CN2791050Y - 一种流化催化裂化提升管反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了石油加工领域使用的一种流化催化裂化提升管反应器，以解决现有的提升管反应器在预提升段的高度很高时所导致的预提升段内催化剂床层流化困难、压力波动较大、再生斜管下料不稳定等问题。本实用新型提升管反应器的下部为扩径结构的预提升段(8)，其侧壁与再生斜管(2)相连通。预提升段内设有内提升管(11)，内提升管(11)底部的喇叭口形入口(111)的下方设有预提升气体管(5)、一段流化气体分配器(7)。在一段流化气体分配器的上方环绕内提升管的外壁设有二段流化气体分配器(10)，二段流化气体分配器位于再生斜管入口的上方。本实用新型适于用作预提升段的高度一般为5～15米的催化裂化提升管反应器。

Description

一种流化催化裂化提升管反应器

技术领域

本实用新型涉及石油加工领域使用的一种流化催化裂化提升管反应器。

背景技术

流化催化裂化(FCC)是石油炼制工业中的一种重要的二次加工手段。目前，国内外几乎所有的流化催化裂化装置都采用提升管反应器。常规的提升管反应器自下而上可分为预提升段、主反应段(主反应段之内的下部为喷嘴反应区，设有原料油喷嘴)和出口快速分离段三个工作区。来自再生器的高温再生催化剂通过再生斜管进入提升管反应器下部的预提升段，在预提升气体的作用下沿提升管反应器向上流动进入主反应段，与原料油喷嘴喷出的原料油雾滴接触后进行高温裂化反应，之后进入出口快速分离段进行分离。分离出的油气送往分馏塔。分离出的待生催化剂则经汽提后进入再生器进行再生，烧掉催化剂表面的积炭；然后再进入提升管反应器，完成循环过程。

工程应用与实验结果均表明，提升管反应器内油剂之间的接触效率与催化剂预分布状况有很大的关系，催化剂预分布状况在相当程度上影响着焦炭及干气的产率。近年来，人们已研究出了多种措施，来改善预提升段内的催化剂分布状况。中国专利ZL 96106441.2(授权公告号CN 1056543C)提出的一种催化裂化提升管反应器，其主要结构特点是：下部的预提升段为扩径结构，其顶部与提升管相连通，侧壁与再生斜管相连通。预提升段内设有一个直径较提升管直径稍小的内提升管，内提升管底部的入口为喇叭口形。内提升管入口的下方设有预提升气体管(用于向内提升管通入预提升气体)、流化气体分配器(用于向预提升段内通入流化气体)，预提升气体管顶部的出口伸入到内提升管的入口内。操作过程中，预提升段内的催化剂形成一个小型的流化床。该专利的优点是实现了流化气体和预提升气体独立进气，两股气体互不干扰；较好地解决了催化剂偏流、循环量不稳定等诸多问题，有效地改善了油剂接触效率，减少了设备结焦，提高了轻质油收率，并提高了整个装置的操作弹性。然而，对于一些预提升段的高度很高的提升管反应器而言(例如预提升段的高度为5米以上)，该形式也存在着一些局限性。实际上，一些炼油厂提升管反应器的预提升段高达15米以上，如完全采用这种预提升段的结构形式，由于预提升段内密相催化剂床层很高，部分流化气体可能从内提升管中短路，导致催化剂床层流化困难、压力波动较大、再生斜管下料不稳定等现象，直接影响到生产装置的平稳操作。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：采用上述结构形式的流化催化裂化提升管反应器(预提升段内设有内提升管、预提升气体管和流化气体分配器)，当预提升段的高度很高时所导致的预提升段内催化剂床层流化困难、压力波动较大、再生斜管下料不稳定等问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种流化催化裂化提升管反应器，其下部为扩径结构的预提升段，预提升段的顶部与提升管相连通，侧壁与再生斜管相连通，预提升段内设有内提升管，内提升管底部的入口为喇叭口形，入口的下方设有预提升气体管、一段流化气体分配器，预提升气体管顶部的出口伸入到内提升管的入口内，其特征在于：在一段流化气体分配器的上方环绕内提升管的外壁设有二段流化气体分配器，二段流化气体分配器位于再生斜管入口的上方。

