專(zhuān)利名稱(chēng)：一種流化催化裂化提升管反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油加工領(lǐng)域使用的一種流化催化裂化提升管反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
流化催化裂化(FCC)是石油煉制工業(yè)中的一種重要的二次加工手段。目前，國(guó)內(nèi)外幾乎所有的流化催化裂化裝置都采用提升管反應(yīng)器。常規(guī)的提升管反應(yīng)器自下而上可分為預(yù)提升段、主反應(yīng)段(主反應(yīng)段之內(nèi)的下部為噴嘴反應(yīng)區(qū)，設(shè)有原料油噴嘴)和出口快速分離段三個(gè)工作區(qū)。來(lái)自再生器的高溫再生催化劑通過(guò)再生斜管進(jìn)入提升管反應(yīng)器下部的預(yù)提升段，在預(yù)提升氣體的作用下沿提升管反應(yīng)器向上流動(dòng)進(jìn)入主反應(yīng)段，與原料油噴嘴噴出的原料油霧滴接觸后進(jìn)行高溫裂化反應(yīng)，之后進(jìn)入出口快速分離段進(jìn)行分離。分離出的油氣送往分餾塔。分離出的待生催化劑則經(jīng)汽提后進(jìn)入再生器進(jìn)行再生，燒掉催化劑表面的積炭；然后再進(jìn)入提升管反應(yīng)器，完成循環(huán)過(guò)程。
工程應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明，提升管反應(yīng)器內(nèi)油劑之間的接觸效率與催化劑預(yù)分布狀況有很大的關(guān)系，催化劑預(yù)分布狀況在相當(dāng)程度上影響著焦炭及干氣的產(chǎn)率。近年來(lái)，人們已研究出了多種措施，來(lái)改善預(yù)提升段內(nèi)的催化劑分布狀況。中國(guó)專(zhuān)利ZL 96106441.2(授權(quán)公告號(hào)CN 1056543C)提出的一種催化裂化提升管反應(yīng)器，其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是下部的預(yù)提升段為擴(kuò)徑結(jié)構(gòu)，其頂部與提升管相連通，側(cè)壁與再生斜管相連通。預(yù)提升段內(nèi)設(shè)有一個(gè)直徑較提升管直徑稍小的內(nèi)提升管，內(nèi)提升管底部的入口為喇叭口形。內(nèi)提升管入口的下方設(shè)有預(yù)提升氣體管(用于向內(nèi)提升管通入預(yù)提升氣體)、流化氣體分配器(用于向預(yù)提升段內(nèi)通入流化氣體)，預(yù)提升氣體管頂部的出口伸入到內(nèi)提升管的入口內(nèi)。操作過(guò)程中，預(yù)提升段內(nèi)的催化劑形成一個(gè)小型的流化床。該專(zhuān)利的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了流化氣體和預(yù)提升氣體獨(dú)立進(jìn)氣，兩股氣體互不干擾；較好地解決了催化劑偏流、循環(huán)量不穩(wěn)定等諸多問(wèn)題，有效地改善了油劑接觸效率，減少了設(shè)備結(jié)焦，提高了輕質(zhì)油收率，并提高了整個(gè)裝置的操作彈性。然而，對(duì)于一些預(yù)提升段的高度很高的提升管反應(yīng)器而言(例如預(yù)提升段的高度為5米以上)，該形式也存在著一些局限性。實(shí)際上，一些煉油廠提升管反應(yīng)器的預(yù)提升段高達(dá)15米以上，如完全采用這種預(yù)提升段的結(jié)構(gòu)形式，由于預(yù)提升段內(nèi)密相催化劑床層很高，部分流化氣體可能從內(nèi)提升管中短路，導(dǎo)致催化劑床層流化困難、壓力波動(dòng)較大、再生斜管下料不穩(wěn)定等現(xiàn)象，直接影響到生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)操作。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是采用上述結(jié)構(gòu)形式的流化催化裂化提升管反應(yīng)器(預(yù)提升段內(nèi)設(shè)有內(nèi)提升管、預(yù)提升氣體管和流化氣體分配器)，當(dāng)預(yù)提升段的高度很高時(shí)所導(dǎo)致的預(yù)提升段內(nèi)催化劑床層流化困難、壓力波動(dòng)較大、再生斜管下料不穩(wěn)定等問(wèn)題。
