，所述的分布器(3)为凸形大孔分布板，该分布板能够容许气体和颗粒同时通过。

2.如权利要求1所述的具有冷热催化剂快速混合功能的催化裂化预提升器，其特征在于：预提升筒体(2)的直径为提升管反应器(14)直径的1.2～2.5倍，预提升筒体(2)和提升管反应器(14)采用锥段(6)连接，并且在预提升筒体(2)的底部设有封头(8)。

3.一种具有冷热催化剂快速混合功能的催化裂化预提升器的使用方法：将权利要求1或2所述的预提升器安装在提升管反应器底部，通入至少两股温度不同的冷热催化剂流，使冷热催化剂流分别进入分布器的上部和下部，所述分布器容许气体和颗粒同时通过，实现冷热催化剂更加快速地混合换热。