专利名称：一种催化裂化提升管的进料混合段结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油化工技术领域，主要涉及一种催化裂化提升管进料混合段结 构。
背景技术：
催化裂化工艺在我国石油加工业中占有举足轻重的地位，提供了我国市场70%以 上的汽油和约30%的柴油。提升管反应器是催化裂化的核心装置之一。高价值的目的产品 汽油、柴油和液化气等均是在其内获得。根据在裂化反应过程中所起的作用，通常可将整个提升管反应器由下至上分为预 提升段、进料混合段、充分反应段以及出口快速分离区四个部分，在预提升段内，预提升汽 (气)从提升管底部进入，与再生斜管引入的催化剂混合、接触，并携带催化剂颗粒群向上 运动。当到达进料混合段时，催化剂颗粒与雾化喷嘴喷入的原料油混合、接触并迅速开始反 应，生成汽油、柴油、液化气等目标产品。在充分反应段，油、剂混合物一边向上运动一边继 续进行裂化反应。当到达提升管末端出口快速分离区时，在快速分离系统的作用下，反应产 物——如柴油、汽油等和催化剂迅速分开，以防发生过度裂化。提升管反应器是催化裂化的关键装置。根据在裂化反应中所起的作用，可以将其 由下至上分为预提升段、进料混合段、充分反应段以及出口快分区4个部分。在预提升段， 预提升气从提升管底部进入，与再生斜管引入的催化剂混合、接触，并携带催化剂颗粒群向 上运动。当到达进料混合段时，催化剂颗粒与雾化喷嘴喷入的原料油混合、接触并迅速开始 反应。在充分反应段，油、剂混合物一边向上运动一边进行裂化反应。当到达提升管末端出 口快分段时，在快分系统的作用下，反应产物——如柴油、汽油等和催化剂迅速分开，以防 发生过度裂化。在进料混合段内，原料油和催化剂之间的接触与混合状况将会直接影响到整个裂 化反应的进程。对于进料混合段内油剂两相的流动与混合，最为理想的状况包含三个方面的意 义1.油剂之间实现快速、均勻、充分地接触、混合，即在提升管反应器内，油、剂之间 的接触、混合时间应当尽量缩短，避免反复接触，且油相和剂相的浓度分布相互“匹配”—— 油相浓度高的区域，催化剂浓度也较高，反之亦然；2.油剂混合物以“平推流”的形式一起向上运动；3.油、剂两相无轴向“返混”。然而，实际情况却与理想状况相去甚远，主要问题也体现在三个方面(1)在进料混合段的大部分区域里，油剂两相的接触、混合状况并不理想，主要表 现在油剂两相在提升管截面上浓度分布并不“匹配”，油相浓度相对较高(低)的区域，剂 相浓度却较稀(高)。(2)油、剂混合物也并非以“平推流”的形式向上运动，催化剂颗粒在提升管近壁区域较为浓集，且存在着较为严重的返混；在提升管中心区域，油、剂两相的速度较高，而在提 升管边壁附近，油、剂的速度较低，形成典型的“环-核结构”。(3)在提升管反应器进料混合段内，催化剂存在着较为严重的返混现象，尤其在提 升管边壁区域，催化剂返混更为剧烈，这使得催化剂停留时间延长，也增大了油、剂之间反 复接触的几率，造成较为严重的结焦。据报道，结焦最为严重的区域位于喷嘴上方500mm 2000mm的提升管内壁附近。多年来，针对提升管进料混合段内存在的上述三个方面的不足，国内外许多科研 院所、石油公司提出了多种结构，以期使上述“三个问题”得到改善。中国石化石油化工科学研究院提出了一种抗返混提升管，主要特点有二原料油 采用轴切向进入提升管；进料段采用缩径结构。