一種用於流化催化轉化的提升管反應器的製作方法
2023-12-02 10:06:36 1
專利名稱：一種用於流化催化轉化的提升管反應器的製作方法
技術領域：
本發明屬於在不存在氫的情況下烴油催化轉化的設備，更具體地說，是一種用於流化催化轉化的提升管反應器。
早期的催化裂化工藝採用密相床層反應器，反應器線速只有0.6～0.8米/秒，空速只有2～3小時-1，最高的線速只達到1.2米/秒，反應器空速可以提高到5～8小時-1。由於密相床存在返混，對產品的收率和質量有一定的影響。隨著高活性和高選擇性沸石催化劑的出現，採用提升管反應器可以減少返混，有利於產品收率的提高和質量的改善。
提升管反應器較密相床層反應器在結構上和操作方式上均有很大的進步，主要表現在進料段油氣和催化劑的混合、出口產物的迅速分離、減小提升管截面上溫度梯度和減少返混等方面。
在進料段的混合方面，改進主要集中在噴嘴的不斷完善和提高進料部位初始段的油氣與催化劑接觸效率上。噴嘴的改進主要朝低壓降、均勻分散、小的液滴直徑、均一液滴直徑分布等方向發展，可參見有關專利，例如UPS4,434,049、UPS4,427,537、CN8801168、EP546,739；提高進料部位初始段的油氣催化劑接觸效率可參考下列專利USP4,717,467、USP5,318,691、USP4,650,566、USP4,869,807、USP5,154,818、USP5,139,748等。
抑制提升管出口處過裂化和熱裂化反應也是人們研究開發的熱點。目前主要有兩條技術路線一條是採用出口的氣-固快速分離，可參見EP162,978、EP139,392、EP564,678、USP5,104,517、USP5,308,474；另一條是採用出口冷激的方法，可參見USP5,089,235、EP593,823。
但常規的提升管反應系統仍然採用等直徑的提升管反應器，一般提升管反應器入口流體流速為4～5米/秒，隨著裂化反應的進行，平均分子量減小，流體出口流速達到15～18米/秒，反應時間只有2～3秒，抑制了一些對產品質量有益的二次反應，所以必須對常規的提升管反應器加以改進，以利於二次反應的進行，從而得到所需的目的產物。
本發明的目的是在現有技術的基礎上提供一種既能適當增加二次反應時間、又能用於兩段進料的新型提升管反應器。
本發明提供的提升管反應器具有如下結構特徵
提升管反應器沿垂直方向從下至上依次為互為同軸的預提升段、第一反應區、直徑擴大了的第二反應區、直徑縮小了的出口區，在出口區末端連有一段水平管，以使其與沉降器相連。
該反應器的預提升段、第一反應區、第二反應區、出口區總高度為10～60米。
預提升段的直徑與常規的等直徑提升管反應器相同，為0.2～5米，其高度佔反應器總高度的5～20％。其作用是在預提升介質的存在下使再生催化劑向上運動並加速。
第一反應區的結構類似於常規的等直徑提升管反應器，其直徑與預提升段直徑大致相同，前者與後者之比為1～1.2∶1，其高度佔反應器總高度的10～30％。
第一、二反應區結合部位為圓臺形，其縱剖面等腰梯形的頂角α為30～80°。
第二反應區的直徑與第一反應區的直徑大，前者與後者之比為1.5～5.0∶1，其高度佔反應器總高度的30～60％。
第二反應區與出口區結合部位為圓臺形，其縱剖面等腰梯形的底角β為45～85°。
出口區的結構類似於常規的等直徑提升管反應器頂部出口部分，其直徑與第一反應區的直徑之比為0.8～1.5∶1，其高度佔反應器總高度的0～20％。其作用在於抑制過裂化反應和熱裂化反應，提高流體流速。
水平管的一端與出口區相連，另一端與沉降器相連；當出口區的高度為0即提升管反應器沒有出口區時，水平管的一端與第二反應區區相連，另一端與沉降器相連。水平管的作用是將反應生成的產物與待生催化劑輸送至分離系統進行氣固分離。其直徑由本領域技術人員根據具體情況確定。
該反應器的原料油入口部位、預提升介質入口部位、再生催化劑入口部位、原料油霧化方式、原料油與催化劑混合方法均與常規的等直徑提升管反應器相同，該反應器的操作方式和操作條件也類似於常規的等直徑提升管反應器。該反應器的材質要求與常規的等直徑提升管反應器完全相同。
