渣油催化反应制烯烃和芳烃流化床反应器和方法技术

一种渣油催化反应制烯烃和芳烃流化床反应器，包括：提升管反应器，其底部连接至烧焦罐；下行式反应器；提升管反应器物料出口与该下行式反应器的顶部物料入口相连接；分离罐连接在下行式反应器的底部；烧焦罐用于催化剂烧焦再生。反应过程是：在提升管底部的原料油与高温再生催化剂混合后逆重力向上流动，进入下行式反应器进行制烯烃和芳烃的催化反应，于分离罐中进行催化剂和反应产物的分离。分离出的产物进入产物分离系统，分离出的催化剂在烧焦罐中烧焦再生后进入提升管底部再与原料油混合进行催化反应。在下行式反应器底部的分离罐下面连接轻烃反应器，利用分离出的高温催化剂可以进行Ｃ４和Ｃ５等轻烃的催化反应制乙烯、丙烯和芳烃。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及渣油(重油)、蜡油、石脑油、轻汽油等烃类原料以及植 物油脂、动物油脂和脂肪酸等生物原料，或任意混合的原料催化反应制烯 烃和芳烃的流化床反应器。本专利技术还涉及利用上述流化床反应器进行催化反应制烯烃和芳烃的 方法。
技术介绍
采用渣油(重油)、蜡油、石脑油、轻汽油等烃类原料以及植物油脂、 动物油脂和脂肪酸等生物原料催化反应制烯烃和芳烃反应是强吸热反应， 反应产物在高温下容易继续反应生成非目的产物，催化剂结焦失活快。因 此，如何提供充足的反应热，使反应物和催化剂充分接触并在最佳的反应 温度和反应时间范围内进行反应，以及迅速分离反应产物和催化剂，失活 催化剂快速连续烧焦再生是能否工业化实施该方法的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种渣油催化反应制烯烃和芳烃流化床反应器。本专利技术的又一目的在于提供利用上述反应器进行催化反应制烯烃和 芳烃的方法。为实现上述目的，本专利技术提供的渣油催化反应制烯烃和芳烃的流化床 反应器，该反应器包括一提升管反应器，用于将反应物料和催化剂，或者反应物料、催化剂 和水蒸汽混合、加热并进行初步反应，物料在反应管中逆重力向上流动；一下行式反应器，在其中进行深度催化反应，物料和催化剂顺重力向 下流动；该提升管反应器物料出口与该下行式反应器的顶部物料入口相连接；一分离罐，连接在下行式反应器的底部，用于分离反应产物和催化剂；一烧焦罐，其一端连接至分离罐催化剂出口，另一端连接至提升管催 化剂入口，用于将催化剂烧焦再生。所述的流化床反应器，其中，下行式反应器的长度大于或等于提升管 反应器的长度，且下行式反应器的横截面积大于或等于提升管反应器的横 截面积。所述的流化床反应器 于提供反应热的加热元件所述的流化床反应器 金属列管或金属盘管。所述的流化床反应器器°本专利技术提供的利用上述的流化床反应器进行渣油催化反应制烯烃和，其中，下行式反应器的内部设置有金属网和用 ，其中，下行式反应器的内部设置的加热元件为 ，其中，在分离罐的下面设有一个轻烃反应反应芳烃的方法，其过程为A) 将预热至50—40(TC的反应物料与高温水蒸气按照水/油0—1的比例从提升管反应器底部喷入提升管反应器内，与来自烧焦罐的催化剂混合，并加热进行裂化反应和芳构化反应；反应物料与催化剂在提升管反应 器中的接触时间为0.5—2.5秒；B) 催化剂和反应物料气体流动上升至提升管顶部进入下行式反应器 继续反应，反应温度为400—70(TC，反应物料与催化剂接触时间为0.5 — 7 秒；反应物料和催化剂顺重力向下行式反应器底部流动，在分离罐中进行 反应产物和催化剂的分离；分离出的产物进入产物分离系统。C) 分离出的催化剂用空气或水蒸汽输送至烧焦罐，于550—75(TC下 用空气烧焦再生；再生后的催化剂流动到提升管反应器底部催化剂入口进 行循环反应。所述的方法，其中，步骤B中从分离罐中分离出的催化剂顺重力流至 轻烃反应反应器中，与预热至100-600'C的轻烃逆向流动，于500 — 620。C 下进行催化反应制烯烃和芳烃；反应物从轻烃裂解反应器上部进入分离系 统，催化剂从轻烃反应反应器底部流出并被提升至烧焦罐，继续步骤C。所述的方法，其中，轻烃的碳数为4一6。所述的方法，其中，水蒸气在下行式反应器或分离罐的不同部位加入。 所述的方法，其中，反应所需热量由烧焦再生后的催化剂提供；或在反应器的加热构件中通入高温熔盐、低温合金或高温气体等对反应器加热提供；或者由上述两种方式各提供一部分。所述的方法，反应原料是渣油(重油)、蜡油、石脑油、轻汽油等烃类原料；植物油脂、动物油脂和脂肪酸等生物原料；以及上述原料任意品 种、任意比例的混合物。