这种结构有效地改善了所谓的“环-核结 构”，改善了催化剂颗粒在提升管截面上分布不均勻的状况，并抑制了催化剂颗粒在边壁区 域的返混，但是，这种结构由于采用轴切向进料，根据旋流的特点，原料油在提升管内的停 留时间延长，这就增大了油、剂之间反复接触的几率，对于反应也是不利的；而且采用缩径 结构，压降大为增加。美国UOP公司曾经提出将原料油雾化喷嘴与提升管反应器轴线垂直安装，或者向 下倾斜至某一角度的进料形式，这些结构虽然促进了油、剂两相的接触、混合，改善了油、剂 之间的在提升管截面上浓度分布的“匹配”。但是，却加剧了催化剂颗粒的返混。UOP公司还曾经提出在提升管内喷嘴安装位置的上游设置导流部件，以期改善油、 剂之间的初始接触状况。但是，通过我们的实验发现，由于原料油的注入，将对提升管内喷 嘴上游的区域产生了极大的影响，因而这种结构的作用应当是非常有限的。事实上，上述各种专利结构，都是对前述“三个问题”进行定性地、尝试性地改进， 并不是建立在对“三个问题”进行定量分析、研究的基础上而提出的。一般说来，加速油、剂之间的混合必将导致催化剂颗粒的返混加剧，而为了抑制催 化剂颗粒群的返混，又不得不付出延缓油、剂混合速度的代价。如何解决并利用这一对矛 盾，作到“抑其弊、用其利”，则是改进提升管进料混合段性能的关键。
发明内容本实用新型的目的是提出一种催化裂化提升管的进料混合段结构，采用“流线型” 导流装置，加速、促进催化裂化提升管反应器中原料油与催化剂的混合，有效抑制催化剂颗 粒的返混，减少一些不利的副反应，有效的抑制结焦。本实用新型完成其发明任务所采取的技术方案是一种催化裂化提升管的进料混合段结构，在提升管反应器进料混合段与预提升段 之间的管壁上设置有安装原料油雾化喷嘴的安装管，原料油雾化喷嘴与的轴线呈30° 36°夹角，提升管反应器内设置导流套管并使导流套管位于原料油雾化喷嘴的上方，导流 套管由下至上为先渐缩径、再渐扩径的管状结构，所述导流套管与提升管反应器进料混合 段管壁之间具有辅助气腔室，所述辅助气腔室通过导流套管上端部与反应器提升管管壁之 间的环形缝隙与提升管连通；在与辅助气腔室对应的提升管管壁上设置有辅助气入口管， 构成辅助气通过辅助气入口管进入辅助气腔室，经导流套管上端的环形缝隙与提升管反应 器连通的结构。[0023]所述导流套管渐缩段与提升管反应器的轴线的夹角为1° 10°。所述导流套管渐扩段与提升管反应器的轴线的夹角为1° 30°本实用新型由于采用了如上所述技术方案，具有如下有益效果1、本实用新型的流线型导流装置，确定按照原料油进入到提升管反应器后的实际 扩散方向，一方面加速了油、剂之间的混合，同时又有效地抑制了催化剂颗粒的返混。2、在结焦最为严重的区域位于喷嘴上方500mm 2000mm的提升管内壁附近区域 设置辅助装置，辅助气的注入通过环形缝隙向上进入到提升管进料混合段末端，有效地减 小该区域处催化剂颗粒的返混，而且辅助气吹散了边壁区域浓集的催化剂颗粒，在一定程 度上减弱了“环-核结构”。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为图1俯视图。图中1、原料油雾化喷嘴安装管，2、辅助气入口管，3、导流套管，4、反应器提升管 管壁，5、环形缝隙。
具体实施方式
