一種用於氣固相反應的催化劑降溫設備的製作方法

2023-05-15 23:28:01

專利名稱：一種用於氣固相反應的催化劑降溫設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種石油化工領域技術，特別是涉及一種用於氣固相反應的催化
劑降溫設備。
背景技術：
反應條件是氣固相反應的重要因素。在氣固相反應過程中反應條件的選擇和控制 直接關係到反應轉化率和反應選擇性，現行優化反應系統操作的技術很多，以催化轉化反 應為例，幹氣預提升技術、混合溫度控制技術、出口區快速分離技術、急冷終止技術等都對 反應結果影響明顯，已在工業上得到較好應用。許多氣固反應過程需要固相物如催化劑冷 卻，使反應條件改善後進行，尤其對如催化轉化反應的氣固反應過程，把催化劑適當降溫可 以提高劑油比，抑制熱裂化反應，改進產品分布。 ZL99120517. 0公開了一種重油催化裂化再生劑輸送管路降溫方法，是在再生劑 輸送管路上安裝換熱套管，降溫後的再生催化劑進入提升管反應器與原料油接觸反應。 US4，875，994公開的渣油催化轉化方法及其裝置中，來自一段再生區115的脫金屬半再生 催化劑與減壓渣油VB接觸反應前先在降溫器310中進行降溫，來自二段再生區135的完全 再生催化劑在降溫器410中進行降溫後進入提升管反應器30與減壓餾分油VGO接觸反應， 以滿足系統反應控制的需要，310、410均設置換熱管。US5， 800， 697公開了一種催化轉化反 應_再生方法，在再生器12旁邊設置催化劑降溫區72，來自密相床66的熱再生劑從出口 70進入降溫區72換熱至適宜溫度後經再生立管24、滑閥26進入提升管反應器16底部參 與反應，從而使反應溫度成為獨立變量。ZL200610113673. 3公開了一種石油烴類的轉化方 法，熱的再生催化劑通過冷卻器冷卻返回到反應器底部與原料油接觸並進行裂化反應，待 生催化劑經汽提後輸送到再生器進行燒焦再生後循環使用或部分直接進入反應器底部的 混合器。ZL200610127585. 9公開了一種烴油裂化方法，將烴油與再生催化劑在換熱器中換 熱，然後使換熱後的烴油與換熱後的再生催化劑在反應器中接觸反應。ZL200710054738. 6 公開了一種催化裂化裝置的再生催化劑調溫設備，在再生器密相床的旁邊設置催化劑降溫 器，催化劑降溫器內設有換熱管，上部設有煙氣返回裝置，沿催化劑降溫器垂直高度分段設 置流化環，經降溫的再生催化劑進入提升管反應器預提升器參與反應。ZL200710054737. 1 也公開了一種催化裂化裝置再生催化劑調溫設備，在再生器密相床內設置一隔板，將再生 器密相床分成兩個區， 一個區為再生燒焦區，另一個區為催化劑降溫區，隔板下部設有降溫 器催化劑入口 ，催化劑降溫區內設有換熱管，經降溫的再生催化劑進入提升管反應器預提 升器參與反應。 以上公開的專利技術中，換熱管直接布置在熱催化劑內，即催化劑一直在換熱狀 態下，參與後續催化反應的催化劑均是降溫後的催化劑，但工程實施過程中，由於原料性 質、現場工況變化，希望進入反應器的催化劑溫度能夠根據對反應系統操作優化的需要靈 活調節，以上現有降溫技術難以達到這一要求。
實用新型內容本實用新型要解決的主要技術問題，在於提供一種用於氣固相反應的催化劑降溫 設備，通過在降溫設備中分區，把需要送入反應器的催化劑分成降溫區和未降溫區，控制經 過兩區的催化劑流量比，靈活調節進入反應器的催化劑溫度，從而改善催化轉化反應的劑 油比。 本實用新型採用的技術方案如下 —種用於氣固相反應的催化劑降溫設備，該設備也稱降溫器，包括殼體，催化劑進 口、催化劑出口，其特徵在於其殼體內設置降溫隔板、催化劑流量控制隔板，把降溫設備即 降溫器內部空間分成催化劑輸送區、催化劑降溫區和降溫控制區，催化劑流量控制隔板與 降溫隔板間形成降溫控制區；降溫隔板上沿高於或低於催化劑進口，在催化劑降溫區內安 裝換熱管；催化劑輸送區、催化劑降溫區和降溫控制區內設置一層或多層氣體分配器。 本實用新型的一種用於氣固相反應的催化劑降溫設備，其具體的技術方案可以是 所述的降溫器頂部設有煙氣排除管。 本實用新型的一種用於氣固相反應的催化劑降溫設備，其具體的技術方案也可以 是所述的降溫隔板、催化劑流量控制隔板是內桶式或分割擋板式。 本實用新型的一種用於氣固相反應的催化劑降溫設備，其具體的技術方案也可以 是當降溫隔板上沿高於催化劑進口時，可在該降溫隔板上催化劑進口高度區域設置開口 ， 使催化劑能同時進入降溫隔板兩側。 本實用新型的一種用於氣固相反應的催化劑降溫設備，其具體的技術方案也可以
