CN104302737A - 混合流化催化裂化装置中的原料与催化剂的混合装置 - Google Patents

混合流化催化裂化装置中的原料与催化剂的混合装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104302737A
CN104302737A CN201380022219.5A CN201380022219A CN104302737A CN 104302737 A CN104302737 A CN 104302737A CN 201380022219 A CN201380022219 A CN 201380022219A CN 104302737 A CN104302737 A CN 104302737A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyzer
raw material
reaction vessel
rectification body
mixing device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201380022219.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104302737B (zh
Inventor
岛田孝司
斋藤直哉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eneos Corp
Original Assignee
JX Nippon Oil and Energy Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JX Nippon Oil and Energy Corp filed Critical JX Nippon Oil and Energy Corp
Publication of CN104302737A publication Critical patent/CN104302737A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104302737B publication Critical patent/CN104302737B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G11/00—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G11/14—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts
    • C10G11/18—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts according to the "fluidised-bed" technique
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/314—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit
    • B01F25/3142—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit the conduit having a plurality of openings in the axial direction or in the circumferential direction
    • B01F25/31423—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit the conduit having a plurality of openings in the axial direction or in the circumferential direction with a plurality of perforations in the circumferential direction only and covering the whole circumference
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/20—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/245—Spouted-bed technique
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00743—Feeding or discharging of solids
    • B01J2208/00752—Feeding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00743—Feeding or discharging of solids
