專利名稱：一種下行式催化裂化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明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，是一種下行式催化裂化反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，世界各國對車用燃料和以石油為原料的低碳烯烴的需求將不斷增加。由于石油資源有限，發(fā)展重油深度加工，增加輕質(zhì)油品和低碳烯烴的供應(yīng)仍將是21世紀煉油行業(yè)的重大發(fā)展戰(zhàn)略。催化裂化原料適應(yīng)性廣、轉(zhuǎn)化深度大，在將重質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為汽、柴油等車用燃料的同時，生成的液化氣中含有較多的低碳烯烴，是對重質(zhì)油進行二次加工最重要的工藝。催化裂化裝置規(guī)模大、設(shè)備投資相對較少，是世界上所有煉廠經(jīng)濟效益的支柱。改善催化裂化裝置的產(chǎn)品分布和產(chǎn)品選擇性，對于提高煉油企業(yè)的經(jīng)濟效益和市場競爭力都有著十分重要的意義，是所有煉廠努力追求的目標。
因為石化產(chǎn)品的價值遠高于煉油產(chǎn)品，煉油化工一體化是提高資源有效利用、增加煉油企業(yè)經(jīng)濟效益的重要途徑，也是當今國際石油加工業(yè)的發(fā)展趨勢。近年來由于丙烯的需求迅速增加，為了滿足市場的需求，國內(nèi)外都重視通過FCC裝置增產(chǎn)丙烯。
在提升管式催化裂化反應(yīng)器上通過采用高溫、大劑油比的反應(yīng)條件和合適的催化劑可以增加產(chǎn)品中低碳烯烴的產(chǎn)率。提升管反應(yīng)器中，烴油原料通過噴嘴噴入提升管底部的密相催化劑床層中，難以全部充分地霧化和及時地汽化。為了使全部原料得到足夠深度的轉(zhuǎn)化以生成較多的低碳烯烴，必須要有較長的反應(yīng)時間。同時，由于催化劑在提升管內(nèi)逆重力方向流動，存在著較嚴重的返混。在這樣的反應(yīng)環(huán)境下，原料在生成較多的低碳烯烴的同時也生成了大量的干氣和焦炭，結(jié)果導(dǎo)致高附加值產(chǎn)品的收率降低。
在下行管反應(yīng)器內(nèi)，油氣和催化劑順重力方向流動，近似為平推流，返混很少。催化劑的返混程度降低使其表面的積碳減少，因而有利于提高其催化的活性和對高附加值產(chǎn)品的選擇性。從80年代開始，國外著名的石油公司，如Exxon、Mobi1、UOP、Stone & Webster等，先后開發(fā)了各自的下行式反應(yīng)器，用來提高催化裂化或催化裂解反應(yīng)的產(chǎn)品選擇性，并申請了一系列的專利。
USP4514285公開了一種下行管和稀相提升管再生的催化裂化反應(yīng)系統(tǒng)。催化劑通過稀相提升管再生后，在再生脫氣罐中脫除煙氣，提高催化劑密度，形成密相床層后，通過催化劑分布板進入下行反應(yīng)管，原料油通過烴油進料分配環(huán)管，經(jīng)多管徑向噴入下行反應(yīng)管，與自由下落過程中的催化劑接觸，并在下行反應(yīng)管中進行裂化反應(yīng)。這種下行管反應(yīng)器由于原料烴和催化劑初始接觸時催化劑的濃度較低，油劑接觸、混合的效率不夠理想，原料轉(zhuǎn)化率較低。
USP5296131、CN1205028A公開了一種下行管反應(yīng)器。在該反應(yīng)器中，再生催化劑通過錐形塞閥的閥芯和閥座之間的環(huán)縫流出形成一個環(huán)形“幕簾”，原料油由錐面下的周向均勻布置的噴嘴徑向噴射到催化劑“幕簾”上，與催化劑錯流接觸，然后進入下行式反應(yīng)器中進行反應(yīng)。這種下行式反應(yīng)器盡管通過錯流接觸強化了催化劑和原料油的混合，但由于烴油原料經(jīng)噴嘴噴出后仍是和自由落體過程中的催化劑接觸，催化劑的濃度仍然很低，所提供的活性中心的數(shù)量非常有限。因此，該反應(yīng)器的重油轉(zhuǎn)化能力也欠佳。
