CN201906596U - 抑制催化剂返混的催化裂化提升管进料混合段结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于石油化工技术领域，涉及一种抑制催化剂返混的催化裂化提升管进料混合段结构，在提升管反应器进料混合段与预提升段之间的管壁上设置有喷嘴安装管(1)，原料油雾化喷嘴与提升管反应器的轴线呈30°～36°夹角；在反应器提升管的内壁上设置有轴向导流板(2)，轴向导流板(2)与原料油雾化喷嘴对应设置并位于所对应的原料油雾化喷嘴的上方，轴向导流板(2)为弧形板，由渐缩径段、渐扩径段构成；在相邻的两个轴向导流板(2)之间设置有周向导流板(3)，周向导流板(3)由渐缩径段、渐扩径段构成。本实用新型“流线型设计”更完善，避免了大尺度旋涡的出现，减小催化剂颗粒返混几率，有效地促进油、剂之间的混合。

Description

抑制催化剂返混的催化裂化提升管进料混合段结构

技术领域

本实用新型属于石油化工技术领域，主要涉及一种抑制催化剂返混的催化裂化提升管进料混合段结构。

背景技术

催化裂化工艺在我国石油加工业中占有举足轻重的地位，提供了我国市场70％以上的汽油和约30％的柴油。提升管反应器是催化裂化的核心装置之一。高价值的目的产品汽油、柴油和液化气等均是在其内获得。

根据在裂化反应过程中所起的作用，通常可将整个提升管反应器由下至上分为预提升段、进料混合段、充分反应段以及出口快速分离区四个部分，在预提升段内，预提升汽(气)从提升管底部进入，与再生斜管引入的催化剂混合、接触，并携带催化剂颗粒群向上运动。当到达进料混合段时，催化剂颗粒与雾化喷嘴喷入的原料油混合、接触并迅速开始反应，生成汽油、柴油、液化气等目标产品。在充分反应段，油、剂混合物一边向上运动一边继续进行裂化反应。当到达提升管末端出口快速分离区时，在快速分离系统的作用下，反应产物--如柴油、汽油等和催化剂迅速分开，以防发生过度裂化。

提升管反应器是催化裂化的关键装置。根据在裂化反应中所起的作用，可以将其由下至上分为预提升段、进料混合段、充分反应段以及出口快分区4个部分。在预提升段，预提升气从提升管底部进入，与再生斜管引入的催化剂混合、接触，并携带催化剂颗粒群向上运动。当到达进料混合段时，催化剂颗粒与雾化喷嘴喷入的原料油混合、接触并迅速开始反应。在充分反应段，油、剂混合物一边向上运动一边进行裂化反应。当到达提升管末端出口快分段时，在快分系统的作用下，反应产物——如柴油、汽油等和催化剂迅速分开，以防发生过度裂化。

在进料混合段内，原料油和催化剂之间的接触与混合状况将会直接影响到整个裂化反应的进程。

对于进料混合段内油剂两相的流动与混合，最为理想的状况包含三个方面的意义：

1.油剂之间实现快速、均匀、充分地接触、混合，即在提升管反应器内，油、剂之间的接触、混合时间应当尽量缩短，避免反复接触，且油相和剂相的浓度分布相互“匹配”——油相浓度高的区域，催化剂浓度也较高，反之亦然；

2.油剂混合物以“平推流”的形式一起向上运动；

3.油、剂两相无轴向“返混”。

然而，实际情况却与理想状况相去甚远，主要问题也体现在三个方面：

(1)在进料混合段的大部分区域里，油剂两相的接触、混合状况并不理想，主要表现在：油剂两相在提升管截面上浓度分布并不“匹配”，油相浓度相对较高(低)的区域，剂相浓度却较稀(高)。

(2)油、剂混合物也并非以“平推流”的形式向上运动，催化剂颗粒在提升管近壁区域较为浓集，且存在着较为严重的返混；在提升管中心区域，油、剂两相的速度较高，而在提升管边壁附近，油、剂的速度较低，形成典型的“环-核结构”。