當該反應器用於同種原料一次進料時，可在第一、二反應區內控制不同的條件，進行不同的反應以獲得所需的目的產物。例如，在第一反應區內油氣和催化劑混合後，可在較高的反應溫度和劑油比、較短的停留時間的條件下，進行以一次裂化為主的反應；而在第二反應區內由於反應區直徑的增大，使油氣和催化劑的流速得以降低，並可通過注入冷激劑或設置取熱設備來控制該區的反應溫度。例如，當需要降低該區反應溫度時，可以從該區與第一反應區的結合部位注入冷激劑，或在該區設置取熱設備，取走部分熱量以降低該區反應溫度，從而達到抑制二次裂化反應、增加烷基化反應和氫轉移反應的目的。當需要提高該區反應溫度時，可以在該區與出口區的結合部位注入冷激劑，以抑制烷基化和氫轉移反應、增加二次裂化反應，提高富含氣體烯烴的液化氣和富含芳烴汽油的收率。
當該反應器用於同種或不同種原料兩段進料時，同樣可在不同的反應區內控制不同的反應條件以獲得所需的目的產物。例如，較重的原料油從第一反應區底部進入，在第一反應區發生一次裂化反應，在第二反應區發生二次反應；而較輕的原料油從第一、二反應區結合部位進入，在第二反應區發生反應，從而獲得所需的目的產品。
該反應器適用的原料油可以是不同沸程的石油餾份、渣油或原油，具體地說，它們是一次加工餾份油，包括汽油、柴油、減壓蠟油、渣油等；兩種或兩種以上的上述一次加工餾份油的任意比例的混合物；摻有10～30重％的焦化蠟油、脫瀝青油或其它二次加工餾份油的一次加工餾份油或其混合物；原油。
本發明提供的反應器適用所有現有類型的催化劑，例如活性組分選自含或不含稀土的Y或HY型沸石、含或不合稀土的超穩Y型沸石、ZSM-5系列沸石或用其它方法製得的具有五元環結構的高矽沸石中的一種、兩種或三種的催化劑，以及無定型矽鋁催化劑。
本發明的反應器可以用於製取不同的目的產物，例如製取異丁烷和富含異構烷烴汽油；製取適量的丙烯、異丁烷和富含異構烷烴汽油；製取最大產率的氣體烯烴和富含芳烴的汽油；製取最大產率的柴油；催化熱裂解和催化裂解工藝組合等。
下面結合附圖
對本發明所提供的提升管反應器予以進一步的說明。
該提升管反應器沿垂直方向從下至上依次為互為同軸的預提升段2、與預提升段同直徑的第一反應區5、直徑擴大了的第二反應區7、直徑縮小了的出口區9，在出口區末端有一水平管10。
預提升介質經管線1從預提升段2進入，熱的再生催化劑經再生斜管3進入預提升段由預提升介質進行提升。預熱後的原料油和霧化蒸汽經管線4從預提升段進入，與熱催化劑混合後進入第一反應區5內，在一定的條件下進行裂解反應。反應物流與來自管線6的冷激劑或另外的反應物流混合後進入第一、二反應區的結合部位，進行二次反應。如果管線6中的物流是冷激劑，其作用為降低第二反應區的溫度，有利於二次反應中一些反應；如果管線6中的物流是另外的反應物流，該物流可以在第二反應區發生反應。來自管線8的冷激劑，從第二反應區與出口區結合部位進入，與反應物流混合，進入出口區9反應，反應物流最後經水平管10流出。
本發明提供的提升管反應器優點在於1、對催化裂化的一次反應、二次反應、過裂化反應及熱裂化反應可進行優化控制，以獲得高產率和高質量的目的產品。
2、可以使不同性能的原料油進行分段裂化，可以控制反應深度，達到目的產品的高產率和高質量。
3、對常規的提升管反應器只需作部分改動就可以實施本發明。
4、與常規的等直徑提升管反應器相比，在相同的停留時間內，本發明設計的反應器高度僅為前者的1/2～2/3，因而可以降低整個裝置的高度，節省了裝置的總投資。
附圖是本發明提供的提升管反應器示意圖。
附圖中各編號說明如下1、3、4、6、8、10均代表管線；2為提升管的預提升段；5、7分別為提升管的第一、二反應區；9為提升管的出口區。
下面的實施例將對本發明予以進一步的說明，但並不因此而限制本發明。實施例、對比例中所使用的減壓蠟油原料和催化劑的性質分別列於表1和表2。表2中的催化劑均由中國石油化工集團公司齊魯催化劑廠生產。
實施例1本實施例說明在中型規模本發明提供的新型提升管反應器上，使用催化劑A生產異丁烷和富含異構烷烴汽油過程情況。
反應器的預提升段、第一反應區、第二反應區、出口區總高度為15米，預提升段直徑為0.25米，其高度為1.5米；第一反應區直徑為0.25米，其高度為4米；第二反應區直徑為1米，其高度為6.5米；出口區的直徑為0.25米，其高度為3米；第一、二反應區結合部位的縱剖面等腰梯形的頂角為45°；第二反應區與出口區結合部位的的縱剖面等腰梯形的底角為60°。
除反應器、操作條件與常規的催化裂化有所區別外，再生、分餾系統與常規的催化裂化相同。操作條件和產品分布列於表3，汽油的性質列於表4。從表3可以看出，液化氣中的異丁烷佔35.07重％，從表4可以看出，汽油組成中的異構烷烴佔36.0重％。
對比例1與實施例1相比，不同的是本對比例使用的反應器為常規的中型等直徑提升管。
