一种固定流化床反应器进料系统技术方案

本发明专利技术涉及一种固定流化床反应器进料系统，该进料系统沿反应器顶端的中心进入反应器内，进料系统包括内流化管、原料管、外流化管、分流器、内流化管注射口；所述的内流化管、原料管、外流化管为筒形，三者上端对齐同轴环绕连接但互不相通，从外到内依次为外流化管、原料管和内流化管，且长度依次递增；内流化管的底端为密封的圆锥体，且内流化管的底部设置有能使流化气体向上流动的内流化管注射口。该进料系统能够较好的控制原料在进料管内的温度、有效控制反应温度、减小原料管内部原料的结焦。

A fixed fluidized bed reactor feeding system

The invention relates to a feeding system of a fixed fluidized bed reactor. The feeding system enters the reactor at the center of the top of the reactor. The feeding system includes the inflow tube, the raw material pipe, the external flow tube, the shunt, the inflow tube injection port, and the inner flow tube, the raw material pipe and the external flow tube are cylindrical, and the three upper ends are aligned. The coaxial surround connection is not connected with each other, from outside to inside, the outer flow tube, the raw material pipe and the internal flow tube are in turn, and the length is increasing in turn; the bottom end of the internal fluidizing tube is a sealed cone, and the bottom of the inner flow tube is set with the injection port which can make the fluidization gas flow upward. The feeding system can better control the temperature of raw materials in the feed pipe, control the reaction temperature effectively, and reduce the coking of raw materials inside the raw material pipe.

