石油烃进料设备制造技术

一种石油烃进料设备，包括进料喷嘴和与进料喷嘴固定连接且相连通的提升管反应器，进料喷嘴的中心轴线与提升管反应器的中心轴线所形成的夹角α＞９０°且＜１８０°。该设备可提高烃类原料的雾化程度、使催化剂粒子流与烃类原料瞬时均匀接触，从而改善产品分布和产品性质。

【技术实现步骤摘要】
石油烃进料设备
本专利技术涉及一种石油烃进料设备，更具体地说，是一种用于催化裂化过程的石油烃进料设备。
技术介绍
在催化裂化过程中，重质大分子石油烃类被裂化为小分子石油烃类。通常情况下，经过预热的烃类原料经过雾化后喷入到一个或多个反应区中，在其中与流化态催化剂粒子流接触并气化成油气，随后油气分子在催化剂的作用下发生裂化反应。反应过程中，焦炭作为反应产物之一逐渐在催化剂粒子表面沉积使催化剂逐渐失去活性，含炭催化剂在汽提掉油气后在再生区的富氧高温环境中烧去焦炭、恢复活性，然后循环返回到反应区，重新与烃类原料进行接触反应。反应产物进入分离系统形成产品或部分回流到反应区。研究发现，提升管反应区中烃类进料与流化态催化剂粒子流的接触方式对催化裂化反应的性能影响很大。随着催化裂化原料的日益重质化，产品中焦炭和干气等副产品产率逐渐增加。理论上烃类进料与流化态催化剂粒子流的瞬时均匀接触可以减少裂化过程中的副反应，降低焦炭和干气的产率。烃类原料与流化态催化剂粒子流的瞬时均匀接触要求在进料位置的提升管横截面上，烃类原料应该与此截面上的全部催化剂粒子流进行瞬时接触。但要做到在瞬时与此截面上全部催化剂接触在实际应用中是不可能的，非瞬时均匀接触的存在在一定程度上影响了反应产物的性质，例如干气和焦炭的产率。传统的催化裂化喷嘴方向一般与催化剂粒子流的流动方向呈小角度夹角，一般为40°～65°，烃类进料液滴具有的相上的运动线速为13～27m/s之间，并与催化剂粒子沿提升管平行向上运动。而催化剂粒子流在进入进料区之前，其向上运动的速度一般为10～15m/s。上述两者之间的速度差导致二者之间的相对-->运动速度很小，从而互相接触需要一定的时间，所以在这种情况下不可能做到瞬时均匀接触。烃类进料的充分雾化可以改善烃类进料与催化剂粒子间的接触效果。烃类进料与催化剂粒子流的均匀接触程度部分取决于烃类进料的液滴大小。当进料液滴足够小时(通常小于100微米)，就可以近似地认为烃类进料在接触催化剂粒子前就被充分雾化了。充分雾化可以增大进料液滴的总表面积，从而增加烃类液滴与催化剂粒子接触的几率，同时促使进料液体进入催化剂粒子表面的孔道内进行催化裂化反应，减少缩合等热反应。US3,547,805披露了通过水蒸汽与烃类原料的混合从而对烃类原料进行雾化的方法。US3,152,065描述进料喷嘴由一根特殊设计的套管组成，烃类原料通过套管的外管而水蒸气通过套管的内管，两种介质在套管的末端混合碰撞而进行雾化。类似的US4,523,987、US5,622,677、US4,578,183和US5,318,691等方法或设备通常采用缩径或文丘里效果、涡旋效果、汽液两相混合来促进烃类进料的雾化。这要求烃类液滴在离开喷嘴时具有较高的速度，通常不小于30m/s，而高速度是需要通过增大进料压力来实现。通常情况下，这需要附加的泵或其他设备来提供，从而增加了催化裂化装置的能耗和维护费用。而且，在接触催化剂前就达到完全雾化也存在着缺点，即由于烃类进料的液滴直径变小，其自身动能也随之减小，从而降低了烃类进料在提升管横截面上的穿透力，并不能完全接触到此横截面上流动的所有催化剂粒子。提高催化剂粒子流的运动速度也可以改善烃类进料液滴与催化剂粒子流间的接触效果。一般情况下通过使用预提升介质加速催化剂在提升管内向上流动的速度，促使催化剂粒子流逐渐加速，接近活塞流的均匀流动效果，使烃类进料能够均匀地喷射在催化剂粒子上；同时预提升技术通过提高催化剂粒子的向上流速，使其在接触烃类进料时保持高动量以撞击未被完全雾化且直径较大的烃类进料液滴。US4,479,870披露了使用气体介质预提升催化剂的方法或设备。-->然而，催化剂粒子的运动速度必须被限定在催化裂化工艺需要的特定的范围之内。因为催化剂粒子的运动速度也影响到烃类原料在提升管反应器中的停留时间；同时，在实际应用中，催化剂粒子在提升管反应器中的滑落、反混现象也使催化剂粒子流难以达到活塞流流动的理想状态。烃类进料的喷入方向对固液接触效果也有很大影响。US4,717,467披露了非径向方向喷入烃类进料的方法和设备。