專利名稱：：一種改進的流化催化轉化反應器的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于一種在不存在氫的情況下烴油的催化轉化設備。
背景技術：
：為了降低車用汽油燃燒所排放的尾氣對環(huán)境造成的污染程度，很多國家都制定了嚴格的汽油質量標準。例如，我國制定的車用汽油新的控制指標為烯烴不大于35vV。，芳烴不大于40v。/。，苯不大于2.5v。/。，>琉不大于0.08m%,我國的煉油技術結構決定了催化裂化裝置所生產的汽油在調和成品汽油中占有較大的比例(接近于80%)。由于我國催化裂化裝置所加工的原料油性質較差(主要表現在密度大和殘?zhí)扛?，所以催化裂化裝置所生產的汽油產品中的烯烴含量較高，通常在40v。/。65v。/。之間。這必然造成調和成品汽油中的烯烴含量明顯高于國家環(huán)保局所規(guī)定的汽油新質量標準。因此，降低催化裂化裝置所生產的汽油產品中的烯烴含量是對傳統(tǒng)的催化裂化工藝進行技術更新的一個重要內容。石油烴的催化裂化反應是在催化裂化工藝的提升管反應器內實現的。提升管反應器為一根垂直的空心圓管，其直徑在lm左右，高度通常在20m60m之間，由飽和烴、芳烴、膠質和瀝青質等四組分組成的液態(tài)原料油，從提升管底部以一定角度斜向上噴入。當與垂直向上流動的高溫再生催化劑接觸后，液態(tài)原料油迅速發(fā)生汽化并開始發(fā)生催化裂化反應。剛開始發(fā)生的反應被稱為一次反應，主要是原料油各組分的C-C鍵斷裂反應。這些一次反應的產品之一為烯烴。由于烯烴的反應活性較高，它們立即發(fā)生各種二次反應，如裂化、環(huán)化、異構化、烷基化、氫轉移和疊合，等等。顯而易見，降低汽油中烯烴含量的較好方法是選擇性地強化烯烴的一些二次反應，如氫轉移和異構化，使烯烴盡可能地轉化為異構烷烴和芳烴。但常規(guī)的提升管反應器直徑是均勻的，其入口流體速度為4~5米/秒。隨著催化裂化反應的進行，反應系統(tǒng)生成更多的小分子。分子膨脹使提升管內垂直向上的流體速度急劇增加，達到15~18米/秒，反應時間顯著減小，只有2~3秒。這顯然不利于一些能改善產品質量分布的烯烴二次反應的進行。解決這一問題的理想方法就是在均勻直徑的提升管反應器的中上部某段處進行擴徑，使烯烴能有更長的時間參加二次反應。CN1237477A、CN1232069A分別公開該反應器的結構及使用該反應器的工藝方法。采用該反應器的工業(yè)裝置運行結果表明，該反應器能顯著降低汽油中的烯烴含量，產品總液收增加，焦炭選擇性變強，干氣和油漿產率下降。但是，第二反應區(qū)直徑的擴大造成第二反應區(qū)的流體速度急劇減小，從沉降器31入到第二反應區(qū)的待生催化劑，由于局部阻力的影響，在第二反應區(qū)內分布不均勻。在靠近待生催化劑給入口區(qū)域，催化劑的濃度較大，而在其它區(qū)域內催化劑濃度較小。催化劑這種不均勻分布降低了反應油氣與催化劑的接觸效果，影響了烯烴的二次轉化反應程度。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是在現有技術的基礎上設計一種改進的流化催化轉化反應器，以使第二反應區(qū)內的催化劑分布均勻。本發(fā)明設計的改進的流化催化轉化反應器結構特點為反應器沿軸線方向從下至上依次包括同軸的預提升段、第一反應區(qū)、直徑較第一反應區(qū)擴大了的第二反應區(qū)，改進之處是在第一反應區(qū)與第二反應區(qū)之間的空間內安放帶孔分布板。