CN111774015B - 一种循环流化床的反应装置 - Google Patents

一种循环流化床的反应装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111774015B
CN111774015B CN201910265854.5A CN201910265854A CN111774015B CN 111774015 B CN111774015 B CN 111774015B CN 201910265854 A CN201910265854 A CN 201910265854A CN 111774015 B CN111774015 B CN 111774015B
Authority
CN
China
Prior art keywords
reactor
flow
outlet
cross
flow dividing
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.)
Active
Application number
CN201910265854.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111774015A (zh
Inventor
李春义
张凌云
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.)
Hanyi Shenfei New Material Co ltd
Jiangsu Bosong Energy Technology Co ltd
Shanghai Supezet Engineering Technology Co ltd
China University of Petroleum East China
Original Assignee
Hanyi Shenfei New Material Co ltd
Jiangsu Bosong Chemical Technology Co ltd
Shanghai Supezet Engineering Technology Co ltd
China University of Petroleum East China
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 Hanyi Shenfei New Material Co ltd, Jiangsu Bosong Chemical Technology Co ltd, Shanghai Supezet Engineering Technology Co ltd, China University of Petroleum East China filed Critical Hanyi Shenfei New Material Co ltd
Priority to CN201910265854.5A priority Critical patent/CN111774015B/zh
Priority to ES19867980T priority patent/ES2974266T3/es
Priority to PCT/CN2019/106752 priority patent/WO2020063449A1/zh
Priority to EP19867980.5A priority patent/EP3854772B1/en
Priority to US17/279,856 priority patent/US11473019B2/en
Priority to EA202100169A priority patent/EA202100169A1/ru
Priority to US17/440,000 priority patent/US20220168699A1/en
Priority to EP20773112.6A priority patent/EP3939697B1/en
Priority to ES20773112T priority patent/ES2955289T3/es
Priority to EA202100232A priority patent/EA202100232A1/ru
Priority to PCT/CN2020/074584 priority patent/WO2020186937A1/zh
Publication of CN111774015A publication Critical patent/CN111774015A/zh
Priority to SA521421570A priority patent/SA521421570B1/ar
Priority to SA521430329A priority patent/SA521430329B1/ar
Application granted granted Critical
Publication of CN111774015B publication Critical patent/CN111774015B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/32—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
    • C07C5/327—Formation of non-aromatic carbon-to-carbon double bonds only
    • C07C5/333—Catalytic processes
    • C07C5/3332—Catalytic processes with metal oxides or metal sulfides
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2523/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
    • C07C2523/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • C07C2523/24—Chromium, molybdenum or tungsten
    • C07C2523/30—Tungsten

Landscapes

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

Abstract

一种循环流化床反应装置，包括反应器和沉降器，沉降器与反应器相连通，反应器的出口位于沉降器内部，沉降器内设有第一分流件、第二分流件，第一分流件和第二分流件均位于反应器的出口上方；第一分流件为降低反应器出口排出的气流向上方向气速的组件，第二分流件包括横截面的面积从下到上逐渐变小的第二罩体，第二罩体的最上端、最下端均为开口，第一分流件位于第二分流件内。在本申请的循环流化床反应装置中，在不改变气量、沉降器直径的情况下，油气和催化剂的分离效率提高。

