專利名稱：一種用于試驗研究的固定流化床反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于在不存在氫的情況下，石油烴的催化裂化設(shè)備，更具體地 說，是一種用于試驗研究的固定流化床反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
通過催化裂化生產(chǎn)小分子烯烴是煉油化工一體化過程中重要的技術(shù)手段， 也是煉油廠提高效益的重要技術(shù)途徑。然而，圍繞此類技術(shù)不管是工業(yè)開發(fā)， 還是催化劑的研制，或者是不同原料油、催化劑的篩選評價，都離不開試驗裝
置。催化裂化試驗常用的裝置主要包括輕油微反、重油微反、固定流化床、 中型提升管裝置等。其中，固定流化床裝置是最常用的試驗裝置，而固定流化 床反應(yīng)器是該種類型試驗裝置的核心設(shè)備。
現(xiàn)有技術(shù)中，常用的固定流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。該種反應(yīng)器自 上而下地分別由法蘭盤、圓柱狀的沉降段、圓錐狀的反應(yīng)段構(gòu)成。此外，反應(yīng) 器內(nèi)部設(shè)有進料管線、熱電偶套管、反應(yīng)油氣過濾管等構(gòu)件，這些構(gòu)件均通過 法蘭盤固定在反應(yīng)器頂部。進料管線自上而下地沿中心軸線插入反應(yīng)器中，其 插入深度一般為反應(yīng)器垂直高度的1/2以上。該類反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡單、操作 彈性好等特點，但由于受到自上而下到反應(yīng)器床層內(nèi)再上返的進料模式影響， 原料的實際預(yù)熱溫度往往偏離試驗所設(shè)定地預(yù)熱溫度，而接近反應(yīng)器內(nèi)部溫 度。此外，原料霧化效果不夠理想，尤其是原料油中538。C以上餾分含量較高 時，試驗得到的焦炭產(chǎn)率遠高于工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，試驗數(shù)據(jù)的可比性受到影響。 而且該種類型固定流化床反應(yīng)器進行多產(chǎn)小分子烯烴催化裂化試驗研究，由于 該工藝條件往往是反應(yīng)重時空速較低，即油氣反應(yīng)時間較長，加上反應(yīng)中間產(chǎn) 物在反應(yīng)器上部較大的圓柱狀地沉降段存在因停留時間過長會發(fā)生后續(xù)非選擇 性反應(yīng)從而影響小分子烯烴生成，影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確度。
USP6，069，012公開了一種改進地固定流化床反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)如圖2所
示。該反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)改進主要體現(xiàn)在以下兩個方面U)采用了可改變噴嘴 高度的進料套管，該套管的內(nèi)管用于輸送原料油，而夾套用來輸送流化氣體； (2)在反應(yīng)器底部位置增設(shè)流化氣體噴嘴。上述結(jié)構(gòu)方面的改進，使得該固
定流化床反應(yīng)器可以通過調(diào)節(jié)進料噴嘴高度實現(xiàn)對反應(yīng)時間的調(diào)整。此外，在 反應(yīng)器底部位置增設(shè)流化氣體噴嘴可改善催化劑的流化狀態(tài)，但當(dāng)反應(yīng)器床層
線速大于或等于18. 2cm/sec時，催化劑床層會發(fā)生劇烈地湍流和騰涌，催化 劑被提升到反應(yīng)器頂部，偏離反應(yīng)器的恒溫段，使反應(yīng)溫度不能得到有效地控 制。由于上述床層線速的限制，該反應(yīng)器只適用于在常規(guī)催化裂化反應(yīng)條件下 進行試驗，而不能適應(yīng)于高溫、大劑油比、多產(chǎn)小分子烯烴的反應(yīng)要求。
CN2512495公開了一種用于催化裂化試驗研究的固定流化床反應(yīng)器，如圖 3所示。該反應(yīng)器自上而下分為沉降段、反應(yīng)段和油劑初始接觸段。該固定流 化床反應(yīng)器內(nèi)增設(shè)流化介質(zhì)分布板和篩孔板，這些改進措施進一步改善催化劑 的流化狀態(tài)，同時原料油自下而上進料方式提高對原料預(yù)熱溫度控制能力，對 重質(zhì)烴油催化裂化及苛刻的反應(yīng)條件適應(yīng)性有所提高。但是，由于該反應(yīng)上部 仍采用空間較大的圓柱狀的沉降段，試驗過程中存在反應(yīng)油氣在該段停留時間 過長易發(fā)生后續(xù)非選擇性反應(yīng)，影響小分子烯烴生成，從而影響實驗結(jié)果的準(zhǔn) 確性。 發(fā)明內(nèi)容
