[發明專利]耦合流化床分級轉化反應裝置及反應方法

有效

• 申請號: 201710705143.6
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN109401795B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 徐俊;鐘思青;高攀;金渭龍
• 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上海石油化工研究院
• 主分類號: C10J3/66
• 分類號: C10J3/66;C10J3/54;C10J3/56;C10J3/72;C10J3/84;C10K3/00;C07C1/04;C07C9/04
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1.一種耦合流化床分級轉化反應裝置，主要設備包括：第一反應區(5)、第二反應區(6)、第三反應區(7)、熱解爐(9)以及分級排渣裝置(4)，其中第一反應區(5)上端縮徑后與第二反應區(6)底部相連通，第二反應區(6)上端擴徑后與第三反應區(7)底部相連通，第三反應區(7)與熱解爐(9)通過旋風分離器相連通，熱解爐(9)與第一反應區(5)通過第一返料機構(11)相連通，分級排渣裝置(4)通過顆粒旋流分離裝置(12)與第一反應區(5)相連通；

所述第一反應區(5)與第三反應區(7)的直徑相同；

所述第一反應區(5)與第三反應區(7)的直徑為第二反應區(6)直徑的1.5～6倍；

所述分級排渣裝置(4)由上下兩段不同筒徑的排渣裝置組成，上段排渣裝置直徑是下段排渣裝置直徑的2～10倍，所述分級排渣裝置(4)內設有分級擋板，所述分級擋板的型式為多孔擋板、斜擋板、格柵擋板或環核擋板。

2.根據權利要求1所述耦合流化床分級轉化反應裝置，其特征在于所述耦合流化床分級轉化反應裝置還包括聲發射檢測系統(2)，所述聲發射檢測系統(2)由導波桿(14)、探頭(15)、放大器(16)、聲信號采集處理儀(17)與計算機(18)組成。

3.根據權利要求2所述耦合流化床分級轉化反應裝置，其特征在于所述分級排渣裝置(4)邊壁與聲發射導波桿(14)相連接，聲發射信號傳播給聲發射檢測系統(2)中的導波桿(14)。

4.根據權利要求1所述耦合流化床分級轉化反應裝置，其特征在于所述耦合流化床分級轉化反應裝置還包括旋風分離器（8）和第二返料機構（10），所述第二返料機構（10）的入口通過旋風分離器（8）與連接熱解爐（9）的氣相出口相連通，所述第二返料機構（10）的出口連接第一返料機構（11）的入口，所述第一返料機構(11)與所述第二返料機構(10)為非機械返料機構，所述非機械返料機構型式為U閥、J閥、L閥或M閥；所述M閥由輸送段(20)、給料段(21)、阻力管(22)與立管(23)組成，所述輸送段(20)與給料段(21)之間的流通面積是立管(23)的截面積的0.6-1.3倍；阻力角(α)為45～75°。

5.根據權利要求1所述耦合流化床分級轉化反應裝置，其特征在于所述顆粒旋流分離裝置的入口(25)處氣相速度為10-18m/s，顆粒旋流分離裝置的筒體(24)內設有升氣管(26)，升氣管(26)的直徑是顆粒旋流分離裝置的筒體(24)直徑的0.3-0.6倍，升氣管(26)在顆粒旋流分離裝置的筒體(24)內的插入深度為顆粒旋流分離裝置的入口(25)高的0.8～1.05倍，顆粒旋流分離裝置的筒體(24)的橫截面面積是入口面積的2-6倍。

6.一種耦合流化床分級轉化反應方法，采用權利要求4～5中任一種耦合流化床分級轉化反應裝置，包括如下幾個步驟：

(a)、負載催化劑的含碳原料(G)進入熱解爐(9)中迅速熱解，熱解后的熱解氣與半焦在熱解爐(9)與旋風分離器(8)內進行分離后，煤焦油(F)進入后續設備進行凈化與分離；

(b)、分離后的半焦分別流經第一返料機構(11)與第二返料機構(10)，與氣化劑(H)同時進入第一反應區(5)進行混合、燃燒與部分氣化反應，反應后的大顆粒灰渣與部分未完全反應的含碳顆粒經過閥門控制，通過顆粒旋流分離裝置(12)的初步分離，偏小的含碳顆粒大多數從升氣管(26)處直接回收至第一反應區(5)中繼續參與反應，未被分離的含碳顆粒與大顆粒灰渣進入分級排渣裝置(4)中，經過顆粒分級后，通過聲發射檢測系統(2)監測出內部的顆粒流動狀態，再有序控制底部閉鎖料斗(1)排出大顆粒渣，而分離出來的含碳顆粒則通過分級排渣裝置(4)的上部流入第一反應區(5)的上端繼續參與反應；

(c)、第一反應區(5)中反應后的含碳顆粒經過氣體提升進入第二反應區(6)中與注入的二次氣化劑(C)混合并強化氣化反應，隨后氣體與含碳顆粒進入第三反應區(7)中進一步氣化反應；

(d)、反應生成的粗煤氣(E)經分離后凈化收集，分離后的含碳顆粒與灰渣作為熱載體進入熱解爐(9)中，為負載催化劑的含碳原料(G)熱解提供熱量。