专利名称：一种用于试验研究的固定流化床反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于在不存在氢的情况下，石油烃的催化裂化设备，更具体地 说，是一种用于试验研究的固定流化床反应器。
背景技术：
通过催化裂化生产小分子烯烃是炼油化工一体化过程中重要的技术手段， 也是炼油厂提高效益的重要技术途径。然而，围绕此类技术不管是工业开发， 还是催化剂的研制，或者是不同原料油、催化剂的筛选评价，都离不开试验装
置。催化裂化试验常用的装置主要包括轻油微反、重油微反、固定流化床、 中型提升管装置等。其中，固定流化床装置是最常用的试验装置，而固定流化 床反应器是该种类型试验装置的核心设备。
现有技术中，常用的固定流化床反应器的结构如图1所示。该种反应器自 上而下地分别由法兰盘、圓柱状的沉降段、圆锥状的反应段构成。此外，反应 器内部设有进料管线、热电偶套管、反应油气过滤管等构件，这些构件均通过 法兰盘固定在反应器顶部。进料管线自上而下地沿中心轴线插入反应器中，其 插入深度一般为反应器垂直高度的1/2以上。该类反应器具有结构简单、操作 弹性好等特点，但由于受到自上而下到反应器床层内再上返的进料模式影响， 原料的实际预热温度往往偏离试验所设定地预热温度，而接近反应器内部温 度。此外，原料雾化效果不够理想，尤其是原料油中538。C以上馏分含量较高 时，试验得到的焦炭产率远高于工业生产数据，试验数据的可比性受到影响。 而且该种类型固定流化床反应器进行多产小分子烯烃催化裂化试验研究，由于 该工艺条件往往是反应重时空速较低，即油气反应时间较长，加上反应中间产 物在反应器上部较大的圆柱状地沉降段存在因停留时间过长会发生后续非选择 性反应从而影响小分子烯烃生成，影响实验结果的准确度。
USP6，069，012公开了一种改进地固定流化床反应器，其结构如图2所
示。该反应器的结构改进主要体现在以下两个方面U)采用了可改变喷嘴 高度的进料套管，该套管的内管用于输送原料油，而夹套用来输送流化气体； (2)在反应器底部位置增设流化气体喷嘴。上述结构方面的改进，使得该固
定流化床反应器可以通过调节进料喷嘴高度实现对反应时间的调整。此外，在 反应器底部位置增设流化气体喷嘴可改善催化剂的流化状态，但当反应器床层
线速大于或等于18. 2cm/sec时，催化剂床层会发生剧烈地湍流和腾涌，催化 剂被提升到反应器顶部，偏离反应器的恒温段，使反应温度不能得到有效地控 制。由于上述床层线速的限制，该反应器只适用于在常规催化裂化反应条件下 进行试验，而不能适应于高温、大剂油比、多产小分子烯烃的反应要求。
CN2512495公开了一种用于催化裂化试验研究的固定流化床反应器，如图 3所示。该反应器自上而下分为沉降段、反应段和油剂初始接触段。该固定流 化床反应器内增设流化介质分布板和筛孔板，这些改进措施进一步改善催化剂 的流化状态，同时原料油自下而上进料方式提高对原料预热温度控制能力，对 重质烃油催化裂化及苛刻的反应条件适应性有所提高。但是，由于该反应上部 仍采用空间较大的圆柱状的沉降段，试验过程中存在反应油气在该段停留时间 过长易发生后续非选择性反应，影响小分子烯烃生成，从而影响实验结果的准 确性。 发明内容
在的缺陷，提供一种新的用于试验研究的固定流化床反应器。
