一种用于催化裂化试验研究的固定流化床反应器制造技术

一种用于试验研究的固定流化床反应器，包括分布板５、进料喷嘴６、筛孔板８以及热电偶套管１１；其中，分布板水平地固定在反应器器壁上，其上沿与反应器底部的垂直距离小于进料喷嘴的垂直高度；进料喷嘴垂直穿过分布板的中心，并与固定在反应器底部的烃油管线相连；热电偶套管沿反应器中心轴线自上而下垂直插入反应器内，筛孔板水平地固定在热电偶套管的下端。该反应器对重质烃油及苛刻的反应条件具有很好的适应性。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种用于催化裂化试验研究的固定流化床反应器本技术属于在不存在氢的情况下、石油烃的催化转化设备，更具体地说，是一种用于试验研究的固定流化床反应器。由于催化裂化是一种重要的二次加工过程，是重油轻质化的有效手段，因此，几十年来，催化裂化过程一直是炼油行业的一个研究重点。然而，不管是工艺开发，还是催化剂研制，或者是原料油、催化剂的反应性能评价，都离不开试验装置。催化裂化领域常用的试验装置主要包括：轻油微反、重油微反、固定流化床、中型提升管催化裂化等。其中，固定流化床是最常见、并且应用最广泛的试验装置，而固定流化床反应器是该试验装置的核心设备。目前，国内常用的固定流化床反应器的结构如图1所示。该反应器自上而下地由法兰盘、柱状的沉降段、圆锥状的反应段构成。此外，在该反应器内部设有进料管线、热电偶套管、反应油气过滤管等构件。由图1可以看出，进料管线、热电偶套管、过滤管均通过法兰盘固定在反应器顶部，进料管线自上而下地沿中心轴线插入反应器中，其插入深度一般为反应器垂直高度的1/2以上。该反应器具有结构简单、操作弹性好等特点，但由于受到进料方式的限制，原料油的实际预热温度往往偏离试验所要求的预热温度，而接近于反应器内部温度。此外，原料油的雾化效果也不够理想，尤其是当原料油中538℃以上馏分含量较高时，试验得到的焦炭产率远大于工业生产数据，试验数据的可比性将受到影响。USP6,069,012公开了一种改进的固定流化床反应器，其结构如图2所示。该反应器的结构改进主要体现在以下两个方面：(1)采用了可改变喷嘴高度的进料套管，该套管的内管用于输送原料油，而夹套用来输送流化气体；(2)在反应器底部中心位置增设流化气体喷嘴。上述结构方面的改进，使得该固定流化床反应器可以通过调节进料喷嘴高度实现对反应时间的调整。此外，反应器底部增设流化气体喷嘴可改善催化剂的流化状态，但当反应器床层线速大于或等于18.2cm/sec时，催化剂床层会发生剧烈的湍流和腾涌，催化剂被提升到反应器顶部，偏离反应器的恒温段，使反应温度不能得到有效的控制。由于上述床层线速的限制，该反应器只适于在常规的催化裂化反应条件下进行试验，而不能适应目前催化裂化领域高温、大剂油比、多产气体等特殊的反应要求。-->综上所述，现有的固定流化床反应器在原料的适用范围、操作参数的选择等方面都存在一定的局限性，不能很好地满足该
试验研究的需要。本技术的目的是在现有技术的基础上提供一种改进的固定流化床反应器。该反应器不仅能拓宽原料适用范围，用于处理重质烃油原料，而且能够拓宽操作参数的选择范围，使反应器在较苛刻的条件下操作。图1是目前国内常用的固定流化床反应器的结构示意图。图2是USP6,069,012提供的固定流化床反应器的结构示意图。图3是本技术提供的固定流化床反应器的结构示意图。下面结合图3对本技术的结构予以说明。本技术提供的固定流化床反应器可自上而下地划分为：沉降段I、反应段II以及油剂初始接触段III三部分，其特征在于该反应器包括分布板5、进料喷嘴6、筛孔板8以及热电偶套管11；其中，分布板5水平地固定在反应器器壁上，其上沿与反应器底部的垂直距离小于进料喷嘴6的垂直高度；进料喷嘴6垂直穿过分布板5的中心，并与固定在反应器底部的烃油管线相连；热电偶套管11沿反应器中心轴线自上而下垂直插入反应器内，筛孔板8水平地固定在热电偶套管的下端。下面进一步说明本技术的结构。本技术提供的固定流化床反应器可自上而下地划分为：沉降段I、反应段II以及油剂初始接触段III三部分；其中，沉降段和油剂初始接触段的外形都为圆柱体，但它们的直径不同；而反应段的外形为圆台形；沉降段、反应段和油剂初始接触段的直径依次减小。沉降段的高径比为1～10∶1；油剂初始接触段的高径比为1～6∶1。反应段的最大直径与沉降段相等，而其最小直径与油剂初始接触段相等。反应段高度与该段平均直径(最大直径与最小直径的平均值)之比为3～10∶1。-->油剂初始接触段的下部设置分布板5，其上沿与反应器底部的垂直距离小于进料喷嘴6的垂直高度，分布板的厚度为2～10mm，其直径略小于油剂初始接触段的内径，以便将该分布板水平地固定在油剂初始接触段的内壁上。分布板5由粉末冶金材料烧结而成，其孔隙度为20～40μm，可以承受的最高温度为780℃左右。