CN202016988U - 一种催化裂化试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种催化裂化试验装置，主要解决现有的催化裂化试验装置所存在的试验模式比较单一的问题。本实用新型设有提升管反应器(8)、沉降器(18)、汽提段(19)、再生器(1)。汽提段(19)的下方设有待生立管(21)，待生立管(21)的底部与再生器(1)的上部之间设有输送管(24)，再生器(1)的底部与提升管反应器(8)的底部之间设有再生斜管(3)。本实用新型还设有下行管反应器(16)。下行管反应器(16)的顶部与提升管反应器(8)的顶部之间设有提升管反应器出口斜管(12)，下行管反应器(16)的底部与沉降器(18)的上部相连。本实用新型主要用于石油化工行业中的实验室催化裂化试验。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油化工行业中的一种催化裂化试验装置。
背景技术
催化裂化是石油二次加工中一个重要的加工过程，以重质油为原料生产汽油、柴油，兼产丙稀等化工原料。国内外对催化裂化技术一直在不断地进行深入的研究，为科研的需要，相继开发研制出了各种不同形式的催化裂化试验装置。其中有固定床微反装置、固定流化床装置以及能够进行连续反应-再生的中小型催化裂化试验装置。固定床和固定流化床装置，由于进料量和催化剂的用量都很少，大多用于催化剂的研制及评价；而能够进行连续反应-再生的催化裂化试验装置，可以很好地模拟工业生产装置反应再生连续运转的条件，而且试验数据与工业生产数据也有较好的可比性，从而能为工业设计提供准确可靠的基础数据。
中国专利CN201223790Y公开的多功能提升管催化裂化试验装置，设有提升管反应器、沉降器、汽提段、再生器和再生斜管等部件，可用于提升管反应器催化裂化工艺技术开发、催化剂评价、反应-再生动力学方面的研究。存在的问题是，只能进行提升管反应器的催化裂化试验。
在提升管反应器内，流体逆重力场向上流动，不可避免地存在着催化剂滑落和返混现象。随着原料油的重质化以及对产品选择性要求的提高，提升管反应器因催化剂滑落和返混带来的问题也日益明显。为此，20世纪80年代出现了气固下行短接触时间催化裂化工艺。在下行管反应器内，催化剂顺重力场向下运动，不会产生类似于提升管反应器内的偏离理想平推流的催化剂滑落和返混现象。同时，原料油喷入下行管反应器后与催化剂同时向下流动，剂、油接触均匀，能够在高温短接触时间条件下生产高辛烷值汽油，同时降低干气和焦炭的产率。因此，下行管反应器有可能成为渣油催化裂化、轻烯烃生产等工艺所用的新一代反应器，其催化裂化试验研究将必不可少。美国专利US7378059B2公开了一种使用催化剂和反应物短接触时间反应器进行催化剂研究的下行式试验装置，主要包括下行管反应器、催化剂储罐、分离器等部件。存在的主要问题是，只能进行下行管反应器的催化裂化试验。另外，催化剂不能循环流动，试验过程要准备大量的催化剂。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种催化裂化试验装置，主要解决现有的催化裂化试验装置所存在的试验模式比较单一的问题。
为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种催化裂化试验装置，设有提升管反应器、沉降器、汽提段、再生器，提升管反应器的底部设有提升管反应器底部进料喷嘴，汽提段设于沉降器的下方，汽提段的下方设有待生立管，待生立管的底部与再生器的上部之间设有输送管，再生器的底部与提升管反应器的底部之间设有再生斜管，其特征在于：催化裂化试验装置还设有下行管反应器，下行管反应器的顶部设有下行管反应器进料喷嘴，下行管反应器的顶部与提升管反应器的顶部之间设有提升管反应器出口斜管，下行管反应器的底部与沉降器上部相连。
