固定流化床反应器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于催化裂化或催化裂解的固定流化床反应器，主要解决现有固定床反应器不适于高温反应，催化剂流化状态不好的问题。本实用新型专利技术通过采用反应器壳体从上至下依次包括扩大段、反应稀相段、反应密相段和集气段，集气段与反应密相段间设置气体分布板，扩大段直径与高之比为１∶１～８，反应稀相段和反应密相段的直径与高之比相等，均为１∶１～２０的技术方案，较好地解决了该问题，可用于催化裂化和催化裂解反应的实验研究和工业生产中。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种固定流化床反应器，特别是关于一种可用于催化裂化和催化裂解反应的固定流化床反应器。
技术介绍
目前石化行业生产乙烯丙烯的工艺主要为热裂解为主。反应温度800℃左右。以此种工艺生产乙烯时，高反应温度导致能耗巨大、需要昂贵的耐高温合金钢材料、操作周期较短、炉管寿命低、反应释放大量二氧化碳，且收率较低。近期认为有较大发展潜力的催化裂解技术，是在催化剂存在条件下对石油烃进行裂解来生产低碳烯烃的过程。该过程与热裂解反应温度相比低约150～200℃。能耗少，裂解炉管内壁结焦速率低、二氧化碳排放少，并且可增加乙烯和丙烯的总收率约40～50％。目前，应用于催化裂解的试验装置大体上可分为固定流化床、循环流化床、固定床几类。其中，固定流化床以其简单的结构，良好的考察性能广泛地应用于催化裂解试验中。而固定流化床反应器是反应装置的核心设备。CN2512495Y提及的传统的固定流化床反应器结构示意图如附图1所示。该反应器有圆锥状的反应段，有利于催化剂的沉降。进料管自上而下沿中心轴线插入反应器底部。由反应气体提供动力以使催化剂形成流化态。该构造简单，操作弹性较好，有一定的流化效果。然而，圆锥状的反应段不利于床层温度分布的控制。由于进料管的温度接近于反应器底部温度，造成预热温度过高，在高反应温度下将会造成进料管结焦严重，长时间操作将堵塞进料管，不适于催化裂解反应。USP6069012公开了一种改进的固定流化床反应器。该反应器有几个特点有可改变喷嘴高度的进料套管，反应器底部增设流化气体喷嘴。该反应器可通过调节进料喷嘴高度实现对反应时间的调整。并且，由于增设了流化气体喷嘴，可改善催化剂的流化状态。但是，如将此反应器应用于轻油催化裂解中，仍不能解决因反应温度较高(600～650℃)时进料管结焦问题。且此反应器对于流化状态下的催化剂沉降有一定限制。中国某公司开发了一种用于催化裂解反应的装置，反应器对以上两种式样进行了改进。但也没解决进料管问题，并且无分布板，催化剂流化不均匀，不适于低空速反应。综上所述，现有几种典型的固定流化床在控制进料温度、床层温度、流化状态等方面都对反应具有一定的局限性。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是现有技术中存在反应器不适于高温反应，催化剂流化状态不好的问题，提供一种新的固定流化床反应器，使用该反应器用于催化裂解和催化裂化反应具有较高温度下能表现良好的操作性，催化剂流化效果好，床层温度分布均匀，并能较好地模拟工业装置状况的优点。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案如下一种固定流化床反应器，包括进料口、出料口和反应器壳体，反应器壳体从上到下依次包括扩大段、反应稀相段、反应密相段和集气段，出料口位于扩大段上部，连接在扩大段上，进料口位于集气段底部，集气段和反应密相段之间安装有气体分布板，扩大段的直径与高之比为1∶1～8，反应稀相段和反应密相段的直径与高之比相等，均为1∶1～20。上述技术方案中，集气段优选方案为倒圆锥体，底角为30～60°，集气段顶部与反应密相段底部相接，集气段顶部直径与反应稀相段和反应密相段直径相等。气体分布板优选方案开孔率为10～50％；扩大段优选方案包括两部分，一个圆台体结构与一个圆柱体结构组件，圆台体下圆截面与反应稀相段的顶部连接，圆台体上圆截面与圆柱体底部相连。扩大段直径与高之比优选范围为1∶2～5；反应稀相段和反应密相段的直径与高之比相等，优选范围均为1∶5～15。