一種重油裂化反應(yīng)器和重油裂化方法
【專利摘要】一種重油裂化反應(yīng)器和使用該重油裂化反應(yīng)器的重油裂化方法，該重油裂化反應(yīng)器包括預(yù)提升段、床層反應(yīng)段、提升管反應(yīng)段、沉降段和汽提段，其中，預(yù)提升段的直徑和提升管反應(yīng)段的直徑都小于床層反應(yīng)段的直徑，預(yù)提升段與床層反應(yīng)段之間通過沿著從預(yù)提升段到床層反應(yīng)段的方向擴徑的擴徑段連通，床層反應(yīng)段與提升管反應(yīng)段之間通過沿著從床層反應(yīng)段到提升管反應(yīng)段的方向縮徑的縮徑段連通，汽提段位于沉降段的下方，并且汽提段的頂部與沉降段連通，提升管反應(yīng)段貫穿汽提段且一端位于沉降段內(nèi)，提升管反應(yīng)段位于沉降段內(nèi)的端部設(shè)置有氣固分離裝置。根據(jù)本發(fā)明的重油裂化反應(yīng)器能夠減輕甚至防止床層反應(yīng)段內(nèi)形成結(jié)焦，并提高輕質(zhì)油品的收率。
【專利說明】一種重油裂化反應(yīng)器和重油裂化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種重油裂化反應(yīng)器，以及使用該重油裂化反應(yīng)器進行重油裂化的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是貧油富煤的國家，原油日趨重質(zhì)化、劣質(zhì)化，有些原油中的重質(zhì)組分殘?zhí)亢徒饘俸烤芨?，用傳統(tǒng)的加工方法很難高效地對其進行綜合利用。目前處理重質(zhì)油常用的工藝是延遲焦化，反應(yīng)器為焦化塔，高溫重油進入反應(yīng)器，在較高反應(yīng)溫度和較長反應(yīng)時間的條件下，使重油發(fā)生深度熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)，生成焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、重質(zhì)餾分油(焦化蠟油)和石油焦。反應(yīng)器發(fā)生反應(yīng)時存在氣液固三相。該工藝中，由于重質(zhì)油需要在高溫下經(jīng)過較長的時間通過熱裂化生成較輕的油品，因此，當(dāng)原料殘?zhí)亢芨邥r，生焦量很大。為了解決這一問題，已經(jīng)開發(fā)了反應(yīng)溫度較高、停留時間較短的流化焦化工藝。流化焦化工藝采用床層反應(yīng)段，以焦粉為重油熱解的熱載體，進入反應(yīng)器的重油以液膜附著在顆粒上，減少了重油以液相存在的時間，從而提高了輕質(zhì)油品的收率。
[0003]然而，已有的重油裂化反應(yīng)器只能摻煉部分重油，甚至不能加工劣質(zhì)重油。因此，需要開發(fā)出新的重油裂化反應(yīng)器。
[0004]為此，CN202070330U提出了一種有利于加工劣質(zhì)重油的提升管反應(yīng)段，該反應(yīng)器以生產(chǎn)烯烴為界將反應(yīng)器分為三個反應(yīng)器區(qū):進料反應(yīng)區(qū)、烯烴反應(yīng)區(qū)和深度反應(yīng)區(qū)，這三個反應(yīng)區(qū)中烯烴反應(yīng) 區(qū)的直徑最大約為進料反應(yīng)區(qū)的2倍，深度反應(yīng)區(qū)的直徑最小。反應(yīng)器能夠較大比例加工重質(zhì)原料油，但還不能完全加工劣質(zhì)重油。
[0005]CN101993723A提出了一種劣質(zhì)重油改質(zhì)的方法和裝置。該發(fā)明依托催化裂化裝置，設(shè)置重油改質(zhì)反應(yīng)器，利用待生積炭催化劑作為重油改質(zhì)的熱載體。重油改質(zhì)器為上粗下細結(jié)構(gòu)，反應(yīng)器下段為提升管，上部為床層結(jié)構(gòu)。此種反應(yīng)器在大處理量深度加工劣質(zhì)重油時，易造成初始反應(yīng)段結(jié)焦，影響裝置的穩(wěn)定運行。
[0006]US20110206563A1提出了一種應(yīng)用于流化焦化的改進型循環(huán)流化床反應(yīng)器，反應(yīng)器上部重油反應(yīng)區(qū)，下部汽提區(qū)，均為密相流化床操作，汽提區(qū)設(shè)有改善顆粒流化性的擋板。汽提區(qū)在反應(yīng)區(qū)的下方，汽提出的油氣要經(jīng)過床層反應(yīng)段，增加了產(chǎn)物氣的停留時間，將會減少液體產(chǎn)物的收率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的重油裂化反應(yīng)器存在的上述缺陷，提供一種新的重油裂化反應(yīng)器。