所述第一反應區(qū)與第二反應區(qū)之間的空間可以是第一反應區(qū)與第二反應區(qū)之間自然形成的圓臺形結合部位附近，也可以在第一反應區(qū)與第二反應區(qū)之間設置一個混合區(qū)。所述混合區(qū)的形狀為圓筒或圓臺形筒，與整個反應器同軸布置，混合區(qū)的入口與第一反應區(qū)的出口相連，混合區(qū)的出口與第二反應區(qū)的入口相連，上述兩個連接部位均為圓臺形。所述混合區(qū)的直徑與第一反應區(qū)的直徑之比為1.0~2.0:1，混合區(qū)的高度與第一反應區(qū)的高度之比為0.1—0.8:1。所述帶孔分布板的形狀可以是表面皿、圓臺形筒、多邊形，但不局限于這些形狀。其中表面亞狀分布板類似于向下凹陷的表面皿，分布板中間為一個開口的大圓孔，其直徑是第一反應區(qū)出口直徑的0.5~1倍；分布板周圍若干個小孔，小孔的開孔面積是第一反應區(qū)出口面積的0.01~0.5倍。圓臺形筒狀分布板的底部為一大孔，底部大孔的直徑是第一反應區(qū)直徑的0.5~1倍；頂部也為一大孔，頂部大孔的直徑是第二反應區(qū)直徑的0.5~1倍。在該類分布板側壁上開有若干小孔，小孔的開孔面積是第一反應區(qū)出口面積的0.5~1.2倍。多邊形分布板可以是三角形、四邊形或五邊以上(包括五邊)的多邊形，其中四邊形優(yōu)選長方形。在多邊形分布板上開有若干小孔，開孔面積是第一反應區(qū)出口面積的0.5~1.5倍。多邊形分布板傾斜放置于混合器區(qū)內，多邊形分布板與混合區(qū)的縱向軸線的夾角為10~170°。在混合區(qū)內放置至少一個多邊形分布板，最好放置2-4個多邊形分布板。所述第二反應區(qū)的直徑與第一反應區(qū)的直徑之比為1.5~5.0:1，第二反應區(qū)的高度與第一反應區(qū)的高度之比為0.1~1.0:1。所述反應器的第二反應區(qū)出口可以通過水平管與沉降器相連，也可以在第二反應區(qū)出口上方同軸設置直徑較第二反應區(qū)縮小了的出口區(qū)，出口區(qū)末端通過水平管與沉降器相連。所述出口區(qū)的結構類似于常規(guī)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(qū)的直徑之比為0.8~1.5:1。在預提升段的下部設有催化劑入口管，在預提升段與第一反應區(qū)之間的結合部位設有原料噴嘴。所述反應器的其它結構特征參見本申請人申請的中國專利CN1237477A。所述反應器適用的原料油選自石油烴油、其它礦物油、合成油中的一種或兩種以上(包括兩種)的混合物，其中石油烴油選自汽油、柴油、減壓瓦斯油、焦化瓦斯油、脫瀝青油、加氫尾油、常壓渣油、減壓渣油、原油中的一種或兩種以上(包括兩種)的混合物；其它礦物油為煤液化油、油砂油、頁巖油；合成油為煤、天然氣或瀝青經過F-T合成得到的餾分油。所述反應器適用所有類型的催化裂化催化劑，例如活性組分選自含或不含稀土的Y或HY型'沐石、含或不含稀土的超穩(wěn)Y型沐石、ZSM-5系列沸石或用其它方法制得的具有五元環(huán)結構的高硅沸石中的一種、兩種或三種的催化劑，以及無定型硅鋁催化劑。本發(fā)明的反應器可以用于制取不同目的產物的工藝，例如制取異丁烷和富含異構烷烴的汽油；制取適量的丙烯、異丁烷和富含異構烷烴的汽油；制取最大產率的氣體烯烴和富含芳烴的汽油；制取最大產率的柴油；制取丙烯的催化裂解工藝；制取乙烯的催化熱裂解工藝等。