专利名称：一种固定流化床反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种固定流化床反应器。
背景技术：
催化裂化(FCC)是现代炼油厂中最重要的二次加工过程之一，与此相关的基础实验研究工作也十分活跃，主要包括原料和催化剂评价、エ艺条件的考察、新技术开发及各种基础研究工作，这些研究工作主要是在实验室规模的装置上完成。目前，国内实验室规模的FCC试验装置主要是FFB (Fixed Fluidized Bed)装置，该装置反应和再生在同一反应器中交替进行，其主要可以用于催化裂化和催化裂解エ艺的探索和研究，例如选择、评价催化剂和原料油，产品的改质及新エ艺的开发等研究工作。固定流化床反应器一般由油剂初始接触阶段III、反应段II和沉降段I三个部分·组成，目前常用的固定流化床有三种形式。第一种是反应段II采用倒圆台段实现，沉降段I采用圆柱体实现，例如CN2512495Y公开了ー种用于试验研究的固定流化床反应器(如图I所示)，对于该反应器，催化剂只能在反应段II流化，并且因为沉降段I是ー个圆柱体形状，为了达到一定的沉降效果，沉降段I必须达到一定的高度，这样导致原料经过反应段的催化裂化反应之后，在沉降段I的停留时间比较长，使得热裂化副反应增多，从而试验结果受到热裂化副反应的影响较大，催化剂的催化反应性能及原料裂化性能的评价结果有偏差。第二种FFB反应器是米用沉降段I和反应段II相同内径的圆柱来实现。例如US6069012公开了ー种固定流化床反应器(如图2所示)，由于该反应器的反应段与沉降段的内径相同，使得为了达到一定的沉降效果，沉降段需要设计得比较高，从而也存在前述热裂化副反应对实验结果的干扰问题。CN201064712Y公开了第三种固定流化床反应器(如图3所示)，该反应器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，Ib呈圆柱状，沉降段中部分采用呈圆台状设计，主要目的是使反应油气的线速度加快，以缩短反应中间产物在沉降段的停留时间，但是圆台状的沉降段因为内径自下向上逐渐缩小，使得催化剂在圆台状的沉降段Ia区间堆积严重，一方面影响催化剂的沉降效果，另一方面，在一定程度上并没有达到该专利所述的有效抑制小分子烯烃之间的缩聚反应的效果。
实用新型内容为了解决上述问题，本实用新型提供了一种新的固定流化床反应器。本实用新型所述固定流化床反应器包括反应器主体以及与该反应器主体连通的加/卸剂管、反应油气导出管和进料管，所述反应器主体自上而下包括沉降段、反应段和油剂初始接触段，且反应段下端的横截面积与油剂初始接触段上端的横截面积相等，所述沉降段下端的横截面积与反应段上端的横截面积相等，其中，所述沉降段的横截面积自上而下逐渐缩小。优选地，所述沉降段为倒圆台形状。[0009]更进ー步优选地,所述倒圆台的夹角不超过15°。优选地，所述反应段为倒圆台形状，且该倒圆台的夹角不超过30°。 更优选地，所述反应段的夹角不小于所述沉降段的夹角。进ー步优选地，所述沉降段的夹角与所述反应段的夹角相等。优选地,所述反应段(II)为圆柱状。优选地，所述进料管穿过反应器主体的顶部垂直插入所述反应器主体内，并延伸至所述反应器主体内的反应段的底部。更优选地，所述加/卸剂管在所述反应器主体的上方通入进料管。-[0016]优选地，所述反应油气导出管穿过反应器主体的顶部插入所述沉降段的顶部。更优选地，所述反应油气导出管有多个，且多个该反应油气导出管均匀分布。进ー步优选地，在所述反应油气导出管位于反应器主体内的一端安装有过滤器。优选地，所述反应器还包括流化介质管，该流化介质管从所述反应器主体的底部插入所述反应器主体内的油剂初始接触段，且流化介质管的出口与进料管的出ロ之间有间距。更优选地，所述反应器还包括流化介质分布板，该流化介质分布板位于流化介质管的出口与进料管的出ロ之间并固定在所述反应器主体的侧壁上。本实用新型所述固定流化床反应器通过将沉降段设计为横截面积自上而下逐渐縮小的形状(优选将沉降段设计为倒圆台形状)，即沉降段的横截面积沿着反应产物出ロ方向向上而增大，从而使得沉降过程中催化剂的沉降效果更好，在保持与现有设计相同的沉降效果的条件下，沉降段的高度可以大大降低，裂化产物在沉降段的停留时间可以大大減少，从而达到了减少热裂化副反应的目的，也在一定程度上有效地抑制了小分子之间的缩聚反应。此外，在本实用新型的优选实施方式中，将所述沉降段I的倒圆台的夹角α与所述反应段II的倒圆台的夹角β相等设置，使得反应器内沉降段和反应段没有明显的分界，从而催化剂的可流化空间更大，因此可以设计更宽范围的剂油质量比、更大的注水量以及更大空速的试验，有效地拓宽了反应器内操作參数的可变化范围，进ー步提高了本实用新型所述反应器的エ业应用价值。本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式