[0008]本發(fā)明提供了一種重油裂化反應(yīng)器，該重油裂化反應(yīng)器包括預(yù)提升段、床層反應(yīng)段、提升管反應(yīng)段、沉降段和汽提段，其中，所述預(yù)提升段的直徑和所述提升管反應(yīng)段的直徑都小于所述床層反應(yīng)段的直徑，所述預(yù)提升段與所述床層反應(yīng)段之間通過沿著從所述預(yù)提升段到所述床層反應(yīng)段的方向擴徑的擴徑段連通，所述床層反應(yīng)段與所述提升管反應(yīng)段之間通過沿著從所述床層反應(yīng)段到所述提升管反應(yīng)段的方向縮徑的縮徑段連通，所述汽提段位于所述沉降段的下方，并且所述汽提段的頂部與所述沉降段連通，所述提升管反應(yīng)段貫穿所述汽提段且一端位于所述沉降段內(nèi)，所述提升管反應(yīng)段位于所述沉降段內(nèi)的端部設(shè)置有氣固分離裝置。
[0009]優(yōu)選地，所述預(yù)提升段與所述床層反應(yīng)段的直徑之比為1:1.1-6，更優(yōu)選為1:2-3。
[0010]優(yōu)選地，所述擴徑段的內(nèi)壁與垂直方向的夾角為10-60°，更優(yōu)選為10-45°。
[0011]優(yōu)選地，所述提升管反應(yīng)段與所述床層反應(yīng)段的直徑之比為1:1.5-8，更優(yōu)選為1:2-5。
[0012]優(yōu)選地，所述床層反應(yīng)段的長徑比為1-15:1，更優(yōu)選為1-10:1 ;所述提升管反應(yīng)段的長徑比為2-30:1，更優(yōu)選為5-20:1。
[0013]優(yōu)選地，所述縮徑段的內(nèi)壁與所述垂直方向的夾角為10-60°，更優(yōu)選為10-45。。
[0014]優(yōu)選地，所述提升管反應(yīng)段、所述沉降段和所述汽提段同軸設(shè)置。
[0015]優(yōu)選地，所述提升管反應(yīng)段與所述汽提段的直徑之比為1:1.5-8，更優(yōu)選為1:
2-5 ;所述汽提段與所述沉降段的直徑之比為1:1_2，更優(yōu)選為1:1-1.5。
[0016]優(yōu)選地，所述重油裂化反應(yīng)器還包括噴嘴，所述噴嘴設(shè)置于所述床層反應(yīng)段和/或所述擴徑段的側(cè)壁上。
[0017]更優(yōu)選地，所述重油裂化反應(yīng)器設(shè)置有多層噴嘴，且至少一層噴嘴設(shè)置在所述擴徑段的側(cè)壁上。
[0018]進一步優(yōu)選地，所述噴嘴的層數(shù)為2-4，且每層的噴嘴數(shù)為3-10。
[0019]更優(yōu)選地，所述噴嘴包括噴射管和套管，沿著所述噴射管內(nèi)的物流流向，所述噴射管依次包括混合段、輸送段和噴頭，所述混合段的內(nèi)徑大于所述輸送段的內(nèi)徑，所述輸送段和所述噴頭容納在所述套管內(nèi)，并且所述套管的內(nèi)壁與所述輸送段和所述噴頭的外壁之間具有間隙，所述混合段設(shè)置有蒸汽入口和重油入口，所述噴頭的側(cè)部設(shè)置有開口，所述噴頭的頂部設(shè)置有開口，所述套管的側(cè)部設(shè)置有蒸汽入口，所述套管的頂部設(shè)置有噴嘴開口。
[0020]進一步優(yōu)選地，所述噴射管還包括縮徑段，所述縮徑段設(shè)置在所述混合段和所述輸送段之間。
[0021]進一步優(yōu)選地，所述混合段內(nèi)設(shè)置有分散裝置，所述分散裝置將所述混合段分成兩個相互連通的區(qū)域。所述分散裝置優(yōu)選為旋流噴頭。對于所述旋流噴頭，所述旋流噴頭的中部優(yōu)選設(shè)置有拉瓦爾孔，所述旋流噴頭的側(cè)部優(yōu)選設(shè)置有螺旋凹槽。
[0022]更進一步優(yōu)選地，在所述混合段內(nèi)，所述分散裝置靠近所述輸送段的一端。
[0023]在所述噴射管中，所述混合段的內(nèi)徑與所述輸送段的內(nèi)徑之比優(yōu)選為2-20:1。
[0024]對于所述噴頭，沿著所述噴射管內(nèi)的物流流向，所述噴頭優(yōu)選依次包括擴徑區(qū)域和縮徑區(qū)域，噴頭側(cè)部的開口優(yōu)選設(shè)置在所述擴徑區(qū)域的側(cè)壁上。
[0025]更優(yōu)選地，沿著所述噴射管內(nèi)的物流流向，所述擴徑區(qū)域的高度占所述噴頭的總高度的30-6 0%。
[0026]更優(yōu)選地，沿著所述噴射管內(nèi)的物流流向，所述套管的頂部為縮徑段，而且所述縮徑區(qū)域的側(cè)壁與所述套管的頂部的側(cè)壁平行。[0027]本發(fā)明還提供了使用上述重油裂化反應(yīng)器的重油裂化方法。
