CN204058368U - 一种间歇式催化裂化实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种间歇式催化裂化实验装置，同时包括固定流化床催化裂化反应器及新鲜催化剂老化器，待老化用新鲜催化剂罐安装在所述新鲜催化剂老化器上方，通过第一催化剂输入管道与新鲜催化剂老化器连通；催化剂收集罐通过第一抽真空管道连接所述固定流化床催化裂化反应器上部设置的催化剂微过滤器，通过第二抽真空管道连接所述新鲜催化剂老化器上部设置的催化剂微过滤器；所述第一和第二抽真空装置均连通所述催化剂收集罐；催化剂收集罐与抽真空装置及管道连接，用真空自动加催化剂系统，完全自动添加和卸出催化剂功能，使加催化剂变得非常方便，大幅度降低劳动强度；把两个过程结合在一起，一套装置完成两种功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及间歇式催化裂化实验装置，属于催化剂老化及反应设备领域。
背景技术
催化裂化是将重质油转化为轻质燃料油的重要加工手段，因此，开发实用的催化裂化实验室装置，来有效模拟和预测工业装置中不同原料、催化剂以及操作条件下产品组成分布，无疑有重要的实际意义。流化催化裂化技术的进步取决于研究人员在实验室中进行裂化研究的能力，以及准确地将他们的发现与工业装置的性能相关联。进行裂化研究使用的设备类型，以及催化剂测试表征使用的设备类型是影响实验室工作人员能重复工业装置性能的两个因素。目前研究催化裂化的实验室装置可分为两类：连续流化催化裂化实验装置和间歇实验装置。连续实验装置，如Grace Davison开发的DCR循环提升管实验装置以及中型实验装置，可以很好的模拟工业运行装置，但其运行复杂，维护和运行费用均高，因很难作为常规的研究实验手段。而间歇式实验装置实验维护简单、操作费用低、开发周期短，因此越来越受到实验研究者的青睐。
催化裂化实验装置按反应器划分可分为：固定床和流化床。微反活性测试装置(MAT)是典型的小型固定床装置，仅仅使用4至6克的催化剂、采用相对较长的剂/油接触时间(大约30秒)。由于在反应器类型、温度分布图、非理想性以及按比例放大等方面的差异，固定床MAT试验不能在所有的产率和产品性质方面都和工业装置对得上。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种间歇式催化裂化实验装置，将固定流化床催化裂化反应器及新鲜催化剂老化器，实现一个套装置完成两种功能。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种间歇式催化裂化实验装置，包括原料油泵、原料油加热器、原料油输送管道、气体输送管道、压缩空气源、氮气源、气体流量计量器、气体加热炉、水蒸气输送管道、精确计量水泵、水蒸汽发生器、催化剂罐、固定流化床催化裂化反应器、油气分离系统、待老化用新鲜催化剂罐、新鲜催化剂老化器、催化剂收集罐、抽真空装置，
所述原料油泵、原料油加热器依次设置在所述原料油输送管道上；所述压缩空气源、氮气源分别通过管道连通所述气体输送管道；所述气体流量计量器、气体加热炉依次设在所述气体输送管道上；所述精确计量水泵、水蒸汽发生器依次安装在所述水蒸气输送管道上；所述原料油输送管道、气体输送管道及水蒸气输送管道均通过主管道分别与所述固定流化床催化裂化反应器和新鲜催化剂老化器连通；
所述待老化用新鲜催化剂罐安装在所述新鲜催化剂老化器上方，通过第一催化剂输入管道与所述新鲜催化剂老化器连通；所述催化剂收集罐通过第一抽真空管道连接所述固定流化床催化裂化反应器上部设置的催化剂微过滤器，通过第二抽真空管道连接所述新鲜催化剂老化器上部设置的催化剂微过滤器；所述第一和第二抽真空装置均连通所述催化剂收集罐；
所述催化剂罐安装在所述固定流化床催化裂化反应器上方，通过第二催化剂输入管道与所述固定流化床催化裂化反应器连通；油气分离系统通过管道与第一抽真空管道连通；
