[發(fā)明專利]一種催化裂化反應(yīng)器及催化裂化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810637545.1
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN110614072A
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王韶華;吳雷;余龍紅;江盛陽;盧鵬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石化工程建設(shè)有限公司;中石化煉化工程(集團(tuán))股份有限公司
• 主分類號: B01J8/24
• 分類號: B01J8/24;C10G11/18
• 代理公司: 11614 北京思創(chuàng)大成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 高爽

本發(fā)明屬于石油煉制和煤制油領(lǐng)域，公開了一種催化裂化反應(yīng)器及催化裂化方法。該催化裂化反應(yīng)器包括：原料入口、分布器、反應(yīng)床層、汽提段和反應(yīng)沉降段；所述原料入口設(shè)置于所述反應(yīng)器底部或下部；所述分布器設(shè)置于所述反應(yīng)器下部，與所述原料入口連通；所述反應(yīng)床層設(shè)置于所述反應(yīng)器下部，位于所述分布器上方，所述反應(yīng)床層中的密相床層所處區(qū)域的反應(yīng)器器壁呈筒形或倒圓臺形，所述汽提段設(shè)置于反應(yīng)器中部，所述反應(yīng)床層出口設(shè)置有快速分離器；所述反應(yīng)沉降段設(shè)置于反應(yīng)器上部；所述反應(yīng)器還任選所述密相床層所處區(qū)域的反應(yīng)器器壁設(shè)有循環(huán)管。本發(fā)明的催化裂化反應(yīng)器及其催化裂化方法可以有效地改善反應(yīng)行為，優(yōu)化產(chǎn)品分布，改善產(chǎn)品質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油煉制和煤制油領(lǐng)域，更具體地，涉及一種催化裂化反應(yīng)器及催化裂化方法。

背景技術(shù)

催化裂化(FCC)裝置是在特殊的分子篩催化劑作用下，用流化床模式的反應(yīng)器，在適宜的溫度、壓力條件下，將重質(zhì)原料大分子裂化成汽油、柴油餾分，副產(chǎn)富含丙烯的液化氣的工藝過程。以往的催化裂化裝置反應(yīng)器大都采用提升管模式，提升管內(nèi)氣體流速高(5～20m/s)，催化劑密度小，提升管內(nèi)氣固流態(tài)化處于稀相氣力輸送流態(tài)化域。此種流化形式，氣體返混少、油氣停留時間短，可以充分發(fā)揮分子篩催化劑高活性的特點，反應(yīng)目的產(chǎn)物選擇性好。但隨著原料重質(zhì)化、劣質(zhì)化的趨勢，提升管工藝表現(xiàn)出裂化深度不易控制、產(chǎn)品分布惡化、產(chǎn)品性質(zhì)(尤其是汽油烯烴含量高)不理想的缺點。例如，隨著反應(yīng)深度的加深，提升管油氣表觀停留時間從2.8增加到3.2秒，則明顯體現(xiàn)出干氣、焦炭等低價值副產(chǎn)物產(chǎn)率高、引起輕質(zhì)油收率降低的缺點，而反應(yīng)時間縮短，又會出現(xiàn)轉(zhuǎn)化不夠、液焦增多，反應(yīng)沉降器結(jié)焦加劇的后果。從提升管流態(tài)化情況看，在反應(yīng)進(jìn)程末端，提升管內(nèi)的密度很小，僅有20kg/m³左右，油氣分子與催化劑顆粒之間的平均距離較大，油氣中反應(yīng)物分子從向催化劑顆粒表面擴散、接觸、傳質(zhì)反應(yīng)，到反應(yīng)產(chǎn)物分子從催化劑顆粒表面脫附，其傳質(zhì)阻力大大增加，在高溫條件下，反應(yīng)油氣更多地發(fā)生熱裂化反應(yīng)，而不是理想的催化反應(yīng)，因此導(dǎo)致產(chǎn)品分布惡化的結(jié)果。

在催化裂化反應(yīng)過程中，影響反應(yīng)行為和反應(yīng)效果的主要因素除了原料性質(zhì)與催化劑以外，還包括反應(yīng)條件和流化狀態(tài)。現(xiàn)有的催化裂化工藝更多的是將注意力集中在溫度(包括溫度梯度)、壓力(油氣分壓)、劑油比等因素上，而對提升管反應(yīng)器內(nèi)的流化狀態(tài)關(guān)注甚少，大多只是強調(diào)高線速、少返混、平推流、短接觸，而對稀相氣力輸送這一流態(tài)化域內(nèi)催化劑顆粒與油氣分子接觸、分離的微觀狀態(tài)研究甚少。因此，在這一粗放的工藝與工程概念下，提升管反應(yīng)器的設(shè)計難以做到最優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明將反應(yīng)動力學(xué)與氣固流態(tài)化相結(jié)合，進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)行為，提供一種催化裂化反應(yīng)器及催化裂化方法，采用該催化裂化反應(yīng)器及催化裂化方法可以有效地改善反應(yīng)行為，優(yōu)化產(chǎn)品分布，改善產(chǎn)品質(zhì)量。

本發(fā)明第一方面提供一種催化裂化反應(yīng)器，所述催化裂化反應(yīng)器包括：原料入口、分布器、反應(yīng)床層、汽提段和反應(yīng)沉降段；

所述原料入口設(shè)置于所述反應(yīng)器底部或下部；所述分布器設(shè)置于所述反應(yīng)器下部，與所述原料入口連通；所述反應(yīng)床層設(shè)置于所述反應(yīng)器下部，位于所述分布器上方，所述反應(yīng)床層中的密相床層所處區(qū)域的反應(yīng)器器壁呈筒形或倒圓臺形，其中，倒圓臺的上底面與下底面的直徑比為2:1-1.01:1；所述汽提段設(shè)置于反應(yīng)器中部，所述反應(yīng)床層出口設(shè)置有快速分離器；所述反應(yīng)沉降段設(shè)置于反應(yīng)器上部。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，所述密相床層的設(shè)置方式使得隨著反應(yīng)分子的膨脹，所述催化裂化反應(yīng)器床層線速度維持在湍流床到快速床的流態(tài)化域內(nèi)，并沿高度趨于一致。本發(fā)明的催化裂化反應(yīng)器可以使反應(yīng)器內(nèi)氣體表觀氣速沿床層高度趨于一致，避免反應(yīng)過程分子膨脹使線速不斷增高，導(dǎo)致催化劑密度沿床高迅速降低，使催化反應(yīng)弱化、熱裂化反應(yīng)加劇的缺點。從而最大限度地保持原料和產(chǎn)物分子與催化劑的接觸，促進(jìn)催化反應(yīng)的進(jìn)行、抑制熱裂化反應(yīng)的進(jìn)行，達(dá)到優(yōu)化產(chǎn)物分布、改進(jìn)產(chǎn)品性質(zhì)的目的。