本实用新型是针对预提升段的高度较高的流化催化裂化提升管反应器的具体特点和内在要求、为了改善预提升段内的催化剂流化状态和催化剂在提升管反应器喷嘴反应区的分布状况、提高催化剂与原料油之间的接触效率而提出的。对于预提升段的高度较高的提升管反应器，采用本实用新型具有如下的有益效果：本实用新型流化催化裂化提升管反应器(简称为提升管反应器)下部的预提升段内设有内提升管、预提升气体管和两个流化气体分配器(一段流化气体分配器和二段流化气体分配器)，可以实现预提升气体与流化气体独立进气，互不干扰。两个流化气体分配器在预提升段内的不同高度处分别向在操作过程中预提升段内所形成的小型催化剂流化床通入两股流化气体，使预提升段内的催化剂颗粒始终维持在较佳的流化状态，从而可大大地减小再生斜管的下料阻力、保证再生斜管畅通下料，并使流化气体始终从提升管的内壁与内提升管外壁之间的环隙进入提升管，促使提升管内的催化剂向提升管的中心区域流动，避免催化剂沿该环隙滑落及返混，降低提升管反应器内的边壁效应。采用本实用新型，可以使提升管反应器喷嘴反应区的催化剂维持相对均匀的分布，保证同一轴向位置处径向截面上高、低点的催化剂密度仅相差20％左右(催化剂密度单位为千克/立方米)，从而提高油剂间的接触效率，以改善产品分布、提高原料油的转化率和轻质油(汽油和柴油)以及总液态产品(液化气、汽油和柴油)的收率、降低干气和焦炭产率，并使产品的选择性较好。采用本实用新型，由于可有效地改善预提升段内催化剂的流化状态、大大地减小再生斜管的下料阻力，从而可提高整个装置的催化剂循环能力，使整个装置的操作弹性得以提高。

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是本实用新型提升管反应器预提升段的结构示意图。

图2是本实用新型提升管反应器的整体结构与布置的示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型的流化催化裂化提升管反应器，其下部为扩径结构的预提升段8(扩径结构是指预提升段8的内直径大于提升管14的内直径)。预提升段8的顶部与提升管14相连通，侧壁与再生斜管2相连通(再生斜管2上设有再生滑阀3)。预提升段8内设有内提升管11，内提升管11向上伸入到提升管14内，其外壁与提升管14的内壁之间形成一个环隙。内提升管11顶部的出口112位于原料油喷嘴13的下方；内提升管11底部的入口111为喇叭口形，喇叭口形入口111可位于再生斜管2入口的下方或上方。内提升管入口111的下方设有预提升气体管5、一段流化气体分配器7。图1所示的一段流化气体分配器7为分布环，分布环上设有若干个方向向下的分配孔；分布环的内直径大于内提升管入口111的外直径。预提升气体管5顶部的出口51伸入到内提升管的入口111内。如图1所示，内提升管11和预提升气体管5位于预提升段8的中心线位置。在一段流化气体分配器7的上方环绕内提升管11的外壁设有二段流化气体分配器10，二段流化气体分配器10位于再生斜管2入口的上方。图1所示的二段流化气体分配器10也为分布环，分布环上同样设有若干个方向向下的分配孔；分布环的内直径大于内提升管11的外直径。

图1所示预提升段8的主要部件结构参数一般是：预提升段8的内直径D₁为提升管14内直径D₀的1.1～5倍，优化内直径D₁为提升管14内直径D₀的1.5～3倍。内提升管11的内直径D₂为提升管14内直径D₀的0.2～0.9倍，优化内直径D₂为提升管14内直径D₀的0.4～0.8倍。内提升管11底部的喇叭口形入口111的内直径D₃为内提升管11内直径D₂的1～1.4倍(1倍内直径时，内提升管11底部的入口111变为直管形入口；在预提升段8的内直径D₁较小的情况下采用这种入口形式)。内提升管11顶部的出口112至原料油喷嘴13入口中心的距离L₁为提升管14内直径D₀的0.1～2倍，优化距离L₁为提升管14内直径D₀的0.2～1倍。预提升气体管5顶部的出口51伸入到内提升管11底部的入口111内，伸入的距离为提升管14内直径D₀的0～1倍(伸入的距离为0倍时，预提升气体管5顶部的出口51与内提升管11底部的入口111相平齐)。一段流化气体分配器7的直径(中径)D₄为预提升段8内直径D₁的0.5～0.9倍，二段流化气体分配器10的直径(中径)D₅为预提升段8内直径D₁的0.5～0.9倍。二段流化气体分配器10与一段流化气体分配器7之间的距离L₂为提升管14内直径D₀的1～4倍，该距离是二段流化气体分配器10与一段流化气体分配器7本身高度中点之间的距离。

图2示出了本实用新型提升管反应器的整体结构与布置形式。参见图2，提升管反应器下部预提升段8的结构及其与提升管14、再生斜管2等部件的连接与图1所示的预提升段8完全相同，参见对图1的有关说明。提升管14顶部的出口伸入到沉降器16内，出口上方设有快速分离器15(提升管14顶部的出口亦即提升管反应器顶部的出口)。沉降器16的下部设有沉降器汽提段18，沉降器汽提段18的下部设有待生斜管19。图1和图2中，一段流化气体分配器7和二段流化气体分配器10为分布环的形式，还可以采用分布管(树枝状)；采用分布管时，其设置与分布环相同。分布管式的二段流化气体分配器10与一段流化气体分配器7之间的距离L₂同样为提升管14内直径D₀的1～4倍，该距离同样是二段流化气体分配器10与一段流化气体分配器7本身高度中点之间的距离。上述的分布环和分布管都是工业上所常用的。本实用新型提升管反应器的主要结构特征是在预提升段8内设置了二段流化气体分配器10，其余的部件结构、结构参数和部件的布置与现有的提升管反应器相同。

