專利名稱：重質(zhì)石油烴高溫催化接觸裂解生產(chǎn)低碳烯烴的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油煉制和石油化工領(lǐng)域，涉及重質(zhì)石油烴高溫催化接觸裂解生產(chǎn)低碳烯烴的裝置，具體地講，涉及此類裝置的反應(yīng)器與再生器。
重質(zhì)石油烴高溫催化接觸裂解生產(chǎn)低碳烯烴的工藝，是采用流態(tài)化反應(yīng)一再生技術(shù)，使重質(zhì)石油烴在流化床中與固體顆粒催化劑接觸，在高溫和水蒸汽存在下，發(fā)生催化裂解，生成以乙烯、丙烯為主的低碳烯烴的工藝。中國專利CN1083092A、CN1218786A、CN1030313C等均公開了類似的工藝技術(shù)。在工程上應(yīng)用流化催化裂化裝置(以下稱FCC)的反應(yīng)器與再生器型式，來實現(xiàn)重質(zhì)石油烴高溫催化接觸裂解生產(chǎn)低碳烯烴的反應(yīng)和再生過程，存在諸多問題，具體分析于下FCC反應(yīng)器與再生器的溫度低，其反應(yīng)溫度小于550℃，再生溫度小于750℃，反應(yīng)器與再生器內(nèi)構(gòu)件較多，并多采用內(nèi)置式旋風分離器，多處采用耐熱合金鋼，F(xiàn)CC反應(yīng)汽提段內(nèi)通常設(shè)置各種復雜的內(nèi)構(gòu)件，使維修和襯里施工不便；由于再生溫度低，再生反應(yīng)速度慢，要達到預(yù)期的燒焦效果，再生器的設(shè)備直徑很大，設(shè)備的固定投資較大；隨著原料日益變重，反應(yīng)生焦量增大，F(xiàn)CC過程通常情況下熱量過剩，需要在再生器增設(shè)取熱器；由于FCC的劑油比小，再生劑攜帶的煙氣進入反應(yīng)器后，對后續(xù)分離系統(tǒng)的影響小。FCC再生器由于操作線速低，器內(nèi)的氣固分離依靠催化劑的自由沉降來實現(xiàn)，分離效率低，使得再生器的沉降段很高，直徑很大，設(shè)備投資高。
重質(zhì)石油烴高溫催化接觸裂解生產(chǎn)低碳烯烴的反應(yīng)溫度和再生溫度高，其反應(yīng)溫度常大于700℃，再生溫度大于800℃。高溫反應(yīng)要求嚴格控制二次裂化反應(yīng)、縮合生焦等反應(yīng)。同時高溫反應(yīng)和高溫再生應(yīng)最大限度地減少設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件，充分應(yīng)用非金屬襯里，從而使用普通鋼材，減少耐溫合金鋼的使用，減少投資費用，并便于維修。由于反應(yīng)溫度高，反應(yīng)深度深，所需熱量大，再生器燒焦產(chǎn)生的熱量不能滿足反應(yīng)所需的熱量，需要在再生部分補充燃料燃燒，以滿足兩器熱平衡的需要。隨再生劑的循環(huán)帶入反應(yīng)系統(tǒng)的雜質(zhì)氣體，如氮氣、二氧化碳、氧氣等，進入后續(xù)的乙烯回收與分離系統(tǒng)，會增加分離的難度。由于燒焦溫度高，同時有補燃器的升溫，起燃溫度高，燒焦速度快，同時，重烴裂化以熱反應(yīng)為主，允許再生劑含碳量較高，因此，待生劑的燒焦可以采用高效燒焦管再生，以減小再生器的直徑，節(jié)省設(shè)備的投資。氣固分離高效分離設(shè)備和合理的布置，將減小反應(yīng)沉降段和再生沉降段的設(shè)備直徑。
由以上分析可知，重質(zhì)石油烴高溫催化接觸裂解生產(chǎn)低碳烯烴，不同于普通流化催化裂化(FCC)過程，因此，有必要開發(fā)適合重質(zhì)石油烴高溫催化接觸裂解生產(chǎn)低碳烯烴的高效反應(yīng)器和再生器，本發(fā)明的目的正在于此。
本發(fā)明總的設(shè)計構(gòu)思在于一種重質(zhì)石油烴高溫催化接觸裂解生產(chǎn)低碳烯烴的裝置，包括反應(yīng)器、再生器和補熱提升器，反應(yīng)器采用提升管反應(yīng)器，在提升管反應(yīng)器出口設(shè)快速分離設(shè)施、反應(yīng)器沉降段和反應(yīng)汽提段。再生器為燒焦管再生器，在燒焦管出口設(shè)快速分離設(shè)備、再生器沉降段、再生劑汽提段和一組單級外旋風分離器。燒焦管下部設(shè)補熱提升器，補熱提升器與燒焦管成為一體式結(jié)構(gòu)。反應(yīng)器與再生器和補熱提升器之間由待生催化劑斜管和再生催化劑斜管相連接。
本發(fā)明構(gòu)思的反應(yīng)器、再生器和補熱提升器型式，滿足了重質(zhì)石油烴高溫催化接觸裂解生產(chǎn)低碳烯烴的工藝條件，特別是燒焦管再生器和底部補熱提升器的設(shè)計，既滿足了燒焦和補熱的要求，又降低了設(shè)備的投資。
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的裝置。
