一種具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預提升器的製作方法

2023-05-28 16:57:36 3

專利名稱：一種具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預提升器的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預提升器，屬於石油加エ技術領域。
背景技術：
流化催化裂化是現代煉油企業最核心的輕質油品生產エ藝之一，它利用分子篩催化劑將低價值的重質原料(蠟 油或渣油)裂解成高價值的輕質油品，如汽油、柴油和液化石油氣等。在國內，流化催化裂化工藝的核心地位更加突出，它生產了 70% 80%的商品汽油、約30%的商品柴油以及約30%的丙烯。在催化裂化工藝中，劑油比是影響催化裂化產品分布的ー個重要操作參數，它決定了提升管反應器單位體積內的催化劑活性中心的數目，因此，在裝置操作許可的條件下提高劑油比對改善產品選擇性和提高轉化率具有十分積極的作用。但是，在傳統設計的催化裂化裝置中，劑油比的大小直接由反應溫度控制，是ー個非自主變量，受再生溫度、原料預熱溫度以及反應苛刻度等多個因素共同影響，不能自由提高。近年來，隨著催化裂化原料的重質化和劣質化，裝置生焦量不斷増加，為了保持催化劑活性不得不採用較高的再生溫度，這直接導致劑油比下降和產品選擇性變差。另外，高溫再生劑直接和油氣接觸容易造成油氣過度熱裂化，使目標產品收率降低。若想提高劑油比，只能降低原料預熱溫度或再生溫度，但這樣均帶有不同程度的副作用，而且劑油比増加的幅度也不顯著。エ業上常用的ー類保持劑油比、控制再生溫度的方法是安裝取熱器，取出系統過剩的熱量，以維持系統的熱平衡。目前已有的重油催化裂化裝置中採用的取熱器種類很多，例如中國專利CN 1045644A公布的下流式外取熱器、US 4438071,US 4757039,US 4923824公布的返混型外取熱器等。這些取熱器一般安裝在再生器密相段，催化劑冷卻後再返回再生器。但由於裝置需要保持適當的再生溫度以保證催化劑的再生效果，因此這種方法並不能大幅度提聞劑油比。另ー類比較有效的提高劑油比的方法是通過降低再生催化劑的溫度，這既可以通過在再生立管上安裝催化劑冷卻器實現，如CN 1114677C,CN 1324116,US 5800697等專利所述方法，也可以通過將熱的再生劑和ー股冷的催化劑混合實現，這種方法中冷催化劑既可以是冷卻後的再生催化劑(如專利CN 101191071A、CN 101191072A、CN 101191067A、CN101104816A等)，也可以是冷的循環待生催化劑，例如UOP公司開發的「X設計」催化裂化裝置(《世界石油科學》，1996,3(9)),即是將部分待生催化劑不經再生就與再生劑混合後直接返回提升管反應器中。由於再生立管操作的穩定性對催化裂化裝置操作的穩定性至關重要，上述前ー種方法由於增加了再生立管結構的複雜性，勢必降低再生立管的可靠性，也對冷卻設備的可靠性提出了非常高的要求。相對而言，後ー種方法則具有較高的可靠性，即使冷催化劑管路完全失效也可以保證整個裝置能夠順暢運行。但是，這種方法必須配備ー種高效的冷熱催化劑混合預提升器。如果冷熱催化劑不能快速混合換熱，那麼原料油將分別接觸過高和過低溫度的兩股催化劑，非但不能達到改善產品分布的效果，反而可能惡化產品分布，降低裝置的運行周期。在CN 100338185和CN 201842821U兩種催化裂化新エ藝方法專利中，均採用了具有冷熱催化劑混合功能的預提升器，但是它們所報導的預提升器均是一段直徑大於提升管的低氣速流化床，利用低氣速流化床自身顆粒的混合能力實現冷熱催化劑的混合換熱。但是，在這種預提升器中，顆粒的橫向混合能力較弱，催化劑易出現偏流。要想實現兩股催化劑的均勻混合必須採用較長的顆粒停留時間分布，這樣不僅增加了提升管的阻力，影響裝置的平穩操作，也加劇了催化劑的水熱失活(エ業上一般採用水蒸氣作為預提升氣體介質)。