[0028]在本發(fā)明提供的所述重油裂化反應(yīng)器中，預(yù)提升段的直徑小于床層反應(yīng)段的直徑，且二者之間通過沿著從預(yù)提升段到床層反應(yīng)段的方向擴徑的擴徑段連通，使得來自預(yù)提升段的接觸劑在進入床層反應(yīng)段后流動速度降低。在這種情況下，注入床層反應(yīng)段中重油在單位時間內(nèi)能夠接觸到相對較多的接觸劑，從而能夠避免由于接觸劑與較多的重油接觸而形成的大顆粒，進而能夠減輕甚至防止床層反應(yīng)段內(nèi)形成結(jié)焦。而且，接觸劑在床層反應(yīng)段內(nèi)的流動速度較小，在預(yù)提升段內(nèi)的流動速度較大，床層反應(yīng)段內(nèi)的與重油接觸過的接觸劑不會返混到預(yù)提升段中，因而避免了返混接觸劑由于與大量的重油接觸而造成的結(jié)焦。
[0029]而且，在本發(fā)明提供的所述重油裂化反應(yīng)器中，提升管反應(yīng)段的直徑小于床層反應(yīng)段的直徑，且二者之間通過沿著從床層反應(yīng)段到提升管反應(yīng)段的方向縮徑的縮徑段連通，使得由床層反應(yīng)段產(chǎn)生的油氣在進入提升管反應(yīng)段后流動速度增大，從而能夠縮短油氣的停留時間，提聞輕質(zhì)油品的收率。
[0030]另外，在本發(fā)明提供的所述重油裂化反應(yīng)器中，將沉降段、汽提段以及提升管反應(yīng)段等耦合在一起，有利于簡化設(shè)備加工。
[0031]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0033]圖1是根據(jù)本發(fā)明的所述重油裂化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2是本發(fā)明的所述重油裂化反應(yīng)器中的噴嘴的一種優(yōu)選實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖3是本發(fā)明的所述重油裂化反應(yīng)器中的噴嘴的另一種優(yōu)選實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖4本發(fā)明的所述重油裂化反應(yīng)器中的噴嘴的頂部的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]附圖標記說明
[0038]1 預(yù)提升段2 床層反應(yīng)段 3 提升管反應(yīng)段
[0039]4 沉降段5 汽提段6 噴嘴
[0040]7 氣固分離裝置 8 旋風(fēng)分離器 9 汽提氣分布器
[0041]10 預(yù)提升氣分布器11 汽提段料腿 12 預(yù)提升段料腿
[0042]13 油氣出口管線 61 噴射管62 套管
[0043]63 分散裝置611混合段612輸送段
[0044]613噴頭614蒸汽入口 615重油入口
[0045]616 開口617 開口618 縮徑段
[0046]619擴徑區(qū)域 620縮徑區(qū)域 631拉瓦爾孔
[0047]632螺旋凹槽
【具體實施方式】[0048]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0049]在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下”通常是指參考附圖所示的上、下；“內(nèi)、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內(nèi)、外；“底部”、“頂部”和“側(cè)部”均是基于各部件內(nèi)的物流流向而言的，其中，“底部”是指沿著相應(yīng)部件內(nèi)的物流流向的上游的端部，“頂部”是指沿著相應(yīng)部件內(nèi)的物流流向的下游的端部，“側(cè)部”是指頂部和底部之間的部分。
[0050]如圖1所示，本發(fā)明提供的所述重油裂化反應(yīng)器包括預(yù)提升段1、床層反應(yīng)段2、提升管反應(yīng)段3、沉降段4和汽提段5，其中，所述預(yù)提升段I的直徑和所述提升管反應(yīng)段3的直徑都小于所述床層反應(yīng)段2的直徑，所述預(yù)提升段I與所述床層反應(yīng)段2之間通過沿著從所述預(yù)提升段I到所述床層反應(yīng)段2的方向擴徑的擴徑段連通，所述床層反應(yīng)段2與所述提升管反應(yīng)段3之間通過沿著從所述床層反應(yīng)段2到所述提升管反應(yīng)段3的方向縮徑的縮徑段連通，所述汽提段5位于所述沉降段4的下方，并且所述汽提段5的頂部與所述沉降段4連通，所述提升管反應(yīng)段3貫穿所述汽提段5且一端位于所述沉降段4內(nèi)，所述提升管反應(yīng)段3位于所述沉降段4內(nèi)的端部設(shè)置有氣固分離裝置7。
