一种处理重质原料油的下行催化裂化/裂解反应器制造技术

一种处理重质原料油的下行催化裂化／裂解反应器，所述下行催化裂化／裂解反应器由预提升管将气固并流下行超短接触催化反应器、汽提器与两段再生器连接组成；其特征在于：在下行式催化裂化反应器（１）的顶部设有催化剂与原料油气的密相湍动入口（２）；下行床反应器（１）和预提升管（６）上设有二次喷油嘴（３）与（４）；下行床反应器（１）主体的末端设有气固快速分离装置（５），对油气产物与催化剂进行快速分离；分离装置后（５）设有汽提器（７），汽提器（７）中设有脊型构件（８）和气体分布器（９）；在汽提器（７）后设有两段催化剂再生器；催化剂通过预提升管（６）以密相形式进入密相湍动入口（２）；原料油气或者雾化蒸汽通过密相湍动入口（２）上的喷油嘴喷入；催化剂颗粒与雾化油气在密相湍动入口（２）中进行强烈的湍动混合后，均匀进入下行床反应器（１）主体进行反应。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种处理重质原料油的下行催化裂化/裂解反应器
本专利技术属于石油化工处理设备范围，特别涉及一种处理重质原料油的下行催化裂化/裂解反应器。
技术介绍
本专利技术涉及一种处理重质原料油的下行催化裂化/裂解反应器形式。催化裂化是炼油工业中的一个重要工业过程。目前石油企业中沿用并流向上快速循环流化床体系进行催化裂化反应。由于并流向上循环流化床中气固运动方向为逆重力场，颗粒在重力作用下易于发生向下滑落现象，造成气固返混现象严重，轴径向颗粒密度、速度分布不均匀，进而引起部分催化剂颗粒在反应器内停留时间过长，导致结焦进而影响催化裂化反应选择性的提高。下行催化裂化/裂解反应器的提出，使得气固顺重力场运动成为可能，解决了上述逆重力场运动所带来的缺陷。在法国石油研究院的专利US54A9496与埃克森-美孚公司的专利US5468369中报导，现在各国均在努力开发下行催化裂化/裂解反应器的工业化成套技术；当前我国石油资源的重质化尤为突出，2000年我国催化裂化的渣油进料比例已经接近50％。因此开发适合于我国的新型下行催化裂化/裂解反应器对于增加我国石油工业的竞争力、促进能源工业的产业发展具有重要的意义。清华大学对于下行床催化裂化反应器进行了大量的研究，其中包括：专利87205749.6催化裂化进料喷嘴装置，喷头采用舌型喉道结构，原料油双侧加料互相撞击，出口呈扁型，物料散射角大，并具有出口速度高，雾化充分的特点。第二项专利85100040流化床反应器新型复合内构件，系由挡板与垂直管束组成的构件的整体，在汽提器内均匀交错排列，避免了汽提器床层中出现空隙与死区，保证气泡的均布。第三项专利00106169.0适用于气固并流下行床反应器的催化剂入口装置，利用气体高速射流的碰撞来实现催化剂与原料油气在入口装置的均匀分布。同时入口装置的结构保证了催化剂床层在与原料油气接触之前保持-->200Kg/m3的高密度。高密度的催化剂床层能够有效地吸收高速油气射流的动量，在提供气固之间良好接触的同时也避免了油气与器壁的接触。第四项专利00105781.2附壁切割式气固快速分离装置，利用两相流中气固相惯性力的差别及颗粒运动的附壁效应实现了快速高效的催化剂油气分离。第五项专利00100823.4柔性催化裂化技术提出一种提升管-下行床耦合的催化裂化反应器形式，可以在前段利用提升管的优势保证反应的转化率，而在后段利用下行床的平推流效果有效抑制二次反应，对于催化裂化、催化裂解等以中间产物为目的产品的气固催化反应是极为有利的。清华大学在实验室热态小试证明下行催化裂化/裂解反应器能够提高烃类催化裂化反应的选择性：下行催化裂化/裂解反应器轻质液相燃料的产率增加三到五个百分点，干气与结焦的产生减少一半以上。2002年清华大学与中国石化集团公司在济南炼厂的工业中式规模工业实验表明，下行床反应器在轻质油进料的催化裂化/裂解过程中取得了显著的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种处理重质原料油的下行催化裂化/裂解反应器，所述下行催化裂化/裂解反应器由预提升管将气固并流下行超短接触催化反应器、汽提器与两段再生器连接组成。其特征在于：在下行式催化裂化反应器1的顶部设有催化剂与原料油气的密相湍动入口2；下行床反应器1和预提升管6上设有二次喷油嘴3与4；下行床反应器1主体的末端设有气固快速分离装置5，分离装置后5设有汽提器7；汽提器7中设有脊型构件8气体分布器9；再生催化剂从预提升管6以密相形式进入密相湍动入口2；原料油气以及雾化蒸汽通过密相湍动入口2上的多重喷油嘴喷入；催化剂颗粒与雾化油气在密相湍动入口2中进行强烈的湍动混合后，均匀进入下行床反应器1主体。