CN205115392U - 一种催化裂化反应器及催化裂化反应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于非临氢情况下烃油的催化裂化领域，特别涉及一种催化裂化反应器及催化裂化反应系统。该反应器主要包括：混合器、旋风分离器和反应管；混合器由锥形筒体和球形封头组成；原料油喷嘴穿过球形封头伸入到混合器内；锥形筒体的上部通过反应管与旋风分离器相通；第一再生催化剂输送管穿过锥形筒体的侧壁伸入到混合器内，第二再生催化剂输送管与锥形筒体的顶部相通。该催化裂化反应器设置在沉降器外部，旋风分离器与沉降器连通，沉降器与烧焦器连通，烧焦器与再生器连通，再生器与两根再生催化剂输送管连通。本实用新型解决了现有技术短反应时间催化裂化工程中原料油与再生催化剂的均匀混合以及生成汽油烯烃含量高的问题。

Description

一种催化裂化反应器及催化裂化反应系统

技术领域

本实用新型属于非临氢情况下烃油的催化裂化领域，特别涉及一种用于重油短反应时间催化裂化工艺中的催化裂化反应器及催化裂化反应系统。

背景技术

催化裂化是石油二次加工中最重要的一个加工过程。近年来，针对原料油日益变重以及对环境友好燃料油品的需求，国内外各大石油公司、研究机构及大院校围绕进一步优化催化裂化反应、提高转化率、改善产品分布进行了深入的研究，各种新技术，新设备及新型催化剂不断出现，不同程度地促进了催化裂化工艺技术的发展。

然而，随着原油的重质化和劣质化，在石油化工行业催化裂化过程中所使用的提升管催化裂化装置存在以下问题：提升管式反应器反应时间长(一般在4s左右)。过长的反应时间在提高原料单程转化率的同时也加剧了原料裂化生成物的二次反应，使裂化气产率增加，从而降低了汽、柴油馏分的收率；另外，由于提升管式反应器中的油气线速高于催化剂线速而造成结炭催化剂的滑落而形成返混，由此，在提升管式反应器原料喷嘴上部，结炭滑落的催化剂与雾化原料和初期裂化生成物再次接触，从而恶化了产品分布，降低了催化剂对原料裂化的产品选择性。

美国专利US4985136、USP5462652公开了一种超短接触催化裂化方法，即MSCC。该技术的特点为：在反应沉降器中，催化剂流动方向向下，喷嘴的原料喷射方向与催化剂流动方向成90°夹角，反应沉降器外连旋风分离器，喷嘴的原料喷射方向正对旋风分离器入口。原料穿过催化剂流直接进入反应沉降器外连的旋风分离器中，从而实现原料与催化剂的毫秒接触催化裂化，达到抑制原料裂化的二次反应，降低干气、焦炭产率，改善产品分布的目的。但该反应形式会使反应油气扩散到整个反应沉降器的反应段，使反应油气与未进入旋风分离器的催化剂继续反应，造成反应油气的二次裂化，降低了毫秒催化裂化改善产品分布的效果。

另外，短反应时间或毫秒催化裂化的一个重要的技术特征是生成的催化汽油烯烃含量高，致使其汽油的烯烃含量不能满足现有的汽油烯烃含量小于35v％的国家标准。

因此，采用相对封闭的短反应时间催化裂化反应器用于强化催化裂化原料与再生催化剂快速反应和分离，对于降低干气(甚至包括液化气)和焦炭产率，改善催化裂化反应的产品分布和产品性质、降低装置能耗具有重要的作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种催化裂化反应器及催化裂化反应系统，以解决短时间反应催化裂化过程中催化剂与原料快速反应和分离以及生成汽油馏分烯烃含量高的问题。