采用本实用新型，具有如下的有益效果：本实用新型有三种试验模式；根据试验研究的需要，能够灵活、方便地选择、切换试验模式。可以单独使用提升管反应器进行催化裂化试验，或者是单独使用下行管反应器进行催化裂化试验；还可以同时使用提升管反应器和下行管反应器、同时进料，将提升管反应器催化裂化和下行管反应器催化裂化结合在一起，进行催化裂化试验。本实用新型属于能够进行连续反应-再生的催化裂化试验装置，催化剂可以循环流动，试验过程只需要准备少量的催化剂即可。
本实用新型主要用于石油化工行业中的实验室催化裂化试验，能够满足多种催化裂化工艺过程试验研究的需要。本实用新型可用于工业提升管反应器和/或下行管反应器催化裂化装置的工艺条件模拟试验，各种原料油的裂化性能及其产品性质的考察、催化剂的评价，反应-再生动力学方面的试验研究。
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是本实用新型催化裂化试验装置的示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型的催化裂化试验装置设有提升管反应器8、沉降器18、汽提段19、再生器1。提升管反应器8的底部设有提升管反应器底部进料喷嘴5，提升管反应器底部进料喷嘴5上设有提升管反应器气体入口6和提升管反应器原料油入口7。围绕提升管反应器8的外壁设有电加热装置，可以分段加热，图略。汽提段19设于沉降器18的下方；汽提段19的底部设有汽提气体分布器20，下方设有待生立管21。沉降器18的顶部设有顶盖；顶盖上面设有反应产物出口管线17，顶盖下面设有沉降器过滤器112。反应产物出口管线17的出口与产品回收及计量系统相连，图略。待生立管21的底部设有待生塞阀22，待生塞阀22用于控制汽提段19内的催化剂料位。待生立管21的底部与再生器1的上部之间设有输送管24。再生器1的顶部设有顶盖；顶盖上面设有烟气出口管线25，顶盖下面设有再生器过滤器111。烟气出口管线25的出口与烟气冷凝及计量系统相连，图略。再生器1的底部设有空气分布器2；再生器1的底部与提升管反应器8的底部之间设有再生斜管3，再生斜管3上设有再生滑阀4。所述的沉降器过滤器112和再生器过滤器111通常为陶瓷或金属过滤器，用于过滤催化剂颗粒。
本实用新型的催化裂化试验装置还设有下行管反应器16。下行管反应器16的顶部设有下行管反应器进料喷嘴13，下行管反应器进料喷嘴13上设有下行管反应器气体入口14和下行管反应器原料油入口15。围绕下行管反应器16的外壁设有电加热装置，可以分段加热，图略。下行管反应器16的顶部与提升管反应器8的顶部之间设有提升管反应器出口斜管12。下行管反应器16的底部与沉降器18的上部相连，图1所示是下行管反应器16的出口段连接于沉降器18的顶盖上。
参见图1，提升管反应器8自下而上分为进料段、主反应段和出口段。提升管反应器8的主反应段与提升管反应器8的进料段和出口段之间分别用快速连接件10连接。提升管反应器8的主反应段一般由1～4个管段组成，每个管段的侧面设有一个提升管反应器中部进料喷嘴9。提升管反应器中部进料喷嘴9垂直于提升管反应器8，设有气体入口和原料油入口(图略)。提升管反应器8的主反应段由2～4个管段组成时，相邻两个管段之间也用快速连接件10连接。所用的快速连接件10一般为法兰(如图1所示)或活接头(图略)。图1所示，提升管反应器8的主反应段由3个管段组成。
下行管反应器16自上而下分为进料段、主反应段和出口段。下行管反应器16的主反应段与下行管反应器16的进料段和出口段之间分别用快速连接件10连接。下行管反应器16的主反应段一般由1～3个管段组成。下行管反应器16的主反应段由2～3个管段组成时，相邻两个管段之间也用快速连接件10连接。所用的快速连接件10一般为法兰(如图1所示)或活接头(图略)。图1所示，下行管反应器16的主反应段由1个管段组成。