USP4985136、USP5462652披露了一種超短接觸催化裂化方法，即MSCC。在該方法中，催化劑以幕簾的形式向下流動，而石油烴垂直地噴入該催化劑幕簾中，反應(yīng)產(chǎn)物和催化劑水平穿過反應(yīng)區(qū)后，油劑混合物快速分離；部分汽提后的催化劑不經(jīng)再生直接進入催化劑混合器，與完全再生后的催化劑混合，以提高劑油比。該方法雖然通過加大劑油比的辦法稍微提高了劑油初始接觸段催化劑的濃度，但由于催化劑在自由落體過程中不可能達到重油充分轉(zhuǎn)化所需要的濃度，因此也存在著劑油接觸效率不高、重油轉(zhuǎn)化深度不夠的問題。
USP5997726披露了一種下行式的催化裂化反應(yīng)器。再生催化劑經(jīng)脫氣罐脫除所夾帶的再生煙氣，使脫氣罐中催化劑的密度得到提高；上述催化劑通過一個控制再生催化劑流量的塞閥進入下行式反應(yīng)器中。催化劑從塞閥的閥芯和閥座之間的環(huán)形縫隙落入下部的油劑接觸室內(nèi)。原料油通過烴油噴嘴噴到劑油接觸室內(nèi)呈幕簾狀自由落體的催化劑上，然后和催化劑一起進入下行管反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)。這種反應(yīng)器中再生催化劑雖然經(jīng)托氣罐脫氣后密度可以得到提高，但是它和原料油進行初始接觸時仍呈自由落體狀態(tài)，無法達到烴油轉(zhuǎn)化所需要的濃度，所以油劑的接觸效率仍不夠高，烴油的轉(zhuǎn)化效果也不夠理想。
國內(nèi)的清化大學(xué)等單位在下行式反應(yīng)器的開發(fā)方面也做了大量的研究工作，并申請了幾項發(fā)明專利。
CN1265937A公開了一種在提升管內(nèi)同心安裝下行管的套筒式反應(yīng)器。在該反應(yīng)器中，烴油原料噴入催化劑床層的位置有兩種方案，第一種方案是將烴油原料通過噴嘴噴入提升管和下行管之間的環(huán)形催化劑提升區(qū)，在該環(huán)形區(qū)域內(nèi)和催化劑接觸進行反應(yīng)同時上升至下行管入口，再流入下行管，在下行管內(nèi)并行向下流動同時進行反應(yīng)；第二種方案是將烴油原料直接噴入下行管內(nèi)，和自由落體過程中的催化劑接觸。第一種方案雖然可以提高劑油初始接觸區(qū)催化劑的濃度從而提高劑油接觸的效率，但是將重質(zhì)烴油原料通過噴嘴噴入提升管和下行管之間的環(huán)形夾套區(qū)內(nèi)，烴油不可避免地會噴射到夾套內(nèi)下行管的外壁面上，從而導(dǎo)致重油在夾套的器壁上嚴重結(jié)焦，影響裝置的正常運轉(zhuǎn)；而第二種方案中由于烴油原料仍然是噴射到自由落體過程中的催化劑上和催化劑并流接觸，由于催化劑濃度低，劑油接觸的效率不高，重油轉(zhuǎn)化的能力也就不可能理想。
CN1275434公開了一種適用與氣固并流下行床反應(yīng)器的催化劑入口裝置。該裝置的特點是其外殼與下行床反應(yīng)器主體同軸安裝，外殼的頂部為氣固兩相的湍流混合區(qū)，載氣入口布置在下行管反應(yīng)器入口以下的外殼側(cè)壁上。載氣將外殼和下行管之間環(huán)形催化劑預(yù)提升區(qū)的催化劑吹入外殼頂部的氣固兩相湍流混合區(qū)進行混合，再進入下行管反應(yīng)器內(nèi)進行反應(yīng)。烴油原料經(jīng)噴嘴噴入下行管內(nèi)，和稀相灑落狀態(tài)的催化劑接觸。這種催化劑入口裝置雖然可以使下行管內(nèi)的催化劑分布比較均勻，但無法提高下行管內(nèi)的催化劑濃度，因而仍然存在油劑接觸效率低的問題，烴油原料在采用該入口結(jié)構(gòu)的下行式反應(yīng)器上的轉(zhuǎn)化率偏低。