為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種流化催化裂化提升管反應(yīng)器，其下部為擴(kuò)徑結(jié)構(gòu)的預(yù)提升段，預(yù)提升段的頂部與提升管相連通，側(cè)壁與再生斜管相連通，預(yù)提升段內(nèi)設(shè)有內(nèi)提升管，內(nèi)提升管底部的入口為喇叭口形，入口的下方設(shè)有預(yù)提升氣體管、一段流化氣體分配器，預(yù)提升氣體管頂部的出口伸入到內(nèi)提升管的入口內(nèi)，其特征在于在一段流化氣體分配器的上方環(huán)繞內(nèi)提升管的外壁設(shè)有二段流化氣體分配器，二段流化氣體分配器位于再生斜管入口的上方。
本實(shí)用新型是針對(duì)預(yù)提升段的高度較高的流化催化裂化提升管反應(yīng)器的具體特點(diǎn)和內(nèi)在要求、為了改善預(yù)提升段內(nèi)的催化劑流化狀態(tài)和催化劑在提升管反應(yīng)器噴嘴反應(yīng)區(qū)的分布狀況、提高催化劑與原料油之間的接觸效率而提出的。對(duì)于預(yù)提升段的高度較高的提升管反應(yīng)器，采用本實(shí)用新型具有如下的有益效果本實(shí)用新型流化催化裂化提升管反應(yīng)器(簡(jiǎn)稱(chēng)為提升管反應(yīng)器)下部的預(yù)提升段內(nèi)設(shè)有內(nèi)提升管、預(yù)提升氣體管和兩個(gè)流化氣體分配器(一段流化氣體分配器和二段流化氣體分配器)，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)提升氣體與流化氣體獨(dú)立進(jìn)氣，互不干擾。兩個(gè)流化氣體分配器在預(yù)提升段內(nèi)的不同高度處分別向在操作過(guò)程中預(yù)提升段內(nèi)所形成的小型催化劑流化床通入兩股流化氣體，使預(yù)提升段內(nèi)的催化劑顆粒始終維持在較佳的流化狀態(tài)，從而可大大地減小再生斜管的下料阻力、保證再生斜管暢通下料，并使流化氣體始終從提升管的內(nèi)壁與內(nèi)提升管外壁之間的環(huán)隙進(jìn)入提升管，促使提升管內(nèi)的催化劑向提升管的中心區(qū)域流動(dòng)，避免催化劑沿該環(huán)隙滑落及返混，降低提升管反應(yīng)器內(nèi)的邊壁效應(yīng)。采用本實(shí)用新型，可以使提升管反應(yīng)器噴嘴反應(yīng)區(qū)的催化劑維持相對(duì)均勻的分布，保證同一軸向位置處徑向截面上高、低點(diǎn)的催化劑密度僅相差20％左右(催化劑密度單位為千克/立方米)，從而提高油劑間的接觸效率，以改善產(chǎn)品分布、提高原料油的轉(zhuǎn)化率和輕質(zhì)油(汽油和柴油)以及總液態(tài)產(chǎn)品(液化氣、汽油和柴油)的收率、降低干氣和焦炭產(chǎn)率，并使產(chǎn)品的選擇性較好。采用本實(shí)用新型，由于可有效地改善預(yù)提升段內(nèi)催化劑的流化狀態(tài)、大大地減小再生斜管的下料阻力，從而可提高整個(gè)裝置的催化劑循環(huán)能力，使整個(gè)裝置的操作彈性得以提高。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。附圖和具體實(shí)施方式
并不限制本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍。