本發(fā)明對現有的流化催化轉化反應器進行改進，在第一反應區(qū)與第二反應區(qū)之間設置混合區(qū)，并在混合內安放帶孔分布板，使第二反應區(qū)內的催化劑分布均勻，有利于反應油氣與催化劑的充分接觸。采用本發(fā)明設計的反應器能改善催化裂化裝置的產品質量分布，具體表現為轉化率提高，干氣產率下降，輕質液體(汽油和輕柴油)產率增加，汽油中的烯烴含量降低，汽油中的異構烷烴含量增加。圖1為本發(fā)明設計的改進的流化催化轉化反應器結構示意圖。圖2為本發(fā)明設計的表面i狀分布板的俯視圖。圖3為本發(fā)明設計的圓臺形筒狀分布板的側視圖。圖4為本發(fā)明設計的長方形分布&故置在混合區(qū)內的示意圖。具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明設計的改進的流化催化轉化反應器結構予以進一步說明。圖1為本發(fā)明設計的改進的流化催化轉化反應器結構示意圖。本發(fā)明設計的改進的流化催化轉化反應器優(yōu)選的結構如下沿反應器縱向軸線方向從下至上依次為預提升段l、第一反應區(qū)2、混合區(qū)3、第二反應區(qū)4、出口區(qū)5，出口區(qū)5的末端通過水平管6與沉降器(圖中未示)相連。在預提升段1的下部設有催化劑入口管7，在預提升段1與第一反應區(qū)2之間的結合部位設有原料噴嘴8，在混合區(qū)3的下部設有催化劑入口管9,在混合區(qū)3內放置帶孔分布板10。使用該反應器的流化催化轉化工藝典型流程如下預提升介質從預提升段l的底部iiA反應器；熱的再生催化劑經催化劑入口管7從流入預提升段1并由預提升介質的提升作用向上運動進入第一反應區(qū)2;預熱后的原料油和霧化蒸汽經原料噴嘴8噴入第一反應區(qū)2，在熱的再生催化劑上接觸并發(fā)生裂解反應；來自沉降器或/和汽提器(圖中未示)的待生催化劑經催化劑入口管9被引入到混合區(qū)3。冷激劑或其它的反應物流混合后可以從混合區(qū)3與第二反應區(qū)4之間的結合部位注入反應器(圖中未示)，進行二次反應或起降低第二反應區(qū)溫度的作用；反應器的最終反應油氣產品和待生催化劑經出口區(qū)5加速后由水平管6進入后續(xù)的沉降器、汽提器、催化劑再生系統(tǒng)和產品分餾穩(wěn)定系統(tǒng)(圖中未示)。如前所述，除了混合區(qū)的外在幾何尺寸，其內置的分布板結構也是影響催化劑均勻分布狀況的一個重要因素。分布板的結構有很多種，圖2~圖4只是列出了本發(fā)明中所使用的三種分布板結構，但它們并不限制本發(fā)明。圖2為本發(fā)明設計的表面皿狀分布板的俯視圖。圖3為本發(fā)明設計的圓臺形筒狀分布板的側視圖。圖4為本發(fā)明設計的長方形分布M置在混合區(qū)內的示意圖。圖3-4中的標號11均為來自笫一反應區(qū)出口的反應油氣和催化劑運行方向，標號12均為ii^混合區(qū)3內的待生催化劑運行方向。下面的實施例將對本發(fā)明予以進一步說明，但并不因此而限制本發(fā)明。和表;:表2中的催化劑由中國石油;匕工股份有P艮公司催化劑分公司齊魯催化劑廠生產。實施例1升管反應器上，使用表2中的催化劑加工表l中原料油生產富含異構烷烴汽油的過程情況。