綜上所述，現(xiàn)有的下行式反應(yīng)器均不同程度地存在著油劑接觸效率低、重油轉(zhuǎn)化能力不足或催化劑返混和設(shè)備結(jié)焦傾向嚴重的問題，迄今為止，能夠妥善解決上述問題、且反應(yīng)性能良好的下行式反應(yīng)器尚未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種下行式催化裂化反應(yīng)器，用以改善烴油原料的霧化效果，提高烴油原料和催化劑的接觸效率，并將油氣和催化劑的返混以及原料的裂化深度控制在適當?shù)姆秶鷥?nèi)，從而在提高重油轉(zhuǎn)化能力的同時，增加產(chǎn)品中低碳烯烴的產(chǎn)率，減少產(chǎn)品中的干氣和焦炭。
本發(fā)明所提供的下行式反應(yīng)器包括以下構(gòu)件再生催化劑輸送管1、頂蓋2、原料噴嘴3、外筒體6、預(yù)提升介質(zhì)分布器8、下行反應(yīng)管9、催化劑預(yù)提升管14；其中，催化劑預(yù)提升管14的上部出口端位于外筒體6內(nèi)部，其下部與再生催化劑輸送管1連通；預(yù)提升介質(zhì)布置器8位于催化劑預(yù)提升管14底部；外筒體上端與頂蓋沿圓周方向密閉連接；下行反應(yīng)管9與外筒體的側(cè)壁或底部固定連接，或通過對稱設(shè)置的支管15使二者連通；原料噴嘴設(shè)置在催化劑預(yù)提升管出口上方的外筒體側(cè)壁上和/或頂蓋上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的下行式烴油催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)器主要具有以下幾方面的優(yōu)點1、本發(fā)明的下行式反應(yīng)器中烴油經(jīng)噴嘴噴出后，首先在反應(yīng)器頂部沒有催化劑顆粒的空腔內(nèi)霧化，這種原料霧化方式不僅改善了原料霧化效果，而且可以使和催化劑進行初始接觸的原料粒徑大小比較均勻，因而所有原料的汽化速率和達到一定的轉(zhuǎn)化深度所需的時間也大致相同，這為通過控制反應(yīng)時間來使高附加值產(chǎn)品的產(chǎn)率最大化創(chuàng)造了有利條件。
2、本發(fā)明的下行式反應(yīng)器中原料和催化劑的初始接觸在密相流化床的表面進行，因而可以保證其和足夠多的催化劑活性中心接觸，并在完成裂化反應(yīng)后迅速脫離床層反應(yīng)區(qū)。這樣既發(fā)揮了床層反應(yīng)油劑接觸效率高的優(yōu)勢，又克服了普通的床層反應(yīng)催化劑返混嚴重的缺點，因而在獲得高的重油轉(zhuǎn)化率的同時可以使催化劑保持高活性和良好的產(chǎn)品選擇性。
3、本發(fā)明的下行式反應(yīng)器通過在催化劑預(yù)提升管內(nèi)設(shè)置有多孔板、格柵或填料等破碎床層內(nèi)氣泡的結(jié)構(gòu)，可以將劑油初始接觸區(qū)催化劑返混的程度控制在合適的范圍內(nèi)，從而進一步提高催化劑的選擇性。
4、本發(fā)明的下行式反應(yīng)器通過在噴嘴附近設(shè)置防焦蒸汽分布器，可以起到防止油氣在霧化室內(nèi)嚴重結(jié)焦的作用，提高了裝置運行的可靠性。
5、本發(fā)明的下行式反應(yīng)器內(nèi)催化劑從位于中心區(qū)域的催化劑預(yù)提升管出口流入一個相對狹窄的環(huán)形空腔，以及采用傾斜布置的底板結(jié)構(gòu)或用多個支管來將環(huán)形空腔內(nèi)的催化劑和油氣引入下行管，可以使催化劑在下行區(qū)內(nèi)分布得更加均勻，進一步提高了反應(yīng)條件的一致性。
6、本發(fā)明提供的下行式反應(yīng)器的上述特點使其具有很強的重油轉(zhuǎn)化能力，并具有良好的產(chǎn)品選擇性。采用本發(fā)明提供的下行式催化裂化反應(yīng)器可以顯著提高催化裂化過程產(chǎn)品中輕質(zhì)油品或輕烯烴的產(chǎn)率。


圖1-13本發(fā)明所提供下行式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖14-18本發(fā)明所提供下行式反應(yīng)器在催化裂化裝置中的流程示意圖。
具體實施例方式