【技术实现步骤摘要】
一种固定流化床反应器进料系统
本专利技术涉及一种固定流化床反应器进料系统，尤其是将气体和液体进给到反应器中的进料系统。
技术介绍
催化裂化进料系统会因催化裂化装置不同而有所不同。目前，催化裂化进料系统的专利技术与设计主要针对工业提升管而改进，CN104768638A、CN103965949、CN20399510等专利技术对提升管进料喷嘴进行改进。工业提升管进料喷嘴的作用是为了将流动介质雾化为气体，并喷射进入提升管反应器，其中的流动介质为原料油和气体(一般为雾化蒸汽)，工业提升管进料喷嘴改进主要目的是提高原料油的雾化效果，使原料油和气体(一般为雾化蒸汽)形成均一、稳定原料油气。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石油化工领域，特别是催化裂化/催化裂解实验研究领域。在催化裂化单元和类似工艺中，进料系统可以用来将重油馏分与弥散气体进给到反应器，在反应器中，碳氢化合物物料与颗粒状固体催化剂相接触。原油中含有的大链烃分子借助于裂化催化剂被裂解成更小且更有价值的商业产品，例如汽油和柴油类碳氢化合物。催化剂可选择性地帮助所要的裂化反应来主要地生成所希望的碳氢化合物产品。目前，广泛使用的固定流化床反应器的进料系统主要由内管和外管组成，所述内管为碳氢化合物物料管道，外管绕内管同轴地布置以作为流化气体管道。这种进料系统典型地用于将液态碳氢化合物物料进给到反应器中的主要喷射点。也就是说，在固定流化床的进料系统中，其包括原料油等在内为碳氢化合物物料的在进料时已经为雾化状态，需要通过流动气体使油气和催化剂在床层有效接触、反应。常用的固定流化床反应器的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。尽管该进料系统具有结构简单、易于加工等特点，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，处于易生焦温度范围，导致原料在内管内发生过度热裂化使得干气和焦炭的产量增大，并在内管的内壁结焦，对反应和再生产生影响，严重时导致进料系统内管的堵塞，缩短进料系统的使用寿命。此外，原料油在进料管出口处的分布以及在床层内部的分布不理想，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。CN102553496公布了一种试验用固定流化床反应器，所述的反应器的进料管其结构从内向外依次为原料油进料管、雾化蒸汽进料管和隔热管；该专利技术由于隔热管和雾化蒸汽均位于原料由进料管外侧，容易被催化剂床层加热，实际操作中当达到反应条件时隔热管内的温度往往与床层温度接近，不能很好地起到隔热的作用；另一方面，原料油进来管、雾化蒸汽进料管在出口处缩小，对原料油进行雾化，由于出口过于狭小，并处于高温催化剂床层内部，容易发生结焦甚至出现堵塞雾化喷嘴的结果，无法实现精准控制反应温度的目的。专利US6069012、CN2512495Y、CN202438304U、CN04056581A、CN104056580A、CN104549071A针对实验室固定流化床的改进与创新主要是从反应器的构型和内部辅助构件的方面以优化反应器内的流动状态和油剂接触状态，以更好模拟工业实验。综上所述，现有技术对固定流化床的进料系统的研究较少，而现有技术的固定流化床反应器进料系统存在原料管内温度高、容易引起结焦、使用寿命短、有机接触不充分等缺点，而影响最终的产物分布。同时存在反应温度较高时，原料预热温度无法准确控制的问题，不适用于多原料，多条件的催化裂化工艺的研究需求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种固定流化床反应器进料系统。该进料系统的首要目的是为了能够较好的控制原料在进料管内的温度、有效控制反应温度、减小原料管内部原料的结焦。本专利技术所公开的固定流化床反应器进料系统，该进料系统沿反应器顶端的中心进入反应器内，进料系统包括内流化管、原料管、外流化管、内流化管注射口；所述的内流化管、原料管、外流化管为筒形，优选圆筒形，三者上端对齐同轴环绕连接但互不相通，从外到内依次为外流化管、原料管和内流化管，且长度依次递增；内流化管的底端为密封的倒置的圆锥体，且内流化管的底部设置有能使流化气体向上流动的内流化管注射口。本专利技术公开的固定流化床反应进料系统，为了更好地控制流化气体的方向和气速，内流化管的底部设置有能使流化气体向上流动的内流化管注射口1，具体来说，内流化管底部为内流化管筒形侧壁下部或内流化管底端的圆锥体体侧壁，即内流化管注射口设置在所述圆锥体的侧壁或内流化管筒形侧壁下部。优选地，内流化管注射口位于内流化管筒形侧壁下部；更优选内流化管注射口的中心轴线与内流化管的筒形上侧壁形成的夹角小于90°；优选为15～75°，更优选为18～50°。所谓的筒形上侧壁的“上”是相对内流化管注射口而言，筒形上侧壁是指在内流化管注射口高度以上的筒形侧壁。本专利技术公开的固定流化床反应器进料系统，所述的内流化管注射口的中心轴线与内流化管的筒形上侧壁成小于90°夹角，内流化管注射口的下边沿与内流化管底端圆锥的顶端平齐，或内流化管注射口的下边沿高于内流化管底端圆锥的顶端。本专利技术公开的固定流化床反应器进料系统，所述的内流化管注射口的直径与内流化管直径的比值为2/1～1/3，优选为1～2/3。本专利技术公开的固定流化床反应器进料系统，所述的内流化管注射口均匀的分布在内流化管的底部，其数量为1～6个，优选为2～3个。本专利技术公开的固定流化床反应器进料系统，为了有效控制原料的预热温度，使得原料预热温度处于结焦温度范围之外，减少原料在原料管内部结焦，所述的内流化管同轴贯穿于原料管内，外流化管同轴环绕于原料管的外部，从外到内依次为外流化管、原料管和内流化管；外流化管与原料管直径的比值为1.2～3:1，优选为1.3～2:1；内流化管与原料管直径的比值为0.2～0.9:1，优选为0.4～0.8:1。本专利技术公开的固定流化床反应器进料系统，所述的内流化管的长度为原料管长度的112～167％，优选为125～153％；外流化管的长度为原料管长度的70～95％，优选为75～90％。本专利技术公开的固定流化床反应器进料系统，所述的内流化管、原料管、外流化管三者一端对齐同轴环绕连接，所述的连接通过三通连接器实现。具体来说外流化管与原料管通过三通连接器连接，内流化管与原料管通过三通连接器连接。本专利技术公开的固定流化床反应器进料系统，为了优化反应器固体颗粒床层内的气体流动方向，防止流化气体从底端直接流出后流动方向因床层颗粒分布而任意流动的现象，本专利技术公开的固定流化床反应器进料系统，所述的内流化管的底端为密封的圆锥体，圆锥体的上表面直径与内流化管的直径相等；圆锥体的顶角为45～140°，优选为60～125°。所述的圆锥体的高度为内流化管3长度的2～10％，优选为2～6％。本专利技术的另一目的是在改善结焦的同时，有效改善原料油气与催化剂的接触效果，精准控制反应条件。为了实现该目的，本专利技术公开的固定流化床反应器进料系统，还包含分流器，所述的分流器设置在内流化管外侧筒壁，下部并且分流器和内流化管注射口相连通；所述的分流器由下分流器I和上分流器II组成，下分流器的斜面为平面，上分流器斜面为凹弧面。本专利技术公开的固定流化床反应器进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固定流化床反应器进料系统，该进料系统沿反应器顶端的中心进入反应器内，其特征在于进料系统包括内流化管、原料管、外流化管、内流化管注射口；所述的内流化管、原料管、外流化管为筒形，三者上端对齐同轴环绕连接但互不相通，从外到内依次为外流化管、原料管和内流化管且长度依次递增；内流化管的底端为密封的倒置的圆锥体，且内流化管的底部设置有能使流化气体向上流动的内流化管注射口。