第一催化剂输入管道与所述第一抽真空管道之间连接有第一催化剂吸入真空管道；所述第二催化剂输入管道与所述第二抽真空管道之间连接有第二催化剂吸入真空管道。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
本发明如上所述一种间歇式催化裂化实验装置，进一步，所述油气分离系统包括套管式水凝冷却器、深度冷却器、制冷机、气相产物流量计量器及液体产物收集器，所述套管式水凝冷却器的内管上端与所述固定流化床催化裂化反应器上部设置的催化剂微过滤器连接，套管式水凝冷却器的外管上部设出水口，下部设进水口；所述套管式水凝冷却器的内管下端与所述深度冷却器内的液体产物收集器连通；所述液体产物收集器与所述气相产物流量计量器通过管道连通；所述制冷剂连接所述深度冷却器。
本发明如上所述一种间歇式催化裂化实验装置，进一步，所述原料油泵、原料油加热器、压缩空气源、氮气源、气体流量计量器、气体加热炉、精确计量水泵、水蒸汽发生器、固定流化床催化裂化反应器、油气分离系统、新鲜催化剂老化器及抽真空装置均通过其上或管道上设置的阀门与PLC逻辑控制程序连接控制各装置的开启。本领域技术人员根据管路断开、连通需要可以再各个管道上设有多个阀门，这些阀门均可以通过PLC逻辑程序控制器根据实验需要控制开关或者断开。
本发明如上所述一种间歇式催化裂化实验装置，进一步，所述抽真空装置包括抽真空罐和真空泵，所述真空泵与所述抽真空罐连通，所述抽真空罐连接所述催化剂收集罐。
本发明如上所述一种间歇式催化裂化实验装置，进一步，所述固定流化床催化裂化反应器及新鲜催化剂老化器的上部为直径为60～120mm的圆筒状结构，下部为圆锥形结构，总高度为500～800mm。
本实用新型的有益效果是：
1、固定流化床催化裂化反应器及新鲜催化剂老化器结合在一起，把两个过程结合在一起，一套装置完成两种功能，节约工作流程。
2、本实用新型采用真空装置实现自动加催化剂，使加催化剂变得非常方便，大幅度降低劳动强度。
3、本实用新型的一种间歇式催化裂化实验装置中的催化裂化反应、催化剂汽提、催化剂再生等过程全部由一套PlC逻辑程序控制器控制，实现反应再生过程全部自动化。提高了温度、压力、流量的控制精度。因此，可根据原料或产品需求的变化，调节反应条件，为灵活地改变催化裂化反应的空速、剂油比或反应温度创造了有利条件。
附图说明
图1为本实用新型一种间歇式催化裂化实验装置结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、精确计量水泵，2、高压氮气瓶，3、压缩空气瓶，4、原料油泵，5、水蒸汽发生器，6、气体加热炉，7、原料油加热器，8、固定流化床催化裂化反应器，9、套管式水冷却器，10、深度冷却器，11、制冷机，12、催化剂微粒过滤器，13、新鲜催化剂老化器，14、催化剂收集罐，15、抽真空罐，16、真空泵，17、反应用催化剂罐，18、待老化的新鲜催化剂罐，19、液体产物收集器，20、气相产物流量计量器，21、冷却水入口，22、冷却水出口，23、气体流量计。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，本实用新型一种间歇式催化裂化实验装置，包括原料油泵4、原料油加热器7、原料油输送管道、气体输送管道、压缩空气源3、氮气源2、气体流量计量器23、气体加热炉6、水蒸气输送管道、精确计量水泵1、水蒸汽发生器5、催化剂罐17、固定流化床催化裂化反应器8、油气分离系统、待老化用新鲜催化剂罐18、新鲜催化剂老化器13、催化剂收集罐14、抽真空装置，
所述原料油泵4、阀门F13、原料油加热器7依次设置在所述原料油输送管道上；
所述压缩空气源3、氮气源2分别通过管道连通所述气体输送管道，压缩空气源3、氮气源2与气体输送管道连通的管道上分别设有阀门F12、阀门F13；
所述气体流量计量器23、气体加热炉6依次设在所述气体输送管道上；所述精确计量水泵1、水蒸汽发生器5依次安装在所述水蒸气输送管道上；所述原料油输送管道通过第一主管道与所述固定流化床催化裂化反应器8连通，气体输送管道和水蒸气输送管道与第一主管道连接，第一主管道设有阀门F1；