[0051]在所述重油裂化反應(yīng)器中，使預(yù)提升段I的直徑小于床層反應(yīng)段2的直徑的目的是使來自預(yù)提升段I的接觸劑在進入床層反應(yīng)段2后流動速度降低。由于只要保證預(yù)提升段I的直徑小于床層反應(yīng)段2的直徑，即可實現(xiàn)使接觸劑從預(yù)提升段I進入床層反應(yīng)段2的過程中發(fā)生減速，因此二者直徑的具體比例沒有特別的限定。在優(yōu)選情況下，預(yù)提升段I與床層反應(yīng)段2的直徑之比為1:1.1-6，更優(yōu)選為1:2-3。
[0052]在所述重油裂化反應(yīng)器中，使提升管反應(yīng)段3的直徑小于床層反應(yīng)段2的直徑的目的是使由床層反應(yīng)段2產(chǎn)生的油氣在進入提升管反應(yīng)段3后流動速度增大，以縮短油氣的停留時間。由于只要保證提升管反應(yīng)段3的直徑小于床層反應(yīng)段2的直徑，即可實現(xiàn)使油氣進入提升管反應(yīng)段3的過程中發(fā)生加速，因此二者直徑的具體比例沒有特別的限定。在優(yōu)選情況下，提升管反應(yīng)段3與床層反應(yīng)段2的直徑之比為1:1.5-8，優(yōu)選為1:2-5。在優(yōu)選情況下，床層反應(yīng)段2的長徑比為1-15:1，更優(yōu)選為1-10:1 ;提升管反應(yīng)段3的長徑比為2-30:1，更優(yōu)選為5-20:1。
[0053]在所述重油裂化反應(yīng)器中，在預(yù)提升段I和床層反應(yīng)段2之間設(shè)置擴徑段(沿著從預(yù)提升段I到床層反應(yīng)段2的方向擴徑)，以及在床層反應(yīng)段2和提升管反應(yīng)段3之間設(shè)置縮徑段(沿著從床層反應(yīng)段2到提升管反應(yīng)段3的方向縮徑)的目的是為了防止重油在直徑發(fā)生變化的過渡區(qū)域發(fā)生聚集，從而引起結(jié)焦。在優(yōu)選情況下，所述擴徑段的內(nèi)壁與垂直方向的夾角為10-60° ,更優(yōu)選為10-45° ;所述縮徑段的內(nèi)壁與所述垂直方向的夾角為10-60。，更優(yōu)選為 10-45°。
[0054] 在所述重油裂化反應(yīng)器中，提升管反應(yīng)段3、沉降段4和汽提段5是通過這樣的方式耦合在一起的:將提升管反應(yīng)段3設(shè)置在沉降段4和汽提段5的內(nèi)部，并且貫穿汽提段5，也即貫穿汽提段5的頂部和底部，而且使汽提段5的頂部與沉降段4的底部連通。通過這樣的耦合結(jié)構(gòu)，有利于簡化設(shè)備加工，并節(jié)省設(shè)備占地面積。在一種優(yōu)選實施方式中，如圖1所示，將提升管反應(yīng)段3、沉降段4和汽提段5同軸設(shè)置。在這里，所述同軸設(shè)置并不是要求提升管反應(yīng)段3、沉降段4和汽提段5的中心軸線絕對地完全重合，而是只要保證三者的中心軸線通過肉眼觀察不發(fā)生嚴重偏離即可。
[0055]在優(yōu)選情況下，提升管反應(yīng)段3與汽提段5的直徑之比為1:1.5_8，優(yōu)選為1:2_5。
[0056]在優(yōu)選情況下，汽提段5與沉降段4的直徑之比為1:1_2，優(yōu)選為1:1_1.5。
[0057]所述汽提段5的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以為各種常規(guī)的結(jié)構(gòu)，例如可以為空筒結(jié)構(gòu)、盤環(huán)形擋板結(jié)構(gòu)或兩段環(huán)流結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選情況下，所述沉降段5的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為盤環(huán)形擋板結(jié)構(gòu)。
[0058]所述氣固分離裝置7優(yōu)選為本領(lǐng)域常規(guī)使用的氣固快速分離裝置。
[0059]如圖1所示，所述重油裂化反應(yīng)器還可以包括旋風(fēng)分離器8。旋風(fēng)分離器8設(shè)置在沉降段4內(nèi)，用于進一步氣固分離，以分離出基本上不含接觸劑的固體顆粒的油氣。通過所述旋風(fēng)分離器8分離出的油氣可以通過油氣出口管線13導(dǎo)出。在優(yōu)選情況下，所述旋風(fēng)分離器8為兩級氣固旋風(fēng)分離器。
[0060]如圖1所示，所述重油裂化反應(yīng)器還可以包括汽提氣分布器9。所述汽提氣分布器9設(shè)置在靠近汽提段5的底部的位置，用于向所述汽提段5供給汽提氣，對經(jīng)過沉降段4沉降下來的接觸劑進行汽提。
