專利名稱：一種催化裂化提升管反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油煉制反應(yīng)設(shè)備，特別涉及一種催化裂化提升管反應(yīng)器。
催化裂化裝置是煉油廠原料油二次加工的重要設(shè)備之一，而提升管反應(yīng)器又是催化裂化裝置的核心設(shè)備，因此提高提升管反應(yīng)器的效率對(duì)增加煉廠效益有至關(guān)重要作用。
提升管反應(yīng)器，可分為三個(gè)工況段底部預(yù)提升段、主反應(yīng)段、出口快速分離段。來自再生器的高溫再生催化劑，通過再生斜管進(jìn)入提升管底部預(yù)提升段，在預(yù)提升氣體的作用下，高溫催化劑向上流動(dòng)進(jìn)入主反應(yīng)段，與原料油噴嘴噴出的原料油霧滴接觸，進(jìn)行閃蒸、汽化和裂化，反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)入提升管出口快速分離段進(jìn)行分離，分離出的油氣送出本系統(tǒng)，分離出的待生催化劑經(jīng)汽提后進(jìn)入再生器進(jìn)行再生，再生后的高溫催化劑由再生斜管進(jìn)入提升管底部預(yù)提升段，完成一個(gè)催化劑的循環(huán)過程。
現(xiàn)有提升管反應(yīng)器大多數(shù)是直筒式的。中國發(fā)明專利，公開號(hào)CN1174094A
公開日1998年2月25日、名稱催化裂化提升管反應(yīng)器，公開了一種底部預(yù)提升段為擴(kuò)大管的提升管反應(yīng)器，與直筒式提升管反應(yīng)器相比，其改善了再生斜管的下料狀態(tài)和催化劑在底部預(yù)提升段的分布狀態(tài)，并一定程度地改善了主反應(yīng)段中催化劑和原料油的接觸條件，但其主反應(yīng)段仍為直筒式。反應(yīng)段采用直筒式的缺點(diǎn)是因反應(yīng)段內(nèi)流通面積相同，原料油經(jīng)噴咀霧化后，形成微小液滴與高溫催化劑接觸后迅速汽化裂解，體積突然膨脹，氣固湍流加劇，返混嚴(yán)重，造成在該段內(nèi)氣固接觸效率降低；當(dāng)裂化反應(yīng)接近完成時(shí)，需要提高線速以減少氣固停留時(shí)間，減少二次反應(yīng)，而直筒式反應(yīng)段無法控制氣體線速。
本發(fā)明的目的在于提供一種催化裂化提升管反應(yīng)器，可有效控制主反應(yīng)段內(nèi)返混，提高接觸效率，并具有減少二次反應(yīng)的措施。
本發(fā)明提供了一種催化裂化提升管反應(yīng)器，由底部預(yù)提升段、主反應(yīng)段、出口快速分離段組成。本發(fā)明的特征在于對(duì)主反應(yīng)段的改進(jìn)，本發(fā)明提升管反應(yīng)器的主反應(yīng)段由第一反應(yīng)段、第二反應(yīng)段、反應(yīng)控制段組成；所述第一反應(yīng)段為錐形管，其下部入口與底部預(yù)提升段連通，上部出口與第二反應(yīng)段連通，上部出口面積比下部入口面積大，錐形管下部設(shè)有原料霧化噴嘴；所述第二反應(yīng)段為圓柱形管，其內(nèi)設(shè)導(dǎo)流套管，導(dǎo)流套管下端與第一反應(yīng)段錐形管上部出口連接，導(dǎo)流套管上端開口向上，在第二反應(yīng)段外壁與導(dǎo)流套管之間形成的環(huán)隙下部設(shè)有氣體接管，第二反應(yīng)段上端設(shè)有縮徑錐體與反應(yīng)控制段連接；所述反應(yīng)控制段為等徑管，其下端與第二反應(yīng)段上端的縮徑錐體相連，上端與出口快速分離段相連。
特別地，本發(fā)明所述第一反應(yīng)段錐形管上部出口與下部入口面積比不大于3；通常根據(jù)原料油性質(zhì)，錐形管下部所設(shè)的原料霧化噴嘴，在錐形管不同高度處可設(shè)1～3排，每排數(shù)量1～8個(gè)。
本發(fā)明技術(shù)方案所產(chǎn)生的顯著效果在于本發(fā)明的第一反應(yīng)段為錐形管，流通面積從下到上逐漸增大，在原料霧化噴嘴處流通面積較小，提高了原料霧化噴嘴處起始反應(yīng)區(qū)的線速，同時(shí)也降低了局部高溫催化劑的密度，改善了反應(yīng)條件，降低了高溫區(qū)反應(yīng)程度，從而減少了熱裂化反應(yīng)；在該段內(nèi)反應(yīng)以裂化為主，隨著裂化反應(yīng)的進(jìn)行，氣相體積逐漸增加，錐形管用流通面積增加來適應(yīng)氣體量的增加，因此本發(fā)明第一反應(yīng)段采用錐形管實(shí)現(xiàn)了“等速”高速反應(yīng)。