[發明專利]一種固定流化床反應器及其應用

有效

• 申請號: 201310086190.9
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN104056581A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 任世宏;毛安國;魏曉麗
• 申請（專利權）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
• 主分類號: B01J8/24
• 分類號: B01J8/24;C10G11/18
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉國平;顧映芬

技術領域

本發明涉及一種固定流化床反應器及其應用。

背景技術

催化裂解是在催化劑存在的條件下對石油烴進行裂解以生產低碳烯烴的技術，由于原料來源廣、烯烴產品結構易調整、能耗低以及二氧化碳排放少等優點，近年來，催化裂解技術取得了較快的發展。特別針對輕質油品如石腦油催化裂解技術是優化利用石腦油資源，提高煉廠經濟效益的重要技術，圍繞該技術的工藝開發、催化劑的研制，或是不同原料油、催化劑的篩選評價，都離不開實驗室小型評價裝置。

目前，應用于催化裂解的實驗裝置主要有循環流化床、固定流化床和固定床，固定流化床裝置因其結構簡單、操作彈性好、床層等溫、傳熱效率高等優點被廣泛應用于催化裂解實驗研究，而固定流化床反應器是該類型實驗裝置的核心設備。

現有技術中，常用的固定流化床反應器的結構如圖1所示。該反應器自上而下由法蘭盤、柱狀的沉降段、圓錐狀的反應段構成。此外，在該反應器內部設有進料管線、熱電偶套管、反應油氣過濾管等構件。由圖1可以看出，進料管線、熱電偶套管、過濾管均通過法蘭盤固定在反應器頂部，且其進料管線自上而下地沿中心軸線插入反應器中，其插入深度一般為反應器垂直高度的1/2以上。盡管該反應器具有結構簡單、操作彈性好等特點，但由于受到進料方式的限制，原料油的實際預熱溫度往往偏離試驗所要求的預熱溫度，而接近于反應器內部溫度，導致過度熱裂化使得干氣和焦炭的產量增大。此外，原料油的霧化效果也不夠理想，尤其是當原料油中538℃以上餾分含量較高時，試驗得到的焦炭產率遠大于工業生產數據，試驗數據的可比性將受到影響。

US6069012公開了一種改進的固定流化床反應器，其結構如圖2所示。該反應器的沉降段和反應段均呈圓柱狀，固定流化床反應器可以通過調節進料噴嘴高度實現對反應時間的調整。此外，反應器底部增設流化氣體噴嘴以改善催化劑的流化狀態。由于受床層線速的限制，該反應器只適于在常規的催化裂化反應條件下進行試驗。

此外，CN2512495Y、CN201042664Y、CN202438304U等專利技術均是在圖1所示的常規的固定流化床反應器構型的基礎上作了部分改進，以適應不同的工藝。例如，CN201042664Y采用類似的進料系統，同時采用錐型反應器，并增設了分布板，在一定程度上改善了在高溫高線速下流化質量下降的缺點。

又如，CN201064712Y公開了一種用于實驗研究的固定流化床反應器，其結構如圖3所示。該反應器自上而下包括沉降段Ｉ、反應段Ⅱ和油劑初始接觸段Ⅲ，該反應器主要對沉降段的構型作了改進，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，可縮短反應中間產物在催化劑稀相段的共存時間，有效地縮短了小分子烯烴之間的縮聚反應。

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

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種新的固定流化床反應器及其應用。

為了實現上述目的，本發明提供了一種固定流化床反應器，所述固定流化床反應器包括以可拆卸的方式密封連接的頂部密封結構和反應器主體，與該反應器連通的出口管8和進料管1，所述反應器主體自上而下包括：沉降段Ⅰ、反應段Ⅱ和油劑初始接觸段Ⅲ，其中，所述反應段Ⅱ自上而下包括第一反應段Ⅱ-1、第二反應段Ⅱ-2和第三反應段Ⅱ-3，沉降段Ⅰ下端的橫截面積與第一反應段Ⅱ-1上端的橫截面積相等，第一反應段Ⅱ-1下端的橫截面積與第二反應段Ⅱ-2上端的橫截面積相等，第二反應段Ⅱ-2下端的橫截面積與第三反應段Ⅱ-3上端的橫截面積相等，第三反應段Ⅱ-3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，且所述第一反應段Ⅱ-1的橫截面積自上而下逐漸增大，第二反應段Ⅱ-2和第三反應段Ⅱ-3的橫截面積自上而下均逐漸縮小。

本發明還提供了所述固定流化床反應器在用于輕質油品，特別是石腦油催化裂解中的應用。

本發明提供的固定流化床反應器通過對反應段Ⅱ的構型進行改進，使得該反應器在應用于如石腦油等輕質油品的催化裂化時顯現出床層線速穩定、油劑接觸充分等特點，而有利于改善產物分布，提高目標產物的收率。