在的缺陷，提供一種新的用于試驗研究的固定流化床反應(yīng)器。
本實用新型提供一種用于試驗研究的固定流化床反應(yīng)器，該反應(yīng)器自上而 下包括沉降段、反應(yīng)段和油劑初始接觸段三部分，其特征在于，所述的沉降 段自上而下包括沉降段Ia和沉降段Ib兩個部分，沉降段Ia呈圓臺狀，其最 大直徑端與呈圓柱狀的沉降段Ib相連接，其中，沉降段Ia的高與其上端直徑 的比值為1-10: 1，沉降段Ib的高徑比值為1 ~ 10: 1。
按照本發(fā)明提供的實用新型，其中所述的沉降段Ia的高與其上端直徑的 比值優(yōu)選為1-6: 1,沉降段Ib的高徑比值優(yōu)選為1~5: 1。進一步優(yōu)選所述 沉降段Ib的高度為固定流化床反應(yīng)器沉降段高度的1/5-4/5，更為優(yōu)選所述 沉降段Ib的高度為固定流化床反應(yīng)器沉降段高度的1/3 ~ 1/2。
按照本發(fā)明提供的實用新型，所述反應(yīng)段和油劑初始接觸段的設(shè)計均為本 領(lǐng)域此類反應(yīng)器的慣常設(shè)計。例如，CN2512495公開的一種用于催化裂化試驗 研究的固定流化床反應(yīng)器中，對反應(yīng)段和油劑初始接觸段的結(jié)構(gòu)進行描述，這
里一并作為本實用新型內(nèi)容的一部分引用。
按照本發(fā)明提供的實用新型，所述用于試驗研究的固定流化床反應(yīng)器還包 括現(xiàn)有技術(shù)中可以使所述反應(yīng)器優(yōu)化操作的各種反應(yīng)器內(nèi)部和外部所需的構(gòu)
件。例如，在CN2512495公開的一種用于催化裂化試驗研究的固定流化床反應(yīng) 器中所描述的，在油劑初始接觸段的下部設(shè)置流化介質(zhì)分布板；進料噴嘴垂直 穿過分布板的中心，并與固定在反應(yīng)底部的烴油、霧化氣管線相連；進料噴嘴 的上端與分布板上側(cè)的垂直距離與分布板直徑的比值為0~ 0. 6: 1，進料噴嘴 選自直管、文丘里管或喉管中的一種，若采用直管噴嘴，其出口處最好采用喇 叭口式設(shè)計，上擴角為10~60° ;熱電偶套管在反應(yīng)器內(nèi)的插入深度為反應(yīng) 器總高的50~90°/。，優(yōu)選75~85%,篩孔板水平固定在熱電偶套管的下端，篩 孔板的直徑與其所在高度的反應(yīng)器橫切面的內(nèi)徑之比為0. 4~0. ": 1，該篩 孔板上均勻開孔，孔徑為0.2-3mm，開孔率為25~85%;反應(yīng)器頂部為上、下 法蘭盤，以及位于法蘭盤之間的密封墊片，其中，下法蘭盤是焊接在反應(yīng)器沉 降段的上部的，它與上法蘭盤通過螺栓緊密地固定在一起，反應(yīng)器的頂部除采 用法蘭密封外，螺紋密封、卡套密封等其它靜密封形式也可適用與本實用新型 所提供的反應(yīng)器；用于催化劑加劑、卸劑管線、反應(yīng)產(chǎn)品油氣導(dǎo)出管線以及熱 電偶套管均固定于上法蘭盤，產(chǎn)品油氣導(dǎo)出管線穿過上法蘭盤，與固定在上法 蘭盤下側(cè)的過濾器相連，過濾器可采用陶瓷或粉末冶金材料燒結(jié)制成等均適用
于本實用新型，這里一并作為本實用新型內(nèi)容的一部分引入。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的固定流化床反應(yīng)器的沉降段部分采用 呈圓臺狀設(shè)計，使反應(yīng)油氣，尤其是在多產(chǎn)小分子烯烴體系中物流在反應(yīng)器上 部高溫部位的線速度加快，縮短反應(yīng)中間產(chǎn)物在催化劑稀相段的共存時間，有 效抑制小分子烯烴之間的縮聚反應(yīng)，從而使試驗的準(zhǔn)確性提高。

圖1是目前國內(nèi)常用的固定流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是USP6069012提供的固定流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是CN2512495提供的固定流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本實用新型提供的固定流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