部分予以详细说明。
附图是用来提供对本实用新型的进ー步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式
一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中图I是CN2512495Y公开的ー种固定流化床反应器的结构示意图；图2是US6069012公开的ー种固定流化床反应器的结构示意图；图3是CN201064712Y公开的ー种固定流化床反应器的结构示意图；图4-图7是本实用新型的具体实施方式
的固定流化床反应器的结构示意图。附图标记说明I-加/卸剂管；2-反应油气导出管； 3-进料管；4-流化介质管；[0032]5-流化介质分布板； 6-过滤器；I-沉降段；II-反应段；III-油剂初始接触段；α -沉降段的倒圆台夹角；反应段的倒圆台夹角。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式
仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。如图4所示，本实用新型所述固定流化床反应器包括反应器主体以及与该反应器主体连通的加/卸剂管I、反应油气导出管2和进料管3，所述反应器主体自上而下包括沉降段I、反应段II和油剂初始接触段III，其中，所述沉降段I的横截面积自上而下逐渐缩小。本实用新型通过将沉降段I设计为横截面积自上而下逐渐缩小的形状，即沉降段I的横截面积沿着反应产物出口方向向上而增大，从而使得沉降过程中催化剂的沉降效果更好，由此在与现有设计的沉降效果相同的条件下，沉降段I的高度可以大大降低，裂化产物经过沉降段I的时间可以大大缩短，从而达到了减少热裂化副反应的目的。根据本实用新型，为了避免本实用新型所述固定流化床反应器内沉降段I与反应段II之间存在死角，优选，沉降段I下端(沉降段I底部)的横截面积不小于反应段II上端(反应段II顶部)的横截面积，更优选沉降段I下端(沉降段I底部)的横截面积与反应段II上端(反应段II顶部)的横截面积相等，由此催化剂可以在本实用新型的固定流化床反应器内很好地沉降。本实用新型中，满足前述要求的固定流化床反应器均可实现本实用新型的目的，针对本实用新型，优选所述沉降段I为倒圆台形状。根据本实用新型，为了进一步增强催化剂在本实用新型所述固定流化床反应器内的流化状态，优选所述倒圆台的夹角α不超过15°，更优选不超过12°，特别优选不超过
8° ο根据本实用新型，本实用新型的改进主要在于沉降段I的形状，所述反应段II以及初始接触段III的形状的选择可以参照现有技术进行，例如一般而言，现有技术常用的固定流化床反应器的反应段II为倒圆台形状或圆柱形状，同样本实用新型所述反应段II可以为倒圆台形状或圆柱状，具体可以根据需要进行选择，例如一般而言，当所述反应器主体体积比较小，为了增加本实用新型所述固定流化床反应器内的反应段II的催化剂藏量，可以选择反应段II为圆柱状，而如果反应器主体的体积较大，主要用于工业化生产时，则一般选择反应段II为倒圆台形状。根据本实用新型，当反应段II为倒圆台形状时，优选该反应段II的倒圆台的夹角β不超过30°。进一步，当所述沉降段I和反应段II均为倒圆台形状时，为了使得本实用新型所述固定流化床反应器内的催化剂在沉降过程中能够更好地由沉降段I沉降到反应段II，且沉降过程中能够尽可能少地挂在本实用新型所述固定流化床反应器的器壁，优选 所述沉降段I的夹角α不超过所述反应段II的夹角β，更优选所述沉降段I的夹角α与所述反应段II的夹角β相等(如图5-图7所示)。