[0061]如圖1所示，所述重油裂化反應(yīng)器還可以包括汽提段料腿11。所述汽提段料腿11設(shè)置在汽提段5的底部。當(dāng)汽提段5中設(shè)置有汽提氣分布器9時，所述汽提段料腿11優(yōu)選設(shè)置在汽提氣分布器9的下方。所述汽提段料腿11用于將經(jīng)過汽提的接觸劑輸送后續(xù)的再生器(圖中未顯示)中進行再生。
[0062]如圖1所示， 所述重油裂化反應(yīng)器還可以包括預(yù)提升段料腿12和預(yù)提升氣分布器
10。預(yù)提升段料腿12和預(yù)提升氣分布器10均設(shè)置在靠近預(yù)提升段I的底部的位置，而且預(yù)提升段料腿12設(shè)置在預(yù)提升氣分布器10的上方。所述預(yù)提升段料腿12用于將經(jīng)過再生器(圖中未顯示)再生的接觸劑和/或新鮮的接觸劑(即未經(jīng)過重油裂化反應(yīng)的接觸劑)供給到預(yù)提升段中。所述預(yù)提升氣分布器10用于向所述預(yù)提升段I供給預(yù)提升氣，以將由預(yù)提升段料腿12提供的接觸劑提升到床層反應(yīng)段2中。
[0063]如圖1所示，所述重油裂化反應(yīng)器還可以包括噴嘴6。所述噴嘴6可以設(shè)置在床層反應(yīng)段2和/或擴徑段的側(cè)壁上。在優(yōu)選情況下，所述重油裂化反應(yīng)器設(shè)置有多層噴嘴6，且至少一層噴嘴6設(shè)置在所述擴徑段的側(cè)壁上。進一步優(yōu)選地，在所述擴徑段的側(cè)壁上設(shè)置一層噴嘴6，將其余的噴嘴設(shè)置在床層反應(yīng)段2的側(cè)壁上。在上述優(yōu)選情況下，可以進一步防止已接觸重油的接觸劑發(fā)生返混，并且還可以提高輕質(zhì)油品的收率。
[0064]當(dāng)所述噴嘴6為多層時，所述噴嘴6的層數(shù)優(yōu)選為2-4，且每層的噴嘴數(shù)優(yōu)選為
3-10，更優(yōu)選為3-8。在床層反應(yīng)段2的側(cè)壁上設(shè)置噴嘴6的情況下，噴嘴6優(yōu)選設(shè)置在靠近底部的區(qū)域，更優(yōu)選地，設(shè)置在床層反應(yīng)段2的側(cè)壁上的噴嘴到床層反應(yīng)段2的底部的距離占整個床層反應(yīng)段2高度的5-45%，更優(yōu)選為10-40%。在所述擴徑段的側(cè)壁上設(shè)置噴嘴6的情況下，噴嘴6優(yōu)選設(shè)置在所述擴徑段的高度方向的中部。
[0065]在各個噴嘴層中，優(yōu)選各個噴嘴在所述重油裂化反應(yīng)器的徑向截面的圓周上是均勻分布的。
[0066]所述噴嘴6可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種重油噴嘴。在優(yōu)選情況下，如圖2和3所示，所述噴嘴6包括噴射管61和套管62，沿著所述噴射管61內(nèi)的物流流向，所述噴射管61依次包括混合段611、輸送段612和噴頭613，所述混合段611的內(nèi)徑大于所述輸送段612的內(nèi)徑，所述輸送段612和所述噴頭613容納在所述套管62內(nèi)，并且所述套管62的內(nèi)壁與所述輸送段612和所述噴頭613的外壁之間具有間隙，所述混合段611設(shè)置有蒸汽入口 614和重油入口 615，所述噴頭613的側(cè)部設(shè)置有開口 616，所述噴頭613的頂部設(shè)置有開口 617，所述套管62的側(cè)部設(shè)置有蒸汽入口 621，所述套管62的頂部設(shè)置有噴嘴開口 622。在這種情況下，可以將所述噴嘴6伸入反應(yīng)器內(nèi)部進行噴射重油，從而可以避免將重油噴到反應(yīng)器的側(cè)壁上；而且，通過套管62側(cè)部的蒸汽入口 621注入的蒸汽可以對噴射管61的輸送段612和噴頭613內(nèi)的重油起保護作用，從而能夠防止重油溫度升高而發(fā)生結(jié)焦。
[0067]而且，在所述噴嘴6中，通過使所述混合段611的內(nèi)徑大于所述輸送段612的內(nèi)徑，使得來自所述混合段611的重油和蒸汽的油氣混合物在進入所述輸送段612之后，壓力和流動速度會增大，從而能夠促使油氣混合物中的重油和蒸汽均勻混合。在優(yōu)選情況下，所述混合段611的內(nèi)徑與所述輸送段612的內(nèi)徑之比為2-20:1，更優(yōu)選為2_10:1。 [0068]在所述噴嘴中，對于所述混合段611和所述輸送段612的連接，例如可以如圖2所示，直接將所述混合段611與所述輸送段612連接。然而，在這種情況下，所述混合段611與所述輸送段612的連接處存在死角，重油在該死角處會發(fā)生聚集。因此，為了避免重油在混合段611內(nèi)的聚集，優(yōu)選地，如圖3所示，在所述混合段611和所述輸送段612之間設(shè)置縮徑段618。所述縮徑段618的高度(也即所述混合段611的頂部到所述輸送段612的底部之間的距離)與所述混合段611的內(nèi)徑之比可以為1:0.1-10，優(yōu)選為1:0.5-5。
