專利名稱：一種用于水熱減活的固定流化床反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油加工領(lǐng)域中一種用于水熱減活的固定流化床反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
催化裂化是石油加工的主要過程；催化裂化催化劑對產(chǎn)品收率、裝置的平穩(wěn)操作以及環(huán)境保護(hù)等方面起著重要作用，正確選擇催化劑將會給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。目前，各種催化裂化催化劑大量研發(fā)，以滿足各種原料、各種產(chǎn)品方案的要求。而對催化劑的開發(fā)、評價，或者對原料油的評價前，都需要水熱減活反應(yīng)；其中，固定流化床反應(yīng)器是水熱減活反應(yīng)的關(guān)鍵設(shè)備，而所用的噴嘴是其核心部件之一。常用的固定流化床反應(yīng)器有多種形式。CN200720090308. 5公開了一種固定流化床反應(yīng)器，設(shè)有一個殼體；在殼體內(nèi)，上部為直徑較大的圓柱形的沉降段，下部為直徑較小的圓柱形的反應(yīng)段。殼體的頂部設(shè)有法蘭、法蘭蓋，法蘭蓋上設(shè)有水蒸氣出口、催化劑加料管、熱偶套管、成組設(shè)置的過濾器；在位于反應(yīng)段底部的殼體上設(shè)有催化劑卸除口 ；位于反應(yīng)段側(cè)方偏下部有水蒸氣進(jìn)入口。這種反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，在目前的試驗(yàn)中承擔(dān)著重要的作用。CN200520044294. 4公開了一種固定流化床反應(yīng)器一種用于催化裂化或催化裂解的固定流化床反應(yīng)器，通過采用反應(yīng)器殼體從上至下依次包括擴(kuò)大段、反應(yīng)稀相段、反應(yīng)密相段和集氣段，集氣段與反應(yīng)密相段間設(shè)置氣體分布板，擴(kuò)大段直徑與高之比為1 1 8， 反應(yīng)稀相段和反應(yīng)密相段的直徑與高之比相等，均為1 1 20。和本發(fā)明不同的是該反應(yīng)器用于催化裂化反應(yīng)，其氣體或反應(yīng)物料從底部進(jìn)入在集氣室混合，該集氣段為倒錐形； 混合后的氣體通過氣體分布板，該技術(shù)中氣體流向和催化劑的流向是一致的。CN01220332. 7公開了一種用于試驗(yàn)研究的固定流化床反應(yīng)器，包括分布板5、進(jìn)料噴嘴6、篩孔板8以及熱電偶套管11 ；其中，分布板水平地固定在反應(yīng)器器壁上，其上沿與反應(yīng)器底部的垂直距離小于進(jìn)料噴嘴的垂直高度；進(jìn)料噴嘴垂直穿過分布板的中心，并與固定在反應(yīng)器底部的烴油管線相連；熱電偶套管沿反應(yīng)器中心軸線自上而下垂直插入反應(yīng)器內(nèi)，篩孔板水平地固定在熱電偶套管的下端。該反應(yīng)器對重質(zhì)烴油及苛刻的反應(yīng)條件具有很好的適應(yīng)性。該技術(shù)和本發(fā)明的區(qū)別在于該反應(yīng)器用于催化裂化反應(yīng)；該反應(yīng)器中含分布板、進(jìn)料噴嘴、篩孔板；進(jìn)料噴嘴垂直穿過分布板的中心，分布板分散氣體帶動催化劑至反應(yīng)段反應(yīng)，進(jìn)料噴嘴進(jìn)油，篩孔板對氣體和催化劑的流動方向和速度進(jìn)行調(diào)整，使反應(yīng)段內(nèi)形成均勻的催化劑床層。其篩孔板的作用和本發(fā)明的進(jìn)水管的作用有些類似，但該技術(shù)中篩孔板上沒有設(shè)置水蒸氣噴嘴，且氣體流向和催化劑的流向是一致的。存在的問題(1)對于微小的催化劑量來說(催化劑量在10_50g)，能夠均勻流化。然而，在催化劑量大于IOOg的情況下，由于水蒸氣體積增大，反應(yīng)段內(nèi)的流化線速較高，大量催化劑被氣體夾帶到沉降段上部的過濾器上，因而會影響催化劑的流化性能和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性 (試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性較差)，影響試驗(yàn)結(jié)果，不利于催化劑的均勻水熱減活。