    • B01J2208/00769—Details of feeding or discharging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00893—Feeding means for the reactants
    • B01J2208/00902—Nozzle-type feeding elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00938—Flow distribution elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/003—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor in a downward flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/004—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor by means of a nozzle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/085—Feeding reactive fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/12—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by gravity in a downward flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1881—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with particles moving downwards while fluidised

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

将在流化催化裂化装置中使用的原料与催化剂混合的混合装置具备：将催化剂(S)向铅垂方向供给的圆筒状的反应容器(5)；沿着反应容器(5)的外周配置的多个原料喷射喷嘴(6a)；设置在反应容器(5)的内部并对原料喷射喷嘴附近的催化剂(S)的流动进行整流的催化剂整流体(7)。催化剂整流体(7)不具有原料供给功能且在原料喷射喷嘴(6a)的附近与反应容器(5)同轴地形成中空筒状的催化剂移动层。通过催化剂整流体能够有效地防止喷射了的燃料的逆流。混合装置为简单的结构且具有高分解率。流化催化裂化装置的维护变得容易。

Description

混合流化催化裂化装置中的原料与催化剂的混合装置
技术领域
本发明涉及用于将流化催化裂化装置中的原料与催化剂混合的装置。
背景技术
为了以重油为原料高效率地制造汽油而使用流化催化裂化装置。作为流化催化裂化装置，使用了原料油和催化剂从反应器的底部供给而向上方流动的上升流型移动层反应器。在上升流型移动层反应器中，由于催化剂和原料油克服重力地流动而产生催化剂的一部分因重力而下降的反向混合这样的现象，由于该现象而原料的滞留时间局部性地变长，结果是存在反应时间变得不均匀的问题。
另外，近年来，作为化学品的原料的轻质烯的需要变得旺盛，因此要求在催化裂化装置中不降低汽油的生产量而能够尽量多地生产轻质烯的方法。作为满足这样的期望且消除上升流型移动层反应器的上述问题点的装置，提出了专利文献1记载那样的下降流型移动层反应器。下降流型移动层反应器由于催化剂和原料向与重力相同的方向流动，因此没有上述那样的反向混合的问题而能够实现均匀的反应时间。在下降流型移动层反应器中，为了更有效地生产轻质烯，与上升流型移动层反应器相比，需要缩短原料与催化剂的接触时间。因此，需要将原料与催化剂尽快地混合，为了将其实现，例如，专利文献2提出了除了以往的沿着移动层反应器的外周设置的外部原料供给器之外，在移动层反应器的内部也具备原料供给部(内部原料供给部)的混合装置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-249179号
专利文献2：日本特开平10-249178号
发明内容
发明要解决的课题
专利文献2记载的内部原料供给部具备从移动层反应器外部的水平方向插入到移动层反应器内、且在移动层反应器内沿垂直方向弯曲的供给管(参照该文献的图7)。由于这样的供给管存在于反应器内部，因此不容易进行在供给管的前端设置的原料喷出口的修补或维护，存在难以将这样的弯曲结构的供给管自身拆下的问题。
因此，本发明提供一种不具备内部原料供给部，为简单的结构且能够实现与具备内部原料供给部的情况同等的有效的混合的流化催化裂化装置用的混合器。
用于解决课题的方案
本发明者们为了实现上述目的而反复仔细研究的结果是，发现了仅通过在移动层反应器的内部沿着催化剂的流动在垂直方向上设置不具有原料供给功能的催化剂整流体，就能够实现与存在内部原料供给部时同样的良好的催化剂和原料的混合状态的情况，从而完成了本发明。