[0069]當(dāng)所述混合段611和所述輸送段612之間設(shè)置有縮徑段618時，所述套管的底端優(yōu)選固定連接在所述縮徑段618的外壁上，所述固定連接的方式例如可以為焊接。
[0070]在所述噴嘴中，為了促使重油和蒸汽的油氣混合物均勻混合，從而進一步改善霧化效果，所述混合段611內(nèi)優(yōu)選設(shè)置有分散裝置63，所述分散裝置63將所述混合段611分成兩個相互連通的區(qū)域。在優(yōu)選情況下，所述分散裝置63旋流噴頭。更優(yōu)選地，所述旋流噴頭的中部設(shè)置有拉瓦爾孔631，所述旋流噴頭的側(cè)部設(shè)置有螺旋凹槽632。所述旋流噴頭的中部是指在所述旋流噴頭中與所述噴射管61的中心軸線(沿著所述噴射管61內(nèi)的物流流向)平行或重疊的中心軸線周圍的部分。當(dāng)所述旋流噴頭的中部設(shè)置有拉瓦爾孔631且所述旋流噴頭的側(cè)部設(shè)置有螺旋凹槽632時，所述拉瓦爾孔631和所述螺旋凹槽632可有效地將液體重油形成液膜，通過蒸汽入口 614注入的高速蒸汽可以將液膜撕裂成液柱和/或液滴，從而使重油與蒸汽均勻混合。在所述旋流噴頭中，所述螺旋凹槽632的條數(shù)可以為2-6。所述拉瓦爾孔631的大小可以由重油的處理量決定。優(yōu)選地，所述拉瓦爾孔631的最小孔徑與所述混合段611的內(nèi)徑之比為1:5-100，更優(yōu)選為1:10-50 ;所述拉瓦爾孔631的最大孔徑與所述混合段611的內(nèi)徑之比為1:1.5-10，更優(yōu)選為1:2-5。
[0071]進一步優(yōu)選地，在所述混合段611內(nèi)，所述分散裝置63靠近所述輸送段612的一端。更優(yōu)選地，所述分散裝置63到所述混合段611的底部的距離占所述混合段611的總高度(即所述混合段611從底部到頂部的距離)的50-80%。
[0072]在所述噴嘴中，所述輸送段612和噴頭613容納在所述套管62內(nèi)。所述輸送段612的外徑與所述套管62的內(nèi)徑之比可以為1:1.1-2，優(yōu)選為1:1.1-1.5。
[0073]如圖2-4所示，對于所述噴頭613，沿著所述噴射管61內(nèi)的物流流向，所述噴頭613優(yōu)選依次包括擴徑區(qū)域619和縮徑區(qū)域620，噴頭613側(cè)部的開口 616設(shè)置在所述擴徑區(qū)域619的側(cè)壁上。在這種情況下，來自所述輸送段612的油氣混合物先在所述擴徑區(qū)域619內(nèi)進行減壓和降速，再在所述縮徑區(qū)域620內(nèi)進行加壓和加速，可以提高重油與蒸汽的速度差，從而促使重油與蒸汽均勻混合和霧化。
[0074]為了進一步促使重油均勻霧化，噴頭613側(cè)部的開口 616優(yōu)選為多個，更優(yōu)選為
2-20個，進一步優(yōu)選為3-15個。當(dāng)噴頭613側(cè)部的開口 616為多個時，噴頭613側(cè)部的開口 616優(yōu)選均勻分布在所述擴徑區(qū)域619的側(cè)壁的四周。所述擴徑區(qū)域619的高度(即沿著所述噴射管61內(nèi)的物流流向從所述擴徑區(qū)域619的上游端到下游端之間的距離)優(yōu)選占所述噴頭613的總高度(即沿著所述噴射管61內(nèi)的物流流向從所述噴頭613的上游端到噴頭613頂部的開口 617之間的距離)的10-80%，更優(yōu)選為30_60%。進一步地，如圖4所示，所述擴徑區(qū)域619的側(cè)壁與水平方向的夾角β可以為1-45°，優(yōu)選為10-45°。
[0075]如圖4所示，沿著所述噴射管61內(nèi)的物流流向，所述套管62的頂部優(yōu)選為縮徑段。該縮徑段可以提高由蒸汽入口 621注入的蒸汽流的速度，使得該蒸汽流以較高的速度沖擊通過噴頭613頂部的開口 617噴出的油氣混合物，從而能夠進一步改善重油的霧化效果，并提高重油與蒸汽的混合均勻性。更進一步優(yōu)選地，所述縮徑區(qū)域620的側(cè)壁與所述套管62的頂部的側(cè)壁平行。所述套管62的頂部的縮徑區(qū)域620的側(cè)壁與水平方向的夾角α可以為10-70°，優(yōu)選為20-70°，更優(yōu)選為30-60°。