[0044]并且进一歩，为了避免本实用新型所述固定流化床反应器内反应段II与初始接触段III之间存在死角，更优选反应段II下端(反应段II底部)的横截面积不小于油剂初始接触段III上端(油剂初始接触段III顶部)的横截面积，进ー步优选反应段II下端(反应段II底部)的横截面积与油剂初始接触段III上端(油剂初始接触段III顶部)的横截面积相等，如此催化剂可以在本实用新型所述固定流化床反应器内很好地流化和沉降。本实用新型中，所述倒圆台的夹角指的是与倒圆台的中心轴线平行的线与倒圆台的母线之间的夹角。本实用新型对所述进料管3在反应器上的安装位置无特殊要求，现有技术的各种 安装位置均可实现本实用新型的发明目的，例如可以安装在本实用新型所述固定流化床反应器的顶部(如可以穿过所述反应器主体的顶部与反应器主体连通)，也可以安装在本实用新型所述固定流化床反应器的侧壁。针对本实用实用新型，为了进一步增强催化剂在本实用新型所述固定流化床反应器内的流化状态，优选所述进料管3穿过反应器主体的顶部垂直插入所述反应器主体内，并延伸至所述反应器主体内的反应段II的底部(如图4-图7所示)。本实用新型对所述加/卸剂管I在反应器上的安装位置无特殊要求，现有技术的各种安装位置均可实现本实用新型的发明目的，针对本实用实用新型，为了进一步增强催化剂在本实用新型所述固定流化床反应器内的流化状态，优选所述加/卸剂管I在所述反应器主体的上方通入进料管3 (如图4-图7所示)。本实用新型对所述反应油气导出管2在反应器上的安装位置无特殊要求，现有技术的各种安装位置均可实现本实用新型的发明目的，例如可以安装在本实用新型所述固定流化床反应器的顶部(如可以穿过反应器主体的顶部与反应器主体连通)，也可以安装在本实用新型所述固定流化床反应器的侧壁。针对本实用实用新型，为了进一步增强催化剂在本实用新型所述固定流化床反应器内的流化状态，优选所述反应油气导出管2穿过反应器主体的顶部插入所述沉降段I的顶部，更优选所述反应油气导出管2穿过反应器主体的顶部垂直插入所述沉降段I的顶部。根据本实用新型，优选所述反应油气导出管2有多个，且多个该反应油气导出管2在反应器主体上均匀分布。根据本实用新型，优选在所述反应油气导出管2位于反应器主体内的一端安装有过滤器6，如此通过过滤器6将催化剂过滤下来，而反应油气继续通过反应油气导出管2排出固定流化床反应器外。根据本实用新型，为了进一步增强催化剂在本实用新型所述固定流化床反应器内的流化状态，优选所述反应器还包括流化介质管4 (如图6-图7所示)，该流化介质管4从所述反应器主体的底部(即反应器主体的下端)插入所述反应器主体内的油剂初始接触段III，且流化介质管4的出口与进料管3的出口之间有间距，如此可以从流化介质管4中增加一股流化介质气流(一般流化介质可以与反应原料从所述进料管3—起加料)，使得流化介质在管内气速变化更均匀，进ー步增加了催化剂与流化介质在本实用新型所述固定流化床反应器内的流化状态。根据本实用新型，为了进一步增强催化剂在本实用新型所述固定流化床反应器内的流化状态，优选所述反应器还包括流化介质分布板5 (如图7所示)，该流化介质分布板5位于流化介质管4的出口与进料管3的出口之间并固定在所述反应器主体的侧壁上，如此流化介质可以通过所述流化介质分布板5均匀地在反应器主体内与催化剂逆流接触，从而大大增强了催化剂在本实用新型所述固定流化床反应器内的流化状态。下面参照图7，对本实用新型的一种优选的实施方式的固定流化床反应器的工作过程进行详细地描述。首先从加/卸剂管I加入催化剂到固定流化床反应器内，并将流化介质(如水蒸 气、空气、氧气或者氮气等)从流化介质管4通入反应器内且经过流化介质分布板5后与催化剂接触，使催化剂流化，然后加热反应器，待反应器达到设定温度后，反应原料(或者反应原料与流化介质的混合物)从进料管3进入固定流化床反应器内与催化剂进行接触，接触过程中依次经过油剂初始接触段III与反应段II，最后经过沉降段I，反应得到的裂化产物经过过滤器6过滤掉催化剂粉末后从反应油气导出管I离开反应器，进入后续的集气系统，反应完毕后，可以根据需要，从进料管3切换进去氧气或者空气对催化剂进行再生，最后，可以将催化剂从加/卸剂管I卸出。本实用新型中，所述加/卸剂管、反应油气导出管、进料管、流化介质管、流化介质分布板、过滤器、沉降段、反应段、油剂初始接触段均与本技术领域常规的名称的含义一致，例如加/卸剂管一般为加/卸催化剂的管，反应油气导出管一般为反应油气(也称裂化产物)的出料管，进料管一般为反应原料(或者反应原料与流化介质)的进料管，流化介质管一般为流化介质的进料管，其余名称亦如此，本领域技术人员对此均能知悉，在此不再一一赘述。以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式
