一种固定流化床反应器及其应用制造技术

本发明专利技术公开一种固定流化床反应器及其应用，该反应器包括顶部密封结构和反应器主体，与该反应器连通的出口管（8）和进料管（1），所述反应器主体自上而下包括：沉降段（Ⅰ）、第一反应段（Ⅱ-1）、第二反应段（Ⅱ-2）以及油剂初始接触段（Ⅲ），沉降段（Ⅰ）下端的横截面积与第一反应段（Ⅱ-1）上端的横截面积相等，第一反应段（Ⅱ-1）下端的横截面积与第二反应段（Ⅱ-2）上端的横截面积相等，第二反应段（Ⅱ-2）下端的横截面积与油剂初始接触段（Ⅲ）上端的横截面积相等，且所述第一反应段（Ⅱ-1）的横截面积自上而下逐渐增大，第二反应段（Ⅱ-2）的横截面积自上而下逐渐缩小。本发明专利技术提供的固定流化床反应器在应用于如石脑油等轻质油品的催化裂化时具有床层线速稳定、油剂接触充分等优点，而有利于改善产物分布。

【技术实现步骤摘要】
一种固定流化床反应器及其应用
本专利技术涉及一种固定流化床反应器及其应用。
技术介绍
催化裂解是在催化剂存在的条件下对石油烃进行裂解以生产低碳烯烃的技术，由 于原料来源广、烯烃产品结构易调整、能耗低以及二氧化碳排放少等优点，近年来，催化裂 解技术取得了较快的发展。特别针对轻质油品如石脑油催化裂解技术是优化利用石脑油资 源，提高炼厂经济效益的重要技术，围绕该技术的工艺开发、催化剂的研制，或是不同原料 油、催化剂的筛选评价，都离不开实验室小型评价装置。 目前，应用于催化裂解的实验装置主要有循环流化床、固定流化床和固定床，固定 流化床装置因其结构简单、操作弹性好、床层等温、传热效率高等优点被广泛应用于催化裂 解实验研究，而固定流化床反应器是该类型实验装置的核心设备。 现有技术中，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，且其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。尽管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，导致过度热裂化使得干气和焦炭的产量增大。此外，原料油的雾化效果也 不够理想，尤其是当原料油中538°C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。 US 6069012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 的沉降段和反应段均呈圆柱状，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以改善催化剂的流化状态。由于受床层 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。 此外，CN 2512495Y、CN 201042664Y、CN 202438304U 等专利技术均是在图 1 所 示的常规的固定流化床反应器构型的基础上作了部分改进，以适应不同的工艺。例如，CN 201042664Y采用类似的进料系统，同时采用锥型反应器，并增设了分布板，在一定程度上改 善了在高温高线速下流化质量下降的缺点。 又如，CN 201064712Y公开了一种用于实验研究的固定流化床反应器，其结构如 图3所示。该反应器自上而下包括沉降段I、反应段II和油剂初始接触段III，该反应器主要 对沉降段的构型作了改进，所述沉降段自上而下由圆台状的沉降段I a和圆柱状的沉降段 I b组成，可缩短反应中间产物在催化剂稀相段的共存时间，有效地缩短了小分子烯烃之 间的缩聚反应。 综上所述，现有技术的固定流化床反应器主要针对重质油的常规催化裂化和催化 裂解，由于如石脑油等轻质油品的催化裂化反应具有反应温度高、剂油比大、油气线速高、 多产气体等特点，而采用上述的固定流化床反应器进行催化裂解时，在高温反应条件下床 层内催化剂分布不均匀，油剂接触不充分，而会影响最终的产物分布，因而现有技术的固定 流化床反应器并不适用于如石脑油等轻质油品的催化裂解反应温度高、剂油比大、油气线 速高、多产气体等特殊的反应需求。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种新的固定流化床反应器及其应用。 为了实现上述目的，本专利技术提供一种固定流化床反应器，所述固定流化床反应器 包括以可拆卸的方式密封连接的顶部密封结构和反应器主体，与该反应器连通的出口管8 和进料管1，所述反应器主体自上而下包括：沉降段I、反应段II和油剂初始接触段III，其 中，所述反应段II自上而下包括第一反应段II -1和第二反应段II -2,沉降段I下端的横 截面积与第一反应段II -1上端的横截面积相等，第一反应段II -1下端的横截面积与第二 反应段II -2上端的横截面积相等，第二反应段II -2下端的横截面积与油剂初始接触段III 上端的横截面积相等，且所述第一反应段II -1的横截面积自上而下逐渐增大，第二反应段 II -2的横截面积自上而下逐渐缩小。 本专利技术还提供了所述固定流化床反应器在用于轻质油品，特别是石脑油催化裂解 中的应用。 本专利技术提供的固定流化床反应器通过对反应段II的构型进行改进，使得该反应器 在应用于如石脑油等轻质油品的催化裂化时显现出床层线速稳定、油剂接触充分等特点， 而有利于改善产物分布，提高目标产物的收率。 本专利技术的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。 【附图说明】 附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中： 图1是一种常用的固定流化床反应器的结构示意图； 图2是US 6069012公开的一种固定流化床反应器的结构示意图； 图3是CN 201064712Y公开的一种固定流化床反应器的结构示意图； 图4是本专利技术的一种【具体实施方式】的固定流化床反应器的结构示意图。 附图标记说明 1-进料管；2-分布板；3-热电偶测温管；4-过滤管；5-下法兰盘； 6-密封垫；7-过滤管密封座；8-出口管；9-上法兰盘；10-螺栓； I -沉降段；II -反应段（II -1第一反应段，II -2第二反应段）； III -油剂初始接触段； α-第一反应段Π -1的圆台夹角； 第二反应段II _2的圆台夹角。 【具体实施方式】 以下对本专利技术的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。 在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，反应器顶部指的是反应器高度方向上的 顶部的下表面，优选指的是上法兰盘5的下表面。反应器的底部指的是反应器高度方向上 的油剂初始接触段III下端表面。开孔率指的是分布板2 (筛孔板）上的筛孔的总面积与筛 孔板的面积的比值。 上部、下部指反应器的高度方向上的上部或者下部，以反应器高度的1/2处为基 准，低于此位置的则为下部，高于此位置的则为上部。 按照本专利技术，如图4所示，所述固定流化床反应器包括以可拆卸的方式密封连接 的顶部密封结构和反应器主体，与该反应器连通的出口管8和进料管1，所述反应器主体自 上而下包括：沉降段I、反应段II和油剂初始接触段III，其中，所述反应段II自上而下包括 第一反应段II -1和第二反应段II -2,沉降段I下端的横截面积与第一反应段II -1上端的 横截面积相等，第一反应段II -1下端的横截面积与第二反应段II -2上端的横截面积相等， 第二反应段II -2下端的横截面积与油剂初始接触段III上端的横截面积相等，且所述第一 反应段II -1的横截面积自上而下逐渐增大，第二反应段II -2的横截面积自上而下逐渐缩 小。 其中，所述密闭地穿过反应器的顶部指的是：热电偶测温管3从反应器的顶部 进入反应器，且热电偶测温管3的管壁与反应器顶部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固定流化床反应器，所述固定流化床反应器包括以可拆卸的方式密封连接的顶部密封结构和反应器主体，与该反应器连通的出口管（8）和进料管（1），所述反应器主体自上而下包括：沉降段（Ⅰ）、反应段（Ⅱ）和油剂初始接触段（Ⅲ），其特征在于，所述反应段（Ⅱ）自上而下包括第一反应段（Ⅱ‑1）和第二反应段（Ⅱ‑2），沉降段（Ⅰ）下端的横截面积与第一反应段（Ⅱ‑1）上端的横截面积相等，第一反应段（Ⅱ‑1）下端的横截面积与第二反应段（Ⅱ‑2）上端的横截面积相等，第二反应段（Ⅱ‑2）下端的横截面积与油剂初始接触段（Ⅲ）上端的横截面积相等，且所述第一反应段（Ⅱ‑1）的横截面积自上而下逐渐增大，第二反应段（Ⅱ‑2）的横截面积自上而下逐渐缩小。