提升管反应器8和下行管反应器16采用上述的快速连接件10连接的方式，优点是主反应段可以快速地更换为不同直径的主反应段。两个主反应段分别由2个以上的管段组成时，一个或多个管段可以单独、快速地更换为直径相同或不同的管段。这样，就能够满足更多的不同试验条件的要求。根据不同试验条件的要求，还可以选择是否经提升管反应器中部进料喷嘴9向提升管反应器8内进原料油；提升管反应器中部进料喷嘴9的使用数量、高度位置，都可以选择。将以上的方案有机地结合在一起，可以实现非常灵活的操作。
本实用新型的催化裂化试验装置，提升管反应器8的长度一般为3～18米，内直径一般为10～30毫米。下行管反应器16的长度一般为0.5～5米，内直径一般为10～30毫米。
参见图1，本实用新型的催化裂化试验装置，可以围绕输送管24的外壁设置套管式换热器23。套管式换热器23的换热介质一般为空气或水。通过测量换热介质进、出口的温差，再根据催化剂的比热，可以在线计算出催化裂化试验装置中的催化剂循环量。
再生滑阀4可以控制提升管反应器8和下行管反应器16内催化剂的循环量(即催化裂化试验装置中的催化剂循环量)，从而控制提升管反应器8和下行管反应器16内催化剂与原料油的流量比(剂油比)，并控制提升管反应器8的底部温度以及下行管反应器16顶部的催化剂与原料油的混合温度。
图1所示的催化裂化试验装置，沉降器18与再生器1高低并列设置。沉降器18与再生器1还可以等高度设置，图略。图1中，提升管反应器8和下行管反应器16上的法兰、沉降器18和再生器1顶部的顶盖等部件没有剖视。
下面结合图1说明本实用新型的试验过程。试验前，首先将试验用的催化裂化催化剂加入到试验装置的再生器1中。围绕提升管反应器8外壁和下行管反应器16外壁的电加热装置开启，以控制反应温度。试验分为如下3种模式。模式A：单独使用提升管反应器8进行催化裂化试验
原料油经提升管反应器原料油入口7、雾化蒸汽(水蒸汽)经提升管反应器气体入口6进入提升管反应器底部进料喷嘴5。原料油被雾化后由提升管反应器底部进料喷嘴5喷出，与经再生斜管3进入提升管反应器8底部的再生催化剂接触发生反应。反应油气和催化剂的混合物沿提升管反应器8以活塞流的形式上行，到达提升管反应器8的顶部后，依次通过提升管反应器出口斜管12和下行管反应器16进入沉降器18，在沉降器18内进行分离。
在沉降器18内分离出的反应油气由沉降器过滤器112过滤掉催化剂颗粒后，经反应产物出口管线17进入产品回收及计量系统(图略)。分离出的积了炭的待生催化剂进入汽提段19，经汽提气体分布器20通入汽提段19内的水蒸汽汽提后，通过待生立管21、待生塞阀22、输送管24进入再生器1。
在再生器1内，待生催化剂与经空气分布器2通入再生器1内的空气逆向接触发生燃烧反应，表面的积炭被烧去、活性恢复，成为再生催化剂。再生催化剂经再生斜管3、在再生滑阀4的控制下进入提升管反应器8的底部，循环使用。再生器1内的再生烟气由再生器过滤器111过滤掉催化剂颗粒后，经烟气出口管线25进入烟气冷凝及计量系统(图略)。
在上述的试验过程中，可以选择是否经提升管反应器中部进料喷嘴9向提升管反应器8内进原料油。如果选择的话，可以选择1至3个提升管反应器中部进料喷嘴9使用；原料油和雾化蒸汽进入提升管反应器中部进料喷嘴9，原料油被雾化后进入提升管反应器8进行反应。
在上述的试验过程中，下行管反应器16不进原料油和雾化蒸汽。模式B：单独使用下行管反应器16进行催化裂化试验
提升气体(水蒸汽或氮气)经提升管反应器气体入口6进入提升管反应器底部进料喷嘴5，由提升管反应器底部进料喷嘴5喷出；再生催化剂经再生斜管3进入提升管反应器8的底部。提升气体和催化剂的混合物沿提升管反应器8以活塞流的形式上行，到达提升管反应器8的顶部后，通过提升管反应器出口斜管12进入下行管反应器16的顶部。