中國專利CN 201020348Y公布了一種細粉固體介質流態化混合器，可用於上述具有冷熱兩股催化劑流的催化裂化預提升器。該結構中設計了兩個向下傾斜的螺旋形網狀格柵層，格柵層設置在兩股催化劑流入ロ的下方，期望兩股流出的催化劑在格柵層的作用下，均勻散布在預提升器的橫截面上，實現均勻混合後再進入提升管反應器。但是，這種預提升 器結構過於複雜，兩股催化劑流入預提升器時呈稀相灑落方式，這勢必對格柵層產生較強的衝蝕作用，影響格柵層的使用壽命和可靠性。另外，網狀格柵層本身對顆粒流的橫向分散作用十分有限，很難將催化劑流均勻散布在整個預提升器橫截面上，因此也很難實現兩股催化劑流的均勻混合。中國專利CN 101322924B公布了另ー種催化劑混合設備，它也可以用作上述具有冷熱兩股催化劑流的催化裂化預提升器。在這種預提升器中，兩股或多股催化劑流的混合是在底部一段氣速小於O. 3m/s的鼓泡流化床中進行的，通過調整催化劑立管出ロ，使催化劑水平流入預提升器，進ー步強化顆粒的橫向混合能力。儘管申請人聲稱該型預提升器的混合段是ー湍流混合區，但在此氣速範圍內，催化裂化顆粒流化床並不能達到湍動流態化域，顆粒自身的混合能力也很弱。因此，從顆粒混合能力上講，它並不能比CN 100338185和CN 201842821U中的預提升器具有更強的混合能力。若想實現顆粒混合均勻，同樣需要較長的顆粒停留時間分布，因此同樣具有提升管阻カ大、裝置操作穩定性差、催化劑水熱失活嚴重的缺點。

發明內容
本發明的目的就是在現有技術的基礎上，提出一種適用於同時具有冷熱催化劑進料的催化裂化提升管反應器的新型冷熱催化劑混合預提升器，以便更快速地實現冷熱兩股催化劑流的混合和換熱，實現催化裂化裝置劑油比的大幅度提高以及再生催化劑活性的有效保護，以達到改善產品分布、提高目標產品收率的目的。具體實施方案如下I、ー種具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預提升器，其特徵在幹預提升器(12)包括預提升筒體(2)、分布器(3)、至少ー個冷催化劑進ロ管(7)和至少ー個熱催化劑進ロ管(4)，其中預提升筒體(2)的直徑大於提升管反應器(14)的直徑，預提升段中內置一分布器(3)，該分布器能夠容許氣體和顆粒同時通過)，所述冷熱催化劑進ロ管(4，7)入ロ位置分別位於分布器(3)的上部和下部。2、如權利要求I所述的具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預提升器，其特徵在於預提升筒體(2)的直徑為提升管反應器(14)直徑的I. 2 2. 5倍，預提升筒體(2)和提升管反應器(14)採用錐段(6)連接，並且在預提升筒體(2)的底部設有封頭(8)。3、如權利要求I或2所述的具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預提升器，其特徵在於預提升筒體(2)的底部設置有預提升風管(9)和環形分布管(I)。4、如權利要求I或2所述的具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預提升器，其特徵在於預提升筒體(2)的底部僅設置有預提升風管(9)，且預提升風管(9)的末端設置有氣體分布板(11);5、如權利要求I或2所述的具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預提升器，其特徵在於所述的分布器(3)為凸形大孔分布板，該分布板能夠容許氣體和顆粒同時通過。6、ー種具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預提升器的使用方法將權利要求1-5所述的預提升器安裝在提升管反應器底部，通入至少兩股溫度不同的冷熱催化劑流，使冷熱催化劑流分別進入分布器的上部和下部，所述分布器容許氣體和顆粒同時通過， 實現冷熱催化劑更加快速地混合換熱。