[0076]在一種實施方式中，如圖1所示，所述重油裂化反應(yīng)器包括預(yù)提升段1、床層反應(yīng)段2、提升管反應(yīng)段3、沉降段4和汽提段5。預(yù)提升段I的底部設(shè)置有預(yù)提升氣分布器10，側(cè)壁上設(shè)置有用于輸送來自再生器(圖中未顯示)的經(jīng)過再生的接觸劑的預(yù)提升段料腿12。床層反應(yīng)段2與預(yù)提升段I通過擴徑段(沿著從預(yù)提升段I到床層反應(yīng)段2的方向擴徑)連通。所述重油裂化 反應(yīng)器共設(shè)置有兩層用于供給重油的噴嘴6，每層噴嘴設(shè)有6個噴嘴，且沿著重油裂化反應(yīng)器的徑向截面的圓周均勻分布，其中，一層噴嘴設(shè)置在所述擴徑段的側(cè)壁上，另一層噴嘴設(shè)置在床層反應(yīng)段2的側(cè)壁上。提升管反應(yīng)段3的頂部設(shè)置有氣固快速分離裝置7，使得油氣和接觸劑快速分離，減少油氣的進一步裂解。提升管反應(yīng)段3通過所述氣固快速分離裝置7與沉降段4連通。汽提段5設(shè)置在沉降段4的下方，并且提升管反應(yīng)段3位于沉降段4和汽提段5的內(nèi)部。汽提段5的內(nèi)部設(shè)置有盤環(huán)形擋板結(jié)構(gòu)。汽提段5的底部設(shè)置有汽提氣分布器9和用于將經(jīng)過汽提的接觸劑輸送到再生器的汽提段料腿11。沉降段4內(nèi)設(shè)置有兩級氣固旋風(fēng)分離器8。油氣經(jīng)兩級氣固旋風(fēng)分離器分離后，再經(jīng)油氣出口管線13進入后續(xù)油氣分餾系統(tǒng)。
[0077]本發(fā)明還提供了使用本發(fā)明的所述重油裂化反應(yīng)器的重油裂化方法。所述重油裂化方法的具體實施過程可以為如下:來自再生器的接觸劑經(jīng)預(yù)提升氣反應(yīng)器I進入床層反應(yīng)段2，接觸劑在床層反應(yīng)段2內(nèi)以流化床的形式移動；重質(zhì)油通過噴嘴6進入床層反應(yīng)段2，與接觸劑接觸發(fā)生裂解/裂化反應(yīng)；在床層反應(yīng)段2內(nèi)重油裂解/裂化為油氣(包括輕質(zhì)油品和裂解氣)，油氣和接觸劑進入提升管反應(yīng)段3發(fā)生進一步的裂化，接著經(jīng)提升管反應(yīng)段3頂部的氣固分離裝置7進行分離，分離后進入沉降段4，接觸劑經(jīng)沉降進入汽提段5進行汽提，油氣和汽提氣經(jīng)兩級氣固旋風(fēng)分離器8分離進入后續(xù)的油氣分離系統(tǒng)，汽提后的接觸劑進入后續(xù)的再生器進行再生。
[0078]以上結(jié)合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0079]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0080]此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種重油裂化反應(yīng)器，該重油裂化反應(yīng)器包括預(yù)提升段(I)、床層反應(yīng)段(2)、提升管反應(yīng)段(3)、沉降段(4)和汽提段(5)，其特征在于，所述預(yù)提升段(I)的直徑和所述提升管反應(yīng)段(3)的直徑都小于所述床層反應(yīng)段(2)的直徑，所述預(yù)提升段(I)與所述床層反應(yīng)段(2)之間通過沿著從所述預(yù)提升段(I)到所述床層反應(yīng)段(2)的方向擴徑的擴徑段連通，所述床層反應(yīng)段(2)與所述提升管反應(yīng)段(3)之間通過沿著從所述床層反應(yīng)段(2)到所述提升管反應(yīng)段(3)的方向縮徑的縮徑段連通，所述汽提段(5)位于所述沉降段(4)的下方，并且所述汽提段(5 )的頂部與所述沉降段(4 )連通，所述提升管反應(yīng)段(3 )貫穿所述汽提段(5)且一端位于所述沉降段(4)內(nèi)，所述提升管反應(yīng)段(3)位于所述沉降段(4)內(nèi)的端部設(shè)置有氣固分離裝置(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重油裂化反應(yīng)器，其中，所述預(yù)提升段(I)與所述床層反應(yīng)段(2)的直徑之比為1:1.1-6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的重油裂化反應(yīng)器，其中，所述擴徑段的內(nèi)壁與垂直方向的夾角為10-60。。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重油裂化反應(yīng)器，其中，所述提升管反應(yīng)段(3)與所述床層反應(yīng)段(2)的直徑之比為1:1.5-8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的重油裂化反應(yīng)器，其中，所述床層反應(yīng)段(2)的長徑比為1-15:1，所述提升管反應(yīng)段(3)的長徑比為2-30:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的重油裂化反應(yīng)器，其中，所述縮徑段的內(nèi)壁與所述垂直方向的夾角為10-60。。