是在殼體上部安裝分拆法蘭，將殼體分成上部的換熱管安裝段、下部的主殼體二部分，換
熱管安裝在換熱管安裝段上；以解決降溫器內換熱管易損壞、不便檢修的問題。 本實用新型所述的換熱管可為沿催化劑降溫器殼體內側設置的盤管，也可為沿殼
體內側豎向設置的間隔套管，也可為其他形式的換熱管。
本實用新型的任務是這樣實現的再生後的熱催化劑進入催化劑降溫器，當催化
轉化反應系統不要求對熱催化劑進行降溫時， 本實用新型的任務是這樣實現的 1、再生後的熱催化劑進入催化劑降溫器，當催化轉化反應系統不要求對熱催化劑 進行降溫時，催化劑降溫區或(和)降溫控制區的氣體分配器處於關閉狀態，此時催化劑降 溫區的催化劑不與換熱管進行換熱，來自再生器的熱催化劑只進入催化劑輸送區，熱催化 劑在催化劑輸送區的流化介質作用下直接流經催化劑輸送區、催化劑出口 ，流出降溫器進 入反應器參與反應； 2、再生後的熱催化劑進入催化劑降溫器，當催化轉化反應系統要求對熱催化劑進 行降溫時，催化劑降溫區、催化劑輸送區和降溫控制區的氣體分配器同時處於開啟狀態，此 時上述三區的催化劑均處於流化狀態，來自再生器的熱催化劑同時進入催化劑降溫區和催 化劑輸送區，此時進入催化劑降溫區的熱催化劑與換熱管進行換熱，溫度降低，調節催化劑 降溫區或降溫控制區的流化介質量，催化劑降溫區、降溫控制區的壓力差使催化劑降溫區 的催化劑不斷向降溫控制區輸送，從而實現催化劑交換及與催化劑輸送區的熱催化劑混 合，形成較低溫度的混合催化劑，經催化劑出口流出降溫器，進入反應器參與催化反應；本
實用新型中的再生催化劑流經降溫器時，可使再生劑降溫ot: -ie(rc，降溫後的再生劑不返回再生器而是直接去反應器與原料油接觸進行催化轉化反應。 本實用新型所述流化介質一般為壓縮空氣或水蒸汽。當以水蒸汽為流化介質時， 水蒸汽既可起到流化作用，同時還可起到汽提催化劑中夾帶的氮氣等含氮氣體的作用，可 以部分避免因催化劑攜帶含氮氣體導致催化轉化反應選擇性變差的問題。本實用新型所 述的各區流化介質均各自獨立控制，流量可根據工藝要求分別由相應的氣體分配器進行調 節。
本實用新型與現有技術相比，其有益效果是 首先，本實用新型由於採用在催化劑降溫器中進行分區，使進入提升管反應器的 催化劑溫度能夠靈活調節，可以根據反應系統工藝條件需要和工況要求選擇對熱催化劑 "零"換熱或部分換熱，從而實現對催化轉化反應劑油比的優化和控制； 第二，採用成本投入低、工程上易製造的隔板結合氣體分配器實現降溫控制區的 創造性設計，有效解決了催化劑不降溫、降溫之間的靈活調節； 第三，本實用新型在降溫設備即降溫器殼體上安裝分拆法蘭，換熱管便於檢修和 更換，降低了使用成本； 第四，本實用新型的降溫設備即降溫器在完成調節進入反應器的催化劑溫度的同 時，還可以起到脫氣罐的作用，採用本實用新型的降溫方法和設備，可以省掉現有再生裝置 普遍採用的脫氣罐，或者對再生裝置已有的脫氣罐進行改造，安裝換熱管從而改造成降溫 器。

圖1 :本實用新型的一種用於氣固相反應的催化劑降溫方法反應_再生裝置示意 圖。 圖2-4 :本實用新型的一種用於氣固相反應的催化劑降溫設備即降溫器結構示意 圖。 圖5-7 :本實用新型的圖2-4中催化劑降溫器A_A、 B_B、 C_C剖視圖。 圖8 :催化劑流經圖2所示降溫器不降溫工藝流程示意圖。 圖9 :催化劑流經圖3所示降溫器降溫工藝流程示意圖。
圖10 :催化劑流經圖4所示降溫器降溫工藝流程示意圖。
圖中編號說明1催化劑降溫區；11催化劑輸送區；III降溫控制區；1反應器；2