(3)在提升管反应器进料混合段内，催化剂存在着较为严重的返混现象，尤其在提升管边壁区域，催化剂返混更为剧烈，这使得催化剂停留时间延长，也增大了油、剂之间反复接触的几率，造成较为严重的结焦。据报道，结焦最为严重的区域位于喷嘴上方500mm～2000mm的提升管内壁附近。

多年来，针对提升管进料混合段内存在的上述三个方面的不足，国内外许多科研院所、石油公司提出了多种结构，以期使上述“三个问题”得到改善。

中国石化石油化工科学研究院提出了一种抗返混提升管，主要特点有二：原料油采用轴切向进入提升管；进料段采用缩径结构。这种结构有效地改善了所谓的“环-核结构”，改善了催化剂颗粒在提升管截面上分布不均匀的状况，并抑制了催化剂颗粒在边壁区域的返混，但是，这种结构由于采用轴切向进料，根据旋流的特点，原料油在提升管内的停留时间延长，这就增大了油、剂之间反复接触的几率，对于反应也是不利的；而且采用缩径结构，压降大为增加。

美国UOP公司曾经提出将原料油雾化喷嘴与提升管反应器轴线垂直安装，或者向下倾斜至某一角度的进料形式，这些结构虽然促进了油、剂两相的接触、混合，改善了油、剂之间的在提升管截面上浓度分布的“匹配”。但是，却加剧了催化剂颗粒的返混。

UOP公司还曾经提出在提升管内喷嘴安装位置的上游设置导流部件，以期改善油、剂之间的初始接触状况。但是，通过我们的实验发现，由于原料油的注入，将对提升管内喷嘴上游的区域产生了极大的影响，因而这种结构的作用应当是非常有限的。

事实上，上述各种专利结构，都是对前述“三个问题”进行定性地、尝试性地改进，并不是建立在对“三个问题”进行定量分析、研究的基础上而提出的。

一般说来，加速油、剂之间的混合必将导致催化剂颗粒的返混加剧，而为了抑制催化剂颗粒群的返混，又不得不付出延缓油、剂混合速度的代价。如何解决并利用这一对矛盾，作到“抑其弊、用其利”，则是改进提升管进料混合段性能的关键。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种抑制催化剂返混的催化裂化提升管进料混合段结构，采用“流线型”导流结构，加速、促进催化裂化提升管反应器中原料油与催化剂的混合，有效抑制催化剂颗粒的返混，减少一些不利的副反应，有效的抑制结焦。

本实用新型完成其发明任务所采取的技术方案是：

一种抑制催化剂返混的催化裂化提升管进料混合段结构，在提升管反应器进料混合段与预提升段之间的管壁上设置有喷嘴安装管，原料油雾化喷嘴与提升管反应器的轴线呈30°～36°夹角；在反应器提升管的内壁上设置有轴向导流板，所述轴向导流板与原料油雾化喷嘴对应设置并使导流板位于所对应的原料油雾化喷嘴的上方，所述轴向导流板为弧形板，由渐缩径段、渐扩径段构成；在相邻的两个轴向导流板之间设置有周向导流板，所述周向导流板由渐缩径段、渐扩径段构成。

所述轴向导流板渐缩径段与提升管反应器的轴线的夹角为1°～10°。

所述轴向导流板渐扩径段与提升管反应器的轴线的夹角为1°～30°。

所述周向导流板渐缩径段与提升管反应器的轴线的夹角为1°～10°。

所述周向导流板渐扩径段与提升管反应器的轴线的夹角为1°～30°。

本实用新型由于采用了如上所述技术方案，具有如下有益效果：

当预提升气(汽)携带催化剂颗粒由提升管反应器预提升段向上运动至进料混合段时，与原料油雾化喷嘴喷入的原料油混合、接触，并迅速开始裂化反应；使进入到提升管反应器的原料油按照喷嘴正上方的轴向导流板的渐缩径段、渐扩径段方向扩散，避免了大尺度旋涡的出现，减小了催化剂颗粒返混的几率，在一定程度上抑制了结焦的产生。

