CN102989378A - 一种波浪形提升管反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种波浪形提升管反应器，由提升管外管和波浪形内衬组成。外管为圆筒形直管，波浪形内衬由钢或其它材料在提升管内壁焊接而成。当反应物在提升管内流动时，提升管边壁附近的反应物在运动过程中受到波浪形内衬的作用，被推向靠近提升管中心的高气速区，固体颗粒也在高速气流的推动下加速运动，降低了提升管边壁附近的固体颗粒浓度，使催化剂颗粒的径向密度分布均匀，有效消除颗粒沿边壁的滑落，避免出现固体颗粒沿径向呈边壁浓、中间稀的环核现象。产生平推流结构，使反应能够很好地进行。该提升管反应器能避免环核分布，产生平推流结构，为反应的进行创造最好条件。本提升管结构简单，制造容易，成本较低，具有良好的工业实用性。

Description

一种波浪形提升管反应器

技术领域

本说明涉及一种提升管反应器，特别涉及一种波浪形提升管反应器。

背景技术

提升管反应器是催化裂化过程的核心部件。传统的提升管反应器大多为圆筒状直管，其工作流程如下：来自再生器的催化剂由提升管底部进入，在预提升蒸汽的作用下向上运动，在喷嘴喷出的原料油雾滴气化后，与其一起进入主反应区。但在经过一段距离后，喷射进料产生的涡旋已基本消失，由于边壁效应的影响，壁面附近的气速减小，边壁附近的固体颗粒因没有足够的推动力而向下滑落，使得大量的催化剂集中于提升管反应器的边壁附近，而中心区域的催化剂却较少，从而形成固体颗粒沿提升管直径方向边壁浓、中间稀的“环核结构”。此时，固体颗粒催化剂浓度沿径向分布极不均匀，出现中间小、边壁大的现象。研究结果证明，目前的工业装置中，提升管反应器边壁处的催化剂密度比中心区的催化剂密度高出3倍以上，这回导致提升管内油气与催化剂之间的混合效果较差。原料油与这些分布不均匀的催化剂相接触，会造成不同区域的反应程度参差不齐；一些区域裂化深度不够，另一些区域过度裂化，从而影响到反应的目标产物的收率。

针对这一现象，前人采用了一些方法，如在提升管预提升段增加渐深或渐阔结构，但该结构只能在预提身段附近起到一定作用，但有时甚至连这一段也没有明显的效果。还有人提出了下行式提升管，因物流运动方向与重力方向相同，该结构能比较有效地解决催化剂滑落问题，但就就机理而言，这种提升管反应器并不能完全消除环核结构，而且工业应用起来非常困难。

本发明就是要克服现有提升管反应器的不足，提供一种波浪形提升管反应器。该提升管反应器通过在提升管内壁设置波浪形内衬，可以避免固体颗粒沿边壁的滑落，使固体颗粒浓度和停留时间趋于一致，有利于提升管反应器内反应的进行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种新型的提升管反应器，该提升管反应器通过在提升管内壁设置波浪形内衬，以消除反应中固体颗粒沿提升管边壁滑落的现象，避免环核分布现象的产生。

为了解决上述问题，本发明是通过以下技术来实现的。

一种波浪形提升管反应器，包括提升管外管和波浪形内衬。外管为圆筒状直管，波浪形内衬由钢或其它耐磨材料在提升管内壁上焊接而成，它能对反应物流体产生有效的阻挡和导流作用。当反应物流在提升管内流动时，提升管边壁附近的反应物流在运动过程中受到波浪形内衬的作用，被推向靠近提升管中心的高气速区域，固体颗粒在高速气流的推动下加速运动，降低了提升管边壁的固体颗粒浓度，使催化剂颗粒的径向密度分布均匀，有效消除颗粒沿边壁的滑落，避免出现固体颗粒沿径向呈边壁浓、中间稀的环核现象。产生平推流结构，使反应能够很好地进行。

波浪形内衬的波浪形状为弧形，具体为圆形或椭圆的一部分。

每个波浪沿提升管内部轴向连续分布。

每个波浪都有一定的高度和厚度，具体为沿径向厚度设置为提升管内径的0.01-0.2倍，沿轴向高度设置为提升管内径的0.1-5倍。

波浪沿提升管分层顺序排列或交错排列，可对称分布，也可不规则分布。

提升管反应器为上行或下行提升管式反应器。

本发明中，所说的提升管内径是指以提升管内壁围成的区域相向面间的最大距离；所述的波浪厚度是指自提升管内壁沿径向导波浪边缘的最大距离；所述的波浪高度是指波浪的上缘和下缘之间的最大垂直距离。

