专利名称：一种低温大剂油比催化转化反应方法及反应器的制作方法
技术领域：
本发明属于石油催化转化装置技术领域，特别涉及一种可用于石油烃类原料催化转化的方法及提升管反应器。
背景技术：
现有石油烃类原料(包括常压重油，减压榨油，减压蜡油，焦化蜡油，汽油等)催化转化装置几乎都采用提升管反应器，反应原料在提升管反应器中催化转化形成汽油、柴油、液化石油气等反应产品。
随着研究工作的深入和普及，催化转化反应工艺和设备不断得到改进。在反应工程方面的进步可分为关联条件和反应过程本身两个方面。在关联条件领域已开发了多种更高效的原料油雾化喷嘴，改进了催化剂的预提升技术，发明了各种新型反应器出口快分技术，对反应转化结果起到了很多的作用。对反应过程本身研究的重大成果是提出了“分区反应”概念，即把反应器分成多个反应区，各自对应不同的条件，并由此产生了多种方案，得以实施。这些改进可分为“工艺分区”和“设备分区”两类。在工艺分区方面，较早应用的是“混合温度控制技术”(MTC)，即把提升管反应器分成几个不同温度的区域，这可借助在不同位置加入冷却介质实现。另外一个有影响且大量实施的方案是按进料分区，根据反应原料性质不同在提升管不同位置引入，形成多段进料的多区反应过程。例如将蜡油、渣油、回炼油分层进料，使不同原料适用不同的反应条件，国内广泛使用的MGD技术即为以上两者的组合。分区反应还可用设备方法实现，如CN1078094C以及由此派生出的专利是把提升管设计成直径不同的两个反应区，具体措施是把提升管中部直径扩大，形成一个高流速、高温段和一个低流速、低温段串联的反应器，通过延长低温区反应时间改进反应结果，可以明显降低汽油产品的烯烃含量，提高质量。CN1100115C则是将提升管下部直径扩大，形成一个流化床，申请号9610644.2，ZL97216545.2则公开了一种把预提升段直径扩大的提升管反应器。申请号为98125665.1的专利提出了按油气流速不变原则，自下而上沿高度使直径不断扩大的反应器。
研究结果表明，增加第二反应区催化剂藏量，提高反应剂油比能改进产品质量。但是，现有提升管反应器自身均不具有提高催化剂藏量和剂油比功能，如果要补充催化剂，增加剂油比，只能从其他装置引入；且由于增加的催化剂均随着反应产物排出，影响后面的分离工序。
现有反应器的反应过程中，反应原料油直接与700℃左右的高温催化剂接触。结果是发生过量的热裂化反应，原料油过多的转化成干气和焦炭等副产品，影响经济效益。在相同的反应温度条件，较低的油剂接触温度，较高的剂油比是追求的目标。
发明内容
本发明目的在于提供一种可使石油烃类原料催化转化在较低的接触温度，大剂油比工况下进行，使反应条件优化，产品收率提高，汽油烯烃降低。
本发明的目的还在于，提供一种反应器，能在反应器自身使催化剂自回流，实现低接触温度，高剂油比反应。而不需借助其他装置。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案一种石油烃类原料(包括常压重油，减压榨油，减压蜡油，焦化蜡油，汽油等)催化反应方法，其特征在于，采用从反应器自身使部分催化剂回流至预提升段的方法降低与反应原料接触的催化剂温度，增加反应的实际剂油比，抑制热裂化反应，提高产品收率；采用从反应器使部分催化剂回流至第二反应区的方法，提高反应二区的催化剂藏量和反应剂油比，降低汽油的烯烃含量。
为抑制热裂化，通过使部分催化剂从反应区回流至预提升段，使反应用催化剂与原料油接触前混合温度降为600～640℃。其混合温度值由从反应器本身催化剂的回流量控制。
通过使部分催化剂回流至第二反应区的方法，增加反应二区的催化剂藏量，降低反应空速，促进大分子烯烃转化，降低反应产品汽油的烯烃含量，增产丙烯等产品。第二反应区催化剂的回流比为0.2～0.5。
本发明的方法在反应器自身得以实现。本发明使用一种新型反应器，其自身的结构能实现催化剂回流，从而提高相应反应区的催化剂藏量和剂油比，改进反应效果。
本发明的方法在反应器自身得以实现。本发明使用一种新型反应器，其自身的结构能实现催化剂回流，从而提高相应反应区的催化剂藏量和剂油比，改进反应效果。