經(jīng)過反復(fù)的研究與試驗，我們認識到下行式反應(yīng)器重油轉(zhuǎn)化能力低的主要原因在于油劑初始接觸區(qū)催化劑密度低，一般僅為10kg/m2s，不能為烴油原料進行裂化反應(yīng)提供足夠多的活性中心。在下行式催化裂化反應(yīng)器中，如果在烴油原料和再生催化劑進行初始接觸的階段能夠?qū)⒅刭|(zhì)石油烴與催化劑所形成的油劑混合物的密度控制在150～500kg/m2的范圍內(nèi)，并控制好油氣和催化劑在初始接觸段返混程度，就可以得到較理想的重油轉(zhuǎn)化能力及較好的產(chǎn)品選擇性。
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明所提供的下行式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點，但本發(fā)明并不因此而受到任何限制。
圖1所示為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)形式。該形式中，催化劑預(yù)提升管14從外筒體6的下口伸入外筒體內(nèi)部，并和外筒體6不同軸，該管上口敞開，下口封閉。外筒體的上口和頂蓋2固定連接。再生催化劑通過輸送管1經(jīng)流量控制閥控制流量后流入催化劑預(yù)提升管內(nèi)。預(yù)提升介質(zhì)通過分布器8分布后進入催化劑預(yù)提升管，使預(yù)提升管內(nèi)的催化劑流化起來并在壓力平衡的作用下向上流動。噴嘴3從外筒體的側(cè)壁和頂蓋上傾斜一定角度將催化裂化原料噴入頂蓋下方的空腔內(nèi)。該結(jié)構(gòu)形式對原料噴嘴的布置沒有特別的要求，只要能夠使烴油原料較均勻地噴灑到催化劑預(yù)提升管出口及周圍區(qū)域即可，例如以催化劑預(yù)提升管14的中心軸為對稱軸在頂蓋2和外筒體6上布置噴嘴。外筒體下口和催化劑預(yù)提升管之間縫隙用底板16封閉起來。外筒體和催化劑預(yù)提升管之間的空腔在布置了下行管9的一側(cè)體積較大，這樣有利于催化劑順暢地流入下行管。
圖2所示為本發(fā)明的另一種實現(xiàn)形式。該形式中催化劑預(yù)提升管14和外筒體6同軸布置。為了使預(yù)提升管14和外筒體6之間的環(huán)形空腔內(nèi)的催化劑能夠在大致相同的時間內(nèi)流入下行管9中，該結(jié)構(gòu)形式中的底板16最好如圖所示和水平方向成一定角度傾斜布置。該結(jié)構(gòu)形式中原料噴嘴最好以外筒體的中心線為對稱軸在頂蓋2上對稱布置，噴嘴數(shù)目可以是如圖所示的5個，3個、7個或更多個。此外為了防止烴油原料在頂蓋2的下部或外筒體6的上部結(jié)焦，該結(jié)構(gòu)中在頂蓋2的下方布置有防焦蒸汽分布器5。該分布器的結(jié)構(gòu)形式和布置方式可以按常規(guī)的催化裂化裝置的沉降器頂部的防焦蒸汽分布器來設(shè)計。
圖3所示為本發(fā)明的另一種實現(xiàn)形式。這種結(jié)構(gòu)形式中催化劑預(yù)提升管也是和外筒體6同軸布置，其頂蓋2為倒錐形，而原料噴嘴全部布置在外筒體6的上部。噴嘴的數(shù)目可以是如圖所示的4個，也可以是2個、6個、8個或更多個，這些噴嘴最好以外筒體或催化劑預(yù)提升管的中心線對稱布置。為了防止催化劑預(yù)提升管14內(nèi)形成的大氣泡在預(yù)提升管的出口處破裂，將床層表面的催化劑拋向上方的空間，導(dǎo)致和原料接觸的催化劑過度返混，該結(jié)構(gòu)在預(yù)提升管的上部設(shè)置了破碎氣泡的內(nèi)構(gòu)件，該內(nèi)構(gòu)件可以是如圖所示的開孔板結(jié)構(gòu)17，也可以是格柵、填料等其它能夠使床層內(nèi)氣泡破碎的結(jié)構(gòu)。
