专利名称：一种催化裂化反应器及其使用方法
技术领域：
本发明涉及石油化工中的石油炼制领域，特别是涉及石油催化裂化装置的一种 新型催化裂化反应器及其使用方法。
背景技术：
在石油炼制和石油化工工艺中，催化裂化反应是采用提升管式平推流反应形 式。首先，原料油与雾化蒸汽在原料油喷嘴中充分混合、加速和稳定，然后混合物料后 以一定的速度喷出进入提升管，在提升管中与高温再生催化剂接触，迅速汽化并发生反 应。在提升管中，催化剂与原料油、裂化油气同向向上流动，随着流动的进行，大分子 的原料油裂化成小分子的液体产品(汽油、柴油)和更小分子的轻烃产品(干气和液化 气)。提升管出口采用粗旋风分离器或快速分离器将催化剂、裂化油气进行预分离。结 果，大部分催化剂进入反应器下部的汽提段，含有少量催化剂的油气经升气管、反应器 稀相，进入反应器顶部的单级旋风分离器进一步分离。综上所述，整个催化裂化的反应设备主要由负责反应过程的提升管和负责催化 剂与裂化油气的分离过程反应器组成。目前，对于一般的以生产汽油、柴油液体产品为主的催化裂化反应，如FCC， RFCC,是采用全提升管反应。但对于以生产丙烯等低碳产品为主的催化裂解反应，如 DCC, ARGG，CPP等，则采用提升管+床层的反应型式，即在反应器内设置床层，维持 较低的床层空速，反应油气经过反应器的整个床层和稀相截面进入顶部的两级旋风分离 器，该工艺的缺点是，油气停留时间长，易发生热裂化反应，生成较多的干气和焦碳。提升管技术近年来取得了较快的发展，如干气预提升技术，干气雾化技术， 高效雾化喷嘴，分段进料，混合温度控制技术，注入终止剂技术等。其中停留时间即反 应时间，是提升管技术的一个关键因素，它对产品收率，二次反应及生焦会产生很大的 影响。但是，在设备规格确定后，通过改变工艺参数只能在有限的范围内实现对停留时 间的调整。反应器技术包括高效旋风分离器技术，旋流式快分技术，高效汽提技术等。但是，近年来催化裂化原料朝着多样化(包括渣油、焦化蜡油、脱浙青油、加 氢处理尾油及其混合油等)、重质化(比重大，残炭高)、劣质化(高Ni、V等重金属， 高环烷酸等)的趋势发展。这些，对催化裂化产品收率、产品质量、装置长周期生产(减 少反应器结焦等)、降低剂耗以及产品的市场适应性调整等方面提出了严峻的挑战。新型催化裂化反应器与传统催化裂化反应器相比，综合体现了如下特点1)在提升管出口分布板上部，设置灵活床层，做为提升管反应的补充。2)灵活床层上部设置封闭式或敞开式吸气罩，由上部提升管将油气快速导出。3)灵活床料位(或床层空速)可以调节。4)反应器稀相通入密封蒸汽。5)适用于高反应苛刻度的催化裂化(解)反应(如加工原料重、重金属含量高、反应温度高、气体产品收率大或要求汽油烯烃含量低等)。
CN 1058046C公开了一种多产低碳异构烯烃或丙烯的流化催化裂化方法，是在 一由以下两部分组成的提升管反应系统中进行的(1)由预提升段和沿床层高度划分的 三段反应区构成的改进了的提升管反应器；(2)由含有多段的罩式多孔气固分离结构的 下行床和闭式旋风分离器构成的气固快速分离系统。本发明解决了常规提升管中上部 催化剂向下滑落及返混的问题，可获得较常规FCC方法高得多的低碳异构烯烃和丙烯产 率。
CN 1853769A公开了一种石油烃催化裂化反应器，包括进料喷嘴和与进料喷嘴 固定连接且相通的提升管反应器，所述进料喷嘴的中心轴线与提升管反应器的中心轴线 所形成的夹角90° < α <180°。该反应器可提高烃类原料的雾化程度、使催化剂粒子 流与烃类原料瞬时均勻接触，从而改善产品分布和产品性质。
CN 1164717C公开了一类改进的催化裂化反应器自下而上地由提升管、汽提 器、第一流化床、第二流化床和沉降器构成。当采用内提升管时，提升管、汽提器、第 一流化床、第二流化床和沉降器同轴，且它们的直径依次扩大；当采用外提升管时，汽 提器、第一流化床、第二流化床和沉降器同轴，且它们的直径依次扩大。采用该类反应 器可提高催化裂化装置的操作灵活性，并对改善产品分布、提高产品质量具有一定的作 用。
综上所述，CN 1058046C提供的是一种多产产低碳异构烯烃或丙烯的提升管反 应系统，即由三段反应区构成的改进了的提升管反应器和含有多段的罩式多孔气固分离 结构的下行床和闭式旋风分离器构成的气固快速分离系统组成；CN 1164717C公开了一 种含有两段流化床的改进的催化裂化反应器提升管结构(流化床是提升管的一部分)，未 表明提升管出口催化剂与油气的分离措施。上述二发明与本发明的出发点不同，本发明 所述的是针对含有做为提升管反应补充的床层反应型式，以及设置与之相对应的吸气罩 以减少反应器稀相结焦，提升管出口没有气固快速分离系统；CN1853769A介绍了一般 的包括进料喷嘴和进料喷嘴固定连接且相通的提升管反应器，只是进料喷嘴的中心轴线 与提升管反应器的中心轴线所形成的夹角与常规应用不同。发明内容
本发明的目的在于根据上述新型催化裂化反应器技术的应用趋势和多产丙烯等 低碳产品为主的催化裂解反应器型式要求，提供一种新型催化裂化反应器及其使用方 法。
本专利提供一种新型催化裂化反应器，一是在提升管反应后增设床层反应，作 为提升管反应的补充，根据产品结构调整的需要，对床层反应加以灵活控制；二是在 灵活床层出口设置封闭式或敞开式吸气罩，使穿过床层的反应油气经上部提升管快速导 出。这样有两点好处(1)减少油气在稀相的停留时间，减少结焦，延长装置操作周 期；(2)抑制了热裂化反应，减少C2、CH4, H2等副产品的生成。
本发明是通过以下技术方案来实现的
1)提升管出口设置灵活床层做为提升管反应的补充，其上部的吸气罩和上部提 升管快速导出反应油气，灵活床层的料位可以零料位操作；也可以维持一定的床层空速操作，作为提升管反应的补充。反应器顶部通入防焦蒸汽。2)在1)所述的提升管出口设置分布板，使提升管出口的油气和催化剂均勻进入床层。3)在1)所述的上部提升管的表观线速范围为5-25m/s。4)在1)所述的零料位操作，即为全提升管反应操作。5)在1)所述的灵活床层表观线速为0.5_5m/s，床层空速范围为0-201Γ1。6)在1)所述的防焦蒸汽在反应器稀相自上而下流动，从下部进入吸气罩，阻止 反应油气进入稀相而凝聚、结焦。本发明的效果是1)灵活床层零料位或维持一定的料位操作，可以调节目的产品(如丙烯、汽油 或柴油)收率，增加产品的市场适应性。2)吸气罩和上部提升管快速导出反应油气，降低油气稀相停留时间，减少热裂 化反应；减少反应器结焦。3)改善产品质量，能较大幅度地降低汽油烯烃含量。4)减少生成C2、CH4, H2等副产品的生成。5)稀相注入的防焦蒸汽阻止反应油气进入稀相，使反应器稀相不结焦，延长了 操作周期。6)对于现有的传统反应器，增加灵活床层的吸气罩和上部提升管，改造简单、 易行。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述图1新型催化裂化反应器简图(床层出口带封闭式吸气罩)图2新型催化裂化反应器简图(床层出口带敞开式吸气罩)图中圆形圈出的部分为吸气罩和上部提升管。其附图标记为1、提升管；2、提升管出口分布板；3、灵活反应床层；4-1、封闭式吸气罩； 4-2、敞开式吸气罩；5、上部提升管；6、一级旋风分离器；7、二级旋风分离器；8、 防焦蒸汽；9、反应油气出口； 10、待生催化剂去再生器；11、再生催化剂自再生器 来。
具体实施例方式在催化剂的作用下，反应油气在提升管1里反应，并自下向上流动，出口经提 升管出口分布板2后均勻进入灵活反应床层3。灵活反应床层3可以维持两种操作方案(1)维持一定的催化剂床层料位操作，使得床层空速在0-201Γ1的范围内，使催 化剂与反应油气在床层内继续充分接触、反应，床层反应做为提升管反应的补充；(2)灵活反应床层3保持零料位操作，即自一、二级旋风分离器6、7分出催化剂 与提升管出口分布板2分出的催化剂一起落入汽提段内，灵活反应床层3只有油气能过。灵活反应床层3的料位根据所需要的反应产品结构来调整。油气经过灵活反应床层3后，继续自下而上流动，进入床层出口设置的密闭式或敞开式吸气罩4内，通过上部提升管5导出进入一级旋风分离器6，反应器的稀相注入 防焦蒸汽8。
对于封闭式吸气罩，一、二级旋风分离器6、7的料腿需穿过吸气罩，吸气罩与 料腿之间需留有膨胀伸缩的间隙，稀相注入的防焦蒸汽形成微正压，穿过这些间隙进入 罩内，从而阻止反应的油气进入反应器的稀相空间而结焦；对于敞开式吸气罩，自反应 器顶部注入的防焦蒸汽8通过吸气罩与反应器的环形空间进入罩内，也阻止反应的油气 进入反应器稀相。而且，吸气罩4和上部提升管5的结构，使反应油气快速导出，减少 了反应油气在与催化剂初步分开后的停留时间，从而抑制了热裂化反应，减少生成C2、 CH4、H2等副产品。
权利要求
1.一种催化裂化反应器，包括其特征在于在提升管(1)出口的灵活床层(3)上部设置与上部提升管(5)连接的封闭式气罩 (4-1)或敞开式吸气罩(4-2)；灵活床层(3)的料位可以零料位操作，也可以维持一定的床层空速操作，作为提升 管⑴反应的补充；反应器顶部通入防焦蒸汽。
2.如权利要求1所述的催化裂化反应器，其特征在于提升管(1)出口的灵活床层 (3)反应上部设置吸气罩和上部提升管(5)，快速导出油气。
3.如权利要求1所述的催化裂化反应器工艺技术，其特征在于所述的上部提升管 (5)的表观线速范围为5-25m/s。
4.如权利要求1所述的催化裂化反应器工艺技术，其特征在于所述的零料位操 作，即为全提升管(1)反应操作，无床层反应。
5.如权利要求1所述的催化裂化反应器工艺技术，其特征在于所述的灵活床层表 观线速为0.5-5m/s，床层空速范围为0-201Γ1。
6.如权利要求1所述的催化裂化反应器工艺技术，其特征在于所述的防焦蒸汽(8) 在反应器稀相自上而下流动，从下部进入吸气罩(4)，阻止反应油气进入稀相而凝聚、结 焦ο
全文摘要
本发明为一种催化裂化反应器及其使用方法。其特征在于提供一种减少反应器结焦从而延长装置生产周期、抑制热裂化反应从而减少C2、CH4、H2等副产品生成的反应器和方法。该技术包括在提升管出口的灵活床层上部设置封闭式或敞开式吸气罩，与上部提升管连接，上部提升管快速导出反应油气，减少油气在反应器稀相的停留时间，防止热裂化反应；灵活床层的料位可以零料位操作，也可以维持一定的床层空速操作，作为提升管反应的补充；反应器顶部通入防焦蒸汽。
文档编号C10G11/14GK102019156SQ20091017027
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月10日 优先权日2009年9月10日
发明者余龙红, 吴雷, 王韶华, 范声 申请人:中国石化工程建设公司, 中国石油化工集团公司