Description

一种循环流化床的反应装置
技术领域
本申请涉及一种循环流化床反应装置，具体的，涉及烷烃催化脱氢、裂解的反应装置，更具体的，烷烃催化脱氢、裂解的沉降器内快速分离油气与催化剂的反应装置，属于石油化工领域。
背景技术
在石油领域的烷烃催化脱氢、烷烃催化裂解和裂化流化床反应中，为油气与催化剂的分离效率是很重要的因素。有成熟的技术。研究人员对这方面的研究，主要针对的是重油催化裂化。早期的催化裂化加工的是蜡油，反应后的油气比较“轻”，沉降器不容易结焦，一般在距提升管出口一定的距离加一块挡板、弧形等管道使油气和催化剂向下流动，利用惯性实现油气和催化剂的初步分离，多数催化剂沉降到汽提段，携带少量催化剂的油气进入旋分器，通过1～2级旋分，将油气中百分之九十九以上的催化剂回收回来，通过旋分器的料腿落入汽提段。随着催化裂化加工原料的变“重”，采用这种简单的油气与催化剂初分的方式，油气中的重组分容易在沉降器内沉积下来，形成焦炭，导致沉降器结焦，于是诞生了初旋+顶旋这种结构，即提升管出口与分离效率不高的大的旋分器(初旋)直连，分离出绝大多数催化剂后的油气直接进入二级旋分器(顶旋)，进一步回收催化剂。这样，绝大多数的油气不会进入沉降器，沉降器内的油气仅仅是气提蒸汽从催化剂孔道中气提出来的少量油气，这部分油气通过初旋和顶旋连接处的缝隙被吸入顶旋，因而沉降器内油气的浓度极低，沉降器内基本不会结焦。初旋有多种不同的结构形式。
催化裂化的催化剂再生器不存在结焦的问题，但为了降低进入旋分器催化剂的浓度，对于采用前置烧焦罐-二再结构的再生器，烧焦罐的稀相输送管末端采用烟气与催化剂快分结构，该快分结构可以是简单的伞帽等形状的挡板，也可以是倒L形、弧形等管道。在快分结构的作用下，多数催化剂顺重力场流动，进入密相，而烟气则携带少量催化剂向上流动，这样，烟气和催化剂实现了快速分离，极大降低了进入旋分器的催化剂的浓度。
但是，对于烷烃催化脱氢、催化裂解的循环硫化床反应装置，采用上述的技术油气、延期与催化剂的分离效果都不够理想，为此，特提出本申请。
发明内容
本申请的一个目的是提供一种循环流化床反应装置，该反应装置的沉降器内的气固分离效果高，且催化剂磨损降低。
本申请的另一个目的是提供一种循环流化床反应装置，降低了在沉降器内的输送分离高度。
本申请的一种循环流化床反应装置，包括反应器和沉降器，沉降器与反应器相连通，反应器的出口位于沉降器内部，沉降器内设有第一分流件、第二分流件，第一分流件和第二分流件均位于反应器的出口上方；第一分流件为降低反应器出口排出的气流向上方向气速的组件，第二分流件包括横截面的面积从下到上逐渐变小的第二罩体，第二罩体的最上端、最下端均为开口，第一分流件位于第二分流件内。
本申请的循环床反应装置可以应用在烷烃催化脱氢反应、烷烃催化裂解反应等。
在本申请的循环流化床反应装置中，在不改变气量、沉降器直径的情况下，油气和催化剂的分离效率提高。
附图说明
图1本申请的循环流化床反应-再生装置一种实施方式的结构示意图
图2A-2C本申请的沉降器内的被快速分离装置的剖面图
图3本申请的沉降器的另一种快速分离装置的剖面图
图4本申请的沉降器内的俯视图
图5本申请的沉降器内的油气流向示意图
具体实施方式
为了更好的理解本申请的发明内容，下面将结合本申请具体实施方式、实施例以及附图，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施方式用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。
下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则所有的百分数、比率、比例、或份数按重量计。
定义：
密相段：该段床层直径较大，气速较低，催化剂流化密度较高，有利于气固两相的接触和反应。
稀相段：该段床层直径较小，气速较高，催化剂流化密度较低。目的：线速度提高，使油气快速离开反应器，减少烯烃的二次反应；催化剂密度低，也有利于减少二次反应，尤其是焦炭的生成；催化剂输送的需要。
术语“质量空时”是指催化剂的质量与每小时的进料质量之比。
术语“表观气速”为当床层流态化后流体逸出床层物料后的速度。它是循环流化床一个重要的操作参数。
术语“油气”在本申请中反应装置内的所有反应物以及产物的总和。
术语“安息角”，亦作休止角，是斜面使置于其上的物体处于沿斜面下滑的临界状态时，与水平表面所成的最小角度(即随着倾斜角增加，斜面上的物体将越容易下滑；当物体达到开始下滑的状态时，该临界状态的角度称为休止角)。
在本申请中，沉降器内设有的所有分流件的“上端”、“下端”均是相对于反应器的出口位置而言，“上端”指相对远离反应器出口的一端，“下端”指临近反应器出口的一端。
本申请中，裂解原料通常包括碳原子数大于等于3的烷烃，优选为：正丁烷、戊烷、己烷等。脱氢原料通常包括丙烷和乙烷。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本申请方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
本申请的一种循环流化床反应装置，包括反应器以及沉降器。反应器采用现有技术所公开的任一结构。反应器的一部分伸入到沉降器内。
一方面，本申请的循环流化床反应装置，包括反应器和沉降器，沉降器与反应器相连通，反应器的出口位于沉降器内部，沉降器内设有第一分流件和第二分流件，第一分流件和第二分流件均位于反应器的出口上方；第一分流件为降低反应器出口排出的气流向上方向气速的组件，第二分流件包括上下两端均开口的第二罩体，且下端开口的截面直径大于上端开口的截面直径，第一分流件位于第二分流件内。