US5,554,341、US5,173,175、US3,654,140和US5139748披露了径向喷入烃类进料的方法或设备，一系列喷嘴被布置在提升管管壁的圆周平面上，它们一齐指向提升管的径向中心。这样的技术或设备一方面使烃类进料液滴形成幕帘，增强烃类进料液滴与催化剂粒子流间的接触效果；另一方面也能使未完全雾化、直径较大的烃类进料液滴在提升管中心处撞击，以促使其分裂为直径更小的液滴来达到完全雾化的效果。进料喷嘴的角度也是影响烃类进料与催化剂粒子流接触效果的影响因素之一。US6,613,290指出烃类原料的喷入角度应与轴向垂直向上方向呈40°～65°，超过65°可能导致烃类原料喷到提升管内壁上。烃类进料的这种喷入角度一方面可以促进油气形成较短的停留时间，另一方面可以防止催化剂粒子的滑落返混，从而防止过裂化反应。然而，烃类原料的喷入方向与流化态催化剂粒子流的流动方向相同或呈小角度也有不利的方面。烃类原料的喷入速度一般在30m/s-120m/s之间，以喷入速度30m/s为例(垂直方向分量为13-23m/s之间)，而催化剂在提升管内烃类进料喷嘴前的线速一般为10-12m/s左右，最大不超过15m/s，二者之间的速度差造成催化剂与烃类进料平行运动较长的时间才能进行完全接触并进行热量传递。US5,139,748披露了烃类原料水平方向或与水平方向呈25°喷入提升管的方法或设备；US6,042,717和US6,627,161披露了烃类原料通过特殊的设备通过若干小雾化喷嘴水平喷入提升管的方法。烃类进料的水平喷入，要尽量避免烃类进料直接喷射到提升管内壁上。US5,139,748在提升管轴心处设置了特殊部件以让烃类原料撞击，-->从而防止烃类进料直接喷射到提升管内壁上。US6,042,717和US6,627,161采用了特殊结构小喷嘴，以减少烃类进料喷入速度水平方向分量，从而防止烃类进料直接喷射到提升管内壁上。综上所述，为了改善石油烃原料与催化剂的接触效果，几十年以来，研究人员在改进石油烃进料设备和进料方式方面一直进行着不懈的努力。但迄今为止，进料方向与反应器轴向垂直向上方向所呈夹角大于90°的进料设备尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是在现有技术的基础上提供一种新型的石油烃进料设备，用以改善石油烃原料与催化剂的接触效果、获得更为理想的产品分布和产品性质。本专利技术提供的石油烃进料设备包括进料喷嘴和与进料喷嘴固定连接且相连通的提升管反应器，进料喷嘴的中心轴线与提升管反应器的中心轴线所形成的夹角α＞90°且＜180°。与现有技术相比，本专利技术提供的石油烃进料设备采用了有别于现有技术的进料方式，极大的改善了石油烃原料与催化剂颗粒的接触效果。首先，烃类进料经本专利技术所述设备注入提升管反应器后，烃类进料小液滴在运动方向上具有垂直向下的分量和水平运动的分量，而催化剂粒子流具有垂直向上的运动的分量，催化剂粒子流与烃类进料液滴主要在提升管轴心处对撞，从而促使烃类进料液滴进一步分裂成直径更小的液滴。同时，烃类进料液滴与催化剂粒子对撞后通过动量交换和热量交换使烃类本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石油烃进料设备，包括进料喷嘴和与进料喷嘴固定连接且相连通的提升管反应器，其特征在于所述进料喷嘴的中心轴线与提升管反应器的中心轴线所形成的夹角α＞９０°且＜１８０°。

【技术特征摘要】
1、一种石油烃进料设备，包括进料喷嘴和与进料喷嘴固定连接且相连通的提升管反应器，其特征在于所述进料喷嘴的中心轴线与提升管反应器的中心轴线所形成的夹角α＞90°且＜180°。2、按照权利要求1的设备，其特征在于所述进料喷嘴的中心轴线与提升管反应器的中心轴线所形成的夹角110°＜α＜160°。3、按照权利要求2的设备，其特征在于所述进料喷嘴的中心轴线与提升管反应器的中心轴线所形成的夹角130°＜α＜155°。4、按照权利要求1的设备，其特征在于所述的每一个进料喷嘴的中心轴线与提升管反应器的中心轴线所形成的夹角相等，进料喷嘴的中心轴线在提升管反应器的中心轴线上汇聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：王巍，张久顺，龙军，达志坚，谢朝钢，魏晓丽，张春城，
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：11[中国|北京]