本实用新型提供一种用于试验研究的固定流化床反应器，该反应器自上而 下包括沉降段、反应段和油剂初始接触段三部分，其特征在于，所述的沉降 段自上而下包括沉降段Ia和沉降段Ib两个部分，沉降段Ia呈圓台状，其最 大直径端与呈圆柱状的沉降段Ib相连接，其中，沉降段Ia的高与其上端直径 的比值为1-10: 1，沉降段Ib的高径比值为1 ~ 10: 1。
按照本发明提供的实用新型，其中所述的沉降段Ia的高与其上端直径的 比值优选为1-6: 1,沉降段Ib的高径比值优选为1~5: 1。进一步优选所述 沉降段Ib的高度为固定流化床反应器沉降段高度的1/5-4/5，更为优选所述 沉降段Ib的高度为固定流化床反应器沉降段高度的1/3 ~ 1/2。
按照本发明提供的实用新型，所述反应段和油剂初始接触段的设计均为本 领域此类反应器的惯常设计。例如，CN2512495公开的一种用于催化裂化试验 研究的固定流化床反应器中，对反应段和油剂初始接触段的结构进行描述，这
里一并作为本实用新型内容的一部分引用。
按照本发明提供的实用新型，所述用于试验研究的固定流化床反应器还包 括现有技术中可以使所述反应器优化操作的各种反应器内部和外部所需的构
件。例如，在CN2512495公开的一种用于催化裂化试验研究的固定流化床反应 器中所描述的，在油剂初始接触段的下部设置流化介质分布板；进料喷嘴垂直 穿过分布板的中心，并与固定在反应底部的烃油、雾化气管线相连；进料喷嘴 的上端与分布板上侧的垂直距离与分布板直径的比值为0~ 0. 6: 1，进料喷嘴 选自直管、文丘里管或喉管中的一种，若采用直管喷嘴，其出口处最好采用喇 叭口式设计，上扩角为10~60° ;热电偶套管在反应器内的插入深度为反应 器总高的50~90°/。，优选75~85%,筛孔板水平固定在热电偶套管的下端，筛 孔板的直径与其所在高度的反应器横切面的内径之比为0. 4~0. ": 1，该筛 孔板上均匀开孔，孔径为0.2-3mm，开孔率为25~85%;反应器顶部为上、下 法兰盘，以及位于法兰盘之间的密封垫片，其中，下法兰盘是焊接在反应器沉 降段的上部的，它与上法兰盘通过螺栓紧密地固定在一起，反应器的顶部除采 用法兰密封外，螺紋密封、卡套密封等其它静密封形式也可适用与本实用新型 所提供的反应器；用于催化剂加剂、卸剂管线、反应产品油气导出管线以及热 电偶套管均固定于上法兰盘，产品油气导出管线穿过上法兰盘，与固定在上法 兰盘下侧的过滤器相连，过滤器可采用陶瓷或粉末冶金材料烧结制成等均适用
于本实用新型，这里一并作为本实用新型内容的一部分引入。
与现有技术相比，本实用新型提供的固定流化床反应器的沉降段部分采用 呈圆台状设计，使反应油气，尤其是在多产小分子烯烃体系中物流在反应器上 部高温部位的线速度加快，缩短反应中间产物在催化剂稀相段的共存时间，有 效抑制小分子烯烃之间的缩聚反应，从而使试验的准确性提高。
图1是目前国内常用的固定流化床反应器的结构示意图。 图2是USP6069012提供的固定流化床反应器的结构示意图。 图3是CN2512495提供的固定流化床反应器的结构示意图。 图4是本实用新型提供的固定流化床反应器的结构示意图。
具体实施方式
作为一种优选的实施方式，本实用新型提供的所述反应器的结构如图4 所示，按照图4所示的反应器结构，反应器4的顶部为上、下法兰盘9和7以 及位于法兰盘之间的密封垫片8。中，下法兰盘是焊接在反应器沉降段上部 的，它与上法兰盘通过螺栓12紧密地固定在一起。该反应器自上而下分为沉 降段Ia、沉降段Ib、反应段II和油剂初始接触段m。反应器内自下而上还包 括进料喷嘴l、流化介质喷嘴2、流化介质分布板3、筛孔板5和热电偶套管 6，其中流化介质分布板3置于油剂初始接触段下部并水平固定在反应器器壁 上，其上沿与反应器底部的垂直距离小于进料喷嘴的垂直高度；进料喷嘴l垂 直穿过分布板的中心，并与固定在反应底部的烃油、雾化气管线相连；热电偶 套管6沿反应器中心轴线自上而下垂直插入反应器内，筛孔板5水平固定在热 电偶套管的下端。
