一種催化裂化反應器及其使用方法

2023-07-28 05:26:56

專利名稱：一種催化裂化反應器及其使用方法
技術領域：
本發明涉及石油化工中的石油煉製領域，特別是涉及石油催化裂化裝置的一種 新型催化裂化反應器及其使用方法。
背景技術：
在石油煉製和石油化工工藝中，催化裂化反應是採用提升管式平推流反應形 式。首先，原料油與霧化蒸汽在原料油噴嘴中充分混合、加速和穩定，然後混合物料後 以一定的速度噴出進入提升管，在提升管中與高溫再生催化劑接觸，迅速汽化並發生反 應。在提升管中，催化劑與原料油、裂化油氣同向向上流動，隨著流動的進行，大分子 的原料油裂化成小分子的液體產品(汽油、柴油)和更小分子的輕烴產品(幹氣和液化 氣)。提升管出口採用粗旋風分離器或快速分離器將催化劑、裂化油氣進行預分離。結 果，大部分催化劑進入反應器下部的汽提段，含有少量催化劑的油氣經升氣管、反應器 稀相，進入反應器頂部的單級旋風分離器進一步分離。綜上所述，整個催化裂化的反應設備主要由負責反應過程的提升管和負責催化 劑與裂化油氣的分離過程反應器組成。目前，對於一般的以生產汽油、柴油液體產品為主的催化裂化反應，如FCC， RFCC,是採用全提升管反應。但對於以生產丙烯等低碳產品為主的催化裂解反應，如 DCC, ARGG，CPP等，則採用提升管+床層的反應型式，即在反應器內設置床層，維持 較低的床層空速，反應油氣經過反應器的整個床層和稀相截面進入頂部的兩級旋風分離 器，該工藝的缺點是，油氣停留時間長，易發生熱裂化反應，生成較多的幹氣和焦碳。提升管技術近年來取得了較快的發展，如幹氣預提升技術，幹氣霧化技術， 高效霧化噴嘴，分段進料，混合溫度控制技術，注入終止劑技術等。其中停留時間即反 應時間，是提升管技術的一個關鍵因素，它對產品收率，二次反應及生焦會產生很大的 影響。但是，在設備規格確定後，通過改變工藝參數只能在有限的範圍內實現對停留時 間的調整。反應器技術包括高效旋風分離器技術，旋流式快分技術，高效汽提技術等。但是，近年來催化裂化原料朝著多樣化(包括渣油、焦化蠟油、脫浙青油、加 氫處理尾油及其混合油等)、重質化(比重大，殘炭高)、劣質化(高Ni、V等重金屬， 高環烷酸等)的趨勢發展。這些，對催化裂化產品收率、產品質量、裝置長周期生產(減 少反應器結焦等)、降低劑耗以及產品的市場適應性調整等方面提出了嚴峻的挑戰。新型催化裂化反應器與傳統催化裂化反應器相比，綜合體現了如下特點1)在提升管出口分布板上部，設置靈活床層，做為提升管反應的補充。2)靈活床層上部設置封閉式或敞開式吸氣罩，由上部提升管將油氣快速導出。3)靈活床料位(或床層空速)可以調節。4)反應器稀相通入密封蒸汽。5)適用於高反應苛刻度的催化裂化(解)反應(如加工原料重、重金屬含量高、反應溫度高、氣體產品收率大或要求汽油烯烴含量低等)。
CN 1058046C公開了一種多產低碳異構烯烴或丙烯的流化催化裂化方法，是在 一由以下兩部分組成的提升管反應系統中進行的(1)由預提升段和沿床層高度劃分的 三段反應區構成的改進了的提升管反應器；(2)由含有多段的罩式多孔氣固分離結構的 下行床和閉式旋風分離器構成的氣固快速分離系統。本發明解決了常規提升管中上部 催化劑向下滑落及返混的問題，可獲得較常規FCC方法高得多的低碳異構烯烴和丙烯產 率。
CN 1853769A公開了一種石油烴催化裂化反應器，包括進料噴嘴和與進料噴嘴 固定連接且相通的提升管反應器，所述進料噴嘴的中心軸線與提升管反應器的中心軸線 所形成的夾角90° < α <180°。該反應器可提高烴類原料的霧化程度、使催化劑粒子 流與烴類原料瞬時均勻接觸，從而改善產品分布和產品性質。