即，根据本发明，提供一种混合装置，将在流化催化裂化装置中使用的原料与催化剂进行混合，其中，所述混合装置具备：
圆筒状的反应容器，用于使所述催化剂向铅垂方向落下而连续地进行供给；
原料供给部，具有沿着所述反应容器的外周配置且从所述反应容器外侧向所述反应器内侧供给所述原料的多个原料喷射喷嘴；以及
催化剂整流体，设置在所述反应容器的内部，对所述原料喷射喷嘴附近的所述催化剂的流动进行整流，
所述催化剂整流体不具有原料供给功能且以在所述原料喷射喷嘴附近与所述反应容器同轴地形成中空筒状的催化剂流的方式设置。
关于本发明使用的催化剂整流体的作用，发明者如以下那样进行考虑。在圆筒状的反应容器内使催化剂沿铅垂方向流动时，催化剂的移动层仍为圆筒形状，其截面为圆形。当相对于这样的形状的移动层通过燃料喷射喷嘴向移动层的外周，即从外侧吹附燃料(原料)时，观察到了与催化剂发生了碰撞的燃料的一部分在移动层内部被向上方(上游侧)卷起而相对于流动方向发生逆流的现象。当这样的逆流发生时，燃料与催化剂的接触时间比预定的时间更长，轻质气体、焦炭增加。而且，在发生了逆流的部分的附近产生催化剂浓度降低的部位，其结果是，可认为分解率下降。
相对于此，在本发明的混合器中，由于催化剂整流体(燃料卷起防止物)存在于反应容器的中央，因此从催化剂移动层的外侧喷射的燃料的一部分由催化剂整流体捕获，或者即使发生卷起，也由催化剂整流体的底面捕获，防止向流动方向的反方向流动(逆流)的情况。因而，能防止燃料与催化剂的接触时间比预定的时间变长的情况，能够期待所希望的分解率。通过了催化剂整流体的催化剂移动层成为中空筒状(环状)。需要说明的是，也考虑了降低燃料的喷射压力而不产生移动层的内部的逆流的情况，但是由于流速慢而燃料与催化剂的混合变差，因此不优选。
在本发明的混合装置中，为了使所述催化剂整流体的作用有效化，所述催化剂整流体的水平方向的截面积可为所述反应容器的水平方向的截面积的10～50％。
为了有效地防止与所述催化剂碰撞的燃料的逆流，所述催化剂整流体的下部前端优选存在于比所述原料喷射喷嘴的前端的铅垂方向位置高D/4(D为反应容器的内径)的位置的下方。
在本发明的混合装置中，为了将所述催化剂移动层呈中空筒状地进行形状化，可以是，从所述圆筒状的反应容器的中心起，在水平方向上依次配置所述催化剂整流体、所述原料与所述催化剂发生反应的反应部、所述反应容器的内壁及原料供给部。
在本发明的混合装置中，从反应容器内的环境来说，所述催化剂整流体优选由耐磨损耐火性材料形成。
在本发明的混合装置中，为了促进原料向催化剂的均匀的混合而所述原料喷射喷嘴优选设置3～12个，而且，为了有效地防止与所述催化剂发生了碰撞的燃料的逆流而原料喷射喷嘴相对于水平面的喷射角度设为θ时，优选为θ＝30～60°，进而更优选为θ＝40～50°。
在本发明的混合装置中，从所述原料喷射喷嘴供给的所述原料朝向所述催化剂整流体，因此为了抑制所述催化剂与所述催化剂整流体发生碰撞而所述催化剂整流体被削减，所述催化剂整流体的下部前端优选存在于所述原料喷射喷嘴的延长线和所述反应容器的轴的交点的上方。
在本发明的混合装置中，也可以是，所述催化剂整流体是圆柱状结构体、经由支承部而与所述反应容器的内壁面结合的圆盘状结构体、或外周固定于所述反应容器的内壁面且在中央部以外处形成多个贯通孔的圆盘状的多孔板。
也可以是，本发明的混合装置使用的所述催化剂粒子将二氧化硅及氧化铝作为主成分。而且，所述催化剂粒子的粒子粒径为1～400μm。
所述混合装置可以还具备分散板，该分散板设置在催化剂整流体的上游并使所述催化剂的流动在所述反应器内均等地分散。所述分散板优选由耐磨损耐火性材料形成。
发明效果
本发明的混合器仅通过设置在反应容器内不具备内部原料供给部的催化剂整流体，为简单的结构并能够实现与具备内部原料供给部时同等的有效的混合，而且，维护容易。
附图说明
图1是本发明的流化催化裂化装置的下降流型移动层反应器的简要剖视图。
图2是具有另一结构的催化剂整流体的下降流型移动层反应器的简要剖视图。
图3是具有与图1及2所示的催化剂整流体不同的结构的催化剂整流体的俯视图。
图4是在比较例1中使用的流化催化裂化装置的下降流型移动层反应器的简要剖视图。
图5是表示实施例及比较例的混合器的详情及催化裂化反应的结果的表。
具体实施方式
参照图1，说明本发明的实施方式。图1是流化催化裂化装置的下降流型移动层反应器(混合装置)10的简要剖视图。下降流型移动层反应器10主要具备：具有铅垂方向(重力方向)的中心轴X的圆筒状的反应容器5；从反应容器5的外部向内部供给原料的外部原料供给器6；设置在反应容器5的内部的中央而对催化剂S进行整流的催化剂整流体7；及位于催化剂整流体7的上游侧而用于使催化剂S均匀落下的分散板8。在图1中，催化剂S从反应容器5内部的上方(上游)朝向下方(下游)流动(为了简便起见，将该方向也称为“流动方向”)。需要说明的是，催化剂从未图示的流量调节阀供给。
如图1所示，反应容器5主要具有：上游侧部分5c；位于该上游侧部分5c的下游且外径及内径比上游侧部分5c大的扩张部5a；位于更下游且具有与上游侧部分5c大致相同的内径及外径的下游部侧部分5b。在扩张部5a的内壁5au支承有分散板8。分散板8是将格子板多重地重叠的结构的规则填充物，为了使催化剂的流动、即催化剂流动层在反应容器5内均等地分散而设置。分散板8例如由在金属板上内衬有陶瓷的耐磨损耐火性材料形成。