沉降器；3汽提段；4待生斜管；5待生滑閥；6再生器；7、9再生斜管；71催化劑進口 ；8a、8b、
8C催化劑降溫器；91催化劑出口 ；10再生滑閥；11煙氣排除管；12殼體；19主殼體；20換
熱管安裝段；13a、13b降溫隔板；14換熱管；15a、 15b催化劑流量控制隔板；16a、 16b、 16c氣 體分配器；17降溫隔板開口 ；18分拆法蘭；22、23、24催化劑；33、34、35壓縮空氣；44煙氣； a降溫隔板開口角度。
具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本實用新型的技術方案，但本實用新型的保護範圍包括但 是不限於此 圖1是本實用新型的一種用於氣固相反應的催化劑降溫方法反應-再生裝置示意圖。催化劑降溫器8a安裝在反應器1和再生器6之間的再生斜管7、9上，8a頂部設有煙氣 排除管ll ;其工藝流程如下在再生器6中再生後的催化劑經再生斜管7進入降溫器8a，煙 氣由11返回再生器6，熱催化劑經不降溫或部分降溫後流出8a，由再生斜管9、滑閥10進 入反應器l，在提升蒸汽作用下繼續向上輸送與原料油接觸進行反應，催化劑分別在沉降器 2、汽提段3經分離、汽提後由待生立管4、滑閥5進入再生器6再生。 圖2為本實用新型的一種用於氣固相反應的催化劑降溫設備即降溫器結構示意 圖，本實用新型的催化劑降溫器8a，其A-A向剖視圖如圖5所示，包括殼體12，催化劑進口 71、催化劑出口 91，殼體12用內桶式降溫隔板13a、催化劑流量控制隔板15a分為催化劑輸 送區11、催化劑降溫區I和降溫控制區III三部分，降溫控制區III內豎向設置有換熱管 14， I、II和III各區分別設置氣體分配器16a、 16c和16b，降溫隔板13a上沿低於催化劑進 口 71，降溫器8a頂部設有煙氣排除管11。 圖3為本實用新型的另一種用於氣固相反應的催化劑降溫設備即降溫器結構示 意圖，本實用新型的催化劑降溫器8b，其A-A向剖視圖如圖5所示、B-B向剖視圖如圖6所 示，內桶式降溫隔板13a上沿高於催化劑進口 71，在催化劑進口 71垂直高度區域設置弧形 降溫隔板開口 17，降溫隔板開口 17開口角度a在30° -360°之間；在殼體12上安裝分 拆法蘭18，將殼體12分成上部的換熱管安裝段20、下部的主殼體19 二部分，換熱管14安 裝在20上；其餘部位結構同圖2 ;檢修時可將20拆下，更換檢修換熱管14，無需大型起吊設 備。 圖4為本實用新型的第三種用於氣固相反應的催化劑降溫設備即降溫器結構示 意圖，本實用新型的催化劑降溫器8c，其C-C向剖視圖如圖7所示，殼體12用分隔擋板式降 溫隔板13b、催化劑流量控制隔板15b分為催化劑輸送區11、催化劑降溫區I和降溫控制區 III三部分；其餘部位結構同圖2。 圖8為熱催化劑通過圖2所示降溫器8a的不降溫工藝流程示意圖熱催化劑22 經催化劑進口 71進入降溫器8a，由降溫隔板13a上沿進入催化劑輸送區II，沿II向下流 動，經催化劑出口 91流出降溫器8a，煙氣44由殼體12頂部的煙氣排除管11返回再生器6 中。該方案中降溫器8a起到流通管路和脫氣罐的作用。 圖9為熱催化劑通過圖3所示降溫器8b的部分降溫工藝流程示意圖熱催化劑22 經催化劑進口 71進入降溫器8b後分為兩部分， 一部分熱催化劑24經降溫隔板13a上的弧 形開口 17進入催化劑輸送區II並沿II向下流動，另一部分催化劑23進入催化劑降溫區 I中與換熱管14進行熱交換，I中催化劑的溫度由進入降溫控制區III和降溫區I的壓縮 空氣35和34的量控制，該降溫後的催化劑23與熱催化劑24接觸形成混合催化劑25，經催 化劑出口 91流出降溫器8b，煙氣44由煙氣排除管11返回再生器6中，該方案中降溫器8b 起到降溫器和脫氣罐的作用。 圖10為熱催化劑通過圖4所示降溫器8c的部分降溫工藝流程示意圖熱催化劑 22經催化劑進口 71進入降溫器8c後分為兩部分，一部分熱催化劑24沿催化劑輸送區II 向下流動，另一部分熱催化劑23進入催化劑降溫區I中與換熱管14進行熱交換，I中催化 劑的溫度由進入降溫控制區III和降溫區I的壓縮空氣35和34的量控制，該降溫後的催 化劑23與熱催化劑24接觸形成混合催化劑25，經催化劑出口 91流出降溫器8c，煙氣44 由煙氣排除管11返回再生器6中。