在本申请中，沉降器内至少设有两层分流件，在最靠近反应出口的第一分流件作用下，从反应器出口排出的油气和催化剂大部分直接沉降进入沉降器的密相床。气体被分为两部分，一部分气体携带部分催化剂沿第一分流件与第二分流件之间的空隙向上流动，另一部分则从第二分流件外斜向上流动。这两部分气体的比例可以通过调整第一分流件与第二分流件底部面积比、间距和第二分流件顶部出口的大小来灵活调整。
在某些实施方式中，第一分流件为第一罩体，第一罩体从下到上的横截面积逐渐变小，罩体的最下端为开口，从罩体的最下端到罩体顶部为连续的面。
优选，第一分流件为倒圆锥状结构、或者为球冠结构。
在某些实施方式中，第一分流件的最下端(即最靠近反应器出口的端部)横截面的面积大于或者等于反应器出口的截面积。优选，第一分流件最下端的横截面的面积大于反应器出口的截面积，且小于反应器出口的截面积的2倍。
在一实施方式中，第一分流件的最下端低于反应器出口。优选的，反应器出口与第一分流件之间构成的环隙的横截面积小于等于反应器出口的截面积。
在另一实施方式中，第一分流件的最下端高于反应器出口。优选的，反应器出口与第一分流件下缘构成的环隙截面积小于等于反应器出口的截面积。
在某些实施方式中，第一分流件优选为倒圆锥状结构，圆锥母线和底面的夹角θ大于催化剂颗粒的安息角。如此，以确保落在锥面上的催化剂颗粒能自由滑落。
在一实施方式中，第一分流件包括从下向上横截面逐渐变大的锥形结构的第一罩体，在第一罩体的经过锥形顶点纵向方向上截面上呈经过顶点的两条曲线，各曲线的曲率从锥形顶点到锥形底边先增大，然后曲率再减少。
在另一实施方式中，第一分流件包括从下向上横截面逐渐变大的锥形结构的第一罩体，锥形结构的锥形面从锥形顶点到锥形底边逐渐向远离锥形中心线的方向弯曲。
进一步，第一分流件还包括从上向下横截面逐渐变大的呈锥形结构的腔体，腔体临近反应器出口的一端为底面，第一罩体远离反应器出口一端为底面，锥形结构的第一罩体底边与腔体底边相连接。
优选的，第一分流件呈锥形结构的腔体的最下端的横截面积大于反应器出口的截面积。更有选，第一分流件呈锥形结构的腔体的最下端的横截面积大于反应器出口的截面积、且小于反应器出口的截面积的2倍。
反应器出口排出的油气和催化剂经如图2C所示的第一分流件作用后，大部分催化剂被阻挡进入沉降器的密相床。气体被分为两部分，一部分气体携带部分催化剂沿经第一分流件引导进入第一分流件与第二分流件之间的空隙向上流动，另一部分则从第二分流件外斜向上流动。
在某些实施方式中，第二分流件还包括等径的导流管，导流管的一端与罩体的上端开口连接。优选，导流管为一段等径的直管，也可以为变径的导管。
在某些实施方式中，第二分流件为圆台状罩体，圆台的横截面最少的一端(上底面)与导流管连接。
第二分流件为圆台状罩体，母线和下底面的夹角大于催化剂颗粒的安息角。
在某些实施方式中，第二分流件为球冠状结构，在球冠状结构上设有出口。优选的，在球冠状结构的最上端(即远离反应器出口)处设有出口。
第二分流件的出口面积以出口气速应小于等于稀相输送管出口气速设计。即，第二分流件出口截面积大于反应器出口的截面积。
在某些实施方式中，第二分流件的最下端的横截面积大于第一分流件最下端横截面积的1.5倍。
在某些实施方式中，第一分流件和第二分流件之间的最小间距应大于反应器出口的横截面直径。
通过控制或者改变第一、第二分流件之间的间距，可以调整直接进入沉降器的流体和通过第一、二分流件两者间的间隙继续向上流动的流体的比例(分流比)。优选的，两种分流的比例最好在3/1～1/1之间。
另外，第二分流件的最下端的位置高于沉降器内催化剂稀密相界面。更有选，第二分流件的最下端的位置至少高于沉降器内催化剂稀密相界面1m。
在某些实施方式中，沉降器内还设有第三分流件，第三分流件位于第二分流件的上方，第三分流件也为第三罩体，第三罩体从下到上的横截面积逐渐变小，罩体的最下端为开口，从罩体的最下端到罩体顶部为连续的面。
优选，第三分流件为倒圆锥状结构、或者为球冠结构。
从第二分流件出口或者导流管出口向上流动的气体所夹带的催化剂，在第三分流件的作用下，一部分直接沉降下落，另一部分继续被气体夹带，然而从此处出来的气体，总体上是水平或斜向下向旋分器入口流动(如附图5所示)，没有向上的力来平衡催化剂所受的重力，因而这部分催化剂也会自然沉降。由此可见，多层分流件组合设置通过改变流场分布，进一步减少催化剂的夹带，促进催化剂的沉降。
在某些实施方式中，第三分流件最下端的横截面大于或者等于第二分流件出口的截面积。或者第三分流件最下端的横截面大于或者等于第二分流件中导流管出口的截面积。
在某些实施方式中，第三分流件的最下端低于第二分流件导流管出口位置。优选的，导流管出口与第三分流件之间构成的环隙的横截面积大于等于导流管出口的截面积。优选的，导流管出口与第三分流件之间构成的环隙的横截面积大于反应器出口的截面积。
在另一实施方式中，第三分流件的最下端高于第二分流件导流管出口位置。优选的，导流管出口与第三分流件下缘构成的环隙截面积大于等于导流管出口的截面积。优选的，导流管出口与第三分流件下缘构成的环隙截面积大于反应器出口的截面积。
在某些实施方式中，第三分流件优选为倒圆锥状结构，圆锥母线和底面的夹角θ大于催化剂颗粒的安息角。如此，以确保落在锥面上的催化剂颗粒能自由滑落。
本申请中第一、第二、第三分流件分别通过本领域常用的连接方式将其分别安装在反应器沉降器内。
本申请的沉降器内，在第一分流件、第二分流件以及第三分流件的外部，还设有旋分器。可以设置两个以上的旋分器。或者设置两个以上的一级旋分器，以及两个以上的二级旋分器。在罩体外设置的旋分器的通过升气管与沉降器内的集气室连通。
在某些实施方式中，第二分流件出口或者导流管的出口高于或者等于旋分器入口的高度。
在某些实施方式中，在沉降器内的两个以上旋分器的入口均靠近沉降器的器壁的方式设置。优选的，旋分器的入口方向均朝向一个圆周方向，譬如旋分器的入口都是朝向顺时针方向或者均朝向逆时针方向设置。
通过本申请的这种设置旋分器的方式，整个沉降器内的气体都向同一方向旋转，有利于悬浮于沉降器内的催化剂在离心力的作用下被“甩”向沉降器器壁，并沿器壁下滑进入密相床。进一步将减少了进入旋分器内的催化剂的量。