原料油经下行管反应器原料油入口15、雾化蒸汽经下行管反应器气体入口14进入下行管反应器进料喷嘴13。原料油被雾化后由下行管反应器进料喷嘴13喷出，与经提升管反应器出口斜管12进入下行管反应器16顶部的再生催化剂接触发生下行催化裂化反应。反应后的油气和积了炭的催化剂(待生催化剂)由下行管反应器16的底部出口进入沉降器18，在沉降器18内进行分离。在沉降器18内分离的过程，以及其后待生催化剂在汽提段19内的汽提过程、在再生器1内的再生过程，与模式A的相应过程基本相同，说明从略。
在上述的试验过程中，提升管反应器8不进原料油和雾化蒸汽(提升管反应器底部进料喷嘴5和提升管反应器中部进料喷嘴9均不进)。模式C：同时使用提升管反应器8和下行管反应器16进行催化裂化试验
模式A提升管反应器8的催化裂化试验和模式B下行管反应器16的催化裂化试验同时进行，详见模式A、B试验过程的说明。几点说明如下：①提升管反应器8和下行管反应器16都进原料油和雾化蒸汽，提升管反应器8不进提升气体，提升管反应器8可以选择使用提升管反应器中部进料喷嘴9。②提升管反应器8内的反应油气和催化剂到达提升管反应器8的顶部后，通过提升管反应器出口斜管12进入下行管反应器16的顶部，与经下行管反应器进料喷嘴13进入的原料油混合，之后共同在下行管反应器16内进行下行催化裂化反应。反应后的油气和待生催化剂由下行管反应器16的底部出口进入沉降器18。
本实用新型催化裂化试验装置，试验所用的催化剂可以是各种催化裂化催化剂，催化剂的藏量一般为3～15千克。试验所用的原料油可以是各种催化裂化原料油，例如C4～C8低碳烯烃、汽油、减压馏分油和重油；总进油量一般为1～12千克/小时。
Claims (5)
1.一种催化裂化试验装置，设有提升管反应器(8)、沉降器(18)、汽提段(19)、再生器(1)，提升管反应器(8)的底部设有提升管反应器底部进料喷嘴(5)，汽提段(19)设于沉降器(18)的下方，汽提段(19)的下方设有待生立管(21)，待生立管(21)的底部与再生器(1)的上部之间设有输送管(24)，再生器(1)的底部与提升管反应器(8)的底部之间设有再生斜管(3)，其特征在于：催化裂化试验装置还设有下行管反应器(16)，下行管反应器(16)的顶部设有下行管反应器进料喷嘴(13)，下行管反应器(16)的顶部与提升管反应器(8)的顶部之间设有提升管反应器出口斜管(12)，下行管反应器(16)的底部与沉降器(18)的上部相连。
2.根据权利要求1所述的催化裂化试验装置，其特征在于：提升管反应器(8)的主反应段与提升管反应器(8)的进料段和出口段之间分别用快速连接件(10)连接，提升管反应器(8)的主反应段由1～4个管段组成，每个管段的侧面设有一个提升管反应器中部进料喷嘴(9)，提升管反应器(8)的主反应段由2～4个管段组成时，相邻两个管段之间也用快速连接件(10)连接，所用的快速连接件(10)为法兰或活接头。
3.根据权利要求1所述的催化裂化试验装置，其特征在于：下行管反应器(16)的主反应段与下行管反应器(16)的进料段和出口段之间分别用快速连接件(10)连接，下行管反应器(16)的主反应段由1～3个管段组成，下行管反应器(16)的主反应段由2～3个管段组成时，相邻两个管段之间也用快速连接件(10)连接，所用的快速连接件(10)为法兰或活接头。
4.根据权利要求1或2或3所述的催化裂化试验装置，其特征在于：提升管反应器(8)的长度为3～18米，内直径为10～30毫米，下行管反应器(16)的长度为0.5～5米，内直径为10～30毫米。
5.根据权利要求1或2或3所述的催化裂化试验装置，其特征在于：围绕输送管(24)的外壁设有套管式换热器(23)。
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