一种可用于石油烃类原料催化反应的提升管反应器，其特征在于，由自下而上串联的催化剂混合预提升段，高流速、高剂油比裂化反应段，高剂油比、低流速的第二反应段，反应物流引出管催化剂回流管组成。反应原料油在高流速反应段进入反应器。
催化剂混合预提升段设有再生催化剂入口管，回流催化剂入口管，预提升蒸汽入口管。
第二反应段由锥角为α的锥型整流减速区，低流速反应区，反应物流输送管组成。锥角α满足10°≤α≤20°。低流速反应区底部区域设有回流催化剂入口。反应物流输送管外设有催化剂回流空间，其外壁设催化剂引出口。
催化剂回流空间底部设有蒸汽管，该蒸汽量可控制催化剂的回流量。增加蒸汽量可减少催化剂回流量。
催化剂引出口与催化剂入口用催化剂输送管连通，实现催化剂在反应器的回流。
低流速反应段设有催化剂引出口，设催化剂输送管与催化剂混合预提升段连通，使该反应区的催化剂可以返回反应器的催化剂混合预提升段。
本发明的反应过程中，自再生立管来的再生催化剂通过提升管反应器后，与反应油气一起经反应器出口流出反应器，进入后续的反应沉降器等部分进行后续处理。本发明通过从反应器自身引部分催化剂回流至预提升段，降低了与反应原料接触的催化剂的温度，可抑制热裂化反应。本发明通过能实现催化剂回流的反应器，在不改变原催化剂循环量的情况下，使不同反应区在不同的剂油比条件下反应，增加了反应区的反应剂油比，使反应条件优化。
本发明可直接生产低烯烃含量的汽油，较常规提升管反应器生产的汽油烯烃可降低15个百分点；可以增加收率1～2％。同时，不必另设沉降器，也不需改造原沉降器，结构简单，工程量小，便于使用。
本发明可用于汽油反应。反应原料为汽油时，可获得10％的丙烯，使汽油烯烃含量降至15％以下，同时使副反应产品(如干气和焦炭)减少50％。
反应器结构示意图在附图中给出。本发明的方法可形成多种反应器，不限于给出的形式。
图1，2，3为本发明反应器结构示意图。
图4为使用本发明反应器的反再装置示意图。
编号说明。1-催化剂混合预提升段，11-预提升介质入口管，12、13-催化剂入口管，15-预提升介质；2-高流速反应段，22-反应原料，24-反应催化剂；3-低流速反应段(第二反应段)，31-整流区，32-低流速反应区，33-输送区，34-低流速反应区的催化剂物流，35-催化剂入口管，36-催化剂引出口；4-催化剂回流区，41、42-回流催化剂引出口，43-蒸汽管；5-反应物流引出管，51-反应器出口，54-流出反应器的催化剂；6、7-催化剂回流管，62、72-滑阀，64、74-回流催化剂；8-反应沉降器，84油气；9-催化剂再生器，91-再生立管，92-再生滑阀，94-流入反应器的再生催化剂；95-空气；81-沉降器旋风分离器；96-再生器旋风分离器；97-汽提器；98-外取热器实施过程。再生器9内的再生催化剂94经再生立管91，反应器催化剂入口管13进入提升管反应器底部的预提升段，与经入口管12进入的低温回流催化剂混合，混合温度由回流催化剂量控制，达到要求温度的催化剂在预提升介质15作用下，向上流动，进入高流速反应段2；反应原料22经喷嘴雾化后进入高流速反应段，与降温的混合催化剂24接触进行催化裂化反应；反应油气及催化剂向上经整流减速段31，使反应物流均匀减速后，与经催化剂管35进入的回流催化剂混合，并在更大的催化剂流量34、更低的空速下在32内反应，反应油气和催化剂一起经输送管33进入反应器引出管5，进入引出管5前，部分催化剂在4内回流，并经引出口41、42进入回流管6和7回流，催化剂回流量用编号64和74标示。与再生催化剂94等量的催化剂物流54与反应产品一起经反应器出口51进入反应沉降器8，催化剂被气固分离器分出，并经汽提后，经待生立管进入再生器9再生，油气则经管线81送出装置。
具体实施例方式
