CN1091393C - 一种催化裂化提升管反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明一种催化裂化提升管反应器，其主反应段由第一反应段(II)、第二反应段(III)、反应控制段(IV)组成，第一反应段(II)为锥形管(28)，第二反应段(III)为圆柱形管(30)，其内设导流套管(29)，反应控制段(IV)为等径管(32)；本发明催化裂化提升管反应器，可有效减少主反应段返混、提高气固接触效率。

Description

一种催化裂化提升管反应器
本发明涉及一种石油炼制反应设备，特别涉及一种催化裂化提升管反应器。
催化裂化装置是炼油厂原料油二次加工的重要设备之一，而提升管反应器又是催化裂化装置的核心设备，因此提高提升管反应器的效率对增加炼厂效益有至关重要作用。
提升管反应器，可分为三个工况段：底部预提升段、主反应段、出口快速分离段。来自再生器的高温再生催化剂，通过再生斜管进入提升管底部预提升段，在预提升气体的作用下，高温催化剂向上流动进入主反应段，与原料油喷嘴喷出的原料油雾滴接触，进行闪蒸、汽化和裂化，反应后的产物进入提升管出口快速分离段进行分离，分离出的油气送出本系统，分离出的待生催化剂经汽提后进入再生器进行再生，再生后的高温催化剂由再生斜管进入提升管底部预提升段，完成一个催化剂的循环过程。
现有提升管反应器大多数是直筒式的。中国发明专利，公开号：CN1174094A、公开日：1998年2月25日、名称：催化裂化提升管反应器，公开了一种底部预提升段为扩大管的提升管反应器，与直筒式提升管反应器相比，其改善了再生斜管的下料状态和催化剂在底部预提升段的分布状态，并一定程度地改善了主反应段中催化剂和原料油的接触条件，但其主反应段仍为直筒式。反应段采用直筒式的缺点是：因反应段内流通面积相同，原料油经喷咀雾化后，形成微小液滴与高温催化剂接触后迅速汽化裂解，体积突然膨胀，气固湍流加剧，返混严重，造成在该段内气固接触效率降低；当裂化反应接近完成时，需要提高线速以减少气固停留时间，减少二次反应，而直筒式反应段无法控制气体线速。
本发明的目的在于提供一种催化裂化提升管反应器，可有效控制主反应段内返混，提高接触效率，并具有减少二次反应的措施。
本发明提供了一种催化裂化提升管反应器，由底部预提升段、主反应段、出口快速分离段组成。本发明的特征在于对主反应段的改进，本发明提升管反应器的主反应段由第一反应段、第二反应段、反应控制段组成；所述第一反应段为锥形管，其下部入口与底部预提升段连通，上部出口与第二反应段连通，上部出口面积比下部入口面积大，锥形管下部设有原料雾化喷嘴；所述第二反应段为圆柱形管，其内设导流套管，导流套管下端与第一反应段锥形管上部出口连接，导流套管上端开口向上，在第二反应段外壁与导流套管之间形成的环隙下部设有气体接管，第二反应段上端设有缩径锥体与反应控制段连接；所述反应控制段为等径管，其下端与第二反应段上端的缩径锥体相连，上端与出口快速分离段相连。
特别地，本发明所述第一反应段锥形管上部出口与下部入口面积比不大于3；通常根据原料油性质，锥形管下部所设的原料雾化喷嘴，在锥形管不同高度处可设1～3排，每排数量1～8个。
本发明技术方案所产生的显著效果在于：本发明的第一反应段为锥形管，流通面积从下到上逐渐增大，在原料雾化喷嘴处流通面积较小，提高了原料雾化喷嘴处起始反应区的线速，同时也降低了局部高温催化剂的密度，改善了反应条件，降低了高温区反应程度，从而减少了热裂化反应；在该段内反应以裂化为主，随着裂化反应的进行，气相体积逐渐增加，锥形管用流通面积增加来适应气体量的增加，因此本发明第一反应段采用锥形管实现了“等速”高速反应。本发明第二反应段内设导流套管，既起导流作用，又起到使催化剂二次分布作用，使来自第一反应段的催化剂分配到第二反应段中心区；在第二反应段外壁与导流套管之间形成的环隙下部设气体接管，气体可经气体接管进入环隙，沿环形通道向上流动，进入第二反应段边壁区，这样可实现第二反应段的边壁布气，防止该反应段的催化剂返混，并可有效控制边壁结焦的问题；本发明第二反应段上端设缩径锥体，这也可减少第二反应段内催化剂返混。本发明的反应控制段为一高速段，用来控制反应深度，其流通面积较第二反应段小，气体线速提高，减少了气固停留时间，使反应产物快速引出，减少了二次反应。采用本发明技术方案后，在提升管主反应段实现了热催化剂中心分配，使提升管中心区催化剂密度提高20％以上，边壁区催化剂密度下降50％，明显提高了气固接触效率，使原料油与催化剂有效接触区域占提升管总面积的90％以上，基本消除了死区。
本发明的第一反应段和第二反应段的反应程度可根据原料油性质和产品要求调节，一般情况按2∶1考虑，本发明的反应控制段基本不参与反应。本发明油气在第一、第二反应段的停留时间可根据加工方案调整，一般为1.0-1.5秒，油气在反应控制段停留时间为0.55秒左右，一般不大于1秒。
下面结合附图用具体实施例详细说明本发明，但附图并不限制本发明。
附图及图面说明：
图1：本发明一种典型结构示意图。
如图1所示：本发明的提升管反应器由底部预提升段I、第一反应段II、第二反应段III、反应控制段IV、出口快速分离段V组成。底部预提升段I下部是直径为D1的圆形流化床20，流化床20上部经缩径段26缩径后联接有直径为D2的导管17，导管17上端与第一反应段II相连，底部预提升段I内设置催化剂内输送管25，导管17和内输送管25之间形成环隙，将第一反应段II与底部预提升段I相连通，流化床20下部设有预提升气体管22及流化气体管21，预提升气体管22插入催化剂内输送管25下端喇叭状入口端24内，流化气体管21与流化气体环管23相连通；第一反应段II为锥形管28，锥形管28下部设有原料雾化喷嘴27；第二反应段III为圆柱形管30，圆柱形管30直径为D3，其内设导流套管29，导流套管29下端与锥形管28连接，上端开口向上，在第二反应段III外壁与导流套管29之间形成的环隙下部设有气体接管16，气体4经气体接管16进入第二反应段III外壁与导流套管29之间形成的环隙中，沿环形通道向上流动进入第二反应段III边壁区，第二反应段III上端设有缩径锥体31与反应控制段IV联接；反应控制段IV为等径管32，其直径为D4。特别地，为降低反应产物温度，防止热裂化反应发生，反应控制段IV上可设有冷却物流注入管10，低温物流5可通过冷却物流注入管10进入反应控制段IV；出口快速分离段V由扩大段33、转向弯头34及缩径管35组成，缩径管35进入沉降器39。
图1所示本发明底部预提升段I和出口快速分离段V，只是适合本发明的一种结构形式，当然也可以是工业上成熟的各种形式，本发明对此不加限制。
图1所示本发明催化裂化提升管反应器的工作情况是这样的：
再生催化剂流3，经滑阀19调节后通过再生斜管18进入底部预提升段I的流化床20内，催化剂在预提升气体1及流化气体2的作用下沿催化剂内输送管25向上流动，喷入第一反应段II内，气体4通过气体接管16向第二反应段III外壁与导流套管29之间形成的环隙中布气，以减少边壁催化剂滑落。原料油经原料雾化喷嘴27雾化后喷入第一反应段II内，与催化剂接触后进行汽化、闪蒸和催化裂解反应，反应后的产物与催化剂混合物一同经第二反应段III进行后续反应，再经缩径锥体31迅速引出，进入反应控制段IV，在该段与冷却物流5接触、冷却，降低反应速度；在该段内气体线速提高，减少了停留时间。然后，进入出口快速分离段V，经扩大段33、转向弯头34及缩径管35进入沉降器39。转向弯头34采用扩径管，这样可降低线速，减少磨损。在沉降器内设旋风分离器40A、40B，分离出的催化剂经汽提档板38与来自汽提蒸汽管37的蒸汽6逆向接触后通过管36排出，输送到再生器烧焦再生，再生后催化剂3进入再生斜管18完成一个循环。分离出的油气送出系统。
表1为图1所示本发明的两个具体实施方案的参数表。
表1
 提升管反应器设备参数和工艺参数     方案1     方案2
 D1  mm φ1800 φ1000
 D2  mm φ900 φ600
 D3  mm φ1300 φ1000
 D4  mm φ1000 φ600
提升管反应器高度  mm 43500  38000
第一、二反应段气体线速  m/s 20.0 15.0
反应控制段气体线速  m/s 30.0 30.0
内输送管提升气体线速  m/s 2.0 1.6
提升流化气体线速  m/s 0.1 0.1
提升管反应器处理量  t/a 140×104 80×104
生焦  W％ 8.25 7.5
提升管入口/出口温度  ℃ 520/510 520/510
提升管入口/出口压力  MPa 0.3/0.27 0.25/0.21