从反应容器5的扩张部5a向下游部侧部分5b的内部收容催化剂整流体7。催化剂整流体7是与反应容器5的中心轴X同轴地延伸的实心的圆柱体，其上部由分散板5支承。催化剂整流体7表面没有凹凸地沿着反应容器5的流动方向设置，以减少催化剂流动阻力。催化剂整流体7的流动方向的最下部7a(底部)位于反应容器5的下游侧部分5b的内部。催化剂整流体7不具有原料供给功能，因此不需要内部原料供给部所需的维护，也无需从反应容器5取出。
催化剂整流体7的水平方向(与流动方向正交的方向)的截面积相对于催化剂整流体7的下端7a的铅垂方向位置的反应容器5的水平方向的截面积，优选为0.3～85％，更优选为10～50％。当所述催化剂整流体7的所述截面积的比例小时，无法期待设置催化剂整流体7的效果，在所述催化剂整流体7的所述截面积的比例大时，原料与催化剂流动的流路减小，混合状态恶化，并且反应收率下降。而且，催化剂整流体7如前述那样在反应容器内部的中心部设置在同轴上，由此在原料和催化剂流动的流路、特别是在喷射燃料的反应区域12(喷嘴喷射口附近)，成为与反应容器5同轴的中空柱状(环状)，在流路的截面(同心环)的任意的部位都能够以相同速度均匀地流动，因此优选。
外部原料供给器6具有在反应容器5的下游侧部分5b的外周上以均等间隔配置的多个原料喷射喷嘴6a。原料喷射喷嘴6a可以相对于反应容器5的中心轴而在旋转对称位置设置3～12个，优选设置4～10个。当喷射喷嘴小于3个时，原料与催化剂的混合容易变得不均匀。而且，作为喷射喷嘴的角度θ，相对于水平面(与流动方向正交的方向)为30°～60°，优选为40°～50°。当喷射喷嘴6a的角度相对于水平面比30°小时，原料和催化剂难以顺畅地进入反应器，当喷射喷嘴6a的角度比60°大时，原料与催化剂的混合变得不均匀。各原料喷射喷嘴6a的喷射口60开设于下游侧部分5b的内壁5bu。
在图1中，原料喷射喷嘴的喷射口配置在与催化剂整流体7的下端7a大致相同的高度位置(流动方向的位置)，但是在设反应器的内径为D[m]时，催化剂整流体7的下部前端7a的位置位于从包含原料喷射喷嘴6a的喷射口60的水平面起向上方D/4[m]的位置(水平面)的下方，优选位于包含原料喷射喷嘴6a的喷射口60的水平面下方。当催化剂整流体7的下端7a相对于包含所述喷射喷嘴6a的喷射口60的水平面而位于比D/4靠上方的位置时，在原料与催化剂接触时，比该接触位置靠上方存在比较大的上部空间，因而原料或产生的气体被卷起，原料与催化剂的接触时间延长，因此不优选。需要说明的是，当催化剂整流体7的下端7a相对于包含喷射喷嘴6a的喷射口60的水平面而过于靠下方时，从原料喷射喷嘴6a喷射的原料朝向催化剂整流体7，催化剂与催化剂整流体7发生碰撞而催化剂整流体7被削减的可能性变高。因此，虽然也取决于喷嘴的角度，但是催化剂整流体7优选位于比从原料喷射喷嘴6a喷射的原料的延长线上(延长线与轴X相交的位置)靠上方的位置。
催化剂整流体7只要能够将催化剂的流动整流成中空柱状即可，可以设为任意的形状及结构。在该实施方式中，使用了实心的柱状的结构体，但也可以是中空柱状的结构体。而且，催化剂整流体7也可以如图2所示那样是经由支承部19而与移动层反应器1的内壁面结合的圆盘状的结构体17。这种情况下，支承部19为了避免妨碍催化剂的流动而以尽量减小水平面内的面积的方式在内壁面的旋转对称位置设置多个。或者，如图3所示可以使用形成有多个贯通孔27的圆盘状的多孔板25。圆盘状的多孔板25以其外周固定于移动层反应器1的内壁面(内周面)的方式设置。在该圆盘状的多孔板25的中央部未形成多个贯通孔27，因此催化剂流无法通过，通过了多孔板25的催化剂流与反应器同轴地成为中空筒状的形状。多孔板25的中央部特别作为催化剂整流体7的催化剂整流部发挥作用。贯通孔的孔径可以设为例如0.5cm～5cm。
由于在流化催化裂化装置中通常发生400～700℃左右的反应，而且，粒状的催化剂以高速流动，因此催化剂整流体7的材质优选在高温下稳定且具有耐磨损性的材质、例如陶瓷那样的耐磨损耐火性材料等。
向本发明的流化催化裂化装置用的混合器供给的原料油只要是流化催化裂化所使用的原料油，就可以使用任意的原料油。通常使用的原料油可列举例如脱硫减压轻油、未脱硫减压轻油、脱硫直馏轻油、未脱硫直馏轻油、脱硫分解轻油、未脱硫分解轻油、脱硫常压残油、未脱硫常压残油、脱硫减压残油、未脱硫减压残油、脱硫脱沥青油、未脱硫脱沥青油等，也可以是除此以外的原料油。
向本发明的流化催化裂化装置用的混合器供给的催化剂可以使用流化催化裂化装置通常使用的任意的催化剂。作为通常使用的催化剂，可以例示例如粒子粒径为1～400μm且以二氧化硅及氧化铝为主成分的催化剂。