水蒸气输送管道通过第二主管道连通新鲜催化剂老化器12，所述第二主管道的上设置分别设有阀门F14、阀门F7；
所述催化剂罐17安装在所述固定流化床催化裂化反应器8上方，通过第一催化剂吸入管道与所述固定流化床催化裂化反应器8连通，第一催化剂吸入管道设有阀门F2；阀门F2与所述固定流化床催化裂化反应器8之间的第一催化剂吸入管道上连接有设有阀门F6的第一催化剂收集管道的一端。
所述待老化用新鲜催化剂罐18安装在所述新鲜催化剂老化器13上方，通过第二催化剂吸入管道与所述新鲜催化剂老化器13连通，第二催化剂吸入管道上设有阀门F8；阀门F8与所述新鲜催化剂老化器13之间的第二催化剂吸入管道上连接有设有阀门F9的第二催化剂收集管道的一端。
所述抽真空装置包括抽真空罐15和真空泵16，所述真空泵16与所述抽真空罐15连通，所述抽真空罐15连接所述催化剂收集罐14，所述催化剂收集罐14通过第一抽真空管道连接所述固定流化床催化裂化反应器8上部设置的催化剂微过滤器12连通，通过第二抽真空管道与新鲜催化剂老化器上部设置的催化剂微过滤器12连接；第一真空管道上有阀门F5。所述第一催化剂收集管道另一端连接所述阀门F5与所述催化剂收集罐之间的第一抽真空管道。
第二抽真空管道上设有阀门F11，阀门F11与催化剂微过滤器12之间的第二抽真空管道上连接设有阀门F10的排气管道。第二催化剂收集管道的另一端连接所述阀门F11与所述催化剂罐之间的第二抽真空管道。
所述油气分离系统包括套管式水凝冷却器9、深度冷却器10、制冷机11、气相产物流量计量器20及液体产物收集器19，所述套管式水凝冷却器9通过设有阀门F3的管道连通所述第一抽真空管道；第一抽真空管道上还连接有设有阀门F4的排气管道。
所述套管式水凝冷却器9的外管上部设出水口22，下部设进水口21；所述套管式水凝冷却器9的内管下端与所述深度冷却器10内的液体产物收集器19连通；所述液体产物收集器19与所述气相产物流量计量器20通过管道连通；所述制冷剂11连接所述深度冷却器10。
本实用新型上述阀门F1-F13及原料油泵、原料油加热器、气体加热炉、精确计量水泵、水蒸汽发生器等均通过PLC逻辑程序控制器控制开关及运行。
本实用新型中的固定流化床催化裂化反应器8、新鲜催化剂老化器13，通过第一、第二抽真空管道及相应的阀门控制实现完全自动添加和卸出催化剂功能。
本实用新型进行新鲜催化剂的老化的过程：
将待老化处理的新鲜催化剂放入新鲜催化剂老化器18内，PLC逻辑程序控制器自动关闭阀门F7、F9和F10及其余设置的阀门，自动打开阀门F8和F11，同时自动启动真空泵16，将待老化用新鲜催化剂罐中的催化剂吸入新鲜催化剂老化器13内，然后自动关闭真空泵16及阀门F8和F11，自动打开阀门F7、F10和F14，自动启动精确计量水泵1和水蒸气发生器5，严格控制老化反应温度(690--730℃)和反应时间(4—17小时)，完成新鲜催化剂的老化后，停止老化反应。待催化剂温度降低至常温后，由PLC逻辑控制器自动关闭阀门F7、F10和F14及精确计量水泵1和水蒸气发生器5，自动打开阀门F9，同时自动启动真空泵16，将老化好的催化剂吸入催化剂收集罐中备用。
本实用新型进行催化裂化反应过程：
将反应所需催化剂放入催化剂罐17内，PLC逻辑程序控制器自动关闭阀门F1、F3、F4和F6及其余的阀门，自动打开阀门F2、F5，同时自动启动真空泵16，将备用催化剂吸入固定流化床催化裂化反应器内，然后自动停掉真空泵16，自动关闭阀门F2和F5，自动打开阀门F1、F3和F13(阀门F12处于关闭状态)，开启气体流量计21和气体加热炉6，将管道内的空气驱除干净，开启套管式水凝冷却器9的冷却水，启动制冷机11。
管道内的空气驱除干净之后，将固定流化床催化裂化反应器加热到指定的温度(500--550℃)然后自动关闭阀门F13，打开阀门F15，同时自动启动原料油计量泵4，开启原料油加热炉7，并严格控制原料油加热炉温度300--350℃。