结合附图与实施例对本实用新型进一步说明如图1所示，结合图2，一种催化裂化提升管的进料混合段结构，在提升管反应器 进料混合段与预提升段之间的管壁上设置有原料油雾化喷嘴安装管1，原料油雾化喷嘴安 装管1与提升管反应器的轴线呈30°夹角，在原料油雾化喷嘴安装管1内设置有原料油雾 化喷嘴，提升管反应器内设置导流套管3并使导流套管位于原料油雾化喷嘴的上方，导流 套管3由下至上为先渐缩径、再渐扩径的管状结构，导流套管的渐缩径段长度为1000mm，导 流套管的渐扩径段的长度200mm ；所述导流套管渐缩径段与提升管反应器的轴线的夹角β 为1° 10°，导流套管渐扩径段与提升管反应器的轴线的夹角α为1° 30° ；所述导 流套管3与提升管反应器进料混合段管壁4之间具有辅助气腔室，辅助气腔室通过导流套 管3上端部与反应器提升管管壁4之间的环形缝隙5与反应器提升管内腔连通；在与辅助 气腔室对应的反应器提升管管壁上设置有辅助气入口管2，辅助气入口管2为两个，且辅助 气入口管对称设置，辅助气通过辅助气入口管2进入辅助气腔室，经导流套管上端的环形 缝隙5与提升管反应器连通。在提升管反应器内，当预提升气携带催化剂颗粒由提升管反应器预提升段向上运 动至进料混合段时，与原料油雾化喷嘴喷入的原料油混合、接触，并迅速开始裂化反应；油、 剂混合物边向上运动，边进行裂化反应；同时，辅助气通过辅助气入口管2进入半封闭腔 室，在经导流套管上端的环形缝隙5与提升管反应器连通，减少该区域处催化剂颗粒的反 混，使得油、剂之间的接触更加均勻。
权利要求1.一种催化裂化提升管内抑制催化剂返混的进料混合段结构，在提升管反应器进料混 合段与预提升段之间的管壁上设置有安装原料油雾化喷嘴的安装管(1)，原料油雾化喷嘴 与提升管反应器的轴线呈30° 60°夹角；其特征是提升管反应器内设置导流套管(3) 并使导流套管位于原料油雾化喷嘴的上方，导流套管(3)由下至上为先渐缩径、再渐扩径 的管状结构，所述导流套管(3)与提升管反应器进料混合段管壁(4)之间具有辅助气腔室， 所述辅助气腔室通过导流套管上端部与反应器提升管管壁之间的环形缝隙(5)与提升管 连通；在与辅助气腔室对应的提升管管壁上设置有辅助气入口管0)，构成辅助气通过辅 助气入口管( 进入辅助气腔室，经导流套管上端的环形缝隙(5)与提升管反应器连通的 结构。
2.根据权利要求1所述的催化裂化提升管的进料混合段结构，其特征是所述导流套 管渐缩径段与提升管反应器的轴线的夹角β为1° 10°。
3.根据权利要求1所述的催化裂化提升管的进料混合段结构，其特征是所述导流套 管渐扩径段与提升管反应器的轴线的夹角α为1° 30°。
专利摘要本实用新型属于石油化工技术领域，涉及一种催化裂化提升管的进料混合段结构，设置由下至上先渐缩径、再渐扩径结构的导流套管(3)，导流套管(3)与提升管反应器进料混合段管壁(4)之间具有辅助气腔室，所述辅助气腔室通过导流套管上端部与反应器提升管管壁之间的环形缝隙(5)与提升管连通；在与辅助气腔室对应的提升管管壁上设置有辅助气入口管(2)，构成辅助气通过辅助气入口管(2)进入辅助气腔室，经导流套管上端的环形缝隙(5)与提升管反应器连通的结构。本实用新型采用“流线型”导流结构，加速、促进催化裂化提升管反应器中原料油与催化剂的混合，有效抑制催化剂颗粒的返混，减少了一些不利的副反应，有效的抑制了结焦。
文档编号C10G11/00GK201900006SQ201020623008
公开日2011年7月20日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者范怡平, 许栋五, 赵胜利 申请人:洛阳森德石化工程有限公司