芳構化反應器的製作方法

2023-10-24 01:14:52 1

專利名稱：芳構化反應器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種芳構化反應器，具體涉及一種以催化裂化及延遲焦化幹氣或液化氣為原料的芳構化反應器。
背景技術：
目前，以催化裂化及延遲焦化幹氣為原料的芳構化反應器為立置罐式結構，屬於單段催化劑床層反應器。反應器頂部設有進料管道及分布器；反應器內部空間填充滿了芳構化反應所需的催化劑，形成一段催化劑床層，反應器壁上分布數量不等的用於降溫的冷的幹氣管道和水管道，管道末端均設置分布器，均勻分布在催化劑床層中；反應器底部催化劑床層支撐板與底封頭之間設有瓷球層，產品油氣收集器埋藏在其中。正常工作時經過換熱和加熱爐加熱後的幹氣從反應器頂部進入催化劑床層中進行芳構化反應，反應產生的熱量造成催化劑床層溫度升高，冷的幹氣和水從反應器罐體壁進入反應器中經分布器分散對催化劑床層進行降溫，反應後油氣進入瓷球層中的油氣收集器，通過出料口進入下遊系統。 實踐證明，由於催化劑床層為固定床，這種結構簡單、控溫手段單一的反應器催化劑床層溫度很難控制，床層溫度在5(T800°C之間波動，不僅影響產品收率和產品質量，而且降低催化劑使用壽命，同時影響安全操作。以催化裂化及延遲焦化液化氣為原料的芳構化反應器也為立置罐式結構，屬於多段催化劑床層反應器。反應器頂部設有進料管道及分布器；罐體內部自上而下間隔分布的多段催化劑床層，相鄰催化劑床層之間設置冷的原料液化氣分布器和循環惰性液化氣分布器，並分別連接在罐體壁上的相應管道；反應器最下段催化劑床層支撐板與底封頭之間設有瓷球層，產品油氣收集器埋藏其中。正常工作時熱的原料液化氣從塔頂進入第一個催化劑床層中進行芳構化反應，反應生成的高溫油氣進入一、二床層之間的空間內，與冷的原料液化氣和循環惰性液化氣(不含烯烴的液化氣)進行混合降溫，再進入第二段催化劑床層進行芳構化反應，如此經過多段催化劑床層反應後，最後高溫油氣依次通過瓷球層中的油氣收集器、產物出料口進入下遊系統。實踐證明，此多段催化劑床層反應器的溫度控制較單段催化劑床層反應器在溫度控制方面有了較大改善，但由於循環惰性液化氣注入量較大， 對於低壓反應系統，芳構化反應後液化氣需通過氣體液化的方式儲存後作為燃料或原料使用，而液化需要壓縮機升壓和吸收穩定系統的分餾精製才能達到目的，故而注入的循環惰性液化氣越多，吸收穩定系統規模及氣體壓縮機的功率則需要越大。另外，以上兩種芳構化反應器都有以下兩個缺陷第一，反應器頂部進料採用籠式分布器，外部包有鋼絲網，上遊管線中帶來的雜物易堵塞網眼，壓降較大，且籠式進料分布器也不易清理。第二，在反應器底部催化劑床層支撐板與反應器底封頭之間填充滿瓷球，用於產物收集的油氣收集器埋在瓷球中，反應產物只能通過瓷球間隙進入收集器，再通過出料口輸送到下遊，壓降較大。

發明內容
