CN201020348Y - 一种细粉固体介质的流态化混合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了石油化工流态化反应领域中的一种细粉固体介质的流态化混合器，以解决现有的混合器在进料为多股不同性质的细粉固体介质时所存在的无法将其混合均匀的问题。本实用新型的主要特征是，固体介质输送管(8)在混合器筒体(9)不同的轴向高度上至少设置二根，筒体内与其同轴设置有内套管(4)。在筒体与内套管之间的环形空腔内，自各固体介质输送管在筒体内壁上的各个入口(81)的下方分别以向下倾斜的螺旋方式设置一层通道底板(2)，各层通道底板上均设有若干下流通道(3)。在细粉固体介质的流态化混合器与反应器(11)之间设有透气通道(5)。本实用新型可用于对二股或二股以上的细粉固体介质进行混合、提升和整流。

Description

一种细粉固体介质的流态化混合器

技术领域

本实用新型属于石油化工流态化反应领域，涉及催化裂化装置提升管反应器使用的一种细粉固体介质的流态化混合器。

背景技术

在石油化工流态化反应领域的气固输送反应器中，特别是在催化裂化装置的提升管反应器中，下部的细粉固体介质(夹带有气相的固体催化剂颗粒，粒度一般为5～120μm)主要通过一定长度的直管段进行提升。该直管段作为整流段(工程上称为预提升器)，使催化剂在进料气化段以环核流的流化形态与进料油接触反应；这种催化剂固体介质的预提升整流对反应的效率至关重要。

在炼油企业催化裂化装置提升管反应器的反应过程中，反应的剂油比(参与反应的催化剂与反应进料油的质量比)是一个关系到反应转化率和反应选择性的重要参数。较大且合理的剂油比意味着参与催化裂化反应过程的催化剂活性中心的绝对数量的增加，同时也意味着整个反应过程催化剂平均活性的提高。提高反应过程催化剂平均活性会提高催化裂化反应的转化率并优化反应的选择性，增加目的产品的产率，为企业创造更好的经济效益。一种最有效、最经济的提高剂油比的措施是降低进入反应器的再生催化剂的温度。在再生器的烧焦再生过程中，再生温度与再生烧焦效率又是一对矛盾；为保证再生烧焦效率，催化剂再生温度无法降得太低。所以，采用高温再生催化剂与冷却后的再生催化剂混合以调节反应的剂油比，是一种最佳手段。

常规的反应器底部的预提升器，细粉固体介质进料为一股。目前工业上使用的进料为二股细粉固体介质(如二股不同温度或定碳的催化裂化催化剂)的流态化混合器，设有一个筒体，筒体的侧面设有二根固体介质输送管，底面设有提升介质管，筒体内的下部设有流化介质分布器。操作过程中，二股细粉固体介质分别由二根固体介质输送管进入筒体，在其中进行混合、提升。这种混合器使用得很少，存在的主要问题是：不同性质的细粉固体介质无法均匀混合，介质在混合器内的径向性质相差较大，很大程度地降低了反应效率。在催化裂化装置中，上述的混合器若采用全返混床混合，需要有足够的催化剂藏量和大量的流化介质(如水蒸汽或瓦斯气)，会造成催化剂水热失活或影响装置的加工能力，并使装置能耗增加；同时还会使混合器的结构尺寸较大、投资增加。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种细粉固体介质的流态化混合器，以解决现有的混合器在进料为多股不同性质的细粉固体介质时所存在的无法将其混合均匀的问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种细粉固体介质的流态化混合器，设有筒体，筒体的侧面设有固体介质输送管，底面设有提升介质管，筒体内的下部设有流化介质分布器，其特征在于：所述的固体介质输送管在筒体不同的轴向高度上至少设置二根，筒体内与其同轴设置有内套管，内套管的顶部与反应器相连，在筒体与内套管之间的环形空腔内，自各固体介质输送管在筒体内壁上的各个入口的下方分别以向下倾斜的螺旋方式设置一层通道底板，通道底板在位于入口边缘处的入口端设有入口导流挡板，各层通道底板上均设有若干下流通道，在细粉固体介质的流态化混合器与反应器之间设有透气通道。

采用本实用新型，具有如下的有益效果：操作过程中，二股(或二股以上)不同性质的细粉固体介质分别由各根固体介质输送管进入筒体内，在各入口导流挡板的导流作用下，沿各层通道底板流动。上面一层通道底板上的固体介质在流动过程中，大部分通过该层通道底板上的下流通道流到下面一层通道底板上，与下面一层通道底板上的固体介质混合。固体介质如此逐层地螺旋、向下流动并混合，最后大部分由最下面一层通道底板上的下流通道流入筒体下部。流入筒体下部的固体介质在由流化介质分布器通入的气相流化介质的作用下保持流化状态，形成固体密相流化床层。流化床层内混合均匀后的固体介质再由提升介质管通入的提升介质提升进入内套管，在内套管内整流后进入与内套管顶部相连的反应器，完成固体介质混合、提升、整流的整个过程。