中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
权利要求1.一种固定流化床反应器，该反应器包括反应器主体以及与该反应器主体连通的加/卸剂管(I)、反应油气导出管(2)和进料管(3)，所述反应器主体自上而下包括沉降段(1)、反应段(II)和油剂初始接触段(III)，且反应段(II)下端的横截面积与油剂初始接触段(III)上端的横截面积相等，所述沉降段(I)下端的横截面积与反应段(II)上端的横截面积相等，其特征在于，所述沉降段(I)的横截面积自上而下逐渐缩小。
2.根据权利要求I所述的反应器，其特征在于，所述沉降段(I)为倒圆台形状。
3.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，所述倒圆台的夹角(α)不超过15°。
4.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于，所述反应段(II)为倒圆台形状，且该倒圆台的夹角(β)不超过30°。
5.根据权利要求4所述的反应器，其特征在于，所述反应段(II)的夹角(β)不小于所述沉降段⑴的夹角U)。
6.根据权利要求5所述的反应器，其特征在于，所述反应段(II)的夹角(β)与所述沉降段⑴的夹角U)相等。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的反应器，其特征在于，所述反应段(II)为圆柱状。
8.根据权利要求1-6中任意一项所述的反应器，其特征在于，所述进料管(3)穿过反应器主体的顶部垂直插入所述反应器主体内，并延伸至所述反应器主体内的反应段(II)的底部。
9.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于，所述加/卸剂管(I)在所述反应器主体的上方通入进料管(3)。
10.根据权利要求1-6中任意一项所述的反应器，其特征在于，所述反应油气导出管(2)穿过反应器主体的顶部插入所述沉降段(I)的顶部。
11.根据权利要求10所述的反应器，其特征在于，所述反应油气导出管(2)有多个，且多个该反应油气导出管(2)均匀分布。
12.根据权利要求10所述的反应器，其特征在于，在所述反应油气导出管(2)位于反应器主体内的一端安装有过滤器(6)。
13.根据权利要求1-6中任意一项所述的反应器，其特征在于，所述反应器还包括流化介质管(4)，该流化介质管(4)从所述反应器主体的底部插入所述反应器主体内的油剂初始接触段(III)，且流化介质管(4)的出口与进料管(3)的出口之间有间距。
14.根据权利要求13所述的反应器，其特征在于，所述反应器还包括流化介质分布板(5)，该流化介质分布板(5)位于流化介质管(4)的出口与进料管(3)的出口之间并固定在所述反应器主体的侧壁上。
专利摘要本实用新型提供了一种固定流化床反应器，包括反应器主体以及与该反应器主体连通的加/卸剂管(1)、反应油气导出管(2)和进料管(3)，所述反应器主体自上而下包括沉降段(I)、反应段(II)和油剂初始接触段(III)，且反应段(II)下端的横截面积与油剂初始接触段(III)上端的横截面积相等，沉降段(I)下端的横截面积与反应段(II)上端的横截面积相等，其中，沉降段(I)的横截面积自上而下逐渐缩小。本实用新型所述固定流化床反应器在与现有设计的沉降效果相同条件下，沉降段的高度可以大大降低，且裂化产物经过沉降段的时间可以缩短，由此可以进一步减少热裂化副反应。
文档编号C10G11/18GK202438304SQ20122005703
公开日2012年9月19日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者宋宝梅, 李正, 谢朝钢 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