本申请的油气从沉降器上、下两个方向流入旋分器，如此，表观气速降低很多，从而减少了油气向上流动携带的催化剂量、并降低了输送分离高度(TDH)。
本申请的反应器可以包括密相段和稀相段，稀相段和密相段均为等径圆筒结构，且稀相段的直径小于密相段的直径。也可以不分密相段和稀相段，反应器为直管，反应器为等经的罐体。
本申请的反应装置可以用于烷烃催化脱氢、烷烃催化裂解反应或者催化剂再生反应器内。
对于烷烃催化脱氢制烯烃，主要是指丙烷脱氢制丙烯和丁烷脱氢制丁烯，对于循环流化床，凸显出油气、烟气与催化剂分离的问题。
烷烃脱氢制烯烃是受热力学平衡限制的可逆反应，平衡转化率随压力的降低而升高。为保证装置的运行安全，反应的压力是在保证富气压缩机入口压力为微正压的条件下，根据反应催化剂床层出口到富气压缩机入口的压降确定。在富气压缩机入口压力一定的情况下，从反应催化剂床层出口到富气压缩机入口的压降越低，反应的压力就越低，对脱氢反应就越有利。因而，必须对反应器出口的油气与催化剂的快分、旋分器、管路、油气的换热降温及水洗等每一个环节进行设计优化，千方百计地降低每个环节的压降。
此外，烷烃脱氢是较强的吸热反应，油气的升温、反应所需要吸收的热量完全依靠高温再生剂提供，这样，催化剂的循环量就很大。催化剂循环量大，磨损加剧，由此造成的催化剂消耗必然增加。磨损的大小，气速是决定性因素。尽可能避免大量催化剂高速运动，是降低催化剂磨损的必然选择。在循环流换床脱氢反应器再生系统中，气速最高的就是旋分器，入口线速基本上在20m/s左右。
根据我们的实验室观察，对于大部分催化剂，譬如发明人开发的在ZL201110123675.1所披露的脱氢催化剂，当气速超过10m/s，就会出现磨损现象，达到14m/s，催化剂就会出现严重的磨损现象。因此，在脱氢反应再生系统的设计中，除旋分器外，尽可能避免气速超过10m/s，最好要控制在7m/s以下。对于旋分器，要尽可能降低进入旋分器的催化剂的浓度。降低旋分器入口催化剂的浓度，油气与催化剂的快分至关重要。本申请提供的沉降器无论在催化脱氢反应、催化裂解反应还是催化剂再生反应器，都可以有效的降低旋分器入口催化剂的浓度，很好的将催化剂和油气分离。
除了本申请公开技术特征，其他烷烃催化脱氢或者烷烃催化裂解反应装置所采用的结构或者部件可以采用现有技术所公开的内容和结构，以保证上述反应顺利的进行。
本申请的反应装置的沉降器具有如下的优点：
1)本申请利用复合分流件(第一、二分流件，或者还包括第三分流件)，将气体分成两路进入沉降器。从反应器稀相输送管喷出的流体，在第一分流件作用下，大部分催化剂直接沉降进入密相床，气体被分成两部分。如果这两部分气体的比例按1/1控制的话，则从第二分流件外斜向上流动的流体的线速度是传统阻挡件全部气体都由此斜向上运动的线速度的一半，这有利于这部分气体所夹带催化剂的沉降，减少进入旋分器催化剂的量。尤其经过第三分流件作用后，进一步的有效减少催化剂的夹带，促进催化剂的沉降。
即，本申请利用复合分流件通过惯性分离，分流降速、改变气体流动方向，尽可能降低气体向上的分速度，来实现气固两相的快速分离，这样，该快分的压降就非常小。
2)沉降器内的多组旋分器都是按附图4所示的俯视图布置，有利于悬浮于沉降器内的催化剂在离心力的作用下向沉降器器壁运动，并沿器壁下滑进入密相床。
3)在第一或者第二分流件为圆锥形结构时，采用母线与底面夹角比较大(大于50°)的圆锥形结构，尤其是在其下缘高于稀相输送管出口、或者导流管出口的情况下，在第一分流件内可以形成气垫，有效缓冲流体对催化剂的冲击，从而减少催化剂的破碎。
本申请的反应装置在发生烷烃催化脱氢反应时，所采用的催化剂可以现有技术所有的烷烃催化脱氢催化剂。譬如，发明人自己专利ZL2011 1012 3675.1公开的环保型非贵金属催化剂。
下面结合具体附图以及具体实例进一步说明：
实施例1
本实施例以烷烃催化脱氢反应装置为例，结合如附图1-2、4-5进一步具体说明本申请的反应装置。
如图1所示，烷烃催化脱氢反应装置包括反应器2和反应器的沉降器7。反应器2包括密相段和稀相输送管5，稀相输送管5伸入沉降器7内。密相段内设有几层格栅3。
沉降器7包括旋流快分组件6，所述的旋流快分组件6包括第一分流件61、第二分流件62，进一步还包括第三分流件63。第一、二、三分流件均位于反应器出口上方。
旋流快分组件在仅包括第一分流61和第二分流件62也可以达到本申请油气与催化剂的快分的效果。在包括第三分流件63的情况下，其达到的分离效果更好。
第一分流件61可以为如图2A所示的圆锥形第一罩体，也可以为如图2B所示的球冠形的第一罩体。还可以为如图2C所示结构的第一罩体。在图2C所示的第一分流件61由两部分组成，上部分为圆锥形结构，下部分为从下向上逐渐扩径的第一罩体，第一罩体经过其中心线的纵截面为经过顶点的两条向远离中心性方向弯曲的曲线，曲线的曲率从下到上先增加后减小。上部分圆锥形结构的最下端底边与下部分的最上端的周边相连接。上下两部分也可以是一体成型的。
如图2A,2B,2C所示，第二分流件62包括圆台状结构和导流管621，导流管621与圆台状结构的最少横截面连接，或者导流管621与圆台状结构为一体成型形成第二分流件62。第一分流件61位于第二分流件62内部。
第三分流件63的形状与第一分流件61结构相类似。第一、三分流件的形状可以是相同，也可以是不同。譬如，第一分流件61为球冠状结构，第三分流件63可以取圆锥形结构。
第一、三分流件(61,63)的圆锥形的母线与下底面的夹角大于催化剂颗粒的安息角。也就是说，圆锥形的夹角大小根据使用的催化剂颗粒的安息角有关，可以保证催化剂向下流动。
第一分流件61如果为锥形形或者球冠形结构的第一罩体，其最下端(即最靠近反应器出口的端部)横截面的面积大于或者等于反应器稀相输送管5出口的截面积。优选，第一分流件最下端的横截面的面积大于反应器稀相输送管5出口的截面积，且小于反应器稀相输送管5的截面积的2倍。
