催化转化反应器、催化转化反应系统及反应方法技术方案

本申请涉及催化转化反应器、催化转化反应系统及反应方法，其中，催化转化反应器包括：反应区、预提升段、第一过渡段、出口区以及第二过渡段。反应区包括至少一个变径反应段及与变径反应段连通的进口和出口。变径反应段的内腔壁面为弧形壁面。在变径反应段的径向上，变径反应段的横截面积沿变径反应段的两端向变径反应段的中部逐渐增大。本申请提供的催化转化反应器，油气进入系统后，能够保证油气与固态的催化剂充分接触，加强了气固扰动，进而增强了传热传质效率，提高了油气的反应转化率。另外，能够有效减少反应区的边壁效应，使变径反应段内的催化剂颗粒分布更均匀，有效减少催化剂颗粒团聚等行为，使反应更稳定，提高产物的选择性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
催化转化反应器、催化转化反应系统及反应方法


[0001]本申请涉及石油化工
，具体而言，涉及一种催化转化反应器、催化转化反应系统及流化催化反应方法。

技术介绍

[0002]本申请对于
技术介绍
的描述属于与本申请相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本申请的申请内容，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本申请在首次提出申请的申请日的现有技术。
[0003]催化裂化技术是炼油与化工的桥梁技术，而催化裂解装置因其多产低碳烯烃和芳烃，在炼油向化工转型的形势下至关重要。现有最先进的催化裂解技术有采用双提升管，提升管串联密相床层，密相全浓相反应区的设备以及下行式设备，这些设备及方法在一定程度上可以实现多产低碳芳烃和/或轻质芳烃的目标，但同时也存在着干气和焦炭产率高、目标产物的产率和选择性差的问题，或者因停留时间短，油剂接触效率受限、反应转化率相对较低，导致目标产物产率相对较低的问题。
[0004]因此，为了满足日益增长的化工原料如低碳烯烃和重芳烃的需求，有必要开发一种将原料更加高效地转化为高附加值产品的催化裂解设备。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供一种油气转化率高、无边壁效应、反应稳定、生产效率高的催化转化反应器及催化转化反应系统。
[0006]为达到上述目的，本申请第一方面的实施例提供了一种催化转化反应器，其包括：反应区，所述反应区包括至少一个变径反应段及与所述变径反应段连通的进口和出口；预提升段，所述预提升段与所述进口连通；第一过渡段，所述第一过渡段设置在所述预提升段与所述进口之间，并分别与所述预提升段及所述进口连通，所述第一过渡段与所述预提升段连接一端的内径小于所述第一过渡段与所述进口连接一端的内径；出口区，所述出口区与所述出口连通；以及第二过渡段，所述第二过渡段设置在所述出口区与所述出口之间，并分别与所述出口区及所述出口连通，所述第二过渡段与所述出口区连接一端的内径小于所述第二过渡段与所述出口连接一端的内径；其中，所述变径反应段的内腔壁面为弧形壁面；沿所述变径反应段径向的横截面积由所述变径反应段的两端向所述变径反应段的中部逐渐增大。
[0007]如上所述的催化转化反应器，其中，所述变径反应段某段的内径由如下公式确定：D＝Ah6+Bh5+Ch4+Dh3+Eh2+Fh+G；
[0008]其中，D为变径反应段的高度h处的内径，单位为m；
[0009]h为变径反应段的高度取值，单位为m；
[0010]A为
‑
50000～50000，优选
‑
40000
‑
40000；
[0011]B为
‑
10000～10000，优选
‑
8000
‑
8000；
[0012]C为
‑
6000～6000，优选
‑
3000
‑
3000；
[0013]D为
‑
5000～5000，优选为
‑
1000
‑
1000；
[0014]E为
‑
1000～0，优选为
‑
500
‑
0，更优选
‑
100
‑
0，且E不等于0；
[0015]F为0
‑
2000，优选为0
‑
1000，更优选0
‑
100，且F不等于0；
[0016]G为0
‑
1000，优选为0
‑
100，更优选0
‑
10，且G不等于0；
[0017]如上所述的催化转化反应器，其中，在同一所述变径反应段中，所述变径反应段最大的内径为所述变径反应段最小的内径的1～5倍，所述变径反应段最大的内径为0.2m～10m，所述变径反应段某段的高度为所述变径反应段最大内径的1～5倍。
[0018]如上所述的催化转化反应器，其中，所述反应区包括多段所述变径反应段，其中，沿所述进口到所述出口的方向上，邻近所述出口设置的所述变径反应段的最大内径不小于邻近所述进口设置的所述变径反应段的最大内径。
[0019]如上所述的催化转化反应器，其中，在所述预提升段的轴向上，所述预提升段的高度与所述催化转化反应器整体高度的比为0.01:1～0.1:1，所述预提升段轴的内径为0.05m～3m。