操作條件和產品分布列於表3，汽油的性質列於表4。從表3可以看出，從表3可以看出，液化氣中的異丁烷佔15.74重％，從表4可以看出，汽油組成中的異構烷烴佔11.83重％。
實施例2本實施例說明在新型提升管反應器上，使用富含烯烴的汽油作冷激劑時，在提升管反應器內催化轉化製取富含異構烷烴汽油的情況。
反應器的預提升段、第一反應區、第二反應區、出口區總高度為15米，預提升段直徑為0.25米，其高度為1.5米；第一反應區直徑為0.25米，其高度為4米；第二反應區直徑為0.5米，其高度為6.5米；出口區的直徑為0.25米，其高度為3米；第一、二反應區結合部位的縱剖面等腰梯形的頂角為45°；第二反應區與出口區結合部位的的縱剖面等腰梯形的底角為60°。
本實施例使用的催化劑和原料油同實施例1。以對比例1所得汽油為冷激劑，從第一、二反應區的結合部位進入，其它與實施例1基本相同。
操作條件和產品分布列於表5，汽油產品性質列於表6。從表5可以看出，液化氣中的異丁烷佔34.15重％，從表6可以看出，汽油組成中的異構烷烴佔43.86重％。
實施例3本實施例說明採用新型提升管反應器可以生產氣體烯烴，同時還可以使富含烯烴汽油在反應器內催化轉化製取富含芳烴汽油的情況。
反應器的預提升段、第一反應區、第二反應區、出口區總高度為15米，預提升段直徑為0.25米，其高度為1米；第一反應區直徑為0.25米，其高度為4.5米；第二反應區直徑為0.5米，其高度為6.5米；出口區的直徑為0.25米，其高度為3米；第一、二反應區結合部位的縱剖面等腰梯形的頂角為45°；第二反應區與出口區結合部位的的縱剖面等腰梯形的底角為60°。
本實施例使用催化劑B，富含烯烴汽油原料為對比例1所得汽油，該汽油從第一、二反應區的結合部位注入，反應的操作條件和產品分布列於表7，反應後的汽油性質列於表8。從表7可以看出，液化氣產率達到38.35重％，其中丙烯為46.57重％，丁烯佔35.23重％，從表8可以看出，汽油中的芳烴佔68.67重％。
實施例4本實施例說明採用新型提升管反應器可以分段進料製取柴油的情況。
反應器的預提升段、第一反應區、第二反應區總高度為15米，預提升段直徑為0.25米，其高度為1.5米；第一反應區直徑為0.25米，其高度為4.5米；第二反應區直徑為0.5米，其高度為9米；第一、二反應區結合部位的縱剖面等腰梯形的頂角為45°。
本實施例使用催化劑A，較重的減壓渣油從第一反應區底部注入，該原料的性質是密度(20℃)為934.8千克/米3，殘炭為7.53重％，與實施例1相同的較輕的原料油從第一、二反應區的結合部位注入。反應的操作條件和產品分布列於表9。從表9可以看出，輕柴油的收率為29.32重％。
表1
表2
表3<
>
表4
表5
表6
表7<
>
表8
權利要求
1.一種用於流化催化轉化的提升管反應器，其特徵在於該反應器沿垂直方向從下至上依次為互為同軸的預提升段、第一反應區、直徑擴大了的第二反應區、直徑縮小了的出口區，在出口區末端連有一段水平管。
2.按照權利要求1的反應器，其特徵在於反應器的預提升段、第一反應區、第二反應區、出口區總高度為10～60米。
3.按照權利要求1的反應器，其特徵在於所述的預提升段直徑為0.2～5米，其高度佔反應器總高度的5～20％。
4.按照權利要求1的反應器，其特徵在於所述的第一反應區高度佔反應器總高度的10～30％。
5.按照權利要求1的反應器，其特徵在於所述的第二反應區直徑與第一反應區的直徑之比為1.5～5.0∶1，其高度佔反應器總高度的30～60％。
6.按照權利要求1的反應器，其特徵在於所述的出口區直徑與第一反應區的直徑之比為0.8～1.5∶1，其高度佔反應器總高度的0～20％。
7.按照權利要求1的反應器，其特徵在於第一、二反應區結合部位為圓臺形，其縱剖面等腰梯形的頂角α為30～80°。
8.按照權利要求1的反應器，其特徵在於第二反應區與出口區結合部位為圓臺形，其縱剖面等腰梯形的底角β為45～85°。
全文摘要
一種用於流化催化轉化的提升管反應器，沿垂直方向從下至上依次為互為同軸的預提升段、第一反應區、直徑擴大了的第二反應區、直徑縮小了的出口區，在出口區末端有一水平管。該反應器既可以控制第一反應區和第二反應區的工藝條件不同，又可以使不同性能的原料油進行分段裂化，得到所需目的產品。
文檔編號B01J8/24GK1237477SQ9910590
公開日1999年12月8日 申請日期1999年4月23日 優先權日1999年4月23日
發明者許友好, 餘本德, 張執剛, 龍軍, 蔣福康 申請人:中國石油化工集團公司, 中國石油化工集團公司石油化工科學研究院