圖1是本實(shí)用新型提升管反應(yīng)器預(yù)提升段的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型提升管反應(yīng)器的整體結(jié)構(gòu)與布置的示意圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型的流化催化裂化提升管反應(yīng)器，其下部為擴(kuò)徑結(jié)構(gòu)的預(yù)提升段8(擴(kuò)徑結(jié)構(gòu)是指預(yù)提升段8的內(nèi)直徑大于提升管14的內(nèi)直徑)。預(yù)提升段8的頂部與提升管14相連通，側(cè)壁與再生斜管2相連通(再生斜管2上設(shè)有再生滑閥3)。預(yù)提升段8內(nèi)設(shè)有內(nèi)提升管11，內(nèi)提升管11向上伸入到提升管14內(nèi)，其外壁與提升管14的內(nèi)壁之間形成一個(gè)環(huán)隙。內(nèi)提升管11頂部的出口112位于原料油噴嘴13的下方；內(nèi)提升管11底部的入口111為喇叭口形，喇叭口形入口111可位于再生斜管2入口的下方或上方。內(nèi)提升管入口111的下方設(shè)有預(yù)提升氣體管5、一段流化氣體分配器7。圖1所示的一段流化氣體分配器7為分布環(huán)，分布環(huán)上設(shè)有若干個(gè)方向向下的分配孔；分布環(huán)的內(nèi)直徑大于內(nèi)提升管入口111的外直徑。預(yù)提升氣體管5頂部的出口51伸入到內(nèi)提升管的入口111內(nèi)。如圖1所示，內(nèi)提升管11和預(yù)提升氣體管5位于預(yù)提升段8的中心線位置。在一段流化氣體分配器7的上方環(huán)繞內(nèi)提升管11的外壁設(shè)有二段流化氣體分配器10，二段流化氣體分配器10位于再生斜管2入口的上方。圖1所示的二段流化氣體分配器10也為分布環(huán)，分布環(huán)上同樣設(shè)有若干個(gè)方向向下的分配孔；分布環(huán)的內(nèi)直徑大于內(nèi)提升管11的外直徑。
圖1所示預(yù)提升段8的主要部件結(jié)構(gòu)參數(shù)一般是預(yù)提升段8的內(nèi)直徑D1為提升管14內(nèi)直徑D0的1.1～5倍，優(yōu)化內(nèi)直徑D1為提升管14內(nèi)直徑D0的1.5～3倍。內(nèi)提升管11的內(nèi)直徑D2為提升管14內(nèi)直徑D0的0.2～0.9倍，優(yōu)化內(nèi)直徑D2為提升管14內(nèi)直徑D0的0.4～0.8倍。內(nèi)提升管11底部的喇叭口形入口111的內(nèi)直徑D3為內(nèi)提升管11內(nèi)直徑D2的1～1.4倍(1倍內(nèi)直徑時(shí)，內(nèi)提升管11底部的入口111變?yōu)橹惫苄稳肟?；在預(yù)提升段8的內(nèi)直徑D1較小的情況下采用這種入口形式)。內(nèi)提升管11頂部的出口112至原料油噴嘴13入口中心的距離L1為提升管14內(nèi)直徑D0的0.1～2倍，優(yōu)化距離L1為提升管14內(nèi)直徑D0的0.2～1倍。預(yù)提升氣體管5頂部的出口51伸入到內(nèi)提升管11底部的入口111內(nèi)，伸入的距離為提升管14內(nèi)直徑D0的0～1倍(伸入的距離為0倍時(shí)，預(yù)提升氣體管5頂部的出口51與內(nèi)提升管11底部的入口111相平齊)。一段流化氣體分配器7的直徑(中徑)D4為預(yù)提升段8內(nèi)直徑D1的0.5～0.9倍，二段流化氣體分配器10的直徑(中徑)D5為預(yù)提升段8內(nèi)直徑D1的0.5～0.9倍。二段流化氣體分配器10與一段流化氣體分配器7之間的距離L2為提升管14內(nèi)直徑D0的1～4倍，該距離是二段流化氣體分配器10與一段流化氣體分配器7本身高度中點(diǎn)之間的距離。
圖2示出了本實(shí)用新型提升管反應(yīng)器的整體結(jié)構(gòu)與布置形式。參見(jiàn)圖2，提升管反應(yīng)器下部預(yù)提升段8的結(jié)構(gòu)及其與提升管14、再生斜管2等部件的連接與圖1所示的預(yù)提升段8完全相同，參見(jiàn)對(duì)圖1的有關(guān)說(shuō)明。提升管14頂部的出口伸入到沉降器16內(nèi)，出口上方設(shè)有快速分離器15(提升管14頂部的出口亦即提升管反應(yīng)器頂部的出口)。沉降器16的下部設(shè)有沉降器汽提段18，沉降器汽提段18的下部設(shè)有待生斜管19。圖1和圖2中，一段流化氣體分配器7和二段流化氣體分配器10為分布環(huán)的形式，還可以采用分布管(樹(shù)枝狀)；采用分布管時(shí)，其設(shè)置與分布環(huán)相同。分布管式的二段流化氣體分配器10與一段流化氣體分配器7之間的距離L2同樣為提升管14內(nèi)直徑D0的1～4倍，該距離同樣是二段流化氣體分配器10與一段流化氣體分配器7本身高度中點(diǎn)之間的距離。上述的分布環(huán)和分布管都是工業(yè)上所常用的。本實(shí)用新型提升管反應(yīng)器的主要結(jié)構(gòu)特征是在預(yù)提升段8內(nèi)設(shè)置了二段流化氣體分配器10，其余的部件結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和部件的布置與現(xiàn)有的提升管反應(yīng)器相同。
