有两个流化反应段与集成气/固分离系统的新反应器技术方案

本发明专利技术描述了一种有两个流化反应段的气固反应器，它具有集成的气固分离系统，以达到严格控制停留时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型的气-固流化床反应器，该反应器有集成的气-固分离系统，即完全是成套反应系统的一部分。成套反应系统应该理解是不同反应段(zone)系列，在本专利技术的情况下，它们包括至少一个以稠密或快速流化床方式运行的段，后接以转移流化床方式运行的第二段，为了简化起见将这种床称之转移床(lit transporté)。在英语术语学中常常把以转移方式运行的段称之“提升管(riser)”。 使用传统的催化裂解催化剂，人们一般观察到，稠密(dense)流化作用是约1-30cm/s。快速方式的流化作用是从约30cm/s到1m/s。 在催化裂解设备的提升管内产生夹带床流化作用，在该设备内气体速度典型地是在提升管底部2-7m/s，而在其顶部达到10-30m/s。 在这里，对于其尺寸通常是50-80微米的催化裂解颗粒作为实例给出了流化速度。本
的技术人员知道，这些不同方式之间的边界不是固定的，而是取决于固体颗粒的特性和流化气体的性质。 在催化裂解设备、某些流化床锅炉、丙烯腈合成、Fischer-Tropsch合成反应中，在制备聚乙烯的烯烃聚合反应器中，以及在能将甲醇转化成烯烃的方法中，遇到具有多种流化方式的流体床反应器。 这个名单并非是穷举性的，本专利技术应用于采用气固流化反应器的任何方法，该反应器具有至少两个反应段，在前面定义意义上的以稠密或快速流化方式运行的第一反应段，接着是以转移方式运行的第二段。术语第一和第二是在流体流动方向的意义上采用的。 本专利技术还涉及气固分离装置，这种装置位于以转移床方式运行的第二反应段出口，所述的气固分离装置能够严格地控制气体在以转移床方式运行的反应段中和在分离系统本身中的停留时间。 本专利技术描述的连接(enchainement)优点是以稠密或快速床方式运行的第一段，接着以转移床方式运行的第二段，接着气固分离装置，是可能使不同段之间的停留时间渐变(gradation)，在进行大多数反应的第一个反应段(以稠密或快速床方式运行)得到最长的停留时间，接着在以转移方式操作的第二反应段中的停留时间较短。还可能的是，往第二反应段中注入第二反应物时，在所述的段中进行快速反应，或者根据期望的应用，往所述的传输段中注入冷或热的流体时，改变物流的温度。 在整个说明书中，停留时间定义为有关反应段的体积与气体流量的比，而接触时间定义为有关反应段中催化相的体积与气体流量的比。接触时间能够更精确地定义进行催化反应的特征时间。
技术介绍
关于用于FCC设备的流化床反应器的现有技术数量庞大，本文限于分析有关描述在提升管出口有气固分离装置的文件。 文件US 4 978 440描述了使用“提升管”类反应器的催化裂解方法，该反应器在提升管下游的稠密相上面注入冷却流体。使用一套直接与提升管相连的旋风分离器实现气固分离。这种气固分离装置完全不同于本专利技术所述的装置。 US 5 112 576描述了在提升管出口有催化分离系统的催化裂解设备，它由位于释放室内的内旋风分离器，后接对于所述室而言的外分离系统组成。这种分离装置完全不同于本专利技术所述的装置。 US 4 789 458描述了一种催化裂解方法，其中汽提段和再生段有非常特定的温度。在提升管出口的气固分离装置是直接与“提升管”相连的旋风分离器类。 在引用的文件中没有一个文件描述反应段的结构，其中提升管(它可确认为本专利技术以转移方式运行的第二反应段)在以稠密或快速方式运行的第一反应段之前。在引用的文件中没有一个文件描述在提升管出口处的气固分离系统，因此它构成本专利技术的一部分。然而，本
的技术人员知道，位于提升管出口处的气固分离系统能够限制来自初级裂解产物的降解反应，因此对选择性起着重要作用。本专利技术的气固分离系统能够确保气体在所述分离器中的停留时间为0.5-3秒。因此，在催化裂解范围内，它对控制不期望的热降解反应，加之为联产一定量的丙烯而极为严格的裂解有直接的影响。 更一般地，本专利技术与现有技术反应器的段别在于不仅完全控制了在反应器中的总停留时间，而且还完全控制了在反应器不同段中的分配，即第一反应段、第二反应段和气固分离系统。附图说明图1表示有本专利技术固气分离系统的反应器的侧视图；图2表示本专利技术反应器的俯视图，该图能够更好地说明气固分离系统的结构。
技术实现思路
本专利技术是一种气固反应器，按照气固悬浮液的流动顺序，该反应器包含至少一个催化剂调节段、至少一个以稠密或快速床方式运行的第一反应段、至少一个以携带床(lit entrainé)方式运行并直接与第一反应段出口端相连的第二反应段，第二反应段本身直接与初级气固分离器相连。因此本专利技术的反应器在不同反应段之间停留时间如此分配，以致反应物在第一反应段内的停留时间是4-10秒、在第二反应段内的停留时间是0.5-5秒、在初级分离器内的停留时间是0.5-3秒。 初级分离器内的停留时间一般是25％以下的反应器内总停留时间，优选地是10％以下的反应器内总停留时间。 因此，本专利技术的气固反应器包括三个不同的段·以稠密流化方式运行的催化剂调节段，该段能够使该气固悬浮液达到空隙率(fraction de vide)为0.45-0.85，优选地0.5-0.6；·以稠密或快速流化方式运行的第一反应段，它供给烃馏分，任选地与水蒸汽混合的烃馏分；·第二反应段沿着反应流体流动的方向直接接在第一反应段后，它以转移流化方式运行。除了来自第一反应段的流出物外，这个第二反应段在某些情况下还供给第二种含烃物料。 第二反应段直接与第一反应段相连，这意味着在第一反应段出口端与第二反应段入口端之间没有任何其他的段。然而，这两个段之间的通道可以是渐进的(progressif)，往往利用圆锥形过渡段实现其通道。 第二反应段通过其出口端与初级气固分离系统直接相连，该系统是本专利技术整体的一部分。 本文下面将详细描述该初级气固分离系统。 本专利技术集成具有一个调节段、两个流化反应段和气固分离系统的气固反应器，其特征还在于第二转移反应段中的接触时间是0.01-0.5秒，优选地0.05-0.3秒。 同时，反应物在这个第二反应段内的停留时间一般是0.5-5秒。 一般而言，第一反应段运行的体积分数是0.55-09，表面气体速度(vitesses superficielles gaz)是0.3-5m/s。 气固悬浮液在初级分离器入口的速度一般是5-50m/s，优选地15-30m/s。 气体在初级分离器中的停留时间一般是0.5-3秒。 把待处理的原料或初级原料加到位于第一反应段上游的催化剂调节段中。于是给该反应器供给烃原料，该原料可以按照比例1-100重量％，优选地2-25重量％与水蒸汽进行混合。 给第二反应段供给二次烃原料，该原料的分子量小于或等于供给第一反应段的初级原料的分子量。 本专利技术有两个流化反应段的气固反应器的第一种应用在于生产丙烯，初级原料大部分由沸腾烃构成，即在560℃至少90％烃构成，如汽油、煤油、柴油或减压蒸馏物或这些馏分的混合物，二次原料由C4和C5低聚物构成。 本专利技术有两个流化反应段的气固反应器的第二种应用在于使用甲醇生产C2/C3/C4烯烃。 本专利技术有两个流化反应段的气固反应器的第三种应用在于将含有的固体生物量(biomass本文档来自技高网...