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重油裂化反應(yīng)器，其中，所述提升管反應(yīng)段(3)、所述沉降段(4)和所述汽提段(5)同軸設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的重油裂化反應(yīng)器，其中，所述提升管反應(yīng)段(3)與所述汽提段(5)的直徑之比為1:1.5-8，所述汽提段(5)與所述沉降段(4)的直徑之比為1:1_2。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重油裂化反應(yīng)器，其中，所述重油裂化反應(yīng)器還包括噴嘴(6 )，所述噴嘴(6 )設(shè)置于所述床層反應(yīng)段(2 )和/或所述擴徑段的側(cè)壁上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的重油裂化反應(yīng)器，其中，所述重油裂化反應(yīng)器設(shè)置有多層噴嘴(6)，且至少一層噴嘴(6)設(shè)置在所述擴徑段的側(cè)壁上。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的重油裂化反應(yīng)器，其中，所述噴嘴(6)的層數(shù)為2-4，且每層的噴嘴數(shù)為3-10。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11中任意一項所述的重油裂化反應(yīng)器，其中，所述噴嘴(6)包括噴射管(61)和套管(62)，沿著所述噴射管(61)內(nèi)的物流流向，所述噴射管(61)依次包括混合段(611)、輸送段(612)和噴頭(613)，所述混合段(611)的內(nèi)徑大于所述輸送段(612)的內(nèi)徑，所述輸送段(612)和所述噴頭(613)容納在所述套管(62)內(nèi)，并且所述套管(62)的內(nèi)壁與所述輸送段(612)和所述噴頭(613)的外壁之間具有間隙，所述混合段(611)設(shè)置有蒸汽入口(614)和重油入口(615)，所述噴頭(613)的側(cè)部設(shè)置有開口(616)，所述噴頭(613)的頂部設(shè)置有開(617)，所述套管(62)的側(cè)部設(shè)置有蒸汽入口(621)，所述套管(62)的頂部設(shè)置有噴嘴開(622)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的重油裂化反應(yīng)器，其中，所述噴射管(61)還包括縮徑段(618)，所述縮徑段(618)設(shè)置在所述混合段(611)和所述輸送段(612)之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的重油裂化反應(yīng)器，其中，所述混合段(611)內(nèi)設(shè)置有分散裝置(63)，所述分散裝置(63)將所述混合段(611)分成兩個相互連通的區(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的重油裂化反應(yīng)器，其中，在所述混合段(611)內(nèi)，所述分散裝置(63)靠近所述輸送段(612)的一端。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的重油裂化反應(yīng)器，其中，沿著所述噴射管(61)內(nèi)的物流流向，所述噴頭(613)依次包括擴徑區(qū)域(619)和縮徑區(qū)域(620 )，噴頭(613 )側(cè)部的開(616 )設(shè)置在所述擴徑區(qū)域(619)的側(cè)壁上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的重油裂化反應(yīng)器，其中，沿著所述噴射管(61)內(nèi)的物流流向，所述套管(62)的頂部為縮徑段，而且所述縮徑區(qū)域(620)的側(cè)壁與所述套管(62)的頂部的側(cè)壁平行。
18.使用權(quán)利 要求1-17中任意一項所述的重油裂化反應(yīng)器的重油裂化方法。
【文檔編號】C10G55/00GK103773446SQ201210397732
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月18日
【發(fā)明者】朱丙田, 侯栓弟, 王子軍, 張書紅, 汪燮卿 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院