催化剂经管线11引入反应器中，流化介质(可以是选自空气、水蒸气、 氮气或氦气的一种或几种的混合气)通过喷嘴2引入流化介质集气室14,然 后经流化介质分布板3进入反应器来流化反应器内的催化剂；预热后的烃油原 料经喷嘴1注入已达到指定温度的催化剂床层中，与催化剂充分接触，并在指 定的操作条件下进行催化裂化反应；筛孔板5具有调整流化气体和催化剂的混 合物的流动方向和速度功能，以保证在反应段内形成均匀的催化剂密相床层； 在流化气体自下而上的运动过程中，部分催化剂颗粒被夹带至沉降段Ib,随 着流化气体线速的降低，其中大部分催化剂颗粒返回反应段II中，而流化气继 续上行进入沉降段Ia,随具有圆台结构的沉降段Ia直径的缩小，流化气的线 速提高，使其快速经过过滤器13和反应油气导出管IO排出，排出的气流可直 接放空或由后续产品回收系统收集、计量。
反应后的催化剂可用汽提介质(例如水蒸气、氮气或氦气)进行汽提，汽 提介质和所汽提出的反应油气也经过过滤器13和反应油气导出管IO排出，排 出的气流可直接放空或由后续产品回收系统收集、计量。之后，由喷嘴l和喷 嘴2引入氧气、空气和含有氧气的混合气体进行催化剂烧焦再生操作。催化剂 烧焦再生结束后，可循环上述步骤的反应。
权利要求1、一种用于试验研究的固定流化床反应器，该反应器自上而下包括沉降段、反应段和油剂初始接触段三部分，其特征在于，所述的沉降段自上而下包括沉降段Ia和沉降段Ib两部分，沉降段Ia呈圆台状，其最大直径端与呈圆柱状的沉降段Ib相连接，其中，沉降段Ia的高与其上端直径的比值为1-10∶1，沉降段Ib的高径比值为1～10∶1。
2、 按照权利要求1所述反应器，其特征在于，所述的沉降段Ia的高与 其上端直径的比值为1-6: 1，沉降段Ib的高径比值为1~5: 1。
3、 按照权利要求1或2所述反应器，其特征在于，所述沉降段Ib的高度 为固定流化床反应器沉降段高度的1/5-4/5。
4、 按照权利要求3所述反应器，其特征在于，所述沉降段Ib的高度为固 定流化床反应器沉降段高度的1/3 ~ 1/2。
专利摘要一种用于试验研究的固定流化床反应器，该反应器自上而下包括沉降段、反应段和油剂初始接触段三部分，其特征在于，所述的沉降段自上而下包括沉降段Ia和沉降段Ib两部分，沉降段Ia呈圆台状，其最大直径端与呈圆柱状的沉降段Ib相连接，其中，沉降段Ia的高与其上端直径的比值为1-10∶1，沉降段Ib的高径比值为1～10∶1。与现有技术相比，本实用新型提供反应器的沉降段部分采用呈圆台状设计，使反应油气，尤其是在多产小分子烯烃体系中物流在反应器上部高温部位的线速度加快，缩短反应中间产物在催化剂稀相段的共存时间，有效抑制小分子烯烃之间的缩聚反应，提高试验的准确性。
文档编号B01J8/24GK201064712SQ20072016945
公开日2008年5月28日 申请日期2007年6月27日 优先权日2007年6月27日
发明者琰 崔, 张春城, 张瑞驰, 徐子峰, 东 李, 毛安国, 谢朝钢, 马建国, 高永灿 申请人:中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院