本發明的目的就是針對現有技術存在的反應溫度控制困難、反應收率低、產品質量差、催化劑使用壽命短、壓降及能耗較大、操作存在不安全因素等缺陷，提供一種結構簡單、技術先進、成本低廉、安全節能的新型芳構化反應器。其技術方案是包括設置在反應器罐體頂部的熱進料口、底部的油氣收集器、產物出料口，以及設置在罐體內部自上而下間隔分布的3— 6段催化劑床層，每段催化劑床層設置在反應器罐體內的支撐板上，並設一卸料口，相鄰兩段催化劑床層之間設有冷進料分布器及注水分布器，並分別連接在反應器罐體上的冷進料口和注水口，其特徵在於在相鄰兩段催化劑床層之間均設有匯聚分散器，匯聚分散器包括隔板以及在隔板中心開孔下方連接的緩衝板，隔板固定在反應器罐體內壁上；在反應器罐體頂部熱進料口下端設有緩衝板； 瓷球層位於最下段催化劑床層與其支撐板之間，支撐板與底封頭之間不設瓷球層；在相鄰兩段催化劑床層之間的匯聚分散器出口和催化劑床層內分別設有溫度傳感器。上述方案還包括
所述隔板中心開孔直徑大小在熱進料口直徑和產物出料口直徑之間。所述匯聚分散器還包括設置在隔板和緩衝板之間的靜態混合器。在帶有靜態混合器的情況下，所述隔板中心開孔直徑大於產物出料口直徑。所述緩衝板上均勻分布多個圓孔。 在冷進料口和注水口之間連接短管，並在該短管上設置閥門。本發明與現有技術相比較，由於反應器結構的改進，具有以下有益效果
1、反應器設置3-6段催化劑床層，可以根據物料性質與催化劑活性數據設置相應的段數和每段催化劑床層高度，通過控制熱、冷進料比例，控制每段催化劑床層反應產生的熱量，從而控制每段催化劑床層的溫升幅度。2、相鄰催化劑床層之間設置匯聚分散器，注入的液態水通過後充分氣化，使四股物料(高溫油氣、冷原料，冷的惰性物料，水蒸氣)混合均勻，即溫度均勻、烯烴濃度均勻，從而實現了床層均勻溫升，可以避免局部溫升過高的問題，延長催化劑使用壽命，控制反應深度，也就提高了反應產物收率與產品質量。3、對於設置低壓反應系統的芳構化反應器，使用匯聚分散器並注水降溫後，將大大降低後道工序吸收穩定系統的規模和壓縮機的功率。4、由於反應器頂部進料分布器採用緩衝板結構，以及最下段催化劑床層支撐板與反應器底封頭之間不設瓷球，所以反應器壓降減小。5、在北方的冬季，為了避免高壓瓦斯管線凍凝，可以停止注水，增加冷惰性物料 (沒有烯烴的幹氣或液態烴)的注入量，通過與高溫反應物料傳質傳熱，從而降低反應物料進入下一段催化劑床層的起始溫度。


圖1是本發明實施例的主體結構示意圖； 圖2是一種匯聚分散器的主視圖3是圖2的俯視圖； 圖4是圖2中緩衝板的俯視圖。
為使附圖簡潔明了，圖1中標記13-1、14-2、17-1和標記13-2、14-3、17-2標註在一個管口上，實為三個單獨管口，分別為冷進料口、壓力計口、注水口 ；標記7-1和7-2所標註的構件，實為兩個單獨的分布器，分別為注水分布器和冷進料分布器。
具體實施例方式參照圖1，芳構化反應器主體結構包括設置在反應器罐體頂部的熱進料口 8、安全閥口 16、壓力計口 14-1和放空口 16，在熱進料口 8的下部設有緩衝板1-1。反應器罐體內自上而下間隔設置了 3段催化劑床層18-1、18-2和18-3，三段催化劑床層分別放置在支撐板19-1、19-2和19-3上。在第一段催化劑床層18_1與第二段催化劑床層18_2之間設有匯聚分散器，該匯聚分散器由隔板2-1和靜態混合器3、緩衝板1-2組成。在第二段催化劑床層18-2與第三段催化劑床層18-3之間設有匯聚分散器，該匯聚分散器由隔板2-2和緩衝板1-3組成。在三個緩衝板的下方及三段催化劑床層內分別設置了溫度傳感器9-1、 9-3,9-6和9-2、9-4、9-5、9-7。在第一段催化劑床層支撐板19_1與隔板2_1之間設置水分布器和冷進料分布器7-1分別與冷進料口 13-1、注水口 17-1連接；在第二段催化劑床層支撐板19-2與隔板2-2之間設置水分布器和冷進料分布器7-2，分別與冷進料口 13-2、注水口 17-2連接。在三段催化劑床層對應的反應器罐體上分別設有人孔10-1、10-2、10-3和催化劑卸料口 12-1、12-2、12-3。瓷球6被放置在第三段催化劑床層支撐板19_3上方，將現有技術中存放瓷球的空間4進行調整。在反應器罐體的底部設置油氣收集器5和產物出料口 11。本實施例中包括兩種匯聚分散器，第一種設置SV型靜態混合器，第二種不