【技术特征摘要】
1. 一种固定流化床反应器，所述固定流化床反应器包括以可拆卸的方式密封连接的顶 部密封结构和反应器主体，与该反应器连通的出口管（8)和进料管（1)，所述反应器主体自 上而下包括：沉降段（I )、反应段（II)和油剂初始接触段(III)，其特征在于，所述反应段（Π ) 自上而下包括第一反应段（II -1)和第二反应段（II -2)，沉降段（I )下端的横截面积与第 一反应段（II -1)上端的横截面积相等，第一反应段（II -1)下端的横截面积与第二反应段 (Π -2)上端的横截面积相等，第二反应段（II -2)下端的横截面积与油剂初始接触段(III) 上端的横截面积相等，且所述第一反应段（II -1)的横截面积自上而下逐渐增大，第二反应 段（II -2)的横截面积自上而下逐渐缩小。2. 根据权利要求1所述的固定流化床反应器，其中，所述第一反应段（II -1)和第二反 应段（II -2)均为圆台形状。3. 根据权利要求2所述的反应器，其中，所述圆台形状的第一反应段（II -1)的夹角 (α)不小于15° ,优选不小于26°。4. 根据权利要求2所述的反应器，其中，所述圆台形状的第二反应段（II -2)的夹角 (β)不超过30°，优选不超过18°。5. 根据权利要求3或4所述的反应器，其中，所述第一反应段（II -1)的夹角（α )不小 于所述第二反应段（II -2)的夹角（β )。6. 根据权利要求2或3所述的反应器，其中，第一反应段（II -1)的高与该反应段上端 的横截面的直径比为1:1-4,优选为1:1.5-2. 5。7. 根据权利要求2或4所述的反应器，其中，第二反应段（II -2)的高与该反应段上端 的横截面的直径比为1-3. 5:1，优选为1.4-2:1。8. 根据权利要求1所述的反应器，其中，所述油剂初始接触段(III)为倒圆锥形状，所述 油剂初始接触段(III)的锥角为20-45°，优选为32-40° ;所述油剂初始阶段(III)的高与该 油剂初始阶段(III)上端的横截面的直径比为1. 21-2. 25:1，优选为1....

【专利技术属性】
技术研发人员：任世宏，毛安国，魏晓丽，
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：发明
国别省市：北京;11