圖4所示的實現(xiàn)形式和上述三種實現(xiàn)形式的區(qū)別主要在于該結(jié)構(gòu)在頂蓋2上和外筒體6上都布置了原料噴嘴。此外，為了使原料盡可能多地噴灑到預(yù)提升管出口的密相催化劑床層上從而高效地和催化劑接觸，該結(jié)構(gòu)中催化劑預(yù)提升管的上部采用擴徑管的形式。為了防止催化劑預(yù)提升管內(nèi)形成的大氣泡在預(yù)提升管出口的床層表面破裂導(dǎo)致和原料接觸的催化劑嚴重返混，該結(jié)構(gòu)還在預(yù)提升管的擴徑段內(nèi)設(shè)置了破碎氣泡的內(nèi)構(gòu)件。該內(nèi)構(gòu)件的形式可以是如圖所示的格柵結(jié)構(gòu)19，也可以是開孔板、填料或其他能夠使床層內(nèi)氣泡破碎的結(jié)構(gòu)。為了防止催化劑在環(huán)形空腔的底部形成流動的死區(qū)，該結(jié)構(gòu)形式還在底板的最低處和下行管之間設(shè)置了一個細的連同管20。
圖5所示為本發(fā)明采用單個原料噴嘴時反應(yīng)器的一種結(jié)構(gòu)形式。
本發(fā)明可以如圖1至圖5所示將下行管9和外筒體6直接連通來將環(huán)形空腔內(nèi)的油氣和催化劑引入下行管內(nèi)反應(yīng)，還可以用多個對稱布置的支管將外筒體6和下行管9連通。采用的支管個數(shù)越多，催化劑在環(huán)形空腔內(nèi)的流動就越均勻。圖6、圖7和圖8所示分別為采用2個、3個和4個連通支管15時該反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)形式。采用多個支管來連通環(huán)形空腔和下行管時，外筒體6和催化劑預(yù)提升管14可以采用等直徑的筒體，但最好是如圖6至圖8所示的變直徑筒體，并使二者同軸。封閉環(huán)形空腔下口的底板16可以采用環(huán)形平板、碟形或橢圓形封頭形式的結(jié)構(gòu)，但最好是采用如圖6和圖7所示的圓臺形結(jié)構(gòu)。此外，圖6和圖7中還分別示意了在催化劑預(yù)提升管14的上部設(shè)置多孔板17或填料18這兩種破碎床層中氣泡的內(nèi)構(gòu)件形式。
本發(fā)明還可以采用如圖9所示實現(xiàn)形式。該形式的特點是催化劑預(yù)提升管14全部位于外筒體6的內(nèi)部，催化劑輸送管1與外筒體6和催化劑預(yù)提升管14固定連接，并穿過催化劑預(yù)提升管和外筒體之間的縫隙和催化劑預(yù)提升管連通。下行管9的入口與具有變徑結(jié)構(gòu)的外筒體6的下口固定連接并相互連通。
本發(fā)明的下行式反應(yīng)器中催化劑預(yù)提升管14可以如圖1至圖9所示垂直布置，也可以是如圖10所示與垂直方向成一定夾角，還可以如圖11所示的彎管或圖12所示的U形管?？傊瑹o論采取何種結(jié)構(gòu)形式的催化劑預(yù)提升管，只要能夠通過該管將催化劑輸送到外筒體內(nèi)部并從該輸送管的上口溢流到外筒體6內(nèi)即可。當催化劑預(yù)提升管從外筒體的下口伸入外筒體內(nèi)部時，外筒體下口和催化劑預(yù)提升管之間的縫隙用底板16封閉，下行管和外筒體的側(cè)壁固定連接并互相連通；如果催化劑預(yù)提升管從外筒體的側(cè)壁伸入外筒體內(nèi)部或全部位于外筒體內(nèi)時，則外筒體的下口和下行管的上口固定連接并相互連通。
本發(fā)明的下行式反應(yīng)器中催化劑輸送管可以采用一根斜管，也可以如圖13所示，在一根垂直布置的催化劑輸送管的流量控制閥之后對稱地引出2根支管，將催化劑輸送到垂直布置的預(yù)提升管14內(nèi)。當然，在這種結(jié)構(gòu)中，支管的數(shù)目可以多于2根，例如，3根、4根或更多根，可以根據(jù)裝置規(guī)模的大小來靈活確定。
圖14是催化劑預(yù)提升管為垂直立管、下行管直接和外筒體的側(cè)壁連接的下行反應(yīng)器結(jié)構(gòu)在催化裂化反再系統(tǒng)內(nèi)的布置示意圖。
圖15是催化劑預(yù)提升管為垂直立管、下行管通過多個支管和外筒體連接的下行反應(yīng)器結(jié)構(gòu)在催化裂化反再系統(tǒng)內(nèi)的布置示意圖。
圖16是催化劑預(yù)提升管傾斜布置的下行反應(yīng)器結(jié)構(gòu)在催化裂化反再系統(tǒng)內(nèi)的布置示意圖。
圖17是催化劑預(yù)提升管為U形管的下行反應(yīng)器結(jié)構(gòu)在催化裂化反再系統(tǒng)內(nèi)的布置示意圖。