原料油还可以从反应器1主体或预提升管6上的多组二次喷油嘴3与4注入；喷油嘴喷头由雾化蒸汽口管、原料油进口管、混合室和喷头组成；喷嘴喷头采用舌型喉道结构，原料油为双侧进料，相互撞击出口呈扁平形；每组喷油嘴分上下两-->层沿反应器1圆周均匀排列，上层喷油嘴3斜向下喷射而下层喷油嘴4斜向上喷射；上下两层喷油嘴的进油量可独立调节。催化剂与油气混合物离开反应器1后，进入附壁切割式气固快速分离装置5；快速分离装置5入口导流挡板使得催化剂颗粒在入口处具有一个向边壁运动的趋势；此后催化剂与油气混合物在快速分离装置5的环隙中作旋转运动；由于两相流中气固相惯性力的差别及颗粒运动的附壁效应，绝大部分催化剂在环隙中经过1/4圆弧的运动后，聚集在距边壁很近的一个边界层中；此时快速分离装置5的切割板将催化剂与油气切割开；经过切割后，气体从切割板的上方继续其环隙中的旋转运动直至离开快速分离装置5。而颗粒则进入汽提器7。汽提器7中设有脊型构件8提高汽提效果；脊型构件8由挡板与垂直管束组成；挡板为屋脊型结构，纵断面呈倒置漏斗型，其上还设置狭缝、吸气孔及隔板；整个构件在汽提器7内交错排列均匀分布。在汽提器7后设有湍动流化床形式的一段再生器10与提升管形式的二段再生器12；一段再生器10内设有再生孔板11和气体分布器16与17，以提供催化剂与汽提蒸汽的高效逆流接触；在低温600～700℃与0.01～0.05大气压的低剩余氧气分压的条件下，一段再生器10内催化剂上沉积的焦炭燃烧生成一氧化碳；一氧化碳气体带走大部分的反应潜热，维持重质油裂化的热量平衡；从一段再生器10出来的半再生催化剂带着未烧净的焦炭进入二段再生器12；同时维持在相对较高的反应温度680～750℃与高于0.05大气压的剩余氧气分压；在高温富氧的提升管模式下，二段再生器的烧焦速度得以大大提高，从而实现催化剂的高效再生；二段再生器12中再生完毕的催化剂与二再烟气共同进入粗旋19与旋风20进行气固分离；分离出的再生催化剂进入再生催化剂高位储槽13；分离出的二再烟气含有剩余的氧气，通过器间烟气管道14返回到一段再生器10中实现烟气再用，防止烟气在管道以及后继设备中的尾燃；注入到预提升管6的蒸汽将催化剂高位储槽13中的再生催化剂提升至密相湍动入口2以开始下一个反应循环；一段再生器10设有外取热器15以进一步调节再生与反应过程的热量平衡来提高操作弹性。本专利技术的有益效果是，与现有下行床反应器技术相比，该装置采用了“湍动-->流态床”和“提升管”串级形式的两段再生器与下行床反应器匹配，两段再生器能够有效解决下行床反应器处理重质原料油的技术问题。重油加工的催化剂上含有较多的结焦，要求催化剂上的结焦被充分燃烧以维持其催化活性，但是完全燃烧所带来的热量会超过系统热平衡所需的热量。一段湍床再生操作在比较缓和的条件下，焦炭燃烧产物的一氧化碳维持系统的热平衡；二段提升管再生器操作在高温高氧气分压条件下以提高烧碳转化率。另外，采用提升管的形式可将再生催化剂提升到较高的高度，能够与下行床反应器上部进料的形式相匹配。与现有下行床反应器技术相比还具有如下特点：1)催化剂与原料油气从反应器顶部的密相湍动入口和多组二次喷油嘴进入。密相湍动入口利用油气高速射流的碰撞来实现催化剂与原料油气在入口装置的均匀分布。同时密相湍动入口的结构保证了催化剂床层在与原料油气接触之前保持200Kg/m3的高密度。高密度的催化剂床层有效地吸收了高速油气射流的高动量，在提供气固之间良好接触的同时避免了油气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种处理重质原料油的下行催化裂化/裂解反应器，所述下行催化裂化/裂解反应器由预提升管将气固并流下行超短接触催化反应器、汽提器与两段再生器连接组成；其特征在于：在下行式催化裂化反应器(1)的顶部设有催化剂与原料油气的密相湍动入口(2)；下行床反应器(1)和预提升管(6)上设有二次喷油嘴(3)与(4)；下行床反应器(1)主体的末端设有气固快速分离装置(5)，对油气产物与催化剂进行快速分离；分离装置后(5)设有汽提器(7)，汽提器(7)中设有脊型构件(8)和气体分布器(9)；在汽提器(7)后设有两段催化剂再生器；催化剂通过预提升管(6)以密相形式进入密相湍动入口(2)；原料油气或者雾化蒸汽通过密相湍动入口(2)上的喷油嘴喷入；催化剂颗粒与雾化油气在密相湍动入口(2)中进行强烈的湍动混合后，均匀进入下行床反应器(1)主体进行反应。2.根据权利要求1所述处理重质原料油的下行催化裂化/裂解反应器，其特征在于：所述两段催化剂再生器由湍动流化床形式的一段再生器(10)与提升管形式的二段再生器(12)串级组成；一段再生器(10)内设有再生孔板(11)和气体分布器...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏飞，钱震，张明辉，汪展文，金涌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：