參見(jiàn)圖1和圖2，本實(shí)用新型提升管反應(yīng)器一些主要的部件具體結(jié)構(gòu)尺寸一般是提升管反應(yīng)器的總高度為20～50米，提升管14的內(nèi)直徑D0為0.3～3米，預(yù)提升段8的高度為5～15米(預(yù)提升段8的高度為再生斜管2入口中心與原料油噴嘴13入口中心之間的距離)，預(yù)提升段8的內(nèi)直徑D1為0.5～4米，內(nèi)提升管11頂部的出口112與原料油噴嘴13入口中心之間的距離L1為0.2～2米，二段流化氣體分配器10與一段流化氣體分配器7之間的距離L2為1～6米。
下面參照?qǐng)D2和圖1說(shuō)明本實(shí)用新型提升管反應(yīng)器的操作過(guò)程。來(lái)自于再生器的高溫再生催化劑1在再生滑閥3的調(diào)節(jié)下經(jīng)再生斜管2進(jìn)入提升管反應(yīng)器下部的預(yù)提升段8內(nèi)。一段流化氣體6通過(guò)一段流化氣體分配器7上的方向向下的分配孔進(jìn)入預(yù)提升段8的下部，使預(yù)提升段8內(nèi)的催化劑形成小型的流化床。二段流化氣體9通過(guò)設(shè)置在再生斜管2入口上方的二段流化氣體分配器10上的方向向下的分配孔進(jìn)入預(yù)提升段8內(nèi)，使預(yù)提升段8內(nèi)的催化劑始終維持在較佳的流化狀態(tài)。操作過(guò)程中，一段流化氣體6和二段流化氣體9始終從提升管14的內(nèi)壁與內(nèi)提升管11的外壁之間的環(huán)隙進(jìn)入提升管14。預(yù)提升氣體4經(jīng)預(yù)提升氣體管5由內(nèi)提升管11底部的喇叭口形入口111進(jìn)入內(nèi)提升管11。再生催化劑1在預(yù)提升段8內(nèi)經(jīng)充分混合后，由預(yù)提升氣體4送入內(nèi)提升管11中，然后在內(nèi)提升管11內(nèi)向上流動(dòng)，由內(nèi)提升管的出口112沿提升管14的軸心線進(jìn)入提升管14內(nèi)的噴嘴反應(yīng)區(qū)。進(jìn)入噴嘴反應(yīng)區(qū)的催化劑顆粒在沒(méi)有完全散開(kāi)之前就與來(lái)自于原料油噴嘴13的原料油12均勻接觸進(jìn)行反應(yīng)，然后催化劑與原料油向上流動(dòng)進(jìn)入提升管14內(nèi)的主反應(yīng)段繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，油氣和催化劑進(jìn)入提升管14上部的出口快速分離段，經(jīng)由提升管14頂部出口的快速分離器15分離后進(jìn)入沉降器16。沉降器16分離出的油氣17進(jìn)入主分餾塔進(jìn)行分餾；沉降器16分離出的待生催化劑20經(jīng)過(guò)沉降器汽提段18的汽提后，由待生斜管19進(jìn)入再生器進(jìn)行高溫?zé)乖偕?。在再生器?nèi)再生后的高溫再生催化劑再返回提升管反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)循環(huán)。由以上的說(shuō)明可知，本實(shí)用新型的提升管反應(yīng)器在操作過(guò)程中通過(guò)二段流化氣體分配器10向預(yù)提升段8內(nèi)通入二段流化氣體9；其余的操作過(guò)程與現(xiàn)有的提升管反應(yīng)器基本相同。