設置靜態混合器。下面針對第一種設置SV型靜態混合器結合附圖進行說明。參照附圖2、3和4，該匯聚分散器由隔板2-1、SV型靜態混合器3和緩衝板1-2組成。其中隔板 2-1中心開孔，SV型靜態混合器3通過法蘭3-3和螺栓3-4固定在中心開孔下方，靜態混合器3底部布置格柵板條3-2。緩衝板1-1、1-2、1-3為同一結構，均為圓盤狀金屬板，其上均勻分布多個圓孔。下面以催化裂化及延遲焦化幹氣為原料的芳構化反應器結合工藝流程進行詳盡說明
經過換熱及加熱爐升溫至引發溫度的熱的催化裂化及延遲焦化幹氣從反應器頂部熱進料口 8 (Dm50)進入反應器後，經過緩衝板1-1充分分散並降低流速後，再進入第一段催化劑床層18-1進行芳構化反應，床層鋪設在支撐板19-1上。第一段催化劑床層相比其它床層在厚度上要薄一些，根據催化劑活性和原料中烯烴含量靈活裝填，一般在30(Tl500mm 之間，通過控制反應深度，來控制反應產生的熱量，也就控制了催化劑床層溫度變化範圍。從第一段催化劑床層18-1出來的高溫油氣進入隔板2-1上方空間，同時從冷進料口 13-1進來的冷催化裂化及延遲焦化幹氣和注水口 17-1進來的液態水經過分布器7-1 霧化噴灑在此空間中，冷催化裂化及延遲焦化幹氣、水霧與高溫油氣充分混合後，形成的混合油氣通過隔板2-1中心孔進入靜態混合器3中，在SV型靜態混合器3中進行多次混合， 通過液態水的完全汽化，油氣溫度得到降低達到引發溫度範圍後，經過格柵板條3-2、緩衝板1-2充分分散並降低流速後，再進入第二段催化劑床層18-2繼續進行芳構化反應，該床層鋪設在支撐板19-2上，通過反應油氣溫度再次升高。本環節需根據匯聚分散器出口溫度傳感器9-3和催化劑床層18-2中的溫度傳感器9-4、9-5以及隔板2_1上方的壓力傳感器14-2收集的數據，調節從冷進料口 13-1和注水口 17-1進來的冷催化裂化及延遲焦化幹氣和液態水的流量，以得到工藝最佳的反應溫度及壓力。從第二段催化劑床層18-2出來的高溫油氣進入隔板2-2上方空間，同時從冷進料口 13-2進來的冷催化裂化及延遲焦化幹氣和注水口 17-2進來的液態水經過分布器7-2霧化噴灑此空間中，冷催化裂化及延遲焦化幹氣、水霧與高溫油氣混合後，形成的混合油氣通過隔板2-2中心孔(Dm90)(不含有靜態混合器)進行第二次混合，通過液態水完全汽化， 油氣溫度得到降低達到引發溫度範圍後，經緩衝板1-3充分分散並降低流速後再進入第三段催化劑床層18-3繼續進行芳構化反應，該床層鋪設在支撐板19-3上，通過反應油氣溫度再次升高。此環節需根據匯聚分散器出口溫度傳感器9-6和催化劑床層18-3中的溫度傳感器9-7以及隔板2-2上方壓力傳感器14-3收集的數據，調節從冷進料口 13-2和注水口 17-2進來的冷催化裂化及延遲焦化幹氣和液態水的流量，以得到工藝最佳的反應溫度及壓力。第三段催化劑床層18-3與支撐板19-3和之間鋪設有瓷球層6，這層瓷球起到過濾以上多層催化劑粉塵及小顆粒的作用。從第三段催化劑床層18-3出來的高溫