流化催化裂化由于以高温进行反应，因此反应容器或附属设备也由金属、耐火性材料构成。因此，难以在反应条件下直接观察原料与催化剂的混合状态。为了判定混合状态的良/不良，使用CFD(Conputational Fluid Dynamics：计算流体动力学)，进行了混合状态的理论上的计算。混合状态与反应生成物的收率直接相关。即，即使反应器出口温度、催化剂/原料比、原料与催化剂的接触时间相同，当原料与催化剂的混合状态不同时，分解率、生成物的收率分布也不同。当混合状态差时，分解率下降，而且分解生成物中的轻质气体、焦炭的收率增加。而且，即便混合状态良好，当原料、气体的卷起发生而原料与催化剂的接触时间延长时，虽然分解率不下降，但是分解生成物中的轻质气体、焦炭的收率会显著增加。因此，若将混合方法不同的情况在同一反应条件下反应而比较其分解率及生成物收率分布，则可知混合状态的良/不良、以及原料及气体的卷起的有无，能够评价混合装置的性能。在本发明中，由于进行混合状态的计算，因此通过理论上的反应解析计算求出反映了混合状态的基础上的生成物收率分布。
实施例
以下，通过实施例更详细地说明本发明，但本发明没有限定于此。
[实施例1]
CFD及反应解析的前提条件如下。前提的移动层反应器10如图1所示。作为原料，使用由中东系原油得来的脱硫减压轻油，该脱硫减压轻油的性状如以下所述。15℃下的密度0.897g/cm3，余碳0.2质量％，硫量0.13质量％，氮量0.04质量％，初沸温度346℃，50％馏出温度463℃，90％馏出温度557℃。而且，作为催化剂，使用了用于从重油来制造轻质烯及汽油的流化催化裂化用催化剂(SiO2：80重量％，Al2O3：20重量％)。该催化剂的容积密度为0.73g/ml，表面积为280m2/g。上述的原料油、催化剂中的CFD及反应解析的妥当性通过实验另行确认。
在图1的移动层反应器10中，反应容器5的下游侧部分5b的直径D为0.1m，外部原料供给器6的原料喷射喷嘴数为6个，相对于水平面的喷射角度为45°。催化剂整流体7由不锈钢形成，以圆柱状与反应容器5呈同轴状地设置，其直径d为0.034m，长度为0.35m。即，催化剂整流体7的水平截面的面积为反应容器5的下游侧部分5b的水平截面的面积的12％。而且，催化剂整流体7的前端7a和原料喷射喷嘴6a的喷射口60位于同一面上(铅垂方向同位置)。作为反应条件，反应器出口温度设为600℃，催化剂/原料比设为25质量比，催化剂与原料的接触时间设为0.5秒。
使用了该混合装置的催化裂化反应的结果如表1所示。表中，分解率定义为100-(LCO收率+CLO收率)。即，生成物中，LCO(LightCycle Oil：轻循环油)及CLO(Clarified Oil：澄清油)为未分解部分，除此以外为分解生成物。而且，d/D表示催化剂整流体7的下端7a的水平截面积d相对于反应容器5的下游侧部分5b的水平截面积D之比(％)，h表示从催化剂整流体7的前端7a的位置起的外部原料供给喷嘴6a的喷射口的高度位置(m)。
[实施例2]
除了移动层反应器10的反应容器5的下游侧部分5b的直径D设为0.5m且催化剂整流体7的直径d设为0.17m以外，以与实施例1同样的催化剂、原料、反应条件，进行了CFD及反应解析。即，在该实施例中，与实施例1同样，催化剂整流体7的水平截面的面积为反应容器5的下游侧部分5b的水平截面的面积的12％。此时的计算结果表示在图5的表中。
[实施例3]
除了移动层反应器10的反应容器5的下游侧部分5b的直径D为0.1m且催化剂整流体7的直径d为0.068m以外，以与实施例1同样的催化剂、原料、反应条件，进行了CFD及反应解析。即，在该实施例中，催化剂整流体7的水平方向的截面积为反应容器5的下游侧部分5b的水平截面的面积的46％。此时的计算结果表示在图5的表中。
[实施例4]
除了移动层反应器10的反应容器5的下游侧部分5b的直径D为0.5m、催化剂整流体7的直径d为0.17m、催化剂整流体7的前端设置在从包含外部原料供给喷嘴6a的前端的水平面起0.1m上方以外，以与实施例1同样的催化剂、原料、反应条件，进行了CFD及反应解析。即，在该实施例中，催化剂整流体7的水平截面的面积为反应容器5的下游侧部分5b的水平截面的面积的12％。此时的计算结果表示在图5的表中。
[实施例5]
除了移动层反应器10的反应容器5的下游侧部分5b的直径D设为0.1m且催化剂整流体7的直径d设为0.006m以外，以与实施例1同样的催化剂、原料、反应条件，进行了CFD及反应解析。即，在该实施例中，催化剂整流体7的水平截面的面积为反应容器5的下游侧部分5b的水平截面的面积的0.3％。此时的计算结果表示在图5的表中。当与实施例1进行比较时，分解率低，分解生成物中的轻质气体和焦炭的收率增加。根据CFD的计算结果可知，催化剂整流体7的水平截面积相对于反应容器5的下游侧部分5b的水平截面积的比例极小，因此未发现催化剂整流体7的作用。当与实施例1、2及4的结果进行比较时，作为催化剂整流体7的水平截面积相对于反应容器5的下游侧部分5b的水平截面积的比例d/D，优选为10％以上，特别优选为12％以上。
[实施例6]
除了移动层反应器10的反应容器5的下游侧部分5b的直径D设为0.1m且催化剂整流体7的直径d设为0.09m以外，以与实施例1同样的催化剂、原料、反应条件，进行了CFD及反应解析。即，在该实施例中，催化剂整流体7的水平截面的面积为反应容器5的下游侧部分5b的水平截面的面积的81％。此时的计算结果表示在图5的表中。当与实施例1进行比较时，分解率低，分解生成物中的轻质气体和焦炭的收率增加。根据CFD的计算结果可知，催化剂整流体7的水平截面积相对于反应容器5的下游侧部分5b的水平截面积的比例大，因此混合状态不良好。与实施例3的结果比较时，作为催化剂整流体7的水平截面积相对于反应容器5的下游侧部分5b的水平截面积的比例d/D，优选为50％以下，特别优选为46％以下。由此，可以说优选为10％≤d/D≤50％。