【技术特征摘要】
1.一种固定流化床反应器进料系统，该进料系统沿反应器顶端的中心进入反应器内，其特征在于进料系统包括内流化管、原料管、外流化管、内流化管注射口；所述的内流化管、原料管、外流化管为筒形，三者上端对齐同轴环绕连接但互不相通，从外到内依次为外流化管、原料管和内流化管且长度依次递增；内流化管的底端为密封的倒置的圆锥体，且内流化管的底部设置有能使流化气体向上流动的内流化管注射口。2.根据权利要求1所述的固定流化床反应器进料系统，其特征在于所述的内流化管注射口设置在所述圆锥体的侧壁或内流化管筒形侧壁下部。3.根据权利要求2所述的固定流化床反应器进料系统，其特征在于内流化管筒形侧壁下部设置有能使流化气体向上流动的内流化管注射口，内流化管注射口的中心轴线与内流化管的筒形上侧壁形成的夹角小于90°。4.根据权利要求3所述的固定流化床反应器进料系统，其特征在于内流化管注射口的中心轴线与内流化管的筒形上侧壁形成的夹角为15～75°，优选为18～50°。5.根据权利要求3所述的固定流化床反应器进料系统，其特征在于内流化管注射口的下边沿与内流化管底端圆锥体的顶端平齐，或内流化管注射口的下边沿高于内流化管底端圆锥体的顶端。6.根据权利要求1～5任一项所述的固定流化床反应器进料系统，其特征在于所述的内流化管注射口的直径与内流化管的直径的比值为2/1～1/3，优选为1～2/3。7.根据权利要求1～5任一项所述的固定流化床反应器进料系统，其特征在于所述的内流化管注射口均匀分布在内流化管的底部，其数量为1～6个，优选为2～3个。8.根据权利要求1～5任一项所述的固定流化床反应器进料系统，其特征在于所述的内流化管的长度为原料管长度的112～167％，优选为125～153％；外流化管的长度为原料管长度的70～95％，优选为75～90％。9.根据权利要求1～5任一项所述的固定流化床反应器进料系统，其特征在于所述的内流化...

【专利技术属性】
技术研发人员：任世宏，马燕青，张忠东，张晨曦，孙艳波，王辰晨，曹兰花，廖翼涛，曹庚振，魏昭成，周颖，史晓杰，高雄厚，张海涛，刘宏海，王智峰，王宝杰，汪毅，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11