Claims (3)

1、一种催化裂化提升管反应器，由底部预提升段(I)、主反应段、出口快速分离段(V)组成，其特征在于：所述主反应段由第一反应段(II)、第二反应段(III)、反应控制段(IV)组成；所述第一反应段(II)为锥形管(28)，其下部入口与底部预提升段(I)连通，上部出口与第二反应段(III)连通，上部出口面积比下部入口面积大，锥形管(28)下部设有原料雾化喷嘴(27)；所述第二反应段(III)为圆柱形管(30)，其内设导流套管(29)，导流套管(29)下端与第一反应段(II)锥形管(28)上部出口连接，导流套管(29)上端开口向上，在第二反应段(III)外壁与导流套管(29)之间形成的环隙下部设有气体接管(16)，第二反应段(III)上端设有缩径锥体(31)与反应控制段(IV)连接；所述反应控制段(IV)为等径管(32)，其下端与第二反应段(III)上端的缩径锥体(31)相连，上端与出口快速分离段(V)相连。
2、如权利要求1所述催化裂化提升管反应器，其特征在于：所述第一反应段(II)锥形管(28)上部出口与下部入口面积比不大于3；锥形管(28)下部所设的原料雾化喷嘴(27)，在锥形管(28)不同高度处可设1～3排，每排数量1～8个。
3、如权利要求1所述催化裂化提升管反应器，其特征在于：所述反应控制段(IV)上还设有冷却物流注入管(10)。
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