附圖及圖面說明附

圖1本發(fā)明裝置所用反應(yīng)器的一種典型結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2本發(fā)明裝置所用反應(yīng)器的另一種典型結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3本發(fā)明裝置所用補熱提升器和再生器的一種典型結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4本發(fā)明裝置所用補熱提升器和再生器的另一種典型結(jié)構(gòu)示意圖。
如附圖1所示，本發(fā)明反應(yīng)器，包括提升管11、提升管出口快分14、反應(yīng)器沉降段15、反應(yīng)汽提段13、集氣管16和一組單級外旋風分離器17。提升管11下部接再生催化劑斜管1，將來自再生器的熱再生催化劑導入提升管11。進料噴嘴12設(shè)置在再生催化劑斜管1進口上方，反應(yīng)汽提段13內(nèi)設(shè)汽提蒸汽分布器3，其下方接待生催化劑斜管2，將汽提后的待生催化劑導入再生器。提升管出口快分14，可選用工程上成熟的慣性快分、彈性快分、旋流式快分等型式，本發(fā)明推薦選用分離效率高的旋流式快分。反應(yīng)汽提段13內(nèi)，除設(shè)置蒸汽分布器3外，本發(fā)明推薦不設(shè)置其它內(nèi)件，這是由于反應(yīng)溫度高，反應(yīng)深度深，所需熱量大，再生器燒焦產(chǎn)生的熱量不能滿足反應(yīng)所需的熱量，以及所采用的催化劑性質(zhì)的不同(低比表面積，低孔容等)，因此，本發(fā)明的反應(yīng)汽提段13內(nèi)可不設(shè)內(nèi)構(gòu)件，同時也便于襯里施工和維修。外旋風分離器17的料腿可以設(shè)在稀相空間，并采用重錘或翼閥，也可以設(shè)在流化床層區(qū)，但均不伸入器壁內(nèi)。本發(fā)明反應(yīng)器利用提升管出口快分14和單級外旋風分離器17，可使反應(yīng)油氣與催化劑迅速脫離接觸，以減少二次反應(yīng)，并使反應(yīng)器沉降段15的高度降低，節(jié)省固定投資費用。
附圖2所示反應(yīng)器與附圖1不同點在于提升管11出口快速分離設(shè)施，附圖1是由提升管出口快分14和設(shè)置于反應(yīng)器沉降段15上的一組單級外旋風分離器17組成，而附圖2為三級快分-一次快分14a、二次快分14b、三次快分14c組成，反應(yīng)器沉降段15被相應(yīng)劃分為一次反應(yīng)器沉降段15a、二次反應(yīng)器沉降段15b、三次反應(yīng)器沉降段15c，一次反應(yīng)器沉降段15a和二次反應(yīng)器沉降段15b通過設(shè)備環(huán)隙相連通，三次反應(yīng)器沉降段15c通過催化劑輸送管29與反應(yīng)汽提段13上部相連通。
附圖2所示反應(yīng)器，省去了旋風分離器，降低了造價和維修費用。一次快分14a、二次快分14b、三次快分14c的型式本發(fā)明沒有限制，成熟的快分設(shè)備和結(jié)構(gòu)型式均可使用。
附圖1、2中箭頭方向為催化劑或油氣流動方向。
附圖3所示本發(fā)明的補熱提升器和再生器，主要由補熱提升器31，燒焦管32，再生器沉降段33，燒焦管出口快分34，集氣管36，一組單級外旋風分離器37和再生劑汽提段38組成。補熱提升器31設(shè)于燒焦管32下部，與燒焦管32成為一體。補熱提升器31下部設(shè)補燃油進口40和補燃提升風進口41，兩者可分別設(shè)置噴嘴或分布器，也可設(shè)置混合進料噴嘴或分布器。待生催化劑由反應(yīng)器經(jīng)待生斜管2進入補熱提升器31，補熱提升器31具有提高起始燒焦溫度加快燒焦反應(yīng)速度的作用，還具有布風提升催化劑的作用。燒焦管32不同高度上，還可根據(jù)燒焦情況，設(shè)置一個或多個補燃風進口42，以補充燒焦過程中對氧的需要。燒焦管出口快分34，可選用工程上成熟的慣性快分、彈性快分、旋流式快分等型式，本發(fā)明推薦選用分離效率高的旋流式快分。再生器沉降段33下部設(shè)置分布器35，分布器35可進蒸汽，此時可對再生催化劑先進行初步汽提，也可進空氣，此時起輔助燃燒的作用，對再生催化劑進行進一步的燒焦。再生劑汽提段38由再生劑導管44與再生器沉降段33下部相連通，為方便襯里施工，再生劑汽提段38可以是無內(nèi)構(gòu)件汽提段，也可以是高效規(guī)整填料式汽提段。汽提蒸汽進入底部汽提分布器43，汽提出的雜質(zhì)氣體由上部導管39返回再生器沉降段33上部進入再生煙氣，經(jīng)汽提后的再生催化劑經(jīng)再生斜管1進入反應(yīng)器。單級外旋風分離器37的料腿可以設(shè)在再生器沉降段33的稀相空間，并采用重錘或翼閥，也可以設(shè)在再生器沉降段33下部的流化床層區(qū)，但不伸出器壁。