反應器的預提升段、第一反應區(qū)、混合區(qū)、第二反應區(qū)和出口區(qū)總高度為16米，其中預提升段直徑為0,25米，高度為1.5米；第一反應區(qū)直徑為0.25米，高度為4米；混合區(qū)直徑為0,50米，高度為1米；第二反應區(qū)直徑為l米，高度為6.5米；出口區(qū)直徑為0.25米，高度為3米；第一反應區(qū)與混合區(qū)結合部位的縱剖面等腰梯形的側線與軸線的夾角為30。，混合區(qū)與第二反應區(qū)結合部位的縱剖面等腰梯形的側線與軸線的夾角為45。，第二反應區(qū)與出口區(qū)結合部位的縱剖面等腰梯形的側線與軸線的夾角為60°,混合區(qū)內置的分布板采用圖2所示的表面皿形狀結構，分布板中間為一個開口的大圓孔，其直徑是第一反應區(qū)出口直徑的0.8倍；分布板周圍若干個小孔，小孔的開孔面積是第一反應區(qū)出口面積的0.45倍。操作條件、產品分布和汽油主要性質列于表3。實施例2與實施例l相比，本實施例除混合區(qū)內的分布板、第二反應區(qū)條件不同外，其余均與實施例l相同。本實施例混合區(qū)內置的分布板采用圖3所示的圓臺形筒狀結構，分布板底部大孔的直徑是第一反應區(qū)直徑的0.8倍；頂部也為一大孔，頂部大孔的直徑是第二反應區(qū)直徑的0.8倍，在該類分布板側壁上開有若干小孔，小孔的開孔面積是第一反應區(qū)出口面積的0.8倍。操作條件、產品分布和汽油主要性質列于表3。實施例3與實施例l相比，本實施例除混合區(qū)內的分布板、第二反應區(qū)條件不同外，其余均與實施例l相同。本實施例混合區(qū)內置2個圖4所示的長方形分布板，每個分布板的開孔面積是第一反應區(qū)出口面積的0.6倍。長方形分布板傾斜放置于混合器區(qū)內，長方形分布板與混合區(qū)的縱向軸線的夾角為60°。操作條件、產品分布和汽油主要性質列于表3。對比例本對比例說明在常規(guī)中型多產異構烷烴催化裂化工藝的提升管反應器上，使用表2中的催化劑加工表l中原料油生產富含異構烷烴汽油的過程情況，與實施例l相比，本對比例除反應器無混合區(qū)也無分布板、第二反應區(qū)條件不同外，其余均與實施例l相同。反應器的預提升段、第一反應區(qū)、混合區(qū)、第二反應區(qū)和出口區(qū)總高度為15米，其中預提升段直徑為0.25米，高度為1.5米；第一反應區(qū)直徑為0.25米，高度為4米；第二反應區(qū)直徑為l米，高度為6.5米；出口區(qū)直徑為0.25米，高度為3米；第一反應區(qū)與第二反應區(qū)結合部位的縱剖面等腰梯形的側線與軸線的夾角為45°，第二反應區(qū)與出口區(qū)結合部位的縱剖面等腰梯形的側線與軸線的夾角為60°。操作條件、產品分布和汽油主要性質列于表3。從表3可以看出，實施例1-3的液化氣中的異丁烷產率均高于對比例，輕質液體(汽油和輕柴油)產率均高于對比例，干氣產率均低于對比例；汽油中的烯烴含量均低于對比例，汽油中的異構烷烴含量均高于對比例。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>權利要求1.一種改進的流化催化轉化反應器，該反應器沿軸線方向從下至上依次包括同軸的預提升段、第一反應區(qū)、直徑較第一反應區(qū)擴大了的第二反應區(qū)，其特征是在第一反應區(qū)與第二反應區(qū)之間的空間內安放帶孔分布板。