与现有的混合器相比，本实用新型是通过多股不同性质的细粉固体介质在混合器内沿圆周方向分层的螺旋流动和下流流动的过程进行混合，因而混合均匀性大幅度提高；采用较为简单、高效的提升、整流结构，达到反应要求的固体介质流动形态(环核流)。本实用新型可用于对二股或二股以上不同性质的细粉固体介质进行混合、提升和整流，为后续反应过程提供性质均匀稳定的细粉固体介质，使反应效率大幅度提高。本实用新型用于提升管催化裂化装置，可以优化反应条件，从而优化产品结构、提高装置运行的经济性。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本实用新型要求保护的范围。

附图说明

图1是本实用新型的一种细粉固体介质的流态化混合器沿轴向的布置简图，通道底板为间断的正螺旋面；

图2是图1中上面一层通道底板的俯视图；

图3是图1中下面一层通道底板的俯视图；

图4是一种由间断布置的多块平面板组成的通道底板的简图；

图5是在混合器筒体顶部与反应器之间设置透气管的示意图。

图2至图5中，所有未说明的附图标记所表示的技术特征均与图1中的相同。

具体实施方式

参见图1、图2和图3所示本实用新型的一种细粉固体介质的流态化混合器(简称为“混合器”；细粉固体介质简称为“固体介质”)。它设有筒体9，筒体9的总体形状为立式圆柱形。筒体9的侧面设有固体介质输送管8，底面中心处设有提升介质管7，筒体9内的下部设有流化介质分布器6。其中，筒体9和固体介质输送管8均内衬有隔热耐磨衬里。流化介质分布器6用于使混合器筒体9内下部的固体介质床层保持流化状态，它可以采用催化裂化装置中各种常规的固体流化介质分布器。

所述的固体介质输送管8在筒体9不同的轴向高度上至少设置二根，图1所示设置的是二根。固体介质输送管8的设置数量与需混合的不同性质固体介质的进料股数相同。固体介质输送管8可沿简体9的径向(如图1至图3所示)、切向以及两者之间的任意方向与筒体9相连。在每根固体介质输送管8通过其轴心线的垂直平面内，该轴心线与垂直线之间的夹角α一般为10～90度，参见图1。

筒体9内与其同轴设置有内套管4；内套管4的顶部与反应器11(如催化裂化提升管反应器)相连，底部为入口。在筒体9与内套管4之间的环形空腔内，自各固体介质输送管8在筒体9内壁(指其隔热耐磨衬里的内表面)上的各个入口81的下方分别以向下倾斜的螺旋方式设置一层通道底板2。通道底板2在位于入口81边缘处的入口端(如图1至图3所示)设有入口导流挡板1。通道底板2的另一端为出口端，最好是设有出口挡板10。入口导流挡板1和出口挡板10一般是竖直设置。入口导流挡板1的顶部应高于入口81的顶部，或与入口81的顶部相平齐。各层通道底板2上均设有若干下流通道3，供固体介质向下流动。上、下相邻两层通道底板2上的下流通道3最好是交错排列(如图1至图3所示)，这样当上面一层通道底板2上的固体介质经下流通道3流到下面一层通道底板2上时，能够与下面一层通道底板2上的固体介质混合得更为均匀。通道底板2的出口端设置出口挡板10，可以保证固体介质通过下流通道3的均匀性。通道底板2的设置层数与固体介质输送管8的设置数量是相同的；图1所示设置的是二层。

如图1至图3所示，通道底板2为间断的正螺旋面，在间断之处形成下流通道3。通道底板2还可以是连续的正螺旋面，在其上开设若干开孔，形成下流通道(图略)；开孔可以是方孔、圆孔、三角孔、梯形孔等形状。如图4所示，通道底板2还可以由间断布置的多块平面板组成；每块平面板通常类似于扇环形，俯视图的形状与图2、图3类似。各平面板沿内套管4外表面上的螺旋线设置。平面板的中心对称线一般是通过内套管4的轴心线并与之相垂直，平面板与通过其中心对称线和内套管4轴心线的垂直平面之间的夹角β一般为10～90度，参见图4。各种通道底板2均固定在混合器筒体9的内壁和内套管4的外壁上。