[0008](2)高溫水蒸氣由反應(yīng)段側(cè)面進(jìn)入反應(yīng)段的底部，與催化劑成正向接觸，將催化劑由底部吹起而流化，因?yàn)榉磻?yīng)段底部為錐形結(jié)構(gòu)，必然產(chǎn)生大量的氣泡，呈鼓泡流化床狀態(tài)，因而造成催化劑在反應(yīng)段流化不均勻，使得溫度難以控制，從而影響催化劑的水熱減活數(shù)據(jù)的重復(fù)性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種用于水熱減活的固定流化床反應(yīng)器，以解決現(xiàn)有的固定流化床反應(yīng)器及噴嘴存在的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性較差，反應(yīng)溫度不易準(zhǔn)確控制的問題。為解決上述問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種用于水熱減活的固定流化床反應(yīng)器，設(shè)有殼體1，在殼體1內(nèi)，自上而下有沉降段I、反應(yīng)段11和預(yù)提升段III，殼體的頂部設(shè)有法蘭6、法蘭蓋7，預(yù)提升段為圓弧形，反應(yīng)段和預(yù)提升段之間的殼體側(cè)面設(shè)有水蒸氣入口 301，反應(yīng)段和預(yù)提升段之間與法蘭蓋平行的截面上設(shè)置噴嘴3，噴嘴成圓環(huán)狀環(huán)管302，圓環(huán)狀環(huán)管至少為兩個，圓環(huán)間是連通的，在圓環(huán)上設(shè)置有噴嘴口 304，噴嘴口 304 與預(yù)提升段的弧面是相對的，水蒸氣入口與霧化噴嘴中心位置相連接，即水蒸氣入口與圓環(huán)狀環(huán)管中心位置相連接，圓環(huán)狀環(huán)管中心與圓環(huán)狀環(huán)管通過連接管道303相連接。本發(fā)明所述的反應(yīng)器，圓環(huán)狀環(huán)管中心與圓環(huán)通過連接通道303相連接，該連接通道303可以是十字連接管道。本發(fā)明所述的反應(yīng)器，圓環(huán)上設(shè)置的噴嘴口的個數(shù)不做限定，噴嘴口個數(shù)越多，水蒸氣分布越均勻，該噴嘴口至少2個。本發(fā)明所述的反應(yīng)器，在預(yù)提升段底部的殼體上設(shè)有柱塞閥和催化劑卸除管，柱塞閥的閥體空腔與預(yù)提升段的底部相連通，催化劑卸出管與閥體空腔相連通。本發(fā)明所述的反應(yīng)器，法蘭蓋上設(shè)置有催化劑加入口 9、水蒸氣導(dǎo)出管10和過濾器5 ；所述的水蒸氣導(dǎo)出管和過濾器設(shè)置至少3組。本發(fā)明所述的反應(yīng)器，反應(yīng)段與預(yù)提升段高度比為10 50，優(yōu)選為20 40。有益效果(1)本實(shí)用新型預(yù)提升段為圓弧形，可以有效降低反應(yīng)段的高度，反應(yīng)段和預(yù)提升段之間與法蘭蓋平行的截面上設(shè)置噴嘴，噴嘴成圓環(huán)狀，圓環(huán)至少為2個，圓環(huán)間以管子連通，圓環(huán)上的噴嘴口方向與預(yù)提升段的弧面是相對的，水蒸氣與催化劑成逆向接觸，將催化劑由預(yù)提升段吹起，經(jīng)霧化噴嘴的圓環(huán)后，可以防止大氣泡的形成，或?qū)⒋髿馀萜扑?，改善催化劑的流化狀態(tài)，使催化劑流化均勻，揚(yáng)析、夾帶減少；(2)本實(shí)用新型預(yù)提升段為圓弧形，可以減少反應(yīng)段上部的流化線速度；這樣有利于避免大量催化劑揚(yáng)析或被氣體夾帶到反應(yīng)段上部的過濾器上，避免催化劑水熱減活溫度有較大的波動。本實(shí)用新型可保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性較好。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。附圖和具體實(shí)施方式
并不限本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍。