CN 1164717C公開了一類改進的催化裂化反應器自下而上地由提升管、汽提 器、第一流化床、第二流化床和沉降器構成。當採用內提升管時，提升管、汽提器、第 一流化床、第二流化床和沉降器同軸，且它們的直徑依次擴大；當採用外提升管時，汽 提器、第一流化床、第二流化床和沉降器同軸，且它們的直徑依次擴大。採用該類反應 器可提高催化裂化裝置的操作靈活性，並對改善產品分布、提高產品質量具有一定的作 用。
綜上所述，CN 1058046C提供的是一種多產產低碳異構烯烴或丙烯的提升管反 應系統，即由三段反應區構成的改進了的提升管反應器和含有多段的罩式多孔氣固分離 結構的下行床和閉式旋風分離器構成的氣固快速分離系統組成；CN 1164717C公開了一 種含有兩段流化床的改進的催化裂化反應器提升管結構(流化床是提升管的一部分)，未 表明提升管出口催化劑與油氣的分離措施。上述二發明與本發明的出發點不同，本發明 所述的是針對含有做為提升管反應補充的床層反應型式，以及設置與之相對應的吸氣罩 以減少反應器稀相結焦，提升管出口沒有氣固快速分離系統；CN1853769A介紹了一般 的包括進料噴嘴和進料噴嘴固定連接且相通的提升管反應器，只是進料噴嘴的中心軸線 與提升管反應器的中心軸線所形成的夾角與常規應用不同。發明內容
本發明的目的在於根據上述新型催化裂化反應器技術的應用趨勢和多產丙烯等 低碳產品為主的催化裂解反應器型式要求，提供一種新型催化裂化反應器及其使用方 法。
本專利提供一種新型催化裂化反應器，一是在提升管反應後增設床層反應，作 為提升管反應的補充，根據產品結構調整的需要，對床層反應加以靈活控制；二是在 靈活床層出口設置封閉式或敞開式吸氣罩，使穿過床層的反應油氣經上部提升管快速導 出。這樣有兩點好處(1)減少油氣在稀相的停留時間，減少結焦，延長裝置操作周 期；(2)抑制了熱裂化反應，減少C2、CH4, H2等副產品的生成。
本發明是通過以下技術方案來實現的
1)提升管出口設置靈活床層做為提升管反應的補充，其上部的吸氣罩和上部提 升管快速導出反應油氣，靈活床層的料位可以零料位操作；也可以維持一定的床層空速操作，作為提升管反應的補充。反應器頂部通入防焦蒸汽。2)在1)所述的提升管出口設置分布板，使提升管出口的油氣和催化劑均勻進入床層。3)在1)所述的上部提升管的表觀線速範圍為5-25m/s。4)在1)所述的零料位操作，即為全提升管反應操作。5)在1)所述的靈活床層表觀線速為0.5_5m/s，床層空速範圍為0-201Γ1。6)在1)所述的防焦蒸汽在反應器稀相自上而下流動，從下部進入吸氣罩，阻止 反應油氣進入稀相而凝聚、結焦。本發明的效果是1)靈活床層零料位或維持一定的料位操作，可以調節目的產品(如丙烯、汽油 或柴油)收率，增加產品的市場適應性。2)吸氣罩和上部提升管快速導出反應油氣，降低油氣稀相停留時間，減少熱裂 化反應；減少反應器結焦。3)改善產品質量，能較大幅度地降低汽油烯烴含量。4)減少生成C2、CH4, H2等副產品的生成。5)稀相注入的防焦蒸汽阻止反應油氣進入稀相，使反應器稀相不結焦，延長了 操作周期。6)對於現有的傳統反應器，增加靈活床層的吸氣罩和上部提升管，改造簡單、 易行。


下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述圖1新型催化裂化反應器簡圖(床層出口帶封閉式吸氣罩)圖2新型催化裂化反應器簡圖(床層出口帶敞開式吸氣罩)圖中圓形圈出的部分為吸氣罩和上部提升管。其附圖標記為1、提升管；2、提升管出口分布板；3、靈活反應床層；4-1、封閉式吸氣罩； 4-2、敞開式吸氣罩；5、上部提升管；6、一級旋風分離器；7、二級旋風分離器；8、 防焦蒸汽；9、反應油氣出口； 10、待生催化劑去再生器；11、再生催化劑自再生器 來。