[0020]如上所述的催化转化反应器，其中，所述第一过渡段与所述进口连接一端的内径为所述第一过渡段与所述预提升段连接一端的内径的1.1～5倍；在所述预提升段的轴向上，所述第一过渡段的高度与所述预提升段的高度之比为0.1:1～3:1。
[0021]如上所述的催化转化反应器，其中，在所述变径反应段的轴向上，所述反应区的高度与所述催化转化反应器总高度之比为0.1:1～0.9:1；在多个所述变径反应段中最大的所述变径反应段的最大内径与所述催化转化反应器总高度之比为0.001:1～0.1:1。
[0022]如上所述的催化转化反应器，其中，在所述第二过渡段的轴向上，所述第二过渡段与所述催化转化反应器总高度之比为0.01:1～0.1:1。
[0023]如上所述的催化转化反应器，其中，所述出口区的内径为0.05m～3m；在所述出口区的轴向上，所述出口区的高度与所述催化转化反应器总高度之比为0.01:1～0.2:1。
[0024]本申请第二方面的实施例提供了一种催化转化反应系统，包括：如上述任一项所述的催化转化反应器、油剂分离设备、反应产物分离设备以及再生器；所述催化转化反应器设置有催化剂入口、原料进料口和油剂出口，所述油剂分离设备设置有油剂入口、催化剂出口和反应产物出口，所述反应产物分离设备设置有反应产物入口、干气出口、液化气出口、裂解石脑油出口、裂解轻油出口和裂解重油出口，所述再生器设置有催化剂入口和催化剂出口；所述催化转化反应器的催化剂入口与所述再生器的催化剂出口连通，所述催化转化反应器的油剂出口与所述油剂分离设备的油剂入口连通，所述油剂分离设备的反应产物出口与所述反应产物分离设备的反应产物入口连通，所述油剂分离设备的催化剂出口与所述再生器的催化剂入口连通。
[0025]本申请第三方面的实施例提供了一种流化催化反应方法，包括使反应原料与固体催化剂在上述任一项所述的催化转化反应器或者上述的催化转化反应系统中接触反应的步骤。
[0026]与现有技术相比，上述的技术方案具有如下的优点：
[0027]1、当油气从变径反应段的小内径处进入变径反应段大内径处时，油气的流速降低，变径反应段内的油气呈线速变化，使油气较缓慢地充满变径反应段，从而使油气与固态
的催化剂充分接触，加强了气固扰动，进而增强了传热传质效率，提高了油气的反应转化率。
[0028]2、当油气通过变径设置的变径反应段时，变径反应段的弧形壁面对油气起到导向作用，使油气先向变径反应段内扩散，在向变径反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化转化反应器，其特征在于，包括：反应区，所述反应区包括至少一个变径反应段及与所述变径反应段连通的进口和出口；预提升段，所述预提升段与所述进口连通；第一过渡段，所述第一过渡段设置在所述预提升段与所述进口之间，并分别与所述预提升段及所述进口连通，所述第一过渡段与所述预提升段连接一端的内径小于所述第一过渡段与所述进口连接一端的内径；出口区，所述出口区与所述出口连通；以及第二过渡段，所述第二过渡段设置在所述出口区与所述出口之间，并分别与所述出口区及所述出口连通，所述第二过渡段与所述出口区连接一端的内径小于所述第二过渡段与所述出口连接一端的内径；其中，所述变径反应段的内腔壁面为弧形壁面；沿所述变径反应段径向的横截面积由所述变径反应段的两端向所述变径反应段的中部逐渐增大。2.根据权利要求1所述的催化转化反应器，其特征在于，所述变径反应段的内径D由如下公式确定：D＝Ah6+Bh5+Ch4+Dh3+Eh2+Fh+G；其中，D为变径反应段的高度h处的内径，单位为m；h为变径反应段的高度取值，单位为m；A为
‑
50000～50000，优选
‑
40000
‑
40000；B为
‑
10000～10000，优选
‑
8000
‑
8000；C为
‑
6000～6000，优选
‑
3000
‑
3000；D为
‑
5000～5000，优选为
‑
1000
‑
1000；E为
‑
1000～0，优选为
‑
500
‑
0，更优选
‑
100
‑
0，且E不等于0；F为0
‑
2000，优选为0
‑
1000，更优选0
‑
100，且F不等于0；G为0
‑
1000，优选为0
‑
100，更优选0
‑
10，且G不等于0。3.根据权利要求1所述的催化转化反应器，其特征在于，在同一所述变径反应段中，所述变径反应段最大的内径为所述变径反应段最小的内径的1～5倍，所述变径反应段最大的内径为0.2m～10m，所述变径...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿素龙，龚剑洪，朱金泉，唐津莲，袁起民，刘文明，
申请(专利权)人：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：