附圖3所示本發(fā)明再生器下部設(shè)置了補熱提升器31，解決了反應(yīng)再生過程自身熱平衡存在嚴重供熱不足的問題，滿足了兩器熱平衡的需要，同時，由于設(shè)在再生器的下部，提高了焦炭的起燃溫度。由于燒焦溫度高，同時有補熱提升器31的升溫，起燃溫度高，燒焦速度快，因此本發(fā)明待生催化劑劑的燒焦采用燒焦管32的型式，大大減小了設(shè)備的直徑，使設(shè)備直徑可以減少一倍以上，從而節(jié)省了設(shè)備的投資。設(shè)置的再生劑汽提段38使用蒸汽將再生劑中的氮氣、二氧化碳、氧氣等汽提出來進入再生煙氣，減少了這些惰性氣體隨再生劑的循環(huán)而帶入反應(yīng)系統(tǒng)，再進入產(chǎn)品的回收與分離的系統(tǒng)的可能性，降低了產(chǎn)品分離的難度。由于燒焦管氣體線速較高，燒焦管出口采用快速分離設(shè)施和外旋風分離器來分離煙氣與催化劑，分離效率高，減小了再生器沉降段33的直徑和高度，減少了再生器的內(nèi)構(gòu)件。
附圖4所示再生器與附圖3的不同點僅在于；再生劑汽提段38直接設(shè)于再生器沉降段33下部，與再生器沉降段33相連通，并與燒焦管32同軸布置。這樣使設(shè)備的布置更緊湊。
附圖3、4中箭頭方向為催化劑或煙氣流動方向。
權(quán)利要求
1.一種重質(zhì)石油烴高溫催化接觸裂解生產(chǎn)低碳烯烴的裝置，包括反應(yīng)器、再生器和補熱提升器(31)，反應(yīng)器采用提升管反應(yīng)器，包括提升管(11)、提升管反應(yīng)器出口快速分離設(shè)施、反應(yīng)器沉降段(15)和反應(yīng)汽提段(13)，再生器為燒焦管再生器，包括燒焦管(32)、燒焦管出口快分(34)、再生器沉降段(33)、再生劑汽提段(38)、一組單級外旋風分離器(37)，補熱提升器(31)設(shè)于燒焦管(32)下部，與燒焦管(32)成為一體結(jié)構(gòu)，反應(yīng)器與再生器和補熱提升器(31)之間由待生催化劑斜管(2)和再生催化劑斜管(1)相連接。
2.如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于提升管反應(yīng)器出口快速分離設(shè)施由提升管出口快分14和設(shè)置于反應(yīng)器沉降段(15)上的一組單級外旋風分離器17組成。
3.如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于提升管反應(yīng)器出口快速分離設(shè)施由一次快分(14a)、二次快分(14b)、三次快分(14c)組成，反應(yīng)器沉降段(15)由一次反應(yīng)器沉降段(15a)、二次反應(yīng)器沉降段(15b)、三次反應(yīng)器沉降段(15c)組成，一次反應(yīng)器沉降段(15a)和二次反應(yīng)器沉降段(15b)通過設(shè)備環(huán)隙相連通，三次反應(yīng)器沉降段(15c)通過催化劑輸送管(29)與反應(yīng)汽提段(13)上部相連通。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述裝置，其特征在于再生劑汽提段(38)由再生劑導管(44)與再生器沉降段(33)下部相連通，上部由導管(39)與再生器沉降段(33)上部相連通，再生器沉降段(33)下部設(shè)置分布器(35)。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述裝置，其特征在于再生劑汽提段(38)直接設(shè)于再生器沉降段(33)下部，與再生器沉降段(33)相連通，并與燒焦管32同軸布置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種重質(zhì)石油烴高溫催化接觸裂解生產(chǎn)低碳烯烴的裝置,包括反應(yīng)器、再生器和補熱提升器,反應(yīng)器包括提升管、提升管反應(yīng)器出口快速分離設(shè)施、反應(yīng)器沉降段和反應(yīng)汽提段,再生器包括燒焦管、燒焦管出口快分、再生器沉降段、再生劑汽提段、一組單級外旋風分離器,補熱提升器設(shè)于燒焦管下方。本發(fā)明滿足了重質(zhì)石油烴高溫催化接觸裂解生產(chǎn)低碳烯烴的工藝要求,又降低了設(shè)備的投資。
文檔編號C10G11/00GK1319643SQ01106480
公開日2001年10月31日 申請日期2001年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月14日
發(fā)明者張福詒, 張立新, 石寶珍, 張振千, 劉獻玲, 張聚越, 劉昱 申請人:中國石化集團洛陽石油化工工程公司