更進一歩，本發明包括ー種具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預提升器，預提升器(12)包括預提升筒體(2)、分布器(3)、至少ー個冷催化劑進ロ管(7)和至少ー個熱催化劑進ロ管(4)，其中預提升筒體(2)的直徑大於提升管反應器(14)的直徑，預提升段中內置一分布器(3)，該分布器能夠容許氣體和顆粒同時通過)，所述冷熱催化劑進ロ管(4,7)入口位置分別位於分布器(3)的上部和下部。優選預提升筒體(2)的直徑為提升管反應器(14)直徑的I. 2 2. 5倍。預提升筒體(2)和提升管反應器(14)採用錐段(6)連接，並且在預提升筒體(2)的底部設有封頭(8)。預提升筒體(2)內部設置ー個能夠容許氣體和顆粒同時通過的分布器(3)，冷熱催化劑分別進入分布器上部和下部。其作用是利用分布器將ー股冷或熱的催化劑均勻分布在上層的熱或冷的催化劑流化床層中，再利用流化床自身的混合能力，實現冷熱催化劑更加快速地混合換熱。使用這種預提升器，將更加有效地滿足催化裂化反應的要求，強化催化裂化反應並抑制熱裂化反應，提高裝置轉化率和產品選擇性。本發明可適用於所有同時具有冷熱催化劑進料的催化裂化提升管反應器，可進ー步挖掘裝置潛力，提高裝置的盈利能力。


圖I為本發明冷熱催化劑預提升器的ー種典型形式；圖2為本發明冷熱催化劑預提升器的另ー種典型形式；圖3為本發明預提升器在催化裂化裝置中的使用方法。
具體實施例方式下面結合附圖進ー步說明本發明所提供的冷熱催化劑混合預提升器的結構特點及其使用方法，但本發明並不因此而受到任何限制。如圖所示，在對本發明描述中，主要的附圖標記如下環形分布管(I)、預提升筒體(2)、分布器(3)、熱催化劑進ロ管(4)、噴嘴
(5)、錐段出)、冷催化劑進ロ管(7)、封頭(8)、預提升風管(9)、氣體分布板(11)、預提升器(12)、再生器(13)、提升管反應器(14)、斜管(15)、催化劑冷卻器(16)。
實施例一圖I給出了本發明冷熱催化劑預提升器的ー種典型形式，如圖I所示，該冷熱催化劑預提升器包括預提升筒體(2)，預提升筒體(2)的直徑為提升管反應器直徑的I. 2 2. 5倍，預提升筒體⑵與提升管反應器(14)之間採用錐段(6)連接，預提升筒體(2)的底部設有封頭(8)，預提升筒體(2)上設置ー個冷催化劑進ロ管(7)和一個熱催化劑進ロ管(4)，預提升筒體(2)內部設置ー個能夠容許氣體和顆粒同時通過的分布器(3)。分布器(3)可以是任何能夠容許氣體和顆粒同時通過、又能滿足氣體和顆粒均勻分布的分布器，圖I中採用的是凸形大孔分布板。為了保持分布器(3)長周期可靠運行，分布器(3)的孔ロ應具有防磨措施。冷熱催化劑(A、B)分別進入分布器(3)下部和上部。利用這ー結構，可以將冷催化劑均勻分散在上層的熱催化劑流化床層中，再利用流化床自身的混合能力，實現冷熱催化劑更加快速地混合換熱。預提升筒體(2)設有預提升風管(9)，另外，為了進ー步改善流化質量，在預提升筒體(2)的底部還設置有環形分布管(I)，環形分布管(I)中通入另ー股預提升風(E)。兩股預提升風(C、E)匯集進入分布器(3)上方的床層，使冷熱混合催化 劑顆粒流化。冷熱催化劑均勻混合傳熱後的氣固混合物(D)再被提升至提升管反應器(14)中，和噴嘴(5)霧化後的原料油接觸。實施例ニ圖2給出了本發明冷熱催化劑預提升器的另ー種典型形式，和圖I所示結構不同的是採用錐形的預提升器封頭(8)，且只有ー股預提升風(C)，預提升風管(9)底部設置蓮蓬頭式氣體分布板(11)。和實施例一相比，該結構更簡單，且預提升段下部的顆粒流化狀況更好，有利於使預提升器操作更加穩定。實施例三參見圖3，此實施例為本發明預提升器在催化裂化裝置中的ー種使用方法。預提升器(12)為本發明中的任一種預提升器，例如實施例一或實施例ニ所述的預提升器。如圖3所示，從再生器(13)上引出兩股再生催化劑，一股經熱催化劑進ロ管(4)進入預提升器