实施例1、100×104t/a常压重油催化裂化反应。原料油预热温度200℃，雾化蒸汽4％，分6路进入反应器高温裂化段；再生催化剂的温度700℃，再生催化剂循环量1000t/h，从第二反应段的催化剂回流区使430t/h催化剂返回预提升段，使预提升段内催化剂混合温度降为630℃；高流速裂化段内的反应时间1.1s，反应温度515℃，油气流速10m/s；整流区锥角α＝18°；第二反应区油气流速5m/s，反应时间3s，反应温度500℃。反应物流引出管及出口管直径为1000mm。本实施例使用附图1的反应器形式，仅在第二反应段与预提升段间设一个催化剂回流管，高温反应段和第二反应区剂油比相同。该实施例中，进入反应器的催化剂量94与流出反应器的催化剂量54相等，即1000t/h，反应段的催化剂流量等于94加64的量，即1430t/h。
对比例。使用CN1078094C的专利，各反应区的尺寸相同，反应温度相同。不同的是，对比例中，原料油直接与700℃左右的再生催化剂接触，反应区的催化剂循环量也仅为来自再生立管的再生剂。对比结果见表1。
实施例2。在实施例1的基础上，增设向反应二区的催化剂回流量300t/h。此时，高速反应区的催化剂循环量为1430t/h，低速反应区的催化剂循环量为1730t/h。其他参数与例1相同。
对比例同例1。对比结果在表2给出。
表1、实施例1方案与已有技术对比
表2、实施例2方案与已有技术对比
权利要求
1.一种气固催化转化反应方法，其特征在于，采用从反应区(反应器出口前)使部分催化剂回流的方法降低与反应原料接触的催化剂温度，增加反应的实际剂油比，抑制热裂化反应，提高产品收率；采用催化剂在反应器中回流的方法，提高第二反应区的催化剂藏量和反应的剂油比，降低汽油的烯烃含量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，回流催化剂使与反应原料接触前催化剂的混合温度降至600～650℃，温度值由反应器本身催化剂回流量控制。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，第二反应区催化剂的回流比为0.2～0.5。
4.一种可用于石油烃类原料催化反应的提升管反应器，其特征在于，由自下而上串联的催化剂混合预提升段，高流速裂化反应段，高剂油比、低流速的第二反应段，反应物流引出管，催化剂回流管组成。反应原料油在高流速反应段进入反应器。
5.如权利要求4所述的反应器，其特征在于，催化剂混合预提升段设有再生催化剂入口管，低温催化剂入口管，预提升蒸汽入口管。
6.如权利要求4所述的反应器，其特征在于，第二反应段由锥角为α的整流区，低流速反应区，反应物流输送管组成，锥角α满足10°≤α≤20°，低流速反应区底部区域设有催化剂入口，反应物流输送管外设有催化剂回流空间，其外壁设催化剂引出口。
7.如权利要求6所述的反应器，其特征在于，催化剂回流空间底部设有蒸汽管，蒸汽流量可控制催化剂回流量，增加蒸汽量可减少催化剂回流量。
8.如权利要求5和6所述的反应器，其特征在于，催化剂回流空间催化剂引出口与低速反应区催化剂入口间用催化剂回流管连通。
9.如权利要求5和6所述的反应器，其特征在于，催化剂回流空间催化剂引出口与催化剂混合预提升段之间用催化剂回流管连通。
10.如权利要求5和6所述的反应器，其特征在于，低流速反应段设有催化剂引出口，设催化剂回流管与催化剂混合预提升段连通。
全文摘要
本发明提供了一种能改善反应条件，提高产品收率的催化反应方法及反应器。其特征在于，采用催化剂在反应器中自回流的方法降低与反应原料接触的催化剂温度，使反应原料与降温后的催化剂接触，增加反应的实际剂油比，抑制热裂化反应，提高产品收率；采用催化剂在反应器中自回流的方法，提高第二反应区的催化剂藏量和反应剂油比，改善产品分布，提高产品质量。本发明的反应器，其特征在于，可以实现催化剂在自身回流，不影响装置其它部分的工况，也不需改造或增加沉降器。方法简单，工程量小。本发明的方法可以提高产品收率1～2个百分点，降低汽油烯烃含量15个百分点以上。
文档编号C10G11/00GK1928022SQ20051001798
公开日2007年3月14日 申请日期2005年9月9日 优先权日2005年9月9日
发明者石宝珍 申请人:洛阳石化设备研究所