当第一分流件61为如图2C所示的结构，其上部分圆锥形结构的最下端的横截面积大于反应器稀相输送管5出口的截面积，且小于反应器稀相输送管5的截面积的2倍。
在本实施例中，第一分流件61的最下端高于反应器稀相输送管5出口。反应器稀相输送管5出口与第一分流件下61缘构成的环隙截面积小于或者等于反应器稀相输送管5出口的截面积。
也可以第一分流件61的最下端低于反应器稀相输送管5出口，如图3所示，反应器稀相输送管5出口与第一分流件之间构成的环隙的横截面积(附图3的阴影部分)小于或者等于反应器稀相输送管5出口的截面积。
在本实施例中，第二分流件62的圆台状结构的最大横截面积大于第一分流件61最下端横截面积的1.5倍。第一分流件61和第二分流件62之间空隙的最小间距应大于反应器稀相输送管5出口的横截面直径。
在本实施例中，第三分流件63最下端的横截面大于或者等于第二分流件63中导流管621出口的截面积。第三分流件的最下端高于第二分流件导流管出口位置。优选的，导流管出口与第三分流件下缘构成的环隙截面积大于等于导流管出口的截面积。
在本实施例中，在沉降器7内、旋流快分组件6外部设有旋分器8，包括至少两个一级旋分器81和至少两个二级旋分器82，二级旋分器82通过升气管与集气室20连通。一级旋分器81的入口与第二分流件62导流管621的的入口在同一水平面，或者一级旋分器81的入口略低于导流管621的的入口。如图5所示，在第二分流件62导流管621向上流动的夹带催化剂的气体，在第三分流件63作用下，一部分直接沉降下落，另一部分催化剂随着气体从第三分流件下方流出，气体总体上呈水平或斜向下向旋分器入口流动，催化剂在没有向上的作用力存在的情况下自然沉降。
如图4所示，多个旋分器均匀沿着沉降器7圆周方向设置，且一级旋分器81的入口靠近沉降器7器壁设置，所有旋分器81的入口19在圆周上朝向逆时针方向设置。
参考图1，上述的反应装置与再生装置相连接实现烷烃脱氢循环反应。本实施例的再生装置包括再生器10和再生器沉降器14，再生器包括再生密相段和再生稀相段，再生密相段和再生稀相段均为等径结构，再生稀相段伸入到再生器沉降器14内。再生器10的外部设有外循环管13，外循环管13的一端与再生器沉降器14连接，另一端与再生器10的下部连接，供高温催化剂循环到再生器10的下部。再生斜管16的一端与再生器沉降器14的下侧部连接，另一端与反应器2的密相段相连通，以便于再生催化剂从再生装置输送入反应器2内。待生斜管9的一端与反应器的沉降器7下侧部连接，另一端与再生器10连接，以便于待生催化剂从反应装置输送入再生反应装置内。
反应装置沉降器内的旋流快分装置6也可以设置在再生装置的沉降器内14内。
烷烃脱氢循环流化床具体的工艺流程包括：烷烃催化脱氢原料1经反应器密相段的下部进入反应器2内，在反应器2的密相段内油气和催化剂充分接触进行催化脱氢反应。然后催化脱氢后的油气以及催化剂通过稀相输送管5进入反应器沉降器7内。一部分油气进入第二分流件62内，另一部分进入到复合分流件罩体外的沉降器内。油气18进入集气室20内经沉降器出口排出反应装置，离开反应器进入后续的分离系统。沉降下来的待生剂经气提介质4(譬如水蒸汽)气提后经待生斜管9进入再生器10的密相段内。再生器密相段的底部喷入空气11、燃料12经再生器底部以及密相段侧壁两个入口进入再生器密相段，同时烧除待生催化剂表面的焦炭。再生烟气与催化剂并流向上通过稀相段进入再生器沉降器14进行气固分离，烟气17离开再生器，经能量回收、洗涤除尘后排放。沉降下来的再生催化剂剂经气提介质15(譬如氮气)气提后，经再生斜管16从反应器侧面经催化剂分布器进入反应器2的密相段内。如此反复循环进行反应。
下面是利用本申请实施例1提供的烷烃催化脱氢的反应装置进行的脱氢反应，具体反应工艺以及反应结果如见实验例2。
实验例1-2反应条件如下：
其他反应条件，原料：99.9wt％的丙烷
催化剂：采用专利ZL201110123675.1中一种烷烃脱氢催化剂，催化剂的载体为氧化铝，还包括氧化锌、氧化钨、以及氧化钠制备成的催化剂。氧化锌与氧化钨的质量比约8.4，氧化钠的含量适量。
床层平均温度：600℃。
实验例1
除了快分组件不同之外，其他反应装置的其他结构参考如图1所示。本实验例的反应装置在沉降器内在稀相输送管出口上方设置圆锥形分流件，如图3所示，分流件下缘的横截面积是稀相输送管出口横截面积的3倍，分流件的圆锥母线与底面的夹角为60°，分流件与稀相输送管出口位置所构成的环隙的面积为稀相输送管出口面积的1.5倍。分流件下缘位于沉降器的密相段内，且分流件下缘距离沉降器内稀密相界面2m。反应器稀相输送管出口线速10m/s，沉降器内的表观气速为0.6m/s。测得稀相输送管出口的催化剂浓度(也可称为催化剂的流化密度)为42kg/m3，旋分器入口的催化剂浓度为9.8kg/m3，该结构的气固分离效率为77％。该结构的压降为1.15kPa。
实验例2
其它条件不变，本是实验例的旋流快分组件采用附图1所示的复合分流件。如附图5所示，第一、二、三分流件的圆锥母线与底面的夹角均为60°，第一分流件底面高于与稀相输送管出口，第一分流件与稀相输送管出口间的环隙面积(流体流通面积)位置所构成的环隙的面积为稀相输送管出口面积的2.5倍，第二分流件底面积是稀相输送管出口横截面积的3倍，第一分流件与第二分流件的间距是稀相输送管出口直径的1.2倍，第二分流件顶端出口面积等于稀相输送管出口面积，第三分流件的底面积与第一分流件的相同。稀相输送管出口的催化剂浓度仍然为42kg/m3，旋分器入口的催化剂浓度为2.8kg/m3，该结构的气固分离效率为93.3％。该结构的压降低于0.7kPa。
本申请做了详尽的描述，其目的在于让熟悉本领域的技术人员能够了解本申请的内容并加以实施，并不能以此限制本申请的保护范围，凡根据本申请的精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围内。