反应器优选方案为还包括催化剂加载口和过滤器，分别与扩大段顶部相连，且深入扩大段内；反应器的另一优选方案为还包括热电偶套管，热电偶套管与扩大段顶部相连，且深入至气体分布板之上，反应密相段内。本技术中提供的固定流化床反应器构造如附图2所示。反应器选耐热900℃以上材质。反应器主要部分自下而上可分为集气段I、反应密相段II、反应稀相段III、扩大段IV。其中反应密相段II、反应稀相段III、扩大段IV每段以加热设备独立控温加热。反应器壳体上连接的主要部件包括反应气体进料管1、热电偶套管5、催化剂过滤器6、反应产物出料管10、催化剂加卸管11。进料管、分布板、热电偶套管、催化剂加载口、过滤器、气体产物出料口连接在扩大段上，进料管连接集气段，分布板置于集气段之上，热电偶套管伸入到密相段，过渡段圆台体连接稀相段和扩大段，扩大段内置热电偶夹套，气体过滤器用螺栓固定在上法兰上，反应出料口连接过滤器开孔，上下法兰之间加垫片，用螺栓密封。反应器扩大段包括两部分。一个圆台体结构与一个圆柱体结构组件。圆台体组件保证扩大段与反应段的连接。圆台体最大直径与圆柱体相等。最小直径与反应段(包括反应密相段和反应稀相段)相等。反应密相段、稀相段为一整体圆柱体形组件。扩大段直径与高之比为1∶1～8，优选范围为1∶2～5。反应段直径与高之比为1～20∶1，优选范围为5～15∶1。集气段为倒圆锥体，底角30～60度。集气段顶部与反应段底部相接，集气段底面直径与反应段直径相等。集气室与反应密相段通过法兰连接等静连接方式连接。分布板直径与反应段直径相等，开孔率10～50％，紧密置于集气段与反应密相段相接处。反应气体进料管与集气段底部相连。热电偶套管置于反应器中心轴线处。插入深度为总反应器高度的75～95％。内设三根热电偶，分别测量反应器反应密相段、反应器反应稀相段及反应器扩大段温度。反应器顶部采用法兰密封。下法兰与反应器扩大段相接。用于加卸催化剂的催化剂加卸管线及反应出料管从上法兰上部引出，催化剂过滤器置于上法兰下部，与反应出料管相通。本技术所提供的固定流化床具有以下优点本技术一改传统的反应物料进料方式，从反应器底部经预热后进入反应器。这样可以避免反应气体通过传统方式从反应器中进料而提前反应，结焦后堵塞现象，保证反应正常进行。并且，采用这一进料方式，可以使进料预热温度可调，不受反应温度影响，预热温度控制直接，拓宽了反应原料的适用范围。本技术在集气段顶部设置气体分布板，可有效的使进料气体分布均匀，使催化剂处于流化态，避免了在反应过程中催化剂的沟流、湍流现象发生，改善反应条件。本技术温度控制采用三段温控法，有效地控制了反应条件，很好地模拟了工业装置的反应条件。本技术可用于催化裂化反应装置和催化裂解反应装置，取得了较好的技术效果。附图说明图1传统的固定流化床反应器图2本技术提供的固定流化床反应器在图2中，1为进料管，2为集气室，3为法兰，4为分布板，5为热电偶套管，6为过滤器，7为下法兰，8为上法兰，9为螺栓，10为反应出料管，11为催化剂加卸管，I为集气室，II为反应稀相段，III为反应密相段，IV为扩大段。图2中的操作过程如下1、将反应进料气体分布板紧密置于集气室与反应段相接处。反应进料气体分布板表面布置耐高温透气材料，以保证催化剂在反应器中不会泄漏至集气室。2、反应前先通过催化剂加卸管线加载一定量的催化剂，催化剂被反应气体分布板拦截聚集在反应密相段。3、反应器加热。在加热过程中，按实际要求控制三段(反应密相段、反应稀相段、扩大段)温度。反应器中三段的温度分布通过置于热电偶套管中的三根热电偶测量。4、反应进料(包括轻油蒸汽、水蒸气等)经预热气化达到200℃以上。此混和进料气体通过反应进料管进入集气室。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固定流化床反应器，包括进料口、出料口和反应器壳体，其特征在于反应器壳体从上到下依次包括扩大段、反应稀相段、反应密相段和集气段，出料口位于扩大段上部，连接在扩大段上，进料口位于集气段底部，集气段和反应密相段之间安装有气体分布板，扩大段的直径与高之比为１∶１～８，反应稀相段和反应密相段的直径与高之比相等，均为１∶１～２０。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡永君，马广伟，姚晖，陈亮，肖景娴，杨为民，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]