分布板与反应器底部之间所形成的空腔为流化气集气室4，该集气室至少设有一个流化气入口。进料喷嘴6垂直地穿过分布板5的中心，并通过反应器的底部与原料油、雾化气管线相连。进料喷嘴的上端与分布板5上侧的垂直距离与分布板直径的比值为0～1∶1。进料喷嘴选用直管、文丘里管、喉管等均可。若采用直管喷嘴，其出口处最好采用喇叭口式设计，上扩角为10～60°。热电偶套管11沿反应器中心轴线垂直插入反应器内部，其插入深度为反应器高度的50～95％，优选80～90％。筛孔板8水平地固定在热电偶套管的下端。筛孔板的直径与其所在高度的反应器横截面的内径之比为0.5～0.9∶1。该筛孔板上均匀开孔，孔径为0.2～3mm，开孔率为30～80％。反应器的顶部为上、下法兰盘13和12以及位于法兰盘之间的密封垫片14。其中，下法兰盘是焊接在反应器沉降段上部的，它与上法兰盘通过螺栓18紧密地固定在一起。反应器的顶部除采用法兰密封外，螺纹密封、卡套密封等其它静密封形式均适用于本技术所提供的反应器。用于加剂和卸剂的催化剂管线17、反应油气导出管16以及热电偶套管11均固定于上法兰盘。反应油气导出管穿过上法兰盘，与固定在上法兰盘下侧的过滤器15相连。本技术所提供的固定流化床反应器是按照如下步骤进行操作的：1.试验所用的催化剂经管线17装入该固定流化床反应器中，流化气体，例如，空气、水蒸气、氮气或氦气，通过管线首先送入流化气集气室4，然-->后经流化气分布板5进入反应器中，用以流化反应器内的催化剂；2.为了改善催化剂的流动状态，流化气体和催化剂的混合物经筛孔板8对其流动方向和速度进行调整，以便在反应段内形成均匀的催化剂密相床层；3.在流化气体自下而上的运动过程中，部分催化剂颗粒被夹带至沉降段，随着流化气体线速的降低，其中大部分催化剂颗粒返回反应段中，而流化气体经过滤器15和反应油气导出管16排出；4.预热后的烃油原料经进料喷嘴6注入已达到指定温度的催化剂床层中，与催化剂充分接触，并在指定的操作条件下进行催化裂化反应；5.反应油气和催化剂的流动状况与上述步骤(2)和(3)基本相同，反应油气经过滤器15、导出管16引入后续系统进行产品分离；6.反应后的催化剂用汽提介质，例如水蒸气、氮气或氦气进行汽提，汽提介质及所汽提出的反应油气也经过滤器15、导出管16排出。与现有技术相比，本技术所提供的固定流化床反应器具有以下特点：1.本技术提供的固定流化床反应器将烃油进料喷嘴设置在反应器底部，可避免反应器内部温度对原料预热温度的影响，使该温度成为试验过程中的一个可以独立控制的变量。2.本技术提供的固定流化床反应器改变了传统的进料方式，将文丘里管、喉管等具有一定雾化效果的烃油喷嘴用于固定流化床反应器中，不仅可改善烃油的雾化效果，而且拓宽了该反应器的原料适用范围，常压渣油、减压渣油等重质石油烃均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于试验研究的固定流化床反应器，可自上而下地划分为：沉降段Ⅰ、反应段Ⅱ、油剂初始接触段Ⅲ三部分，其特征在于该反应器包括分布板（５）、进料喷嘴（６）、筛孔板（８）以及热电偶套管（１１）；其中，分布板（５）水平地固定在反应器器壁上，其上沿与反应器底部的垂直距离小于进料喷嘴（６）的垂直高度；进料喷嘴（６）垂直穿过分布板（５）的中心，并与固定在反应器底部的烃油管线相连；热电偶套管（１１）沿反应器中心轴线自上而下垂直插入反应器内，筛孔板（８）水平地固定在热电偶套管的下端。

【技术特征摘要】
1、一种用于试验研究的固定流化床反应器，可自上而下地划分为：沉降段I、反应段II、油剂初始接触段III三部分，其特征在于该反应器包括分布板(5)、进料喷嘴(6)、筛孔板(8)以及热电偶套管(11)；其中，分布板(5)水平地固定在反应器器壁上，其上沿与反应器底部的垂直距离小于进料喷嘴(6)的垂直高度；进料喷嘴(6)垂直穿过分布板(5)的中心，并与固定在反应器底部的烃油管线相连；热电偶套管(11)沿反应器中心轴线自上而下垂直插入反应器内，筛孔板(8)水平地固定在热电偶套管的下端。2、按照权利要求1的固定流化床反应器，其特征在于所述沉降段的高径比为1～10∶1，油剂初始接触段的高径比为1～6∶1，反应段的最大直径与沉降段相等，而其最小直径与油剂初始接触段相等，反应段高度与该段平均直径之比为3～10∶1。3、按照权利要求1的固定流化床反应器，其特征在于所述的分布板5由粉末冶金材料烧结而成，其孔隙度为20～40μm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞驰，达志坚，刘新，刘宇建，赵占杰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]