Claims (21)

1.一种循环流化床反应装置，包括反应器和沉降器，沉降器与反应器相连通，反应器的出口位于沉降器内部，沉降器内设有第一分流件、第二分流件和第三分流件，第一分流件和第二分流件均位于反应器的出口上方；第一分流件为降低反应器出口排出的气流向上方向气速的组件，第二分流件包括上、下两端均开口的第二罩体，且下端开口的截面积大于上端开口的截面积，第一分流件位于第二分流件内；
第二分流件还包括导流管，导流管的一端与第二罩体的上端开口连接；
第三分流件位于第二分流件的导流管上方，第三分流件为从下到上的横截面积逐渐变小的第三罩体，第三罩体只有最下端为开口，
第二分流件分别与第一分流件以及第三分流件之间均留有空隙，供油气通过；
在沉降器内，在第一分流件、第二分流件以及第三分流件的外部，还设有至少两个旋分器，旋分器与第一、二、三分流件均不连接，
经第一分流件阻挡后，大部分催化剂被阻挡，气体被分为两部分，一部分气体携带部分催化剂经第一分流件引导进入第一分流件与第二分流件之间的空隙向上流动，另一部分则从第二分流件外斜向上流动。
2.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，第一分流件为第一罩体，第一罩体从下到上的横截面积逐渐变小，第一罩体只有最下端为开口；
第一分流件为圆锥状结构、或者为球冠结构。
3.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，第一分流件靠近反应器出口的端部的横截面积大于或者等于反应器出口的截面积。
4.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，第一分流件包括从下向上横截面逐渐变大的锥形结构的第一罩体，锥形结构的锥形面从锥形顶点到锥形底边逐渐向远离锥形中心线的方向弯曲，曲线的曲率从锥形顶点到锥形底边先增大，然后曲率再减少。
5.根据权利要求1-4任一项所述的反应装置，其特征在于，导流管为一段等径的直管，或者为变径的导管。
6.根据权利要求1-4任一项所述的反应装置，其特征在于，第二分流件出口截面积大于反应器出口的截面积。
7.根据权利要求1-4任一项所述的反应装置，其特征在于，第三分流件为圆锥状结构、或者为球冠结构；
第三分流件为圆锥状结构时，圆锥母线和底面的夹角θ大于催化剂颗粒的安息角。
8.根据权利要求7所述的反应装置，其特征在于，第三分流件最下端的横截面大于或者等于第二分流件出口的截面积。
9.根据权利要求1-4任一项所述的反应装置，其特征在于，旋分器的入口均靠近沉降器的器壁的方式设置；
旋分器的入口方向均朝向顺时针方向设置或者均朝向逆时针方向设置。
10.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，第二分流件为圆台状的第二罩体；或者第二分流件为球冠状结构的第二罩体，在球冠状结构上设有出口。
11.根据权利要求2所述的反应装置，其特征在于，第一分流件为圆锥状结构，圆锥母线和底面的夹角θ大于催化剂颗粒的安息角。
12.根据权利要求2所述的反应装置，其特征在于，第一分流件和第二分流件之间间隙的最小间距大于反应器出口的横截面直径。
13.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，第一分流件靠近反应器出口的端部的横截面积大于反应器出口的截面积，且小于反应器出口的截面积的2倍。
14.根据权利要求4所述的反应装置，其特征在于，第一分流件还包括从上向下横截面逐渐变大的呈锥形结构的腔体，腔体临近反应器出口的一端为底面，第一罩体远离反应器出口一端为底面，锥形结构的第一罩体底边与腔体底边相连接。
15.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，第二分流件的最下端的横截面积大于第一分流件最下端横截面积的1.5倍。
16.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，第三分流件的最下端低于第二分流件导流管出口位置。
17.根据权利要求16所述的反应装置，其特征在于，导流管出口与第三分流件之间构成的环隙的横截面积大于等于导流管出口的截面积。
18.根据权利要求16所述的反应装置，其特征在于，导流管出口与第三分流件之间构成的环隙的横截面积大于反应器出口的截面积。
19.根据权利要求8所述的反应装置，其特征在于，第三分流件的最下端高于第二分流件导流管出口位置，导流管出口与第三分流件下缘构成的环隙截面积大于等于导流管出口的截面积。
20.根据权利要求8所述的反应装置，其特征在于，第三分流件的最下端高于第二分流件导流管出口位置，导流管出口与第三分流件下缘构成的环隙截面积大于反应器出口的截面积。
21.根据权利要求9所述的反应装置，其特征在于，第二分流件出口高于或者等于旋分器入口的高度。
CN201910265854.5A 2018-09-27 2019-04-03 一种循环流化床的反应装置 Active CN111774015B (zh)