[0038] 實施例 實施例1、某年產100X10H/a的催化裝置，反應物料管輸常壓重油，預熱220°C ; 採用常規催化裂化催化劑；反應器為提升管形式，提升管出口溫度500°C，反應時間2. 5s ; 再生溫度685°C。反應_再生裝置間的再生斜管上設置如圖2所示結構的降溫器，降溫隔 板、催化劑流量控制隔板為內桶式，換熱管為套管形式，採用低溫水作換熱介質；60Kg/h的 685°C的催化劑進入降溫器，有40%的催化劑經過輸送區，輸送區流化空氣流量為每千克催 化劑每小時60升。換熱後溫度為64(TC的催化劑經再生滑閥進入反應器。 實施例2、降溫器結構如圖4，降溫隔板、催化劑流量控制隔板為分割擋板式，換熱 管為套管形式，採用低溫水作換熱介質；60Kg/h的685t:的催化劑進入降溫器，有60X的催 化劑經過輸送區，輸送區流化空氣流量為每千克催化劑每小時70升。換熱後溫度為655°C 的催化劑經再生滑閥進入反應器。其餘部分同實施例l。
權利要求一種用於氣固相反應的催化劑降溫設備，包括殼體(12)，催化劑進口(71)、催化劑出口(91)，其特徵在於所述的殼體內設置降溫隔板(13a、13b)、催化劑流量控制隔板(15a、15b)，把降溫設備即降溫器(8a、8b、8c)內部空間分成催化劑輸送區(II)、催化劑降溫區(I)和降溫控制區(III)，催化劑流量控制隔板(15a、15b)與降溫隔板(13a、13b)間形成催化劑降溫控制區(III)；降溫隔板(13a、13b)上沿高於或低於催化劑進口(71)，在催化劑降溫區(I)內安裝換熱管(14)；催化劑輸送區(II)、催化劑降溫區(I)和降溫控制區(III)內設置一層或多層氣體分配器(16a、16b、16c)。
2. 根據權利要求1所述的一種用於氣固相反應的催化劑降溫設備，其特徵在於所述 的降溫器(8a、8b、8c)頂部設有煙氣排除管(11)。
3. 根據權利要求1所述的一種用於氣固相反應的催化劑降溫設備，其特徵在於所述 的降溫隔板(13a、13b)、流量控制隔板(15a、15b)是內桶式或分割擋板式。
4. 根據權利要求1所述的一種用於氣固相反應的催化劑降溫設備，其特徵在於當所 述的降溫隔板(13a)上沿高於催化劑進口 (71)時，在該降溫隔板上催化劑進口高度區域設 置開口。
5. 根據權利要求1所述的一種用於氣固相反應的催化劑降溫設備，其特徵在於所述 的殼體(12)上部安裝分拆法蘭(18)，將殼體分成上部的換熱管安裝段(20)、下部的主殼體 (19) 二部分，換熱管(14)安裝在換熱管安裝段上。
6. 根據權利要求1所述的一種用於氣固相反應的催化劑降溫設備，其特徵在於所述 的換熱管(14)可為沿催化劑降溫器殼體內側設置的盤管，也可為沿殼體內側豎向設置的 間隔套管。
專利摘要本實用新型介紹了一種用於氣固相反應的催化劑降溫設備，包括殼體，催化劑進口、催化劑出口，在其殼體內設置降溫隔板、催化劑流量控制隔板，把降溫設備即降溫器內部空間分成催化劑輸送區、催化劑降溫區和降溫控制區，催化劑流量控制隔板與降溫隔板間形成降溫控制區；降溫隔板上沿高於或低於催化劑進口，在催化劑降溫區內安裝換熱管；催化劑輸送區、催化劑降溫區和降溫控制區內設置一層或多層氣體分配器。本實用新型可以使進入提升管反應器的催化劑溫度能夠靈活調節，從而實現對催化轉化反應劑油比的優化和控制；採用低成本的隔板結合氣體分配器實現降溫控制，能夠實現催化劑不降溫、降溫之間的靈活調節；換熱管便於檢修和更換，降低了使用成本。
文檔編號C10G11/18GK201485421SQ20092022335
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月1日 優先權日2009年9月1日
發明者石寶珍 申請人:青島京潤石化設計研究院有限公司