在相邻的轴向导流板之间设置周向导流板，且周向导流板同样为渐缩、渐扩的结构，使“流线型设计”更为完善，不仅考虑了油、剂之间在提升管截面径向方向上的流动、混合，而且还考虑了油、剂之间在提升管截面周向方向上的流动、混合。一方面加速了油、剂之间的混合，另一方面又有效地抑制了催化剂颗粒的返混。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图1的B-B剖视图。

图中：1、喷嘴安装管，2、轴向导流板，3、周向导流板，4、提升管反应器管壁。

具体实施方式

结合附图与实施例对本实用新型进一步说明：

如图1所示，结合图2、图3，一种抑制催化剂返混的催化裂化提升管进料混合段结构，在提升管反应器进料混合段与预提升段之间的管壁上设置有喷嘴安装管1，在喷嘴安装管1内设置有原料油雾化喷嘴，原料油雾化喷嘴与提升管反应器的轴线呈30°～36°夹角，在反应器提升管的内壁上设置有轴向导流板2，所述轴向导流板2与原料油雾化喷嘴对应设置并使轴向导流板2位于所对应的原料油雾化喷嘴的上方，所述轴向导流板2为弧形板，由渐缩径段、渐扩径段构成；轴向导流板渐缩径段与提升管反应器的轴线的夹角为1°～10°，轴向导流板渐扩径段与提升管反应器的轴线的夹角为1°～30°。在相邻的两个轴向导流板之间设置有周向导流板3，所述周向导流板3由渐缩径段、渐扩径段构成。周向导流板渐扩径段与提升管反应器的轴线的夹角为1°～30°，周向导流板渐缩径段与提升管反应器的轴线的夹角为1°～10°。

在提升管反应器内，当预提升气(汽)携带催化剂颗粒由提升管反应器预提升段向上运动至进料混合段时，与原料油雾化喷嘴喷入的原料油混合、接触，并迅速开始裂化反应，油、剂混合物的流动、扩散沿着轴向导流板2和周向导流板3进行扩散，避免了大尺度旋涡的出现，减小了催化剂颗粒返混的几率，在一定程度上抑制了结焦的产生。

Claims (5)

1.一种抑制催化剂返混的催化裂化提升管进料混合段结构，在提升管反应器进料混合段与预提升段之间的管壁上设置有喷嘴安装管(1)，原料油雾化喷嘴与提升管反应器的轴线呈30°～36°夹角；其特征是：在反应器提升管的内壁上设置有轴向导流板(2)，所述轴向导流板(2)与原料油雾化喷嘴对应设置并使轴向导流板(2)位于所对应的原料油雾化喷嘴的上方，所述轴向导流板(2)为弧形板，由渐缩径段、渐扩径段构成；在相邻的两个轴向导流板(2)之间设置有周向导流板(3)，所述周向导流板(3)由渐缩径段、渐扩径段构成。

2.根据权利要求1所述的抑制催化剂返混的催化裂化提升管进料混合段结构，其特征是：所述轴向导流板渐缩径段与提升管反应器的轴线的夹角为1°～10°。

3.根据权利要求1所述的抑制催化剂返混的催化裂化提升管进料混合段结构，其特征是：所述轴向导流板渐扩径段与提升管反应器的轴线的夹角为1°～30°。

4.根据权利要求1所述的抑制催化剂返混的催化裂化提升管进料混合段结构，其特征是：所述周向导流板渐缩径段与提升管反应器的轴线的夹角为1°～10°。

5.根据权利要求1所述的抑制催化剂返混的催化裂化提升管进料混合段结构，其特征是：所述周向导流板渐扩径段与提升管反应器的轴线的夹角为1°～30°。

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