Priority Applications (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910265854.5A CN111774015B (zh) 2019-04-03 2019-04-03 一种循环流化床的反应装置
PCT/CN2019/106752 WO2020063449A1 (zh) 2018-09-27 2019-09-19 石脑油催化裂解催化剂、催化裂解方法以及反应装置
EP19867980.5A EP3854772B1 (en) 2018-09-27 2019-09-19 Method for catalytic cracking of naphtha
US17/279,856 US11473019B2 (en) 2018-09-27 2019-09-19 Naphtha catalytic cracking catalyst, catalytic cracking method and reaction device
EA202100169A EA202100169A1 (ru) 2019-04-03 2019-09-19 Катализатор для каталитического крекинга лигроина, способ каталитического крекинга и установка крекинга
ES19867980T ES2974266T3 (es) 2018-09-27 2019-09-19 Método de craqueo catalítico de nafta
US17/440,000 US20220168699A1 (en) 2019-03-18 2020-02-10 Alkane catalytic dehydrogenation reaction device and catalyst regeneration device
EP20773112.6A EP3939697B1 (en) 2019-03-18 2020-02-10 Alkane catalytic dehydrogenation reaction device comprising an annular catalyst distributor
ES20773112T ES2955289T3 (es) 2019-03-18 2020-02-10 Dispositivo de reacción de deshidrogenación catalítica de alcanos que comprende un distribuidor catalítico anular
EA202100232A EA202100232A1 (ru) 2019-04-03 2020-02-10 Реакционное устройство для каталитического дегидрирования алканов и устройство для регенерации катализатора
PCT/CN2020/074584 WO2020186937A1 (zh) 2019-03-18 2020-02-10 烷烃催化脱氢反应装置以及催化剂再生装置
SA521421570A SA521421570B1 (ar) 2018-09-27 2021-03-25 محفز تكسير حفزي للنافثا، طريقة تكسير حفزي ووسيلة تفاعل
SA521430329A SA521430329B1 (ar) 2019-03-18 2021-09-14 جهاز لتفاعل نزع الهيدروجين حفزيًا من ألكان وجهاز لتجديد المحفز