各层通道底板2的旋转方向应相同(同时左旋或右旋)，以使不同性质固体介质的旋转流动方向相同。对于所述的各种通道底板2，内套管4外表面上螺旋线的升角一般均为0～80度。当升角为0度时，螺旋线变成一段水平圆弧线，通道底板2绕该段水平圆弧线设置；这是本实用新型的一个特例。

在本实用新型细粉固体介质的流态化混合器与反应器11之间设有透气通道5。图1所示，透气通道5为开设于内套管4上部的透气孔；图5所示，透气通道5为设于筒体9顶部与反应器11之间的透气管。透气通道5用于将混合器内的气相流化介质和流化固体介质夹带的气相排出，防止混合器憋压。

各根固体介质输送管8最好是绕筒体9的圆周方向错开设置(如图1至图3所示)，这样可使固体介质输送管8之间的轴向间距较小，因而也使上、下相邻两层通道底板2之间的轴向间距较小，最终使混合器的结构紧凑、体积小。

下面结合附图说明本实用新型的操作过程。二股不同性质的细粉固体介质(如二股不同温度或定碳的催化裂化催化剂)分别由二根固体介质输送管8从不同的轴向高度进入筒体9内，在各入口导流挡板1的导流作用下，沿各层通道底板2流动。上面一层通道底板2上的固体介质在流动过程中，大部分通过该层通道底板2上的下流通道3流到下面一层通道底板2上，与下面一层通道底板2上的固体介质混合；另有少量固体介质经上面一层通道底板2的出口端流入下面一层通道底板2。下面一层通道底板2上混合后的固体介质大部分经该层通道底板2上的下流通道3、少量经该层通道底板2的出口端流入筒体9的下部。流入筒体9下部的固体介质在由流化介质分布器6通入的气相流化介质(例如过热水蒸汽)的作用下保持流化状态，形成固体密相流化床层。流化床层内混合均匀后的固体介质再由提升介质管7通入的提升介质(例如过热水蒸汽、高压瓦斯气)的提升作用下，由内套管4的底部入口进入内套管4，并向上流动，在内套管4内整流后进入与内套管4顶部相连的反应器11，完成固体介质混合、提升、整流的整个过程。在上述的操作过程中，筒体9内的气相流化介质和流化固体介质夹带的气相(例如催化裂化再生烟气)经由内套管4上部的透气孔进入内套管4，之后随固体介质向上流动进入反应器11，参见图1；在图5所示的情况下，上述筒体9内的气体经透气管进入反应器11。这样，就将混合器内的气体排出，以防止混合器憋压。此外，各层通道底板2上的少量固体介质经出口端流出时，在出口端设置出口挡板10时(参见图1至图3)，是经出口挡板10的顶部流出。

当混合器的进料为二股以上不同性质的细粉固体介质时，本实用新型相应地设置相同数量的固体介质输送管8以及相同层数的通道底板2，而其余的部件、结构保持不变。操作过程中，二股以上不同性质的细粉固体介质分别由各根固体介质输送管8进入筒体9内，按与上述操作过程相类同的方式，完成混合、提升和整流过程。

Claims (6)

1.一种细粉固体介质的流态化混合器，设有筒体(9)，筒体(9)的侧面设有固体介质输送管(8)，底面设有提升介质管(7)，筒体(9)内的下部设有流化介质分布器(6)，其特征在于：所述的固体介质输送管(8)在筒体(9)不同的轴向高度上至少设置二根，筒体(9)内与其同轴设置有内套管(4)，内套管(4)的顶部与反应器(11)相连，在筒体(9)与内套管(4)之间的环形空腔内，自各固体介质输送管(8)在筒体(9)内壁上的各个入口(81)的下方分别以向下倾斜的螺旋方式设置一层通道底板(2)，通道底板(2)在位于入口(81)边缘处的入口端设有入口导流挡板(1)，各层通道底板(2)上均设有若干下流通道(3)，在细粉固体介质的流态化混合器与反应器(11)之间设有透气通道(5)。

2.根据权利要求1所述的细粉固体介质的流态化混合器，其特征在于：上、下相邻两层通道底板(2)上的下流通道(3)交错排列。

3.根据权利要求1所述的细粉固体介质的流态化混合器，其特征在于：通道底板(2)的出口端设有出口挡板(10)。

4.根据权利要求1所述的细粉固体介质的流态化混合器，其特征在于：所述的透气通道(5)为开设于内套管(4)上部的透气孔。

5.根据权利要求1所述的细粉固体介质的流态化混合器，其特征在于：所述的透气通道(5)为设于筒体(9)顶部与反应器(11)之间的透气管。

6.根据权利要求1所述的细粉固体介质的流态化混合器，其特征在于：各根固体介质输送管(8)绕筒体(9)的圆周方向错开设置。

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