具體實施例方式在催化劑的作用下，反應油氣在提升管1裡反應，並自下向上流動，出口經提 升管出口分布板2後均勻進入靈活反應床層3。靈活反應床層3可以維持兩種操作方案(1)維持一定的催化劑床層料位操作，使得床層空速在0-201Γ1的範圍內，使催 化劑與反應油氣在床層內繼續充分接觸、反應，床層反應做為提升管反應的補充；(2)靈活反應床層3保持零料位操作，即自一、二級旋風分離器6、7分出催化劑 與提升管出口分布板2分出的催化劑一起落入汽提段內，靈活反應床層3隻有油氣能過。靈活反應床層3的料位根據所需要的反應產品結構來調整。油氣經過靈活反應床層3後，繼續自下而上流動，進入床層出口設置的密閉式或敞開式吸氣罩4內，通過上部提升管5導出進入一級旋風分離器6，反應器的稀相注入 防焦蒸汽8。
對於封閉式吸氣罩，一、二級旋風分離器6、7的料腿需穿過吸氣罩，吸氣罩與 料腿之間需留有膨脹伸縮的間隙，稀相注入的防焦蒸汽形成微正壓，穿過這些間隙進入 罩內，從而阻止反應的油氣進入反應器的稀相空間而結焦；對於敞開式吸氣罩，自反應 器頂部注入的防焦蒸汽8通過吸氣罩與反應器的環形空間進入罩內，也阻止反應的油氣 進入反應器稀相。而且，吸氣罩4和上部提升管5的結構，使反應油氣快速導出，減少 了反應油氣在與催化劑初步分開後的停留時間，從而抑制了熱裂化反應，減少生成C2、 CH4、H2等副產品。
權利要求
1.一種催化裂化反應器，包括其特徵在於在提升管(1)出口的靈活床層(3)上部設置與上部提升管(5)連接的封閉式氣罩 (4-1)或敞開式吸氣罩(4-2)；靈活床層(3)的料位可以零料位操作，也可以維持一定的床層空速操作，作為提升 管⑴反應的補充；反應器頂部通入防焦蒸汽。
2.如權利要求1所述的催化裂化反應器，其特徵在於提升管(1)出口的靈活床層 (3)反應上部設置吸氣罩和上部提升管(5)，快速導出油氣。
3.如權利要求1所述的催化裂化反應器工藝技術，其特徵在於所述的上部提升管 (5)的表觀線速範圍為5-25m/s。
4.如權利要求1所述的催化裂化反應器工藝技術，其特徵在於所述的零料位操 作，即為全提升管(1)反應操作，無床層反應。
5.如權利要求1所述的催化裂化反應器工藝技術，其特徵在於所述的靈活床層表 觀線速為0.5-5m/s，床層空速範圍為0-201Γ1。
6.如權利要求1所述的催化裂化反應器工藝技術，其特徵在於所述的防焦蒸汽(8) 在反應器稀相自上而下流動，從下部進入吸氣罩(4)，阻止反應油氣進入稀相而凝聚、結 焦ο
全文摘要
本發明為一種催化裂化反應器及其使用方法。其特徵在於提供一種減少反應器結焦從而延長裝置生產周期、抑制熱裂化反應從而減少C2、CH4、H2等副產品生成的反應器和方法。該技術包括在提升管出口的靈活床層上部設置封閉式或敞開式吸氣罩，與上部提升管連接，上部提升管快速導出反應油氣，減少油氣在反應器稀相的停留時間，防止熱裂化反應；靈活床層的料位可以零料位操作，也可以維持一定的床層空速操作，作為提升管反應的補充；反應器頂部通入防焦蒸汽。
文檔編號C10G11/14GK102019156SQ20091017027
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月10日 優先權日2009年9月10日
發明者餘龍紅, 吳雷, 王韶華, 範聲 申請人:中國石化工程建設公司, 中國石油化工集團公司