参见图1和图2，本实用新型提升管反应器一些主要的部件具体结构尺寸一般是：提升管反应器的总高度为20～50米，提升管14的内直径D₀为0.3～3米，预提升段8的高度为5～15米(预提升段8的高度为再生斜管2入口中心与原料油喷嘴13入口中心之间的距离)，预提升段8的内直径D₁为0.5～4米，内提升管11顶部的出口112与原料油喷嘴13入口中心之间的距离L₁为0.2～2米，二段流化气体分配器10与一段流化气体分配器7之间的距离L₂为1～6米。

下面参照图2和图1说明本实用新型提升管反应器的操作过程。来自于再生器的高温再生催化剂1在再生滑阀3的调节下经再生斜管2进入提升管反应器下部的预提升段8内。一段流化气体6通过一段流化气体分配器7上的方向向下的分配孔进入预提升段8的下部，使预提升段8内的催化剂形成小型的流化床。二段流化气体9通过设置在再生斜管2入口上方的二段流化气体分配器10上的方向向下的分配孔进入预提升段8内，使预提升段8内的催化剂始终维持在较佳的流化状态。操作过程中，一段流化气体6和二段流化气体9始终从提升管14的内壁与内提升管11的外壁之间的环隙进入提升管14。预提升气体4经预提升气体管5由内提升管11底部的喇叭口形入口111进入内提升管11。再生催化剂1在预提升段8内经充分混合后，由预提升气体4送入内提升管11中，然后在内提升管11内向上流动，由内提升管的出口112沿提升管14的轴心线进入提升管14内的喷嘴反应区。进入喷嘴反应区的催化剂颗粒在没有完全散开之前就与来自于原料油喷嘴13的原料油12均匀接触进行反应，然后催化剂与原料油向上流动进入提升管14内的主反应段继续进行反应。反应结束后，油气和催化剂进入提升管14上部的出口快速分离段，经由提升管14顶部出口的快速分离器15分离后进入沉降器16。沉降器16分离出的油气17进入主分馏塔进行分馏；沉降器16分离出的待生催化剂20经过沉降器汽提段18的汽提后，由待生斜管19进入再生器进行高温烧焦再生。在再生器内再生后的高温再生催化剂再返回提升管反应器进行反应，实现整个循环。由以上的说明可知，本实用新型的提升管反应器在操作过程中通过二段流化气体分配器10向预提升段8内通入二段流化气体9；其余的操作过程与现有的提升管反应器基本相同。

在上述的操作过程中，预提升气体4的介质可以是水蒸汽、汽油、原料油或干气等。流化气体(包括一段流化气体6和二段流化气体9)的介质可以是水蒸汽、干气等。主要的操作参数一般是：提升管反应器顶部出口的温度为450～550℃，油气在提升管反应器中的停留时间为2～4秒，提升管反应器中的剂油比为5～10(剂油比是指催化剂循环流量与原料油流量的重量之比)，提升管反应器底部的压力为0.1～0.5MPa，提升管14顶部出口的压力为0.1～0.4MPa，再生催化剂1的温度为600～800℃。提升管反应器顶部出口的线速为12～25米/秒，内提升管11中的气体线速为1～4米/秒，预提升段8内的线速为0.1～0.4米/秒，一段流化气体分配器7和二段流化气体分配器10相应的流化线速为0.05～1.0米/秒，提升管14的内壁与内提升管11的外壁之间环隙中的气体线速为1～3米/秒。原料油与催化剂可选择现有流化催化裂化工艺所常用的，以制取各类不同的目的产品。

本实用新型图1和图2中，未注明附图标记的箭头表示原料油、催化剂、反应油气、预提升气体或流化气体的流动方向。图1和图2中，相同的附图标记表示相同的技术特征。

本实用新型特别适用于石油炼制及石油化工工业中预提升段超长(高度一般为5～15米)的催化裂化提升管反应器的改造及新装置的设计。

Claims (2)

1、一种流化催化裂化提升管反应器，其下部为扩径结构的预提升段(8)，预提升段(8)的顶部与提升管(14)相连通，侧壁与再生斜管(2)相连通，预提升段(8)内设有内提升管(11)，内提升管(11)底部的入口(111)为喇叭口形，入口(111)的下方设有预提升气体管(5)、一段流化气体分配器(7)，预提升气体管(5)顶部的出口(51)伸入到内提升管的入口(111)内，其特征在于：在一段流化气体分配器(7)的上方环绕内提升管(11)的外壁设有二段流化气体分配器(10)，二段流化气体分配器(10)位于再生斜管(2)入口的上方。

2、根据权利要求1所述的流化催化裂化提升管反应器，其特征在于：二段流化气体分配器(10)与一段流化气体分配器(7)之间的距离L₂为提升管(14)内直径D₀的1～4倍。

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