由本专利技术的实施，可以使反应物和催化剂充分接触并在最佳的反应温 度和反应时间范围内进行反应；在反应中分离产物和催化剂，并对失去活 性的催化剂快速连续烧焦再生，从而有效地解决反应过程中催化剂失去活 性的问题。附图说明图1为本专利技术提供的流化床反应器结构示意图。图2为图1中下行式反应器底部连接有轻烃反应反应器的结构示意图3为下行式反应器的结构示意图；其中a为内部不设置金属网和加热元件的下行式反应器示意b为内部设置金属网的下行式反应器示意c为内部设置加热元件的下行式反应器示意d为内部设置金属网和加热元件的下行式反应器示意e为内部设置金属网、加热构件和壳体可以加热的下行式反应器示意图。图4为图3的俯视图；其中 f显示下行式反应器中的金属网结构；g显示下行式反应器中的加热元件，为可以使加热介质流通的金属管。具体实施例方式本专利技术提供的渣油催化反应制烯烃和芳烃流化床反应器如图1所示， 其基本结构是在下行式反应器11的顶部(物料入口)与提升管反应器10的顶部(物 料出口)相连接，该提升管反应器10的底部(催化剂入口)与再生催化 剂用的烧焦罐14的底部(催化剂出口)相连接。在下行式反应器11的底部连接有用于分离产物和催化剂的分离罐12; 该分离罐12的底部(催化剂出口)与烧焦罐14的上部(催化剂入口)相 连接。13是旋风分离器，用于回收产物气体中携带的催化剂。它也可以设置在分离罐12的内部。流化床反应器工作时，先将预热至50—40(TC的反应原料与高温水蒸 气按照水/油0 — 1的比例从提升管反应器10的底部喷入提升管反应器10 内，与来自烧焦罐14的高温催化剂在提升管反应器10内迅速混合，在瞬 间加热至高温进行反应，并逆重力方向，向上流动。催化剂和反应原料气 体流动上升至提升管反应器顶部进入下行式反应器11内顺重力方向，向 下流动继续反应。反应温度控制在400 — 70(TC，最好在550 — 66(TC，物 料与催化剂接触时间为0.5 — 7秒。在下行式反应器11底部连接的分离罐12中，反应产物和催化剂借助 重力作用实现快速初步分离，反应产物经过旋风分离器13后进入冷却和 分离系统。分离出的催化剂在分离罐12的底部用水蒸汽进一步脱出反应 产物后，在出口处用空气或水蒸气提升至烧焦罐14 (图中箭头方向)。催 化剂进入烧焦罐14烧焦再生，烧焦温度为550—750。C。再生后的催化剂在烧焦罐下部用水蒸汽脱出携带的空气，二氧化碳，氧化氮等化合物后流 动到提升管反应器11的底部循环进行上述反应。除在提升管反应器11的底部加水蒸气外，还可以在下行式反应器或 分离罐的不同部位注入水蒸气。本专利技术的提升管反应器采用较细而短的结构，以有利于反应原料与催 化剂混合后迅速流出进入下行式反应器，从而减少返混。下行式反应器采 用较大的直径，利于降低物料运行速度。由于本专利技术是对渣油(重油)、蜡油、石脑油、轻汽油等烃类原料以 及植物油脂、动物油脂和脂肪酸等生物原料或任意混合的原料进行催化反 应，其中石蜡基渣油和动植物油脂这类原料，反应转化率(气体产率)高， 需要吸收大量的反应热，而本身反应结焦率低，烧焦产生的热量小于反应 热，此时宜采用外加热的方式提供部分反应热。对于中间基渣油、中间基 偏环垸基渣油这类原料，由于反应转化率(气体产率)较低，需要的反应 热不很大，而本身反应结焦率高，烧焦产生的热量大于反应热，此时可以 不采用外加热的方式提供反应热。因此，本专利技术可以根据反应原料的性质而决定是否在下行式反应器内 设置加热元件，该加热元件是可以流通加热介质的金属管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种渣油催化反应制烯烃和芳烃的流化床反应器，该反应器包括：　一提升管反应器，用于将反应物料和催化剂，或者反应物料、催化剂和水蒸汽混合、加热并进行初步反应，物料在反应管中逆重力向上流动；　一下行式反应器，在其中进行深度催化反应，物 料和催化剂顺重力向下流动；　该提升管反应器物料出口与该下行式反应器的顶部物料入口相连接；　一分离罐，连接在下行式反应器的底部，用于分离反应产物和催化剂；　一烧焦罐，其一端连接至分离罐催化剂出口，另一端连接至提升管催化剂入口 ，用于将催化剂烧焦再生。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢鹏，刘中民，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]