油氣經過瓷球層6過濾後，在底封頭上部空間4中的油氣收集器5匯聚，最後通過出料口 11 (DN200)從反應器到下遊換熱、分餾系統。當注水分布器出現故障時，可打開冷進料口與注水口連接短管上的閥門，液態水即可以與冷催化裂化及延遲焦化幹氣一起通過冷催化裂化及延遲焦化幹氣入口進入冷催化裂化及延遲焦化幹氣分布器進入反應器，從而保證反應器的正常運作。以催化裂化及延遲焦化幹氣和液化氣為原料的芳構化反應的冷卻劑均優先採用液態水，儘量避免使用冷惰性物料(沒有烯烴的幹氣或液態烴)導致加大後道工序能耗。本反應器沒有設置冷惰性物料專用注入口，如因現實需要，比如北方在冬季時，為了避免高壓瓦斯管線凍凝，可以減少或停用液態水注入，適當增加冷惰性物料的注入量，其與冷催化裂化及延遲焦化原料共用一個注入口。人孔10-1、10-2、10-3，催化劑卸料口 12-1、12-2、12-3，安全閥口 15，放空口 16，均
為本類型反應器中常見的構件或管口，其功用不再贅述。
權利要求
1.一種芳構化反應器，包括設置在反應器罐體頂部的熱進料口、底部的油氣收集器、產物出料口，以及設置在罐體內部自上而下間隔分布的3—6段催化劑床層，每段催化劑床層設置在反應器罐體內的支撐板上，並設一卸料口，相鄰兩段催化劑床層之間設有冷進料分布器及注水分布器，並分別連接在反應器罐體上的冷進料口和注水口，其特徵在於在相鄰兩段催化劑床層之間均設有匯聚分散器，匯聚分散器包括隔板以及在隔板中心開孔下方連接的緩衝板，隔板固定在反應器罐體內壁上；在反應器罐體頂部熱進料口下端設有緩衝板； 瓷球層位於最下段催化劑床層與其支撐板之間；在相鄰兩段催化劑床層之間的匯聚分散器出口和催化劑床層內分別設有溫度傳感器。
2.根據權利要求1所述的芳構化反應器，其特徵在於所述隔板中心開孔直徑大小在熱進料口直徑和產物出料口直徑之間。
3.根據權利要求1所述的芳構化反應器，其特徵在於所述匯聚分散器還包括設置在隔板和緩衝板之間的靜態混合器。
4.根據權利要求3所述的芳構化反應器，其特徵在於所述隔板中心開孔直徑大於產物出料口直徑。
5.根據前述任一權利要求所述的芳構化反應器，其特徵在於所述緩衝板上均勻分布多個圓孔。
6.根據權利要求1所述的芳構化反應器，其特徵在於在冷進料口和注水口之間連接短管，並在該短管上設置閥門。
全文摘要
一種芳構化反應器，包括設置在反應器罐體頂部的熱進料口和緩衝板，底部的油氣收集器、產物出料口，以及設置在罐體內部自上而下間隔分布的3-6段催化劑床層，相鄰兩段催化劑床層間隔的空間被中心開孔的隔板分為上下兩部分，上方設有冷進料分布器及注水分布器，隔板中心開孔下方連接緩衝板，隔板以及在隔板中心開孔下連接的緩衝板組成匯聚分散器，瓷球層位於最下段催化劑床層與其支撐板之間。通過此反應器，反應溫度控制方便準確，提高了反應收率及產品質量，延長催化劑使用壽命，減小壓降，同時也降低了後道工序氣體壓縮機和吸收穩定系統的能耗。
文檔編號C10G70/00GK102151523SQ20111005952
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月14日 優先權日2011年3月14日
發明者何燕文, 高玉玲 申請人:何燕文, 高玉玲