圖18是催化劑輸送管分成2個支管將催化劑輸送到預(yù)提升管內(nèi)的下行反應(yīng)器結(jié)構(gòu)在催化裂化反再系統(tǒng)內(nèi)的布置示意圖。
本發(fā)明提供下行式烴油催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)器對所采用的催化劑沒有特殊的要求，任何適用于催化裂化領(lǐng)域的催化劑均可用于本發(fā)明提供的反應(yīng)器。例如，所用催化劑的活性組分可以選自含或不含稀土的Y型、HY型或USY型沸石、β沸石、ZSM-5沸石或其它具有五元環(huán)結(jié)構(gòu)的高硅沸石中的一種或多種。
本發(fā)明所提供的下行式烴油催化轉(zhuǎn)化方法主要工藝條件如下下行管反應(yīng)器出口溫度500～700℃，優(yōu)選530～650℃；劑油比4～30，優(yōu)選6～25；下行反應(yīng)管內(nèi)油劑接觸時間小于0.2～1.5秒，優(yōu)選小于0.3～1秒；原料油霧化蒸汽量占總進料量的3～30重％，優(yōu)選5～20重％；原料霧化室防焦蒸汽注入量占總進料量的3～30重％，優(yōu)選5～20重％；預(yù)提升介質(zhì)(水蒸氣或干氣)占總進料量的2～20重％，優(yōu)選3～15％。反應(yīng)壓力(絕壓)0.05～0.25MPa，優(yōu)選0.07～0.15MPa。
本發(fā)明提供的下行式烴油催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)器對原料油性質(zhì)沒有特別的限制，任何適用于催化裂化裝置的烴類進料均可作為該反應(yīng)器的原料，例如，常壓渣油、減壓渣油、減壓蠟油、脫瀝青油、焦化蠟油、加氫尾油、汽油餾分、柴油餾分以及上述兩種或兩種以上烴油的混合物。
下面結(jié)合附圖13進一步說明本發(fā)明所提供反應(yīng)器的工作流程。
如圖13所示，高溫的再生催化劑從再生器通過催化劑輸送管1經(jīng)流量控制閥控制流量進入催化劑預(yù)提升管14。預(yù)提升介質(zhì)(水蒸汽或干氣)通過分布器8通入預(yù)提升管底部，調(diào)節(jié)預(yù)提升氣的流量，將催化劑在預(yù)提升管催化劑床層的密度控制在100～500kg/m3。原料油預(yù)熱后通過噴嘴3噴出，噴灑到預(yù)提升管出口的密相床層表面與催化劑逆流或錯流接觸并迅速汽化發(fā)生催化裂化反應(yīng)。反應(yīng)后生成的產(chǎn)品、催化劑以及尚未裂化的烴油油氣、霧化水蒸氣、預(yù)提升介質(zhì)一起通過催化劑預(yù)提升管和外筒體6之間的環(huán)形空腔進入下行反應(yīng)管9。未裂化的烴油原料在環(huán)形空腔和下行管內(nèi)可以繼續(xù)和催化劑接觸從而裂化成輕質(zhì)產(chǎn)品。在一定的反應(yīng)溫度、劑油比(即反應(yīng)器內(nèi)單位時間內(nèi)催化劑的流量和烴油原料的進料量之比)和反應(yīng)壓力下，(根據(jù)工藝條件的要求，下行管反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)壓力<表壓>可以在0.05～0.3MPa之間選擇，劑油比可以在3～40之間選擇，下行管出口處的溫度可以在450～750℃之間選擇。)油氣在下行管9內(nèi)進行0.25～10秒的催化裂化反應(yīng)后，到達下行管出口流入氣固快速分離系統(tǒng)10中，和催化劑迅速分離，以免催化裂化產(chǎn)品因和催化劑過量接觸發(fā)生過裂化反應(yīng)。分離出的催化劑在沉降器下部的汽提器11中汽提，將其中夾帶的油氣汽提出來，經(jīng)待生催化劑輸送管線12和流量控制閥進入催化劑再生系統(tǒng)13中，燒焦再生后循環(huán)利用。經(jīng)過氣固分離系統(tǒng)分離出的油氣和汽提介質(zhì)一起通過管線進入后部的分餾及吸收穩(wěn)定系統(tǒng)(圖中未畫出)，分餾出干氣、液化氣、汽油、柴油、重油等產(chǎn)品物流。
下面的實施例將對本發(fā)明提供的方法予以進一步的說明，但并不因此而限制本發(fā)明。