作為一種優(yōu)選的實施方式，本實用新型提供的所述反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)如圖4 所示，按照圖4所示的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，反應(yīng)器4的頂部為上、下法蘭盤9和7以 及位于法蘭盤之間的密封墊片8。中，下法蘭盤是焊接在反應(yīng)器沉降段上部 的，它與上法蘭盤通過螺栓12緊密地固定在一起。該反應(yīng)器自上而下分為沉 降段Ia、沉降段Ib、反應(yīng)段II和油劑初始接觸段m。反應(yīng)器內(nèi)自下而上還包 括進料噴嘴l、流化介質(zhì)噴嘴2、流化介質(zhì)分布板3、篩孔板5和熱電偶套管 6，其中流化介質(zhì)分布板3置于油劑初始接觸段下部并水平固定在反應(yīng)器器壁 上，其上沿與反應(yīng)器底部的垂直距離小于進料噴嘴的垂直高度；進料噴嘴l垂 直穿過分布板的中心，并與固定在反應(yīng)底部的烴油、霧化氣管線相連；熱電偶 套管6沿反應(yīng)器中心軸線自上而下垂直插入反應(yīng)器內(nèi)，篩孔板5水平固定在熱 電偶套管的下端。
催化劑經(jīng)管線11引入反應(yīng)器中，流化介質(zhì)(可以是選自空氣、水蒸氣、 氮氣或氦氣的一種或幾種的混合氣)通過噴嘴2引入流化介質(zhì)集氣室14,然 后經(jīng)流化介質(zhì)分布板3進入反應(yīng)器來流化反應(yīng)器內(nèi)的催化劑；預(yù)熱后的烴油原 料經(jīng)噴嘴1注入已達到指定溫度的催化劑床層中，與催化劑充分接觸，并在指 定的操作條件下進行催化裂化反應(yīng)；篩孔板5具有調(diào)整流化氣體和催化劑的混 合物的流動方向和速度功能，以保證在反應(yīng)段內(nèi)形成均勻的催化劑密相床層； 在流化氣體自下而上的運動過程中，部分催化劑顆粒被夾帶至沉降段Ib,隨 著流化氣體線速的降低，其中大部分催化劑顆粒返回反應(yīng)段II中，而流化氣繼 續(xù)上行進入沉降段Ia,隨具有圓臺結(jié)構(gòu)的沉降段Ia直徑的縮小，流化氣的線 速提高，使其快速經(jīng)過過濾器13和反應(yīng)油氣導(dǎo)出管IO排出，排出的氣流可直 接放空或由后續(xù)產(chǎn)品回收系統(tǒng)收集、計量。
反應(yīng)后的催化劑可用汽提介質(zhì)(例如水蒸氣、氮氣或氦氣)進行汽提，汽 提介質(zhì)和所汽提出的反應(yīng)油氣也經(jīng)過過濾器13和反應(yīng)油氣導(dǎo)出管IO排出，排 出的氣流可直接放空或由后續(xù)產(chǎn)品回收系統(tǒng)收集、計量。之后，由噴嘴l和噴 嘴2引入氧氣、空氣和含有氧氣的混合氣體進行催化劑燒焦再生操作。催化劑 燒焦再生結(jié)束后，可循環(huán)上述步驟的反應(yīng)。
權(quán)利要求1、一種用于試驗研究的固定流化床反應(yīng)器，該反應(yīng)器自上而下包括沉降段、反應(yīng)段和油劑初始接觸段三部分，其特征在于，所述的沉降段自上而下包括沉降段Ia和沉降段Ib兩部分，沉降段Ia呈圓臺狀，其最大直徑端與呈圓柱狀的沉降段Ib相連接，其中，沉降段Ia的高與其上端直徑的比值為1-10∶1，沉降段Ib的高徑比值為1～10∶1。
2、 按照權(quán)利要求1所述反應(yīng)器，其特征在于，所述的沉降段Ia的高與 其上端直徑的比值為1-6: 1，沉降段Ib的高徑比值為1~5: 1。
3、 按照權(quán)利要求1或2所述反應(yīng)器，其特征在于，所述沉降段Ib的高度 為固定流化床反應(yīng)器沉降段高度的1/5-4/5。
4、 按照權(quán)利要求3所述反應(yīng)器，其特征在于，所述沉降段Ib的高度為固 定流化床反應(yīng)器沉降段高度的1/3 ~ 1/2。
專利摘要一種用于試驗研究的固定流化床反應(yīng)器，該反應(yīng)器自上而下包括沉降段、反應(yīng)段和油劑初始接觸段三部分，其特征在于，所述的沉降段自上而下包括沉降段Ia和沉降段Ib兩部分，沉降段Ia呈圓臺狀，其最大直徑端與呈圓柱狀的沉降段Ib相連接，其中，沉降段Ia的高與其上端直徑的比值為1-10∶1，沉降段Ib的高徑比值為1～10∶1。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供反應(yīng)器的沉降段部分采用呈圓臺狀設(shè)計，使反應(yīng)油氣，尤其是在多產(chǎn)小分子烯烴體系中物流在反應(yīng)器上部高溫部位的線速度加快，縮短反應(yīng)中間產(chǎn)物在催化劑稀相段的共存時間，有效抑制小分子烯烴之間的縮聚反應(yīng)，提高試驗的準(zhǔn)確性。
文檔編號B01J8/24GK201064712SQ20072016945
公開日2008年5月28日 申請日期2007年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者琰 崔, 張春城, 張瑞馳, 徐子峰, 東 李, 毛安國, 謝朝鋼, 馬建國, 高永燦 申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院