本發(fā)明第二反應(yīng)段內(nèi)設(shè)導(dǎo)流套管，既起導(dǎo)流作用，又起到使催化劑二次分布作用，使來自第一反應(yīng)段的催化劑分配到第二反應(yīng)段中心區(qū)；在第二反應(yīng)段外壁與導(dǎo)流套管之間形成的環(huán)隙下部設(shè)氣體接管，氣體可經(jīng)氣體接管進(jìn)入環(huán)隙，沿環(huán)形通道向上流動(dòng)，進(jìn)入第二反應(yīng)段邊壁區(qū)，這樣可實(shí)現(xiàn)第二反應(yīng)段的邊壁布?xì)猓乐乖摲磻?yīng)段的催化劑返混，并可有效控制邊壁結(jié)焦的問題；本發(fā)明第二反應(yīng)段上端設(shè)縮徑錐體，這也可減少第二反應(yīng)段內(nèi)催化劑返混。本發(fā)明的反應(yīng)控制段為一高速段，用來控制反應(yīng)深度，其流通面積較第二反應(yīng)段小，氣體線速提高，減少了氣固停留時(shí)問，使反應(yīng)產(chǎn)物快速引出，減少了二次反應(yīng)。采用本發(fā)明技術(shù)方案后，在提升管主反應(yīng)段實(shí)現(xiàn)了熱催化劑中心分配，使提升管中心區(qū)催化劑密度提高20％以上，邊壁區(qū)催化劑密度下降50％，明顯提高了氣固接觸效率，使原料油與催化劑有效接觸區(qū)域占提升管總面積的90％以上，基本消除了死區(qū)。
本發(fā)明的第一反應(yīng)段和第二反應(yīng)段的反應(yīng)程度可根據(jù)原料油性質(zhì)和產(chǎn)品要求調(diào)節(jié)，一般情況按2∶1考慮，本發(fā)明的反應(yīng)控制段基本不參與反應(yīng)。本發(fā)明油氣在第一、第二反應(yīng)段的停留時(shí)間可根據(jù)加工方案調(diào)整，一般為1.0-1.5秒，油氣在反應(yīng)控制段停留時(shí)間為0.55秒左右，一般不大于1秒。
下面結(jié)合附圖用具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，但附圖并不限制本發(fā)明。
附圖及圖面說明

圖1本發(fā)明一種典型結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1所示本發(fā)明的提升管反應(yīng)器由底部預(yù)提升段I、第一反應(yīng)段II、第二反應(yīng)段III、反應(yīng)控制段IV、出口快速分離段V組成。底部預(yù)提升段I下部是直徑為D1的圓形流化床20，流化床20上部經(jīng)縮徑段26縮徑后聯(lián)接有直徑為D2的導(dǎo)管17，導(dǎo)管17上端與第一反應(yīng)段II相連，底部預(yù)提升段I內(nèi)設(shè)置催化劑內(nèi)輸送管25，導(dǎo)管17和內(nèi)輸送管25之間形成環(huán)隙，將第一反應(yīng)段II與底部預(yù)提升段I相連通，流化床20下部設(shè)有預(yù)提升氣體管22及流化氣體管21，預(yù)提升氣體管22插入催化劑內(nèi)輸送管25下端喇叭狀入口端24內(nèi)，流化氣體管21與流化氣體環(huán)管23相連通；第一反應(yīng)段II為錐形管28，錐形管28下部設(shè)有原料霧化噴嘴27；第二反應(yīng)段III為圓柱形管30，圓柱形管30直徑為D3，其內(nèi)設(shè)導(dǎo)流套管29，導(dǎo)流套管29下端與錐形管28連接，上端開口向上，在第二反應(yīng)段III外壁與導(dǎo)流套管29之間形成的環(huán)隙下部設(shè)有氣體接管16，氣體4經(jīng)氣體接管16進(jìn)入第二反應(yīng)段III外壁與導(dǎo)流套管29之間形成的環(huán)隙中，沿環(huán)形通道向上流動(dòng)進(jìn)入第二反應(yīng)段III邊壁區(qū)，第二反應(yīng)段III上端設(shè)有縮徑錐體31與反應(yīng)控制段IV聯(lián)接；反應(yīng)控制段IV為等徑管32，其直徑為D4。特別地，為降低反應(yīng)產(chǎn)物溫度，防止熱裂化反應(yīng)發(fā)生，反應(yīng)控制段IV上可設(shè)有冷卻物流注入管10，低溫物流5可通過冷卻物流注入管10進(jìn)入反應(yīng)控制段IV；出口快速分離段V由擴(kuò)大段33、轉(zhuǎn)向彎頭34及縮徑管35組成，縮徑管35進(jìn)入沉降器39。
圖1所示本發(fā)明底部預(yù)提升段I和出口快速分離段V，只是適合本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)然也可以是工業(yè)上成熟的各種形式，本發(fā)明對(duì)此不加限制。