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910265854.5A CN111774015B (zh) 2019-04-03 2019-04-03 一种循环流化床的反应装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111774015A CN111774015A (zh) 2020-10-16
CN111774015B true CN111774015B (zh) 2022-06-24

Family

ID=72754936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910265854.5A Active CN111774015B (zh) 2018-09-27 2019-04-03 一种循环流化床的反应装置

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN111774015B (zh)
EA (2) EA202100169A1 (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB897796A (en) * 1959-07-01 1962-05-30 Exxon Research Engineering Co Improvements in fluidized solids apparatus
CN1165052A (zh) * 1996-03-22 1997-11-19 中国石油化工总公司 提升管反应系统旋流式气固快速分离和引出方法及装置
CN1319643A (zh) * 2001-02-14 2001-10-31 中国石化集团洛阳石油化工工程公司 重质石油烃高温催化接触裂解生产低碳烯烃的装置
CN2489874Y (zh) * 2001-06-26 2002-05-08 中国石油化工集团公司 带预汽提段的开式直联多臂旋流分离设备
CN101164684A (zh) * 2006-10-20 2008-04-23 中国石油化工股份有限公司 组合式流化床反应器
CN206298550U (zh) * 2016-12-01 2017-07-04 北京禾生新源科技有限公司 一种生物质裂解制芳烃的反应系统
CN109499486A (zh) * 2017-09-14 2019-03-22 中国石油大学(华东) 一种烷烃催化脱氢或催化裂解制烯烃循环流化床反应装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB897796A (en) * 1959-07-01 1962-05-30 Exxon Research Engineering Co Improvements in fluidized solids apparatus
CN1165052A (zh) * 1996-03-22 1997-11-19 中国石油化工总公司 提升管反应系统旋流式气固快速分离和引出方法及装置
CN1319643A (zh) * 2001-02-14 2001-10-31 中国石化集团洛阳石油化工工程公司 重质石油烃高温催化接触裂解生产低碳烯烃的装置
CN2489874Y (zh) * 2001-06-26 2002-05-08 中国石油化工集团公司 带预汽提段的开式直联多臂旋流分离设备
CN101164684A (zh) * 2006-10-20 2008-04-23 中国石油化工股份有限公司 组合式流化床反应器
CN206298550U (zh) * 2016-12-01 2017-07-04 北京禾生新源科技有限公司 一种生物质裂解制芳烃的反应系统
CN109499486A (zh) * 2017-09-14 2019-03-22 中国石油大学(华东) 一种烷烃催化脱氢或催化裂解制烯烃循环流化床反应装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111774015A (zh) 2020-10-16
EA202100169A1 (ru) 2021-12-14
EA202100232A1 (ru) 2021-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7799287B2 (en) Apparatus and process for regenerating catalyst
JP6084271B2 (ja) 触媒を再生させる方法
US9370783B2 (en) Apparatuses and methods for gas-solid separations using cyclones
JPS6125413B2 (zh)
US20120037000A1 (en) Apparatuses and Methods for Gas-Solid Separations Using Cyclones
JPH09512481A (ja) 抑制渦巻第３段階分離機による、流体接触分解法及び装置
KR101601584B1 (ko) 2개의 촉매 흐름을 혼합하는 프로세스 및 장치
JP2013212507A5 (zh)
WO1987006155A1 (en) Rough cut solids separator
CN114262624B (zh) 一种双组分颗粒催化剂耦合流化床催化裂化的方法及装置
US7799286B2 (en) Stripping apparatus
CN111774015B (zh) 一种循环流化床的反应装置
US5449498A (en) FCC stripper with multiple integrated disengager
CN216630754U (zh) 流化床反应器
EP3939697B1 (en) Alkane catalytic dehydrogenation reaction device comprising an annular catalyst distributor
CN111715154B (zh) 一种循环流化床反应装置
US20090107336A1 (en) Stripping process
US11473019B2 (en) Naphtha catalytic cracking catalyst, catalytic cracking method and reaction device
US5143875A (en) Bubbling dense bed catalyst regenerator with higher efficiency base region
US2770503A (en) Method and apparatus for pneumatic transfer of granular contact materials
US20090149315A1 (en) Process for regenerating catalyst
JP2004533505A (ja) Ｆｃｃ反応器
US20240017228A1 (en) Process and apparatus for separating catalyst from product gas
CN111715153B (zh) 烷烃脱氢循环流化床反应装置
CN114130312A (zh) 流化床反应器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20231129

Address after: 200335 No.3, Lane 268, Linxin Road, Changning District, Shanghai

Patentee after: SHANGHAI SUPEZET ENGINEERING TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Patentee after: Jiangsu Bosong Energy Technology Co.,Ltd.

Patentee after: HANYI SHENFEI NEW MATERIAL Co.,Ltd.

Patentee after: CHINA University OF PETROLEUM (EAST CHINA)

Address before: 200335 No.3, Lane 268, Linxin Road, Changning District, Shanghai

Patentee before: SHANGHAI SUPEZET ENGINEERING TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Patentee before: JIANGSU BOSONG CHEMICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Patentee before: HANYI SHENFEI NEW MATERIAL Co.,Ltd.

Patentee before: CHINA University OF PETROLEUM (EAST CHINA)