圖1本實(shí)用新型的用于水熱減活的固定流化床反應(yīng)器沿對稱軸的剖視圖；I-沉降段，II-反應(yīng)段，III-預(yù)提升段，1-殼體，2-加熱爐瓦，3-噴嘴，4-柱塞閥，5-過濾器，6-法蘭，7-法蘭蓋，8-固定螺栓，9-催化劑加入口，10-水蒸氣導(dǎo)出管，301-水蒸氣入口。圖2用于水熱減活的固定流化床反應(yīng)器的噴嘴的俯視圖；301-水蒸氣入口， 302-圓環(huán)狀環(huán)管，303-連接通道。圖3用于水熱減活的固定流化床反應(yīng)器的噴嘴的剖面圖；304-噴嘴口。
具體實(shí)施方式
參見
圖1，本實(shí)用新型的用于水熱減活的固定流化床反應(yīng)器(簡稱反應(yīng)器)設(shè)有殼體1 ；在殼體1內(nèi)，自上而下有圓柱形沉降段I，圓柱形的反應(yīng)段II，圓弧形的預(yù)提升段III。 殼體1的外部為圓柱形易于加工，并可使反應(yīng)器的蓄熱性能較好。殼體1的頂部設(shè)有法蘭 6、法蘭蓋7，頂部法蘭6和法蘭蓋7上設(shè)有水蒸氣導(dǎo)出管10、過濾器5和催化劑加入口 9。 其中熱偶套管伸入至反應(yīng)器操作時在反應(yīng)段II內(nèi)所形成的催化劑密相床層的位置。過濾器5設(shè)于反應(yīng)水蒸氣導(dǎo)出管10的下方，兩者相連通；過濾器5的材料通常是微孔陶瓷或粉末冶金。在反應(yīng)段和預(yù)提升段之間的殼體側(cè)面設(shè)有水蒸氣入口 301，反應(yīng)段和預(yù)提升段之間與法蘭蓋平行的截面上設(shè)置噴嘴3，水蒸氣入口 301與霧化噴嘴3的中心位置相連通，霧化噴嘴3由兩個圓環(huán)、圓環(huán)通道組成，在圓環(huán)上設(shè)置有噴嘴口，噴嘴口與預(yù)提升段的弧面是相對的。所述的水蒸氣導(dǎo)出管10和過濾器5至少設(shè)置3組。下面結(jié)合
圖1 3說明本實(shí)用新型的具體操作過程。將經(jīng)過稱重的催化裂化催化劑通過催化劑入口 9送入反應(yīng)段II和預(yù)提升段III內(nèi)。水蒸氣由水蒸氣入口 301進(jìn)入，由噴嘴口 304噴出，與預(yù)提升段6內(nèi)催化劑先逆向接觸，水蒸氣夾帶催化劑向上經(jīng)過噴嘴進(jìn)入反應(yīng)段II，進(jìn)而進(jìn)入沉降段I，催化劑在其中自由沉降分離。在上述過程中，水蒸氣作為流化介質(zhì)使反應(yīng)段5內(nèi)的催化劑充分流化，形成催化劑密相床層。熱電偶套管內(nèi)插入熱電偶， 用來準(zhǔn)確測量水熱減活的反應(yīng)溫度，加熱爐瓦2的溫度由計算機(jī)精確控溫。柱塞閥4處于關(guān)閉狀態(tài)，如
圖1所示。水熱減活反應(yīng)后，停止進(jìn)水蒸氣，切換至空氣或氮?dú)?，冷卻降溫后，將反應(yīng)段M和預(yù)提升段III內(nèi)的催化劑經(jīng)柱塞閥4卸出。在上述的操作過程中，各步驟的操作條件可根據(jù)要求按常規(guī)選取。主要原料及來源LB0-12新鮮催化劑蘭州石化公司催化劑廠生產(chǎn)。原料油取自蘭州石化公司300萬噸/年催化裂化裝置的重質(zhì)原料油(性質(zhì)見表 1)。表1原料油的性質(zhì)
原料性質(zhì)密度(70°C)，Kg/cm3871.8殘?zhí)?，m%4.30四組分，m%飽和分63.5芳香分25.8膠質(zhì)10.7浙青質(zhì)-[0033]評價裝置采用洛陽石化工程公司的XTL-5型提升管催化裂化試驗(yàn)裝置。實(shí)施例1 催化劑采用LB0-12新鮮催化劑，首先將5000g催化劑LB0-16新鮮劑加入到反應(yīng)段II和預(yù)提升段III內(nèi)，加熱爐瓦2開始加熱殼體1，反應(yīng)段II達(dá)到800°C時，從水蒸氣進(jìn)入口 301通入溫度為500°C水蒸氣，與催化劑接觸后廢氣通過水蒸氣導(dǎo)出管10排空。水熱減活反應(yīng)兩次得到水熱老化后的LB0-12催化劑。LB0-12新鮮催化劑分兩批次在同一反應(yīng)條件下水熱減活，得到1#和2#樣品，在XTL-5型提升管催化裂化試驗(yàn)裝置評價結(jié)果。表2LB0-12新鮮催化劑經(jīng)水熱減活反應(yīng)后的評價結(jié)果