【技术保护点】
有两个流化反应段和集成的气固分离系统的气固反应器，它有至少一个催化剂调节段（１）、至少一个以稠密或快速方式运行并供给初级原料的第一反应段（９）、（１０）、（１１），后接至少一个以转移方式运行的第二反应段（１５），第二反应段直接与初级气固分离器相连，所述的初级分离器由一组分离室（１７）和汽提室（１８）构成，所述的室交替地放置在第二转移反应段（１５）、（１６）周围的室内，通过第二转移反应段（１６）侧壁中的开口（１９），实现第二转移方式反应段（１５）、（１６）与各个分离室（１７）连通，并且包括圆形上壁（２０）和基本上平行的导向装置（２１）的分离室（１７）能利用离心作用进行分离：　　　　.一方面，在分离室（１７）下部的固体颗粒，然后通过开口（２３）送到汽提段（３０）；　　　　.另一方面，加到汽提室（１８）的大部分除尘气体，借助位于导向装置（２１）下面的分离室（１７）垂直壁（２５）上钻的开口（２４），汽提室（１８）通过其下部（３１）与分离室（１７）相邻的汽提段（３０）连通，汽提室（１８）上部通过管道（２６）与至少一个二次气固分离系统连通。

【技术特征摘要】
FR 2005-12-20 05/132081.有两个流化反应段和集成的气固分离系统的气固反应器，它有至少一个催化剂调节段(1)、至少一个以稠密或快速方式运行并供给初级原料的第一反应段(9)、(10)、(11)，后接至少一个以转移方式运行的第二反应段(15)，第二反应段直接与初级气固分离器相连，所述的初级分离器由一组分离室(17)和汽提室(18)构成，所述的室交替地放置在第二转移反应段(15)、(16)周围的室内，通过第二转移反应段(16)侧壁中的开口(19)，实现第二转移方式反应段(15)、(16)与各个分离室(17)连通，并且包括圆形上壁(20)和基本上平行的导向装置(21)的分离室(17)能利用离心作用进行分离·一方面，在分离室(17)下部的固体颗粒，然后通过开口(23)送到汽提段(30)；·另一方面，加到汽提室(18)的大部分除尘气体，借助位于导向装置(21)下面的分离室(17)垂直壁(25)上钻的开口(24)，汽提室(18)通过其下部(31)与分离室(17)相邻的汽提段(30)连通，汽提室(18)上部通过管道(26)与至少一个二次气固分离系统连通。2.根据权利要求1所述的有两个流化反应段和一个集成的气固分离系统的气固反应器，其特征在于气体在第一反应段中的停留时间是4-10秒，其特征还在于在第二反应段中的停留时间是0.5-5秒，以及其特征还在于在初级分离器中的停留时间是0.5-3秒。3.根据权利要求1或2所述的有两个流化反应段和一个集成的气固分离系统的气固反应器，其中初级分离器入口处的气固悬浮液的速度是15-30m/s。4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的有两个流化反应段和一个集成的气固分离...

【专利技术属性】
技术研发人员：J罗斯，T高蒂尔，R安德鲁西，
申请(专利权)人：法国石油公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]