[發明專利]一種軸流式超短接觸旋流反應器

有效

• 申請號: 201010615285.1
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN102533311A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 王振波;馬藝;王建;任相軍;王建軍;劉仁桓;金有海
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油大學（華東）
• 主分類號: C10G11/00
• 分類號: C10G11/00;B01J8/14
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 趙東冶

技術領域

本發明涉及一種軸流式超短接觸旋流反應器，該技術屬于石油煉制行業中的催化裂化工藝，特別適用于重質、劣質油加工用催化裂化工藝。其技術特點是該反應器是由沿軸向自上至下的混合腔、圓柱段、圓錐段和汽提器四部分構成，反應器包括一個以上的原料引入裝置和一個以上的催化劑引入裝置，原料引入裝置具有兩個端部，一個端部與進料噴嘴相連，另一個端部與軸流式旋流反應器內部相通。

背景技術

傳統催化裂化反應器裝置的一般形式：油氣在提升管內反應形成氣固混合物，經提升管末端出口快分結構快速分離，再經旋風分離器進入油氣集氣室，然后經轉油線引入分餾塔。近些年來，為了適應重質原油、渣油特點，許多石油公司及研究機構對催化裂化提升管反應器進行了一系列的改進，主要包括：進料段預提升技術、重油進料噴嘴技術、分段進料技術、提升管反應終止技術、提升管末端快速分離技術、待生催化劑高效汽提技術、高效再生技術等，有關催化裂化的各種新技術、新設備和新型催化劑的不斷出現，不同程度地促進了催化裂化技術的發展。

但是，由于提升管反應器本身問題，存在軸向返混較大、氣固分布不均勻、催化劑由于積炭而活性和選擇性迅速下降、提升管中后部不利的二次反應嚴重、有價值的中間產物收率和選擇性不高、汽油烯烴含量較高以及反應器末端和后續沉降器結焦等缺點。針對這些缺陷，國內外各大石油公司及研究單位相繼開發出了不同形式的劑油短時接觸催化裂化技術，如：毫秒級催化裂化(MSCC)工藝、短接觸時間催化裂化(SCT)工藝、下行床反應器催化裂化工藝、折疊床催化裂化工藝多反應區(MIP)工藝、兩段提升管催化裂化(TSRFCC)工藝、靈活多效催化裂化(FDFCC)工藝等，其目的就是減少二次裂化反應和氫轉移反應的發生，使生成的汽油、柴油餾分等一次裂化反應產物以及輕烯烴得以保留，從而獲得較好的產品分布和較高的產品質量。這些技術的開發，使得催化裂化提升管反應器技術取得了重大進步，對于石化工業滿足清潔燃料生產和對石油產品需求不斷增長做出了巨大貢獻。

針對催化裂化沉降器內油氣停留時間長、容易導致油氣發生二次裂化和裝置結焦問題，有研究人員提出了無沉降器催化裂化工藝的設想方案，提出將已無實際用途的傳統的催化裂化沉降器取消，消除油氣滯留的大空間，采用油氣和催化劑快速分離裝置，實現氣固高效分離，油氣快速引出并及時高效汽提，三者組成一體。此方案如若能夠最終實現工程化，可避免沉降器內結焦問題，但仍不能解決提升管反應器內部的過度裂化和局部結焦等問題。

然而，盡管各種劑油短時接觸催化裂化技術形式各不相同，都在一定程度上實現了油氣和催化劑的短時間接觸，在減少催化裂化二次反應、抑制熱裂化反應、改善產品分布等方面取得了不同的效果，現了這種劑油短接觸催化裂化技術的優越性。但從裝備角度而言，各種技術的反應和再生裝置的具體裝備形式沒有本質區別，基本上都是采用再生器和沉降器兩器方式進行催化劑的循環，這些技術也就都有自身難以消除的弊病。對于提升管末端的快分技術和SCT技術，由于只著眼于提升管的出口或進料裝置，對提升管本身未作任何改動，因此這種劑油短時接觸受到一定限制；由于對提升管內的流動、傳熱以及反應的規律認識還不是很清楚，目前煉廠采用的急冷技術帶有較大的經驗性，同時受到現有裝置結構狀況和操作條件的限制，這種劑油短時接觸的操作并不到位，也沒有發揮出最大的優勢；MSCC技術雖然從一個側面向我們展示了這種劑油超短時接觸帶來的優越性，但它對裝置的改造過于復雜，投資大，不適合已經存在的大型催化裂化裝置；下行床催化裂化反應器也存在著一些需要克服的問題，最重要的是它很難形成像常規提升管那樣的有著強烈油劑混合的進料段，而這對于催化裂化過程初期的傳熱和傳質非常關鍵。另外，下行床反應器在工業上的實施需要從催化劑的流化方式到主要設備的布置都進行較大程度的改動，這不能不說是該工藝過程工業化進程中的主要難題。隨著原油的重質化和劣質化加劇，基于目前催化裂化裝置的實際情況，作為催化裂化反應過程的核心--傳統提升管反應器而言，渣油催化裂化很難再取得突破性的進展。開發出一種適合于現有提升管的改造、投資小、能最大程度地實現劑油短時接觸的新型催化裂化技術，將是今后渣油催化裂化領域中的一個重要發展方向。

發明內容