對比例該對比例說明，在催化裂化反應(yīng)器中型裝置上采用CN1205028A所公開的下行式反應(yīng)器所得到的試驗結(jié)果。
該對比例所采用的中型裝置的處理量為0.24t/d。試驗步驟如下原料油經(jīng)加熱爐預(yù)熱后，通過高效霧化噴嘴注入反應(yīng)器內(nèi)，與來自再生器的高溫催化劑接觸并反應(yīng)，油氣和催化劑通過反應(yīng)器后迅速分離，油氣經(jīng)轉(zhuǎn)油線送入后續(xù)分離系統(tǒng)進行產(chǎn)品分離，反應(yīng)后已積有焦炭的催化劑經(jīng)水蒸氣汽提后，送入再生器燒焦再生，再生后的催化劑送至反應(yīng)器循環(huán)使用。對各種產(chǎn)品進行計量、分析。
3個對比例所用的三種原料油的性質(zhì)參見表1。對比例1、2、3所用催化劑分別是由中國石化齊魯石化分公司催化劑廠工業(yè)生產(chǎn)的商品牌號為MLC-500、CRP-1和CEP催化劑，其性質(zhì)見表2。3個對比例主要操作條件、產(chǎn)品分布以及主要產(chǎn)品性質(zhì)見表3、表4和表5。
實施例1本實施例說明采用本發(fā)明所提供的下行式反應(yīng)器在常規(guī)催化裂化反應(yīng)條件下所得到的試驗結(jié)果。
該實施例中所用下行管反應(yīng)器結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。
實施例所用原料油、催化劑及試驗步驟均與對比例1相同，主要操作條件、產(chǎn)品分布以及主要產(chǎn)品性質(zhì)見表3。
從表3可以看出，和對比例相比，實施例的產(chǎn)品中重油含量降低了10個多百分點，輕烴產(chǎn)率提高了10個多百分點，干氣產(chǎn)率和對比例基本持平，焦炭的絕對產(chǎn)率雖然有所上升，但這是因為有更多的重油得到轉(zhuǎn)化導(dǎo)致的，如果按相對產(chǎn)率(干氣產(chǎn)率/重油轉(zhuǎn)化率或焦炭產(chǎn)率/重油轉(zhuǎn)化率)來計算，本發(fā)明的干氣產(chǎn)率和液化氣產(chǎn)率都明顯比對比例低?？梢姴捎帽景l(fā)明提供的下行式反應(yīng)器來轉(zhuǎn)化重質(zhì)烴油原料，可以明顯提高重油的轉(zhuǎn)化率并增加輕烴的收率。
實施例2本實施例說明采用本發(fā)明所提供的下行式反應(yīng)器在較苛刻的反應(yīng)條件下得到的試驗結(jié)果。
該實施例中所用的下行式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)如圖7所示。
實施例所用原料油、催化劑及試驗步驟均與對比例2相同，主要操作條件、產(chǎn)品分布以及主要產(chǎn)品性質(zhì)見表4。
從表4可以看出，和對比例相比，實施例的產(chǎn)品中重油含量降低了8個多百分點，輕烴產(chǎn)率提高了近9個百分點，而干氣產(chǎn)率和焦炭的產(chǎn)率和對比例基本持平。產(chǎn)品中丙烯的產(chǎn)率提高了3個多百分點?？梢姴捎帽景l(fā)明提供的下行式反應(yīng)器來轉(zhuǎn)化烴油原料，可以明顯提高輕烴的收率并增加丙烯的產(chǎn)率。
實施例3本實施例說明采用本發(fā)明所提供的下行式反應(yīng)器在高苛刻度的反應(yīng)條件下得到的試驗結(jié)果。
該實施例中所用的下行式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)如圖11所示。
實施例所用原料油、催化劑及試驗步驟均與對比例3相同，主要操作條件、產(chǎn)品分布以及主要產(chǎn)品性質(zhì)見表5。
從表5可以看出，和對比例相比，實施例的產(chǎn)品中重油含量降低了6個多百分點，乙烯產(chǎn)率和丙烯產(chǎn)率均提高了3個多百分點，而焦炭的產(chǎn)率降低了近1個百分點?？梢姴捎帽景l(fā)明提供的下行式反應(yīng)器來轉(zhuǎn)化烴油原料，可以明顯提高重油的轉(zhuǎn)化率并增加低碳烯烴的產(chǎn)率。