(12)作為熱催化劑進料，另ー股經斜管(15)引入到催化劑冷卻器(16)進行冷卻，以降低催化劑溫度，作為冷催化劑進料，經冷催化劑進ロ管(7)進入預提升器(12)，與熱催化劑混合後進入提升管反應器(14)。該實施方案可以在不影響再生系統的前提下，獲得更大的劑油比，有利於提高提升管反應器中単位空間內原料油所能接觸到的催化劑活性中心數量，強化催化裂化反應；另外，也可以降低反應器原料接觸區催化劑的初始溫度，抑制了熱裂化反應。總體上，可以顯著提高反應的轉化率和產品的選擇性。
權利要求
1.ー種具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預提升器，其特徵在於預提升器(12)包括預提升筒體(2)、分布器(3)、至少ー個冷催化劑進ロ管(7)和至少ー個熱催化劑進ロ管(4)，其中預提升筒體(2)的直徑大於提升管反應器(14)的直徑，預提升段中內置一分布器(3)，該分布器能夠容許氣體和顆粒同時通過)，所述冷熱催化劑進ロ管(4，7)入口位置分別位於分布器(3)的上部和下部。
2.如權利要求I所述的具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預提升器，其特徵在於預提升筒體(2)的直徑為提升管反應器(14)直徑的I. 2 2. 5倍，預提升筒體(2)和提升管反應器(14)採用錐段(6)連接，並且在預提升筒體(2)的底部設有封頭(8)。
3.如權利要求I或2所述的具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預提升器，其特徵在於預提升筒體(2)的底部設置有預提升風管(9)和環形分布管(I)。
4.如權利要求I或2所述的具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預提升器，其特徵在於預提升筒體(2)的底部僅設置有預提升風管(9)，且預提升風管(9)的末端設置有氣體分布板(11)。
5.如權利要求I或2所述的具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預提升器，其特徵在於所述的分布器(3)為凸形大孔分布板，該分布板能夠容許氣體和顆粒同時通過。
6.ー種具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預提升器的使用方法將權利要求1-5所述的預提升器安裝在提升管反應器底部，通入至少兩股溫度不同的冷熱催化劑流，使冷熱催化劑流分別進入分布器的上部和下部，所述分布器容許氣體和顆粒同時通過，實現冷熱催化劑更加快速地混合換熱。
全文摘要
一種具有冷熱催化劑快速混合功能的催化裂化預提升器，適用於同時具有冷熱催化劑進料的催化裂化提升管反應器，其特徵在於預提升器(12)包括預提升筒體(2)、分布器(3)、至少一個冷催化劑進口管(7)和至少一個熱催化劑進口管(4)，其中預提升筒體(2)的直徑大於提升管反應器(14)的直徑，預提升段中部內置一塊能夠容許氣體和顆粒同時通過的分布器(3)，所述冷熱催化劑進口管(4，7)入口位置分別位於分布器(3)的上部和下部。其目的是利用分布器(3)將一股冷或熱催化劑均勻分布在上層的熱或冷催化劑流化床層中，再利用流化床自身的混合能力，實現冷熱催化劑更加快速地混合換熱，從而更加有效地滿足催化裂化反應的要求，強化催化裂化反應並抑制熱裂化反應，提高裝置轉化率和產品選擇性。
文檔編號B01J8/24GK102690675SQ20121016327
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月24日 優先權日2012年5月24日
發明者盧春喜, 張永民, 朱麗雲, 王祝安, 範怡平, 鄂承林 申請人:中國石油大學(北京)