圖1所示本發(fā)明催化裂化提升管反應(yīng)器的工作情況是這樣的再生催化劑流3，經(jīng)滑閥19調(diào)節(jié)后通過再生斜管18進(jìn)入底部預(yù)提升段I的流化床20內(nèi)，催化劑在預(yù)提升氣體1及流化氣體2的作用下沿催化劑內(nèi)輸送管25向上流動(dòng)，噴入第一反應(yīng)段II內(nèi)，氣體4通過氣體接管16向第二反應(yīng)段III外壁與導(dǎo)流套管29之間形成的環(huán)隙中布?xì)?，以減少邊壁催化劑滑落。原料油經(jīng)原料霧化噴嘴27霧化后噴入第一反應(yīng)段II內(nèi)，與催化劑接觸后進(jìn)行汽化、閃蒸和催化裂解反應(yīng)，反應(yīng)后的產(chǎn)物與催化劑混合物一同經(jīng)第二反應(yīng)段III進(jìn)行后續(xù)反應(yīng)，再經(jīng)縮徑錐體31迅速引出，進(jìn)入反應(yīng)控制段IV，在該段與冷卻物流5接觸、冷卻，降低反應(yīng)速度；在該段內(nèi)氣體線速提高，減少了停留時(shí)間。然后，進(jìn)入出口快速分離段V，經(jīng)擴(kuò)大段33、轉(zhuǎn)向彎頭34及縮徑管35進(jìn)入沉降器39。轉(zhuǎn)向彎頭34采用擴(kuò)徑管，這樣可降低線速，減少磨損。在沉降器內(nèi)設(shè)旋風(fēng)分離器40A、40B，分離出的催化劑經(jīng)汽提檔板38與來自汽提蒸汽管37的蒸汽6逆向接觸后通過管36排出，輸送到再生器燒焦再生，再生后催化劑3進(jìn)入再生斜管18完成一個(gè)循環(huán)。分離出的油氣送出系統(tǒng)。
表1為圖1所示本發(fā)明的兩個(gè)具體實(shí)施方案的參數(shù)表。
表1<
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權(quán)利要求
1.一種催化裂化提升管反應(yīng)器由底部預(yù)提升段(I)、主反應(yīng)段、出口快速分離段(V)組成，其特征在于所述主反應(yīng)段由第一反應(yīng)段(II)、第二反應(yīng)段(III)、反應(yīng)控制段(IV)組成；所述第一反應(yīng)段(II)為錐形管(28)，其下部入口與底部預(yù)提升段(I)連通，上部出口與第二反應(yīng)段(III)連通，上部出口面積比下部入口面積大，錐形管(28)下部設(shè)有原料霧化噴嘴(27)；所述第二反應(yīng)段(III)為圓柱形管(30)，其內(nèi)設(shè)導(dǎo)流套管(29)，導(dǎo)流套管(29)下端與第一反應(yīng)段(II)錐形管(28)上部出口連接，導(dǎo)流套管(29)上端開口向上，在第二反應(yīng)段(III)外壁與導(dǎo)流套管(29)之間形成的環(huán)隙下部設(shè)有氣體接管(16)，第二反應(yīng)段(III)上端設(shè)有縮徑錐體(31)與反應(yīng)控制段(IV)連接；所述反應(yīng)控制段(IV)為等徑管(32)，其下端與第二反應(yīng)段(III)上端的縮徑錐體(31)相連，上端與出口快速分離段(V)相連。
2.如權(quán)利要求1所述催化裂化提升管反應(yīng)器，其特征在于所述第一反應(yīng)段(II)錐形管(28)上部出口與下部入口面積比不大于3；錐形管(28)下部所設(shè)的原料霧化噴嘴(27)，在錐形管(28)不同高度處可設(shè)1～3排，每排數(shù)量1～8個(gè)。
3.如權(quán)利要求1所述催化裂化提升管反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)控制段(IV)上還設(shè)有冷卻物流注入管(10)。
全文摘要
本發(fā)明一種催化裂化提升管反應(yīng)器,其主反應(yīng)段由第一反應(yīng)段(Ⅱ)、第二反應(yīng)段(Ⅲ)、反應(yīng)控制段(Ⅳ)組成,第一反應(yīng)段(Ⅱ)為錐形管(28),第二反應(yīng)段(Ⅲ)為圓柱形管(30),其內(nèi)設(shè)導(dǎo)流套管(29),反應(yīng)控制段(Ⅳ)為等徑管(32);本發(fā)明催化裂化提升管反應(yīng)器,可有效減少主反應(yīng)段返混、提高氣固接觸效率。
文檔編號(hào)B01J8/08GK1258560SQ99118229
公開日2000年7月5日 申請(qǐng)日期1999年8月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月23日
發(fā)明者石寶珍, 劉獻(xiàn)玲, 郝希仁, 韓明學(xué), 張建成 申請(qǐng)人:中國石化集團(tuán)洛陽石油化工工程公司