本实用新型提供的催化裂化反应器，主要包括：混合器、旋风分离器和反应管；

所述混合器由上部的锥形筒体和底部的球形封头组成；

原料油喷嘴穿过所述球形封头，伸入到混合器内；

所述锥形筒体的上部通过反应管与所述旋风分离器的入口相通；

第一再生催化剂输送管穿过所述锥形筒体的侧壁，伸入到混合器内；第二再生催化剂输送管与所述锥形筒体的顶部相通。

进一步的，所述锥形筒体的锥角为40°～120°，锥形筒体的底面直径为0.1m～5m，锥形筒体的体积为0.05m³～60m³。

锥形筒体的尺寸可根据实际操作条件下原料油气的停留时间为0.3～0.5秒、锥形筒体底部油气线速1.5～3.0米/秒的标准进行计算确定。

进一步的，所述第一再生催化剂输送管与所述锥形筒体的侧壁垂直，第一再生催化剂输送管的出口中心位于所述锥形筒体的中心线上。

进一步的，所述第一再生催化剂输送管的出口与所述球形封头的底部距离为0.5m～2.0m。

进一步的，所述反应管的直径为0.1m～3.0m，长度为1m～15m。

反应管的直径根据实际操作条件下油气线速5～20米/秒进行计算确定，长度根据实际操作条件下反应时间0.2～1.0秒进行计算确定。

进一步的，所述原料油喷嘴为一个，与所述球形封头的最底部表面垂直，且所述原料油喷嘴位于所述球形封头的中心线上。

进一步的，所述原料油喷嘴为多个，在所述球形封头的中心线周围呈对称布置。

进一步的，所述原料油喷嘴的顶端与第一再生催化剂输送管的出口间的高度差为0.2m～1.5m。

进一步的，所述锥形筒体和球形封头均为内衬隔热衬里的金属壳体；

所述反应管为圆筒形内衬隔热耐磨衬里的金属管结构；

所述第一再生催化剂输送管和第二再生催化剂输送管均为内衬隔热衬里的金属管，直径为0.01m～3.0m。

本实用新型提供的一种催化裂化反应系统，包括权利要求1～9任一项所述的催化裂化反应器；

所述催化裂化反应器设置在沉降器外部，催化裂化反应器的旋风分离器与沉降器连通，沉降器与管式烧焦器连通，管式烧焦器与再生器连通，再生器与催化裂化反应器的第一再生催化剂输送管及第二再生催化剂输送管连通。

本实用新型具有以下的有益效果：

本实用新型采用了锥形结构的混合器，由于混合器内催化剂的密度差异，从而加强了原料与再生催化剂的快速接触与均匀混合、抑制原料裂化生成物的二次反应，使裂化气产率降低，从而提高了汽、柴油馏分的收率；来自混合器的反应油气与来自第二再生催化剂输送管的再生催化剂再次接触反应，可有效降低生成汽油的烯烃含量。

本实用新型提供的短反应时间催化裂化反应器，反应时间可有效控制在0.5～1.5秒之间，从而抑制原料裂化生成物的二次反应，使裂化气产率降低，从而提高汽、柴油馏分的收率同时可有效降低生成汽油的烯烃含量；这种短反应时间催化裂化的反应器操作方便，适用于催化原料油短反应时间催化裂化生产低烯烃汽油装置。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的催化裂化反应器的结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的催化裂化反应器的俯视图。

图3是本实用新型催化裂化反应器在重油短反应时间催化裂化装置的应用位置示意图。

附图标记：

1-第一再生催化剂输送管；2-混合器；

3-球形封头；4-反应管；

5-反应管出口；6-旋风分离器；

7-锥形筒体；8-原料油喷嘴；

9-第二再生催化剂输送管；10-沉降器汽提段；

11-待生斜管；12-管式烧焦器；

13-再生器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为解决短时间反应催化裂化过程中催化剂与原料快速反应和分离以及生成汽油馏分烯烃含量高的问题，本实用新型提供了一种催化裂化反应器及催化裂化反应系统，下面分别对该催化裂化反应器和催化裂化反应系统分别进行说明。

图1是本实用新型实施例提供的催化裂化反应器的结构示意图。

如图1所示，混合器2由上部的锥形筒体7和底部的球形封头3组成。

原料油喷嘴8穿过所述球形封头3的底部，伸入到混合器2内；锥形筒体7的设置水平的反应管4，反应管4的反应管出口5与旋风分离器6的入口相通；第一再生催化剂输送管1穿过所述锥形筒体7的侧壁，伸入到混合器2内；第二再生催化剂输送管9与所述锥形筒体7的顶部相通。

图2是本实用新型实施例提供的催化裂化反应器的俯视图，说明混合器2的顶部与第二再生催化剂输送管9及反应管4的相连情况。

本实施例中，锥形筒体7的锥角α为40°～120°，锥形筒体7的底面直径D为0.1m～5m，锥形筒体7的体积为0.05m³～60m³。锥形筒体7的具体尺寸可根据实际操作条件下原料油气的停留时间为0.3～0.5秒、锥形筒体底部油气线速1.5～3.0米/秒的标准进行计算确定。

本实施例中，反应管4的直径为0.1m～3.0m，长度为1m～15m。反应管4的直径根据实际操作条件下油气线速5～20米/秒进行计算确定，长度根据实际操作条件下反应时间0.2～1.0秒进行计算确定。

本实施例中，第一再生催化剂输送管1与锥形筒体7的侧壁垂直布置，第一再生催化剂输送管1的出口中心位于锥形筒体7的中心线上。第一再生催化剂输送管1的出口与球形封头3的底部距离为0.5m～2.0m。