[实施例7]
除了将移动层反应器10的催化剂整流体7的前端7a设置在从包含外部原料供给喷嘴6a的喷射口60的水平面起0.3m上方以外，以与实施例4同样的催化剂、原料、反应条件，进行了CFD及反应解析。此时的反应成效表示在图5的表中。当与实施例4比较时，虽然分解率同等，但是分解生成物中的轻质气体和焦炭的收率增加。根据CFD的计算结果可知，由于在原料喷射喷嘴的喷射口60的上方存在比较大的空间而原料、产生的气体被卷起，原料与催化剂的接触时间增加。
[比较例1]
作为使用图4所示的移动层反应器40的前提，进行了与实施例1同样的计算。该移动层反应器40在取代实施例1中使用的催化剂整流体7而使用具备原料供给功能的内部原料供给器42的方面上与实施例1的移动层反应器10不同。内部原料供给器42具备具有内部流路的弯曲的管42a，在管42a的下游侧的端部42b具有多个原料喷射喷嘴42c，管42a的上游侧的端部42d贯通反应容器5的扩张部5a的侧壁，连接于供给与从外部原料供给部6供给的原料相同的原料的原料供给源(未图示)。反应容器5的下游侧部5b的直径D为0.1m，内部原料供给器42的管42a的直径(d)为0.034m。作为前提的原料、催化剂、反应条件与实施例1相同。此时的计算结果表示在图5的表中。通过表的结果可知，比较例1的分解率及生成物收率分布与实施例1的结果大致同等。然而，图4所示的移动层反应器40是需要内部原料供给器42的复杂的结构，而且，可知在该结构上维护不容易。
[比较例2]
在实施例1使用的移动层反应器10中，除了将催化剂整流体7除去以外，使用与实施例1相同的结构/尺寸的移动层反应器10，原料、催化剂、反应条件也与实施例1同样地进行了CFD及反应解析。计算结果表示在图5的表中。将比较例2与实施例1进行比较时，可知分解率低，分解生成物中的轻质气体和焦炭的收率增加。
[比较例3]
除了将反应容器5的下游侧部5b的直径变更为0.5m并将内部原料供给器42的管42a的直径变更为0.017m以外，使用比较例1的移动层反应器40，与比较例1同样地进行了CFD及反应解析。该比较例能够与实施例2进行对比。计算结果表示在图5的表中。分解率及生成物收率分布与实施例2大致同等。如此可知，在实施例2中，尽管是简单的结构，也能够得到与具有内部原料供给部的移动层反应器同等的性能。
[比较例4]
在实施例2所使用的移动层反应器10中，除了将催化剂整流体7除去以外，以与实施例2相同的结构/尺寸的移动层反应器10为前提，原料、催化剂、反应条件也与实施例1同样地进行了CFD及反应解析。计算结果表示在图5的表中。与实施例2进行比较时，分解率低，分解生成物中的轻质气体和焦炭的收率增加。
以上，通过实施例说明了本发明的流化催化裂化反应装置使用的移动层反应器(混合器)，但本发明没有限定为这些具体的形态，能够在权利要求书记载的技术思想的范围内进行改变。反应容器、催化剂整流体、分散板、喷射喷嘴等的设置位置、形状、结构能够适当变更。例如，分散板也可以不设置在反应容器5内。
工业实用性
本发明的流化催化裂化反应装置所使用的混合器尽管是不具备内部原料供给部的简单的结构，也能够使原料的分解率高并降低轻质气体和焦炭等的分解生成物的生成，而且，维护容易。因而，能够低成本地供给优异的制造的流化催化裂化反应装置，能够对本国的石油工业的发展作出贡献。
标号说明
S  催化剂
5  反应容器
5a 扩张部
5b 下游部侧部分
5c 上游侧部分
6  外部原料供给器
6a 原料喷射喷嘴
7  催化剂整流体
7a 催化剂整流体下端
8  分散板
12 反应区域
10、40 下降流型移动层反应器
25 催化剂整流体
42 内部原料供给部
60 喷射口

Claims (15)

1.一种混合装置，将在流化催化裂化装置中使用的原料与催化剂进行混合，其中，所述混合装置具备：
圆筒状的反应容器，用于使所述催化剂向铅垂方向落下而连续地进行供给；
原料供给部，具有沿着所述反应容器的外周配置且从所述反应容器外侧向所述反应器内侧供给所述原料的多个原料喷射喷嘴；以及
催化剂整流体，设置在所述反应容器的内部，对所述原料喷射喷嘴附近的所述催化剂的流动进行整流，
所述催化剂整流体不具有原料供给功能且以在所述原料喷射喷嘴附近与所述反应容器同轴地形成中空筒状的催化剂流的方式设置。
2.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，
所述催化剂整流体的水平方向的截面积为所述反应容器的水平方向的截面积的10～50％。
3.根据权利要求1或2所述的混合装置，其特征在于，
所述催化剂整流体的下部前端存在于比所述原料喷射喷嘴的前端的铅垂方向位置高D/4的位置的下方，其中D为反应容器的内径。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的混合装置，其特征在于，
从所述圆筒状的反应容器的中心起，在水平方向上依次配置所述催化剂整流体、所述原料与所述催化剂发生反应的反应部、所述反应容器的内壁及原料供给部。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的混合装置，其特征在于，
