本申请涉及催化裂解反应器、催化裂化系统及方法，该催化裂解反应器从下到上依次包括：任选的预提升区，反应区，所述反应区包括至少一个缩径反应段，和出口区。采用本申请的催化裂解反应器和系统，可以从轻质石油烃高效生产乙烯、丙烯等化工原料，助力炼厂从炼油向化工原料生产的转型、发展和延伸，既解决了石化原料短缺的问题，又提高了炼厂的经济效益。本申请的反应器和系统用于催化裂解反应时，原料与催化剂的接触效率高，催化反应选择性好，乙烯和丙烯等高附加值产物的产率高，甲烷等副产物产率低。产率低。产率低。
【技术实现步骤摘要】
催化裂化反应器、催化裂化系统及方法
[0001]本申请涉及石油化工领域，具体地说，涉及一种催化裂解反应器、催化裂化系统及方法。
技术介绍
[0002]乙烯、丙烯是石油化工最基本的原料、是生产各种重要有机化工产品的基础。乙烯、丙烯的生产规模、产量和技术水平是衡量一个国家石化工业发展水平的重要标志。尽管我国乙烯的产能、产量已居世界第二位，丙烯的产能和产量已居世界第一，但仍不能满足我国国民经济发展和人民生活水平提高的需要。2020年我国乙烯、丙烯的当量需求分别为5863万吨、4750万吨，按当量需求计，乙烯、丙烯的自给率分别约为51.4％、79.9％，烯烃产品依然产不足需。当前，石脑油等轻烃蒸汽裂解仍然是乙烯和丙烯的主要生产技术，为了达到裂解所需的温度，裂解炉都采用化石燃料对炉管进行加热，使蒸汽裂解炉成为二氧化碳的主要排放源、能耗高，且产品选择性差，产物中有大量的甲烷生成。有鉴于此，研究人员一直在开发石脑油等轻烃催化裂解制烯烃技术。
[0003]CN201510296090.8公开了一种石脑油的转化方法，将石脑油催化裂解与低碳烷烃水蒸气裂解、高碳烷烃和高碳烯烃催化裂解结合，制取低碳烯烃、轻质芳烃和高辛烷值汽油。由于大部分反应物在温度较低的催化裂解中进行了转化，总体上可以降低能耗。
[0004]CN201910080462.1公开了一种含有石脑油的原料转化装置，包括含有石脑油的原料在所述快速流化床反应器中进行反应，得到产品气和待再生催化剂；然后将汽提后的待再生催化剂部分供给快速流化床反应器，部分输入再生器。该装置解决的技术问题是，降低石脑油催化裂解技术中热裂解反应的影响，降低产物中甲烷的收率。
[0005]CN 201811440380.5公开一种以石脑油或轻烃为原料低温催化反应制丙烯并联产芳烃的工艺方法。原料石脑油或轻烃经过换热器换热和/或加热炉加热后进入固定床反应器，在特定催化剂的作用下进行低温催化反应，反应产物经分离系统后得到乙烯丙烯、碳四碳五烃、和副产的甲苯与二甲苯等芳烃，其中一部分碳四碳五烃循环返回反应器。
[0006]CN201910201885.4公开了一种烷烃脱氢与烃类催化裂解制烯烃的组合反应器，其公开的烷烃催化脱氢裂解制烯烃的反应装置包括催化脱氢裂解的反应器和反应器沉降段，反应器沉降段位于反应器的上部，其中，所述的反应器包括脱氢反应段和裂解反应段，脱氢反应段位于裂解反应段的下方，催化剂再生斜管的一端与脱氢反应段连接。该方法既有利于脱氢反应，又有利于催化裂解反应。
[0007]相对于蒸汽裂解，石脑油固定床催化裂解的特点是反应温度较低，但是它对低碳烷烃的转化率低。石脑油催化裂解与蒸汽裂解相结合，在一定程度上可以提高乙烯产率，但仍存在碳排放的问题。与烷烃脱氢结合，是较为有潜力的技术路径，但脱氢与裂解在催化剂与工艺技术相辅相成的机制还还在探索中。
[0008]石脑油等轻质原料分子小，反应活化能较高，需要较高的反应温度，常常导致副产物甲烷产率高，且催化裂解反应热大，在反应方面需要的热量多，自身裂化生成的焦炭往往
不能满足反应
‑
再生系统自身热平衡的需求。石脑油等轻烃催化裂解反应生焦低，需要大量的外补燃料油。由于催化裂解采用分子筛为活性组分的催化剂，再生器内燃料油的燃烧产生的局部高温使分子筛骨架铝逐渐脱出，催化剂活性逐渐下降，从而导致反应物进一步转化率下降。因此，石脑油等轻质原料催化裂解技术需要不断地进步与发展，追求更高的反应转化率和反应选择性。上述现有技术提出了通过催化裂化反应过程将石油烃原料转化为低碳烯烃的方法和催化剂，但未能解决轻质原料裂解过程中反应热不足且甲烷产率高的问题。
技术实现思路
[0009]本申请的目的是提供一种催化裂解反应器、系统以及方法，提高轻质原料催化裂解生产乙烯和丙烯反应选择性、降低甲烷产率，同时解决轻质原料催化裂解反应过程中热量不足的问题。
[0010]本申请提供一种催化裂解反应器，其特征在于，所述催化裂解反应器从下到上依次包括：
[0011]任选的预提升区，
[0012]反应区，所述反应区包括至少一个缩径反应段，所述缩径反应段为横截面呈大致圆形且底端和顶端开口的空心柱体，其内径由下至上连续地或不连续地减小；和
[0013]出口区，
[0014]其中，所述任选的预提升区与所述反应区的底端相连通，所述反应区的顶端与所述出口区相连通，所述任选的预提升区上和/或所述反应区的底部设有至少一个原料进料口；
[0015]所述反应区的底端的横截面内径大于或等于所述任选的预提升区的横截面内径，且顶端的横截面内径等于或小于所述任选的预提升区的横截面内径和所述出口区的横截面内径；
[0016]所述反应区的下游设有一个或多个反应导向剂入口，所述一个或多个反应导向剂入口与所述反应区的出口端的距离为所述反应区总高度的0至20％。