原料计量泵(预调流量)严格控制原料油流量，当原料油与固定流化床催化裂化反应器内催化剂接触发生催化裂化反应，反应后生成的油气经催化剂过滤器12过滤掉催化剂之后，从固定流化床催化裂化反应器顶部流出，进入油气分离系统。油气回收系统为常规的冷凝冷却系统及深度冷却系统，将油、气分开，气体进入气体计量器20进行计量并做采样分析。液体产物由液体产物收集器19收集、计量，并做色谱模拟蒸馏分析。
反应完毕切断原料油进料，打开阀门F12、关闭F13将积了焦炭的催化剂用氮气进行汽提，赶走全部油气之后，关闭阀门F3切断油气回收系统。
催化剂经过氮气汽提后，关闭阀门F3，打开阀门F4和F12，然后将催化剂加热到600℃左右，通入压缩空气使之与催化剂上的焦炭进行燃烧，烧掉沉积在催化剂上的焦炭，气体通过设有阀门F4的管道连接到烟气计量分析系统。
上述的F1-F15的开启关闭均可以通过计算机逻辑程序控制。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种间歇式催化裂化实验装置，其特征在于，包括原料油泵、原料油加热器、原料油输送管道、气体输送管道、压缩空气源、氮气源、气体流量计量器、气体加热炉、水蒸气输送管道、精确计量水泵、水蒸汽发生器、催化剂罐、固定流化床催化裂化反应器、油气分离系统、待老化用新鲜催化剂罐、新鲜催化剂老化器、催化剂收集罐、抽真空装置，
所述原料油泵、原料油加热器依次设置在所述原料油输送管道上；所述压缩空气源、氮气源分别通过管道连通所述气体输送管道；所述气体流量计量器、气体加热炉依次设在所述气体输送管道上；所述精确计量水泵、水蒸汽发生器依次安装在所述水蒸气输送管道上；所述原料油输送管道、气体输送管道及水蒸气输送管道均通过主管道分别与所述固定流化床催化裂化反应器和新鲜催化剂老化器连通；
所述待老化用新鲜催化剂罐安装在所述新鲜催化剂老化器上方，通过第一催化剂输入管道与所述新鲜催化剂老化器连通；所述催化剂收集罐通过第一抽真空管道连接所述固定流化床催化裂化反应器上部设置的催化剂微过滤器，通过第二抽真空管道连接所述新鲜催化剂老化器上部设置的催化剂微过滤器；所述第一和第二抽真空装置均连通所述催化剂收集罐；
所述催化剂罐安装在所述固定流化床催化裂化反应器上方，通过第二催化剂输入管道与所述固定流化床催化裂化反应器连通；油气分离系统通过管道与第一抽真空管道连通；
第一催化剂输入管道与所述第一抽真空管道之间连接有第一催化剂收集管道；所述第二催化剂输入管道与所述第二抽真空管道之间连接有第二催化剂收集管道。
2.根据权利要求1所述一种间歇式催化裂化实验装置，其特征在于，所述油气分离系统包括套管式水凝冷却器、深度冷却器、制冷机、气相产物流量计量器及液体产物收集器，所述套管式水凝冷却器的内管上端与所述固定流化床催化裂化反应器上部设置的催化剂微过滤器连接，套管式水凝冷却器的外管上部设出水口，下部设进水口；所述套管式水凝冷却器的内管下端与所述深度冷却器内的液体产物收集器连通；所述液体产物收集器与所述气相产物流量计量器通过管道连通；所述制冷剂连接所述深度冷却器。
3.根据权利要求1所述一种间歇式催化裂化实验装置，其特征在于，所述原料油泵、原料油加热器、压缩空气源、氮气源、气体流量计量器、气体加热炉、精确计量水泵、水蒸汽发生器、固定流化床催化裂化反应器、油气分离系统、新鲜催化剂老化器及抽真空装置均通过其上或管道上设置的阀门与PLC逻辑控制程序连接控制各装置的开启。
4.根据权利要求1所述一种间歇式催化裂化实验装置，其特征在于，所述抽真空装置包括抽真空罐和真空泵，所述真空泵与所述抽真空罐连通，所述抽真空罐连接所述催化剂收集罐。
5.根据权利要求1所述一种间歇式催化裂化实验装置，其特征在于，所述固定流化床催化裂化反应器及新鲜催化剂老化器的上部为直径为60～120mm的圆筒状结构，下部为圆锥形结构，总高度为500～800mm。
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