在上述的操作過(guò)程中，預(yù)提升氣體4的介質(zhì)可以是水蒸汽、汽油、原料油或干氣等。流化氣體(包括一段流化氣體6和二段流化氣體9)的介質(zhì)可以是水蒸汽、干氣等。主要的操作參數(shù)一般是提升管反應(yīng)器頂部出口的溫度為450～550℃，油氣在提升管反應(yīng)器中的停留時(shí)間為2～4秒，提升管反應(yīng)器中的劑油比為5～10(劑油比是指催化劑循環(huán)流量與原料油流量的重量之比)，提升管反應(yīng)器底部的壓力為0.1～0.5MPa，提升管14頂部出口的壓力為0.1～0.4MPa，再生催化劑1的溫度為600～800℃。提升管反應(yīng)器頂部出口的線速為12～25米/秒，內(nèi)提升管11中的氣體線速為1～4米/秒，預(yù)提升段8內(nèi)的線速為0.1～0.4米/秒，一段流化氣體分配器7和二段流化氣體分配器10相應(yīng)的流化線速為0.05～1.0米/秒，提升管14的內(nèi)壁與內(nèi)提升管11的外壁之間環(huán)隙中的氣體線速為1～3米/秒。原料油與催化劑可選擇現(xiàn)有流化催化裂化工藝所常用的，以制取各類(lèi)不同的目的產(chǎn)品。
本實(shí)用新型圖1和圖2中，未注明附圖標(biāo)記的箭頭表示原料油、催化劑、反應(yīng)油氣、預(yù)提升氣體或流化氣體的流動(dòng)方向。圖1和圖2中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的技術(shù)特征。
本實(shí)用新型特別適用于石油煉制及石油化工工業(yè)中預(yù)提升段超長(zhǎng)(高度一般為5～15米)的催化裂化提升管反應(yīng)器的改造及新裝置的設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求1.一種流化催化裂化提升管反應(yīng)器，其下部為擴(kuò)徑結(jié)構(gòu)的預(yù)提升段(8)，預(yù)提升段(8)的頂部與提升管(14)相連通，側(cè)壁與再生斜管(2)相連通，預(yù)提升段(8)內(nèi)設(shè)有內(nèi)提升管(11)，內(nèi)提升管(11)底部的入口(111)為喇叭口形，入口(111)的下方設(shè)有預(yù)提升氣體管(5)、一段流化氣體分配器(7)，預(yù)提升氣體管(5)頂部的出口(51)伸入到內(nèi)提升管的入口(111)內(nèi)，其特征在于在一段流化氣體分配器(7)的上方環(huán)繞內(nèi)提升管(11)的外壁設(shè)有二段流化氣體分配器(10)，二段流化氣體分配器(10)位于再生斜管(2)入口的上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流化催化裂化提升管反應(yīng)器，其特征在于二段流化氣體分配器(10)與一段流化氣體分配器(7)之間的距離L2為提升管(14)內(nèi)直徑D0的1～4倍。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了石油加工領(lǐng)域使用的一種流化催化裂化提升管反應(yīng)器，以解決現(xiàn)有的提升管反應(yīng)器在預(yù)提升段的高度很高時(shí)所導(dǎo)致的預(yù)提升段內(nèi)催化劑床層流化困難、壓力波動(dòng)較大、再生斜管下料不穩(wěn)定等問(wèn)題。本實(shí)用新型提升管反應(yīng)器的下部為擴(kuò)徑結(jié)構(gòu)的預(yù)提升段(8)，其側(cè)壁與再生斜管(2)相連通。預(yù)提升段內(nèi)設(shè)有內(nèi)提升管(11)，內(nèi)提升管(11)底部的喇叭口形入口(111)的下方設(shè)有預(yù)提升氣體管(5)、一段流化氣體分配器(7)。在一段流化氣體分配器的上方環(huán)繞內(nèi)提升管的外壁設(shè)有二段流化氣體分配器(10)，二段流化氣體分配器位于再生斜管入口的上方。本實(shí)用新型適于用作預(yù)提升段的高度一般為5～15米的催化裂化提升管反應(yīng)器。
文檔編號(hào)C10G11/18GK2791050SQ20052002979
公開(kāi)日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月13日
發(fā)明者畢志予, 雷世遠(yuǎn), 張振千 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工集團(tuán)公司, 中國(guó)石化集團(tuán)洛陽(yáng)石油化工工程公司