2、按照權利要求l的反應器，其特征在于所述第一反應區(qū)與第二反應區(qū)之間的空間為混合區(qū)，3、按照權利要求2的反應器，其特征在于所述混合區(qū)的形狀為圓筒或圓臺形筒，與整個反應器同軸布置，混合區(qū)的入口與第一反應區(qū)的出口相連，混合區(qū)的出口與第二反應區(qū)的入口相連，上述兩個連接部位均為圓臺形，所述混合區(qū)的直徑與第一反應區(qū)的直徑之比為1.0~2.0:1，混合區(qū)的高度與第一反應區(qū)的高度之比為0.1~0.8:1。4、按照權利要求l的反應器，其特征在于所述帶孔分布板的形狀是表面皿、圃臺形筒或多邊形。5、按照權利要求4的反應器，其特征在于所述表面亞狀分布板中間為一個開口的大圓孔，其直徑是第一反應區(qū)出口直徑的0.5~1倍；分布板周圍若干個小孔，小孔的開孔面積是第一反應區(qū)出口面積的0.01~0.5倍。6、按照權利要求4的反應器，其特征在于所迷圃臺形筒狀分布板的底部為一大孔，底部大孔的直徑是第一反應區(qū)直徑的0.5~1倍；頂部也為一大孔，頂部大孔的直徑是第二反應區(qū)直徑的0.5~1倍，在該類分布板側壁上開有若干小孔，小孔的開孔面積是第一反應區(qū)出口面積的0.5~1.2倍。7、按照權利要求4的反應器，其特征在于所述多邊形分布板是三角形、四邊形或五邊以上的多邊形，在多邊形分布板上開有若干小孔，開孔面積是第一反應區(qū)出口面積的0.5~1.5倍，多邊形分布板傾斜放置于混合器區(qū)內，多邊形分布板與混合區(qū)的縱向軸線的夾角為10~170°，在混合區(qū)內放置至少一個多邊形分布板。8、按照權利要求7的反應器，其特征在于所述四邊形分布板是長方形分布板，在混合區(qū)內放置2-4個分布板，9、按照權利要求l的反應器，其特征在于所述第二反應區(qū)的直徑與第一反應區(qū)的直徑之比為1.5~5.0:1，第二反應區(qū)的高度與第一反應區(qū)的高度之比為0.1-1.0:1。10、按照權利要求l的反應器，其特征在于該反應器的第二反應區(qū)出口通過水平管與沉降器相連。11、按照權利要求l的反應器，其特征在于該反應器在第二反應區(qū)出口上方同軸設置直徑較第二反應區(qū)縮小了的出口區(qū)，出口區(qū)末端通過水平管與沉降器相連。12、按照權利要求1的反應器，其特征是在預提升段的下部設有催化劑入口管，在預提升段與第一反應區(qū)之間的結合部位設有原料噴嘴。13、按照權利要求11的反應器，其特征是所述出口區(qū)的直徑與第一反應區(qū)的直徑之比為0.8~1.5:1。全文摘要一種改進的流化催化轉化反應器，該反應器沿軸線方向從下至上依次包括同軸的預提升段、第一反應區(qū)、直徑較第一反應區(qū)擴大了的第二反應區(qū)，改進之處是在第一反應區(qū)與第二反應區(qū)之間的空間內安放帶孔分布板。該反應器在第一反應區(qū)與第二反應區(qū)之間設置混合區(qū)，并在混合內安放帶孔分布板，使第二反應區(qū)內的催化劑分布均勻，有利于反應油氣與催化劑的充分接觸。采用本發(fā)明設計的反應器能改善催化裂化裝置的產品質量分布，具體表現為轉化率提高，干氣產率下降，輕質液體產率增加，汽油中的烯烴含量降低，汽油中的異構烷烴含量增加。文檔編號C10G11/18GK101205476SQ20061016951公開日2008年6月25日申請日期2006年12月22日優(yōu)先權日2006年12月22日發(fā)明者張久順,程從禮,許友好申請人: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研究院