[發(fā)明專利]一種固定流化床反應(yīng)器及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310085580.4
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN104056580A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任世宏;毛安國;魏曉麗
• 申請（專利權(quán)）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
• 主分類號: B01J8/24
• 分類號: B01J8/24;C10G11/18;C10G49/16
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 劉國平;顧映芬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種固定流化床反應(yīng)器及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

催化裂解是在催化劑存在的條件下對石油烴進(jìn)行裂解以生產(chǎn)低碳烯烴的技術(shù)，由于原料來源廣、烯烴產(chǎn)品結(jié)構(gòu)易調(diào)整、能耗低以及二氧化碳排放少等優(yōu)點(diǎn)，近年來，催化裂解技術(shù)取得了較快的發(fā)展。特別針對輕質(zhì)油品如石腦油催化裂解技術(shù)是優(yōu)化利用石腦油資源，提高煉廠經(jīng)濟(jì)效益的重要技術(shù)，圍繞該技術(shù)的工藝開發(fā)、催化劑的研制，或是不同原料油、催化劑的篩選評價(jià)，都離不開實(shí)驗(yàn)室小型評價(jià)裝置。

目前，應(yīng)用于催化裂解的實(shí)驗(yàn)裝置主要有循環(huán)流化床、固定流化床和固定床，固定流化床裝置因其結(jié)構(gòu)簡單、操作彈性好、床層等溫、傳熱效率高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于催化裂解實(shí)驗(yàn)研究，而固定流化床反應(yīng)器是該類型實(shí)驗(yàn)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。該反應(yīng)器自上而下由法蘭盤、柱狀的沉降段、圓錐狀的反應(yīng)段構(gòu)成。此外，在該反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有進(jìn)料管線、熱電偶套管、反應(yīng)油氣過濾管等構(gòu)件。由圖1可以看出，進(jìn)料管線、熱電偶套管、過濾管均通過法蘭盤固定在反應(yīng)器頂部，且其進(jìn)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。盡管該反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡單、操作彈性好等特點(diǎn)，但由于受到進(jìn)料方式的限制，原料油的實(shí)際預(yù)熱溫度往往偏離試驗(yàn)所要求的預(yù)熱溫度，而接近于反應(yīng)器內(nèi)部溫度，導(dǎo)致過度熱裂化使得干氣和焦炭的產(chǎn)量增大。此外，原料油的霧化效果也不夠理想，尤其是當(dāng)原料油中538℃以上餾分含量較高時(shí)，試驗(yàn)得到的焦炭產(chǎn)率遠(yuǎn)大于工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可比性將受到影響。

US 6069012公開了一種改進(jìn)的固定流化床反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。該反應(yīng)器的沉降段和反應(yīng)段均呈圓柱狀，固定流化床反應(yīng)器可以通過調(diào)節(jié)進(jìn)料噴嘴高度實(shí)現(xiàn)對反應(yīng)時(shí)間的調(diào)整。此外，反應(yīng)器底部增設(shè)流化氣體噴嘴以改善催化劑的流化狀態(tài)。由于受床層線速的限制，該反應(yīng)器只適于在常規(guī)的催化裂化反應(yīng)條件下進(jìn)行試驗(yàn)。

此外，CN 2512495Y、CN 201042664Y、CN 202438304U等專利技術(shù)均是在圖1所示的常規(guī)的固定流化床反應(yīng)器構(gòu)型的基礎(chǔ)上作了部分改進(jìn)，以適應(yīng)不同的工藝。例如，CN 201042664Y采用類似的進(jìn)料系統(tǒng)，同時(shí)采用錐型反應(yīng)器，并增設(shè)了分布板，在一定程度上改善了在高溫高線速下流化質(zhì)量下降的缺點(diǎn)。

又如，CN 201064712Y公開了一種用于實(shí)驗(yàn)研究的固定流化床反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。該反應(yīng)器自上而下包括沉降段Ｉ、反應(yīng)段Ⅱ和油劑初始接觸段Ⅲ，該反應(yīng)器主要對沉降段的構(gòu)型作了改進(jìn)，所述沉降段自上而下由圓臺狀的沉降段Ｉa和圓柱狀的沉降段Ｉb組成，可縮短反應(yīng)中間產(chǎn)物在催化劑稀相段的共存時(shí)間，有效地縮短了小分子烯烴之間的縮聚反應(yīng)。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)的固定流化床反應(yīng)器主要針對重質(zhì)油的常規(guī)催化裂化和催化裂解，由于如石腦油等輕質(zhì)油品的催化裂化反應(yīng)具有反應(yīng)溫度高、劑油比大、油氣線速高、多產(chǎn)氣體等特點(diǎn)，而采用上述的固定流化床反應(yīng)器進(jìn)行催化裂解時(shí)，在高溫反應(yīng)條件下床層內(nèi)催化劑分布不均勻，油劑接觸不充分，而會影響最終的產(chǎn)物分布，因而現(xiàn)有技術(shù)的固定流化床反應(yīng)器并不適用于如石腦油等輕質(zhì)油品的催化裂解反應(yīng)溫度高、劑油比大、油氣線速高、多產(chǎn)氣體等特殊的反應(yīng)需求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種新的固定流化床反應(yīng)器及其應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種固定流化床反應(yīng)器，所述固定流化床反應(yīng)器包括以可拆卸的方式密封連接的頂部密封結(jié)構(gòu)和反應(yīng)器主體，與該反應(yīng)器連通的出口管8和進(jìn)料管1，所述反應(yīng)器主體自上而下包括：沉降段Ⅰ、反應(yīng)段Ⅱ和油劑初始接觸段Ⅲ，其中，所述反應(yīng)段Ⅱ自上而下包括第一反應(yīng)段Ⅱ-1和第二反應(yīng)段Ⅱ-2，沉降段Ⅰ下端的橫截面積與第一反應(yīng)段Ⅱ-1上端的橫截面積相等，第一反應(yīng)段Ⅱ-1下端的橫截面積與第二反應(yīng)段Ⅱ-2上端的橫截面積相等，第二反應(yīng)段Ⅱ-2下端的橫截面積與油劑初始接觸段Ⅲ上端的橫截面積相等，且所述第一反應(yīng)段Ⅱ-1的橫截面積自上而下逐漸增大，第二反應(yīng)段Ⅱ-2的橫截面積自上而下逐漸縮小。

本發(fā)明還提供了所述固定流化床反應(yīng)器在用于輕質(zhì)油品，特別是石腦油催化裂解中的應(yīng)用。

本發(fā)明提供的固定流化床反應(yīng)器通過對反應(yīng)段Ⅱ的構(gòu)型進(jìn)行改進(jìn)，使得該反應(yīng)器在應(yīng)用于如石腦油等輕質(zhì)油品的催化裂化時(shí)顯現(xiàn)出床層線速穩(wěn)定、油劑接觸充分等特點(diǎn)，而有利于改善產(chǎn)物分布，提高目標(biāo)產(chǎn)物的收率。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明