所述催化剂整流体由耐磨损耐火性材料形成。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的混合装置，其特征在于，
所述原料喷射喷嘴为3～12个，在设原料喷射喷嘴相对于水平面的喷射角度为θ时，θ＝30～60°。
7.根据权利要求6所述的混合装置，其特征在于，
所述喷射角度θ为θ＝40～50°。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的混合装置，其特征在于，
所述催化剂整流体的下部前端存在于所述原料喷射喷嘴的延长线和所述反应容器的轴的交点的上方。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的混合装置，其特征在于，
所述催化剂整流体是圆柱状结构体。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的混合装置，其特征在于，
所述催化剂整流体是经由支承部而与所述反应容器的内壁面结合的圆盘状结构体。
11.根据权利要求1～8中任一项所述的混合装置，其特征在于，
所述催化剂整流体是外周固定设置在所述反应容器的内壁面上的圆盘状的多孔板，所述多孔板在中央部以外处形成有多个贯通孔。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的混合装置，其特征在于，
所述催化剂粒子以二氧化硅及氧化铝为主成分。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的混合装置，其特征在于，
所述催化剂的粒子粒径为1～400μm。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的混合装置，其特征在于，
所述混合装置具备分散板，该分散板设置在催化剂整流体的上游并使所述催化剂的流动在所述反应器内均等地分散。
15.根据权利要求14所述的混合装置，其特征在于，
所述分散板由耐磨损耐火性材料形成。
CN201380022219.5A 2012-04-27 2013-01-21 混合流化催化裂化装置中的原料与催化剂的混合装置 Active CN104302737B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-102399 2012-04-27
JP2012102399A JP5823911B2 (ja) 2012-04-27 2012-04-27 流動接触分解装置における原料と触媒を混合する混合装置
PCT/JP2013/051102 WO2013161333A1 (ja) 2012-04-27 2013-01-21 流動接触分解装置における原料と触媒を混合する混合装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104302737A true CN104302737A (zh) 2015-01-21
CN104302737B CN104302737B (zh) 2016-03-23

Family

ID=49482675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380022219.5A Active CN104302737B (zh) 2012-04-27 2013-01-21 混合流化催化裂化装置中的原料与催化剂的混合装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9446368B2 (zh)
EP (1) EP2843028B1 (zh)
JP (1) JP5823911B2 (zh)
KR (1) KR101689765B1 (zh)
CN (1) CN104302737B (zh)
IN (1) IN2014DN07775A (zh)
WO (1) WO2013161333A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104888680B (zh) * 2015-05-13 2016-12-07 中国石油大学(华东) 精馏反应釜
US11235301B1 (en) * 2020-07-16 2022-02-01 Technip Process Technology, Inc. Systems and methods for improving feed catalyst contacting in downflow reactors
CN114558521B (zh) * 2022-03-10 2023-01-10 无锡碳谷科技有限公司 一种分层布料移动床反应装置及使用方法
FR3140778A1 (fr) * 2022-10-13 2024-04-19 IFP Energies Nouvelles Réacteur à lit fluidisé à co-courant gaz-solide descendant à injecteur orienté.