表1

表2

表3

表4

表5

權(quán)利要求
1.一種下行式催化裂化反應(yīng)器，其特征在于該反應(yīng)器包括以下構(gòu)件再生催化劑輸送管(1)、頂蓋(2)、原料噴嘴(3)、外筒體(6)、預(yù)提升介質(zhì)分布器(8)、下行反應(yīng)管(9)、催化劑預(yù)提升管(14)；其中，催化劑預(yù)提升管(14)的上部出口端位于外筒體(6)內(nèi)部，其下部與再生催化劑輸送管(1)連通；預(yù)提升介質(zhì)分布器(8)位于催化劑預(yù)提升管(14)底部；外筒體上端與頂蓋沿圓周方向密閉連接；下行反應(yīng)管(9)與外筒體的側(cè)壁或底部固定連接，或通過對稱設(shè)置的支管使二者連通；原料噴嘴設(shè)置在催化劑預(yù)提升管出口上方的外筒體側(cè)壁上和/或頂蓋上。
2.按照權(quán)利要求1的反應(yīng)器，其特征在于所述催化劑預(yù)提升管(14)的上部垂直設(shè)置在外筒體內(nèi)部，外筒體底部通過底板(16)與催化劑預(yù)提升管的外壁密閉連接。
3.按照權(quán)利要求2的反應(yīng)器，其特征在于所述催化劑預(yù)提升管(14)與外筒體同軸設(shè)置。
4.按照權(quán)利要求2的反應(yīng)器，其特征在于所述底板(16)傾斜于水平方向設(shè)置。
5.按照權(quán)利要求1的反應(yīng)器，其特征在于所述頂蓋下方設(shè)置防焦蒸汽分布器。
6.按照權(quán)利要求1的反應(yīng)器，其特征在于所述催化劑預(yù)提升管的上部出口端的直徑大于其下部的直徑。
7.按照權(quán)利要求1的反應(yīng)器，其特征在于所述催化劑預(yù)提升管選自U型管、彎管、傾斜管或垂直管中的任意一種。
8.按照權(quán)利要求1的反應(yīng)器，其特征在于所述催化劑預(yù)提升管在外筒體內(nèi)部垂直設(shè)置，催化劑輸送管(1)穿過外筒體與催化劑預(yù)提升管固定連接并相連通。
9.按照權(quán)利要求1的反應(yīng)器，其特征在于所述下行反應(yīng)管與外筒體通過對稱設(shè)置的2根或2根以上的支管相連通。
10.按照權(quán)利要求1的反應(yīng)器，其特征在于所述催化劑預(yù)提升管的上部出口端的直徑大于其下部的直徑，且在其上部接近出口端處設(shè)置孔板、填料層或格柵板。
11.按照權(quán)利要求1的反應(yīng)器，其特征在于所述催化劑輸送管(1)與催化劑預(yù)提升管(14)的連接方式為一根傾斜的催化劑輸送管與催化劑預(yù)提升管的一側(cè)固定連接或一根垂直的催化劑輸送管先分成2根、3根或4根彎曲的支管再與催化劑預(yù)提升管的兩側(cè)、三側(cè)或四側(cè)對稱地固定連接。
全文摘要
一種下行式催化裂化反應(yīng)器，包括以下構(gòu)件再生催化劑輸送管(1)、頂蓋(2)、原料噴嘴(3)、外筒體(6)、預(yù)提升介質(zhì)分布器(8)、下行反應(yīng)管(9)、催化劑預(yù)提升管(14)；其中，催化劑預(yù)提升管(14)的上部出口端位于外筒體(6)內(nèi)部，其下部與再生催化劑輸送管(1)連通；預(yù)提升介質(zhì)分布器(8)位于催化劑預(yù)提升管(14)底部；外筒體上端與頂蓋沿圓周方向密閉連接；下行反應(yīng)管(9)與外筒體的側(cè)壁或底部固定連接，或通過對稱設(shè)置的支管使二者連通；原料噴嘴設(shè)置在催化劑預(yù)提升管出口上方的外筒體側(cè)壁上和/或頂蓋上。
文檔編號C10G11/00GK1552800SQ0313792
公開日2004年12月8日 申請日期2003年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月30日
發(fā)明者許克家, 侯栓弟, 龍軍, 張久順, 張占柱, 李松年, 何俊, 武雪峰, 朱丙田, 趙俊鵬 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