樣品號2#反應(yīng)溫度，°c500500物料平衡，Wt %99. 7599. 72劑油比，wt/wt5. 65. 6轉(zhuǎn)化率，Wt %74. 2874. 29產(chǎn)率，Wt %干氣1. 341. 35液化氣16. 8716. 78汽油48. 4548. 48柴油15. 8315. 74重油9. 909. 96焦炭7. 377. 40損失0. 250. 28總計100100 本實(shí)施例說明同一個催化裂化催化劑在同一反應(yīng)條件下分別水熱減活反應(yīng)兩次， 在XTL-5型提升管催化裂化試驗(yàn)裝置上評價結(jié)果表明平行誤差小于士0. 3個單位。
權(quán)利要求1.一種用于水熱減活的固定流化床反應(yīng)器，設(shè)有殼體(1)，在殼體(1)內(nèi)，自上而下有沉降段I、反應(yīng)段II和預(yù)提升段III，殼體的頂部設(shè)有法蘭(6)、法蘭蓋(7)，其特征在于預(yù)提升段為圓弧形，反應(yīng)段和預(yù)提升段之間的殼體側(cè)面設(shè)有水蒸氣入口(301)，反應(yīng)段和預(yù)提升段之間與法蘭蓋平行的截面上設(shè)置噴嘴(3)，噴嘴為圓環(huán)狀環(huán)管(302)，圓環(huán)狀環(huán)管至少為兩個，圓環(huán)間是連通的，在圓環(huán)上設(shè)置有噴嘴口(304)，噴嘴口(304)與預(yù)提升段的弧面是相對的，水蒸氣入口與圓環(huán)狀環(huán)管中心位置相連接，圓環(huán)狀環(huán)管中心與圓環(huán)狀環(huán)管通過連接管道(30 相連接。
2.—種權(quán)利要求1所述的固定流化床反應(yīng)器，其特征在于圓環(huán)狀環(huán)管中心與圓環(huán)狀環(huán)管通過十字連接通道相連接。
3.—種權(quán)利要求1所述的固定流化床反應(yīng)器，其特征在于圓環(huán)狀環(huán)管上設(shè)置的噴嘴口至少2個。
4.一種權(quán)利要求1所述的固定流化床反應(yīng)器，其特征在于法蘭蓋上設(shè)置有催化劑加入口(9)、水蒸汽導(dǎo)出管(10)和過濾器(5)，水蒸氣導(dǎo)出管和過濾器至少3組。
5.一種權(quán)利要求1所述的固定流化床反應(yīng)器，其特征在于預(yù)提升段底部的殼體上設(shè)有柱塞閥和催化劑卸除管，柱塞閥的閥體空腔與預(yù)提升段的底部相連通，催化劑卸出管與閥體空腔相連通。
6.一種權(quán)利要求1 5任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的固定流化床反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)段與預(yù)提升段高度比為10 50。
7.—種權(quán)利要求6所述的固定流化床反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)段與預(yù)提升段高度比為 20 40。
專利摘要一種用于水熱減活的固定流化床反應(yīng)器。該固定流化床反應(yīng)器設(shè)有殼體(1)，在殼體(1)內(nèi)，自上而下有沉降段I、反應(yīng)段II和預(yù)提升段III，殼體的頂部設(shè)有法蘭(6)、法蘭蓋(7)，預(yù)提升段為圓弧形，反應(yīng)段和預(yù)提升段之間的殼體側(cè)面設(shè)有水蒸氣入口(301)，反應(yīng)段和預(yù)提升段之間與法蘭蓋平行的截面上設(shè)置噴嘴(3)，噴嘴成圓環(huán)狀環(huán)管(302)，圓環(huán)狀環(huán)管至少為兩個，圓環(huán)間是連通的，在圓環(huán)上設(shè)置有噴嘴口(304)，噴嘴口(304)與預(yù)提升段的弧面是相對的，水蒸氣入口與圓環(huán)狀環(huán)管中心位置相連接，圓環(huán)狀環(huán)管中心與圓環(huán)狀環(huán)管通過連接管道(303)相連接。
文檔編號C10G11/18GK202336327SQ201120394789
公開日2012年7月18日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者侯凱軍, 張忠東, 張愛群, 張愛萍, 李曉艷, 李清云, 柳召永, 樊紅超, 王智峰, 王艷飛, 田愛珍, 馬燕青, 高永福, 高雄厚 申請人:中國石油天然氣股份有限公司