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1183456A (zh) * 1996-11-15 1998-06-03 日本石油株式会社 重油的流化催化裂化方法
CN1886485A (zh) * 2003-11-19 2006-12-27 英特卡设备有限公司 活动式流体催化裂解喷射系统
US20100150797A1 (en) * 2006-07-12 2010-06-17 Yuichiro Fujiyama Mixing apparatus

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2631857B1 (fr) * 1988-05-24 1990-09-14 Inst Francais Du Petrole Reacteur a lit fluidise entraine comprenant un moyen de regulation du flux de particules solides et son utilisation dans un procede de craquage catalytique
GB9011407D0 (en) * 1990-05-22 1990-07-11 Shell Int Research Apparatus and process for producing catalyst particles into a moving bed of catalyst
US5296131A (en) * 1992-12-02 1994-03-22 Mobil Oil Corporation Process for short contact time cracking
FR2753453B1 (fr) * 1996-09-18 1998-12-04 Total Raffinage Distribution Procede et dispositif de craquage catalytique en lit fluidise d'une charge d'hydrocarbures, mettant en oeuvre une zone de mise en contact amelioree
FR2753454B1 (fr) * 1996-09-18 1999-06-04 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif de craquage catalytique descendant mettant en oeuvre l'injection d'une charge sous un angle adequat sur un catalyseur conditionne
JP3662709B2 (ja) * 1997-03-14 2005-06-22 新日本石油株式会社 混合装置
JP3662710B2 (ja) * 1997-03-14 2005-06-22 新日本石油株式会社 混合装置
CN1116922C (zh) 1997-03-14 2003-08-06 日石三菱株式会社 一种混合装置
BR0101433B1 (pt) * 2001-04-10 2011-02-22 método e dispositivo de entrada multi-funcional para reator tubular de fluxo descendente.
US20080152551A1 (en) * 2006-12-21 2008-06-26 Senetar John J Screenless moving bed reactor
US7901640B2 (en) * 2008-05-13 2011-03-08 Uop Llc Optimized counter-current flow baffle
JP5583564B2 (ja) * 2010-12-08 2014-09-03 前田建設工業株式会社 粉体又は粒状体の加水装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1183456A (zh) * 1996-11-15 1998-06-03 日本石油株式会社 重油的流化催化裂化方法
CN1886485A (zh) * 2003-11-19 2006-12-27 英特卡设备有限公司 活动式流体催化裂解喷射系统
US20100150797A1 (en) * 2006-07-12 2010-06-17 Yuichiro Fujiyama Mixing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US9446368B2 (en) 2016-09-20
IN2014DN07775A (zh) 2015-05-15
JP2013231093A (ja) 2013-11-14
KR20140131356A (ko) 2014-11-12
EP2843028B1 (en) 2020-08-26
CN104302737B (zh) 2016-03-23
EP2843028A1 (en) 2015-03-04
EP2843028A4 (en) 2015-12-09
US20140377139A1 (en) 2014-12-25
KR101689765B1 (ko) 2017-01-09
JP5823911B2 (ja) 2015-11-25
WO2013161333A1 (ja) 2013-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104302737B (zh) 混合流化催化裂化装置中的原料与催化剂的混合装置
CN101942325B (zh) 一种重油加氢处理方法及反应器
KR102055314B1 (ko) 하향-흐름 수소화처리 반응기용 와류형 혼합 장치
US8597595B2 (en) Multiphase contact and distribution apparatus for hydroprocessing
EP2367616B1 (en) Slurry bubble column reactor
EP2782977B1 (en) Slurry bed hydroprocessing and system
US8202498B2 (en) Multiphase contact and distribution apparatus for hydroprocessing
KR20090008358A (ko) 유체 분배 트레이 및 접촉 물질 베드에 걸쳐 고분산 유체를분배하는 방법
KR20150067330A (ko) 혼합 디바이스를 포함하는 다층 하향류 반응기, 상기 반응기의 용도, 및 혼합 방법
US20150375188A1 (en) Fixed-bed catalyst support for a hydroprocessing reactor
CN102596385A (zh) 制备用于生产邻苯二甲酸酐的催化剂布置的方法
TWI451909B (zh) Gas phase reaction method
US11000820B2 (en) Device for distributing a polyphase mixture in a chamber containing a fluidized medium
CA2650284A1 (en) Dual gas-liquid spargers for catalytic processing units
KR20130112807A (ko) 접선방향으로 급냉 유체가 주입되는 급냉 장치를 구비하는 촉매 반응기
KR20190138748A (ko) 유동 매체를 담고 있는 챔버에서 다상 혼합물을 분배하기 위한 분배 디바이스
EA032167B1 (ru) Реактор для синтеза углеводородов
US20140037419A1 (en) Process for reactor catalyst loading
CN105561890A (zh) 加氢反应器旋流冷氢管
KR102404282B1 (ko) 유동층 반응기
CN109092091B (zh) 一种用于生产3,4,5,6-四氯-2-氰基吡啶的混合器
RU2357796C2 (ru) Способ и реактор для осуществления газофазных химических процессов аэрозольным нанокатализом
CA2925339A1 (en) Inter-bed mixing in fixed bed reactors
UA64390A (en) Method and reactor for gas-cycle chemical processes by aerosol nanocatalysis

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant