一种半再生催化重整反应系统及方法_3

文档序号:9858761阅读:来源:国知局
,吸热量 小,从而使得后续反应器的出料温度较前期反应器高的特点,将后续反应器的出料作为"热 源",向前期反应器的催化剂床层提供热量,提高催化剂床层温度,进而提高反应速度和深 度,从而可以提高半再生催化重整装置的运行效益,妥善解决了现有技术中催化重整系统 受到最末反应器催化剂再生周期限制而难以提高运行效率的问题。
[0036] 2、以反应系统总共设置四个反应器为例进行说明,本发明所提供的反应系统和方 法具有很好的操作灵活性,可实现以下多种操作模式:
[0037] (1)在维持催化剂装填比不变的情形下,采用本发明后,由于提高了一反、二反的 催化剂床层平均温度,催化重整反应"前移",可减轻三反、四反催化剂的负荷,从而可以在 保证总反应"深度"的前提下降低三反、四反的原料进口温度,从而减慢结焦速度,使得催化 剂寿命延长,也延长了整套系统的催化剂运转周期;在这种情形下,虽然一反、二反的表观 温降值相对下降,但是实际反应温降(表观温降+吸热抵消的温降)增加,三反、四反的温降 相对减少,总温降基本持平;
[0038] (2)在维持催化剂装填比,同时维持三反、四反的原料进口温度不变的情形下,采 用本发明后,由于一反、二反的催化剂床层温度增加,而三反、四反的原料进口温度不变,总 体上增加了加权平均温度(总温降也会增加),反应加深,液体产品辛烷值增加,氢产增加, 催化剂运转时间与现有技术持平;
[0039] (3)在增加一反、二反催化剂装填量,减少三反、四反催化剂装填量的情形下,可以 比上述第(2)种情形得到更高辛烷值的产品,获得更多的效益;
[0040] (4)将上述的第(1)、第(2)两种情形结合起来,既可以获得更长的操作周期,又有 更优质的产品。
【附图说明】
[0041 ]图1为现有技术的石脑油催化重整工艺流程示意图;
[0042]图2为本发明的催化重整反应系统的一种实施方式的示意图;
[0043]图3a为图2中第一反应器的结构不意图;
[0044] 图3b为图2中第一反应器的另一种结构示意图;
[0045] 图4为本发明的催化重整反应系统的另一种实施方式的示意图;
[0046] 图5为对比例1的石脑油催化重整反应系统的示意图;
[0047] 图6本发明的催化重整反应系统的另外一种实施方式的示意图。
【具体实施方式】
[0048] 以下结合附图对本发明进行说明,但本发明并不因此而受到任何限制。
[0049] 图2所示是本发明所述半再生催化重整反应系统的一种典型的实施方式。所述反 应系统包括第一组合床反应器21、第二固定床反应器22、第三固定床反应器(径向固定床反 应器)23、第一加热炉24、第二加热炉25、第三加热炉26和换热器27。作为催化重整原料的石 脑油与氢气的混合物经过换热器27换热升温后,再经第一加热炉24加热至所需的反应温 度,自第一组合床反应器21顶部进入一反21进行催化重整反应,反应物流依次通过一反21 中的自上而下设置的固定床段、列管段和固定床段,与所装填的催化剂接触并发生反应;离 开一反的反应物流经加热炉25加热升温后进入二反22,离开二反的反应物流经加热炉26再 次升温后进入三反23,自三反23引出的产物通过进料口 35(见图3b)进入一反21列管段的管 程或壳程,与一反中的反应物流间接接触,经换热降温后自出料口36引出、送入换热器27进 一步回收余热后作为重整产品输送至后续系统。
[0050]如图3a和3b所示,所述第一组合床反应器21内设有上孔板31、下孔板32和连接所 述上孔板和下孔板的多根列管33,所述列管33内为管程,所述一反21的侧壁34、上孔板31、 下孔板32和列管33外壁之间形成壳程,并且在形成壳程的反应器侧壁34上设有进料口 35和 出料口 36。
[0051]所述一反21内自上而下依次设置第一固定床段41、列管段42和第二固定床段43, 所述第一固定床段、列管段和第二固定床段中催化剂装填体积的比例优选为15~35:45~ 65:5~25〇
[0052]在一反21的另一种实施方式中,如图3b所示,所述一反21内自上而下设置固定床 段和列管段,所述固定床段和列管段中催化剂装填体积的比例优选为20~60:40~80。 [0053]以下以一反为例进行说明:经过第一加热炉加热到反应所需温度的反应物流进入 一反,与第一固定床段41的催化剂接触发生反应,温度快速下降,当温度下降到与四反出口 物流相当时,反应物流进入列管式固定床催化剂床层,在此依靠列管段的温位差换热效应, 由四反出口物流提供"热源"使得反应物流保持在高温位继续快速反应。随着催化剂床层内 反应物流对热源物流的持续吸热导致热源物流温度下降到不能再通过温位差换热提供热 量时,反应物流进入第二固定床段43(见图3a),或者直接流出一反(图3b),经过第二个加热 炉后进入二反继续进行催化重整反应。
[0054] 常规的列管式反应器通常用于强放热反应,为了避免催化剂床层径向超温,通常 将催化剂装填在直径较小的列管中,列管外的壳程是取热介质。而本发明中所采用的组合 床反应器的列管段,则是用于补充反应所吸取的热量,不存在催化剂床层径向超温的安全 隐患,因此既可以采取催化剂装填在壳程、热源物流在管程内流动的方式,也可以采取催化 剂装填在管程,热源物流在壳程内流动的方式;优选地,采用催化剂装填在管程,热源物流 在壳程内流动的方式。
[0055] 所述列管段可以采用常规的列管式固定床反应器的设计方式。为了提高换热面积 和换热效果,反应器中的列管可以采用较细的管材(例如DN20~DN50 )、与热源物流接触的 列管表面采用凹槽、麻点、凹坑、翅片等结构,以增加换热面积。为了防止热源物流走短路或 偏流,在列管段壳程不同部位可以设置一些部分面积开口的扇形挡板,相邻挡板的开口部 分错位安装,使得热源物流在壳程呈Z型流动,与反应器横截面内所有列管内的物流进行均 匀地间接换热。
[0056] 图4所示是本发明的另一种典型的实施方式,所述反应系统包括第一组合床反应 器21、第二组合床反应器22'、第三固定床反应器(径向固定床反应器)29、第四固定床反应 器(径向固定床反应器)23'、第一加热炉24、第二加热炉25、第三加热炉26、第四加热炉28和 换热器27。一反21和二反22'均自上而下地设置有第一固定床段、列管段和第二固定床段。 其中,四反的出口物流返回一反列管段间接供热,三反的出口物流先返回二反的列管段间 接供热,然后经第四加热炉28升温后进入四反。图6所示是本发明的另外一种典型的实施方 式,其物流管线的设置方式与图4略有不同。图4和图6的具体反应过程均与图2类似,故不再 赘述。
[0057]下面的实施例将对本发明所提供的反应系统和方法予以进一步的说明,但本发明 并不因此而受到任何限制。
[0058] 对比例1
[0059] 采用图5所示的反应系统进行石脑油催化重整反应,一反和二反为固定床反应器, 三反为径向固定床反应器,且三反的出口物流经与反应原料换热,回收余热后输送至后续 系统。
[0060] 其中,催化重整原料油的性质见表1,处理量控制在总体积空速为1.981Γ1,反应苛 刻度控制在产物C 5+液体产品研究法辛烷值为97。所采用的半再生固定床重整催化剂PR150 (Pt和Re含量均为0.25质量% )、PR156(Pt含量为0.25质量%、Re含量为0.40质量% )由美国 Axens公司生产。具体工艺条件见表2,反应结果见表3。
[0061] 表1催化重整原料油性质
[0062]
[0063] 表1中7"表示微量,难以测出。
[0064] 表2重整工艺条件
[0ΠΑ^?
[0066]
[0067] 表3重整反应结果 「00681 Luuu7」 大刀丄
[0070] 采用如图2所示的本发明所提供的反应系统进行石脑油催化重整反应。其中,催化 重整原料油性质的性质与对比例1相同。
[0071] 如图2所示,该实施例所采用的反应系统设置三个串联的反应器,其中一反为本发 明所提供的组合床反应器,催化剂种类、装填量与对比例1相同,二反、三反的反应器结构、 催化剂装填种类和体积保持与对比例1相同。其中,一反中固定床段、列管段和固定床段中 催化剂装填体积的比例为33:67:0。对各反应器入口温度根据本发明特点进行了优化,具体 的工艺条件见表4。在实施例1中,重整进料温度为80°C,经换热器27换热后,重整进料在第 一加热炉入口处的温度为435°C,三反的反应物流进入一反列管段的入口温度为498°C,提 供热量后离开一反列管段的温度为468°C;经换热器27回收余热后输送至后续系统的重整 反应物流的温度为95°C。具体反应结果见表5。
[0072] 表4重整工艺条件
[0073]
[0074] 表5重整反应结果 「
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