[0017]在一种实施方式中，所述反应区的底部横截面内径与反应器总高度之比为0.01：1至0.5：1；所述反应区的总高度与反应器总高度之比为0.15：1至0.8：1。
[0018]在一种实施方式中，所述反应区包括1
‑
3个缩径反应段。
[0019]在一种实施方式中，所述缩径反应段呈空心截头圆锥体型式，纵切面呈等腰梯形；其顶端横截面的内径与所述缩径反应段的高度之比各自独立为0.005
‑
0.3：1，底端横截面的内径与所述缩径反应段的高度之比各自独立为0.015
‑
0.25：1，底端横截面内径与顶端横截面内径的之比各自独立为大于1.2且小于或等于10；所述缩径反应段的高度与反应器总高度之比各自独立为0.15：1至0.8：1。
[0020]在一种实施方式中，所述缩径反应段的顶端横截面的内径各自独立地为0.2
‑
5米。
[0021]在一种实施方式中，其中所述预提升区的内径与高度之比为0.02
‑
0.4：1；其高度与反应器总高度之比为0.01：1至0.2：1。
[0022]在一种实施方式中，所述预提升区的内径为0.2
‑
5米。
[0023]在一种实施方式中，所述预提升区与所述反应区以第一连接段连接，所述第一连
接段的纵切面为等腰梯形，等腰梯形侧边的外倾角α为5
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85
°
。
[0024]在一种实施方式中，所述出口区的横截面内径与高度之比为0.01
‑
0.3：1，所述出口区的高度与反应器总高度之比为0.05：1至0.5：1。
[0025]在一种实施方式中，所述出口区的横截面内径为0.2
‑
5米。
[0026]本申请还提供一种催化裂解系统，所述催化裂解系统包括催化裂解反应装置、油剂分离装置、汽提装置、任选的反应产物分离装置、和再生器，其特征在于，所述催化裂解反应装置包括一个或多个本申请的催化裂解反应器。
[0027]在一种本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种催化裂解反应器，其特征在于，所述催化裂解反应器从下到上依次包括：任选的预提升区，反应区，所述反应区包括至少一个缩径反应段，所述缩径反应段为横截面呈大致圆形且底端和顶端开口的空心柱体，其内径由下至上连续地或不连续地减小；和出口区，其中，所述任选的预提升区与所述反应区的底端相连通，所述反应区的顶端与所述出口区相连通，所述任选的预提升区上和/或所述反应区的底部设有至少一个原料进料口；所述反应区的底端的横截面内径大于或等于所述任选的预提升区的横截面内径，且顶端的横截面内径等于或小于所述任选的预提升区的横截面内径和所述出口区的横截面内径；所述反应区的下游设有一个或多个反应导向剂入口，所述一个或多个反应导向剂入口与所述反应区的出口端的距离为所述反应区总高度的0至20％。2.根据权利要求1所述的催化裂解反应器，其特征在于，其中，所述反应区的底部横截面内径与反应器总高度之比为0.01：1至0.5：1；所述反应区的总高度与反应器总高度之比为0.15：1至0.8：1。3.根据权利要求1所述的催化裂解反应器，其特征在于，所述反应区包括1
‑
3个缩径反应段。4.根据权利要求3所述的催化裂解反应器，其特征在于，所述缩径反应段呈空心截头圆锥体型式，纵切面呈等腰梯形；其顶端横截面的内径与所述缩径反应段的高度之比各自独立为0.005
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0.3：1，底端横截面的内径与所述缩径反应段的高度之比各自独立为0.015
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0.25：1，底端横截面内径与顶端横截面内径的之比各自独立为大于1.2且小于或等于10；所述缩径反应段的高度与反应器总高度之比各自独立为0.15：1至0.8：1。5.根据权利要求4所述的催化裂解反应器，其特征在于，所述缩径反应段的顶端横截面的内径各自独立地为0.2
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5米。6.根据权利要求1所述的催化裂解反应器，其特征在于，其中所述预提升区的内径与高度之比为0.02
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0.4：1；其高度与反应器总高度之比为0.01：1至0.2：1。7.根据权利要求6所述的催化裂解反应器，其特征在于，所述预提升区的内径为0.2
‑
5米。8.根据权利要求6所述的催化裂解反应器，其特征在于，所述预提升区与所述反应区以第一连接段连接，所述第一连接段的纵切面为等腰梯形，等腰梯形侧边的外倾角α为5
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85
°<...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏晓丽，张执刚，龚剑洪，
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：
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