因此，本发明与现有提升管反应器相比，具有突出的优点在于：（1）能有效消除固体颗粒沿边壁的滑落，降低边壁效应，避免环核分布，产生平推流结构，为反应的进行创造最好条件；（2）本提升管结构简单，制造容易，成本较低，具有良好的工业实用性。

附图说明

附图1是本发明提升管反应器的结构示意图。

附图2是图1中波浪形内衬的局部放大结构示意图。

附图中，1.提升管外管，2.波浪形内衬。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。如图1所示，波浪沿提升管外管1的内壁轴向连续分布，如图2示，波浪形内衬2的每个波浪沿径向方向的厚度a设置为提升管内径D的0.01-0.2倍，沿轴线方向的高度h设置为提升管内径D的0.1-5倍。当提升管应用于原油催化裂化时，来自再生器的催化剂由提升管底部进入，在预提升蒸汽的作用下向上运动，在经喷嘴喷出的原料油雾滴气化后，与其一起向上流动。如果提升管内壁是平滑的圆筒面，反应物流体在向上运动一段距离后，由喷射进料产生的涡旋将基本消失，而由于边壁效应，壁面附近气速将会降低，直至壁面气速为零，导致固体颗粒沿壁面滑落。本提升管反应器中，在提升管外管1内壁设置波浪形内衬2，由于波浪形内衬2的波浪径向厚度a要远远大于边界层厚度，因此当提升管内的反应物流体流经波浪形内衬2时，固体颗粒被推出边界层进入中心气速较大的区域，并在高速气流的推动下，向上运动，因而固体颗粒并不会在边壁处滑落。此外，即使在边壁附近有固体颗粒滑落，进过波浪形内衬2，也会被推离边界层，流向靠近提升管中心区域的高气速区域，并在高气速流的推动下向上运动。离开波浪形内衬2后，在惯性作用下，颗粒会继续向内且向上运动；此后，颗粒因扩散作用再次向边壁运动，但由于颗粒粒在径向方向并无宏观动量，因此其径向扩散速度远小于沿提升管轴向速度，当颗粒到达提升管外管1的边壁时，已经遇到下一个波浪，就又被推离边壁区域，进入中心气速较高区域，从而避免滑落，如此反复，就可以完全消除提升管内的催化剂滑落现象，降低提升管边壁附近颗粒催化剂的浓度，使壁面附近催化剂浓度与中心区域催化剂浓度区域一致，从而避免提升管中的环核结构现象的出现，使催化剂和油气的停留时间保持一致，这样反应就能够高效地进行，从而得到理想的目的产物。与此同时，由于提升管径向厚度a比提升管的直径要小得多，并不会使提升管内部的流动压差增大。

总之本发明所提出的提升管反应器，既可以应用于上行式反应器，也适用于下行式反应器，尤其可作为上行管式反应器，应用于油品的催化裂化工艺。应用本提升管反应器，可以提高反应器中油气和催化剂混合的均匀程度，增强油剂接触率和反应效率，从而获得理想的产品收率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本说明而并非限制本说明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的实施例对本说明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本说明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本说明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本说明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种波浪形提升管反应器，其特征在于：包括提升管外管和波浪形内衬。外管为圆筒形直管，波浪形内衬由钢或其它材料在提升管内壁上焊接而成。当反应物流在提升管内流动时，提升管边壁的反应物流在向上运动的过程中受到波浪形内衬的作用，被推向靠近提升管中心的高气速区域，固体颗粒在高速气流的推动下加速运动，从而降低了提升管边壁的固体颗粒浓度，是催化剂颗粒的景象密度分布均匀，有效消除颗粒沿边壁的滑落，避免出现固体颗粒沿径向呈边壁浓、中间稀的环核现象。产生平推流结构，使反应能够很好地进行。

2.如权利要求1所述的一种波浪形提升管反应器，其特征在于：所述的波浪形内衬的波浪形状为弧形，具体为圆形或椭圆的一部分。

3.如权利要求1所述的一种波浪形提升管反应器，其特征在于：所述的波浪形内衬的每个波浪沿提升管内部轴向连续分布。

4.如权利要求1所述的一种波浪形提升管反应器，其特征在于：所述的波浪形内衬的每个波浪都有一定的高度和厚度，具体为沿径向厚度设置为提升管内径的0.01-0.2倍，沿轴向高度设置为提升管内径的0.1-5倍。

5.如权利要求1所述的一种波浪形提升管反应器，其特征在于：所述的波浪形内衬的波浪沿提升管分层顺序排列或交错排列，可对称分布，也可不规则分布。

6.如权利要求1所述的一种波浪形提升管反应器，其特征在于：所述的提升管反应器为上行或下行提升管式反应器。

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