本实施例中，原料油喷嘴8为一个，与所述球形封头3的最底部表面垂直，且所述原料油喷嘴8位于所述球形封头3的中心线上。

另一种布置方式中，原料油喷嘴8可以为多个，在所述球形封头3的中心线周围呈对称布置。

无论原料油喷嘴8采用哪一种布置方式，原料油喷嘴8的顶端与第一再生催化剂输送管1的出口间的高度差H均为0.2m～1.5m。

本实施例中，锥形筒体7和球形封头3均为内衬隔热衬里的金属壳体；第一再生催化剂输送管1和第二再生催化剂输送管9均为内衬隔热衬里的金属管，直径为0.01m～3.0m；反应管4为圆筒形内衬隔热耐磨衬里的金属管结构。

图3是本实用新型催化裂化反应器在重油短反应时间催化裂化装置的应用位置示意图。

前面所述的催化裂化反应器设置在沉降器的外部，旋风分离器6与沉降器连通，沉降器汽提段10通过待生斜管11与管式烧焦器12连通，管式烧焦器12与再生器13连通，再生催化剂输送管1与混合器2相连通，再生器13与催化裂化反应器的第一再生催化剂输送管1及第二再生催化剂输送管9连通。

本实用新型采用了锥形结构的混合器，由于混合器内催化剂的密度差异，从而加强了原料与再生催化剂的快速接触与均匀混合、抑制原料裂化生成物的二次反应，使裂化气产率降低，从而提高了汽、柴油馏分的收率；来自混合器的反应油气与来自第二再生催化剂输送管的再生催化剂再次接触反应，可有效降低生成汽油的烯烃含量。

本实用新型提供的短反应时间催化裂化反应器，反应时间可有效控制在0.5～1.5秒之间，从而抑制原料裂化生成物的二次反应，使裂化气产率降低，从而提高汽、柴油馏分的收率同时可有效降低生成汽油的烯烃含量，经过测算，生成汽油烯烃含量可以降低10～20个体积百分点；这种短反应时间催化裂化的反应器操作方便，易于在工业装置中实现，适用于催化原料油短反应时间催化裂化生产低烯烃汽油装置。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种催化裂化反应器，其特征在于，主要包括：混合器、旋风分离器和反应管；

所述混合器由上部的锥形筒体和底部的球形封头组成；

原料油喷嘴穿过所述球形封头，伸入到混合器内；

所述锥形筒体的上部通过反应管与所述旋风分离器的入口相通；

第一再生催化剂输送管穿过所述锥形筒体的侧壁，伸入到混合器内；第二再生催化剂输送管与所述锥形筒体的顶部相通。

2.根据权利要求1所述的催化裂化反应器，其特征在于，所述锥形筒体的锥角为40°～120°，锥形筒体的底面直径为0.1m～5m，锥形筒体的体积为0.05m³～60m³。

3.根据权利要求1所述的催化裂化反应器，其特征在于，所述第一再生催化剂输送管与所述锥形筒体的侧壁垂直，第一再生催化剂输送管的出口中心位于所述锥形筒体的中心线上。

4.根据权利要求3所述的催化裂化反应器，其特征在于，所述第一再生催化剂输送管的出口与所述球形封头的底部距离为0.5m～2.0m。

5.根据权利要求1所述的催化裂化反应器，其特征在于，所述反应管的直径为0.1m～3.0m，长度为1m～15m。

6.根据权利要求1所述的催化裂化反应器，其特征在于，所述原料油喷嘴为一个，与所述球形封头的最底部表面垂直，且所述原料油喷嘴位于所述球形封头的中心线上。

7.根据权利要求1所述的催化裂化反应器，其特征在于，所述原料油喷嘴为多个，在所述球形封头的中心线周围呈对称布置。

8.根据权利要求1所述的催化裂化反应器，其特征在于，所述原料油喷嘴的顶端与第一再生催化剂输送管的出口间的高度差为0.2m～1.5m。

9.根据权利要求1所述的催化裂化反应器，其特征在于，所述锥形筒体和球形封头均为内衬隔热衬里的金属壳体；

所述第一再生催化剂输送管和第二再生催化剂输送管均为内衬隔热衬里的金属管，直径为0.01m～3.0m；

所述反应管为圆筒形内衬隔热耐磨衬里的金属管结构。

10.一种催化裂化反应系统，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的催化裂化反应器；

所述催化裂化反应器设置在沉降器外部，催化裂化反应器的旋风分离器与沉降器连通，沉降器与烧焦器连通，烧焦器与再生器连通，再生器与催化裂化反应器的第一再生催化剂输送管及第二再生催化剂输送管连通。