[发明专利]一种改进的流化催化转化反应器

说明书

技术领域

本发明属于一种在不存在氢的情况下烃油的催化转化设备。

背景技术

为了降低车用汽油燃烧所排放的尾气对环境造成的污染程度，很多国家都制定了严格的汽油质量标准。例如，我国制定的车用汽油新的控制指标为：烯烃不大于35v％，芳烃不大于40v％，苯不大于2.5v％，硫不大于0.08m％。我国的炼油技术结构决定了催化裂化装置所生产的汽油在调和成品汽油中占有较大的比例(接近于80％)。由于我国催化裂化装置所加工的原料油性质较差(主要表现在密度大和残炭高)，所以催化裂化装置所生产的汽油产品中的烯烃含量较高，通常在40v％～65v％之间。这必然造成调和成品汽油中的烯烃含量明显高于国家环保局所规定的汽油新质量标准。因此，降低催化裂化装置所生产的汽油产品中的烯烃含量是对传统的催化裂化工艺进行技术更新的一个重要内容。

石油烃的催化裂化反应是在催化裂化工艺的提升管反应器内实现的。提升管反应器为一根垂直的空心圆管，其直径在1m左右，高度通常在20m～60m之间。由饱和烃、芳烃、胶质和沥青质等四组分组成的液态原料油，从提升管底部以一定角度斜向上喷入。当与垂直向上流动的高温再生催化剂接触后，液态原料油迅速发生汽化并开始发生催化裂化反应。刚开始发生的反应被称为一次反应，主要是原料油各组分的C-C键断裂反应。这些一次反应的产品之一为烯烃。由于烯烃的反应活性较高，它们立即发生各种二次反应，如：裂化、环化、异构化、烷基化、氢转移和叠合，等等。显而易见，降低汽油中烯烃含量的较好方法是选择性地强化烯烃的一些二次反应，如氢转移和异构化，使烯烃尽可能地转化为异构烷烃和芳烃。

但常规的提升管反应器直径是均匀的，其入口流体速度为4～5米/秒。随着催化裂化反应的进行，反应系统生成更多的小分子。分子膨胀使提升管内垂直向上的流体速度急剧增加，达到15～18米/秒，反应时间显著减小，只有2～3秒。这显然不利于一些能改善产品质量分布的烯烃二次反应的进行。解决这一问题的理想方法就是在均匀直径的提升管反应器的中上部某段处进行扩径，使烯烃能有更长的时间参加二次反应。CN1237477A、CN1232069A分别公开该反应器的结构及使用该反应器的工艺方法。采用该反应器的工业装置运行结果表明，该反应器能显著降低汽油中的烯烃含量，产品总液收增加，焦炭选择性变强，干气和油浆产率下降。但是，第二反应区直径的扩大造成第二反应区的流体速度急剧减小，从沉降器引入到第二反应区的待生催化剂，由于局部阻力的影响，在第二反应区内分布不均匀。在靠近待生催化剂给入口区域，催化剂的浓度较大，而在其它区域内催化剂浓度较小。催化剂这种不均匀分布降低了反应油气与催化剂的接触效果，影响了烯烃的二次转化反应程度。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上设计一种改进的流化催化转化反应器，以使第二反应区内的催化剂分布均匀。

本发明设计的改进的流化催化转化反应器结构特点为：

反应器沿轴线方向从下至上依次包括同轴的预提升段、第一反应区、直径较第一反应区扩大了的第二反应区，改进之处是在第一反应区与第二反应区之间的空间内安放带孔分布板。

所述第一反应区与第二反应区之间的空间可以是第一反应区与第二反应区之间自然形成的圆台形结合部位附近，也可以在第一反应区与第二反应区之间设置一个混合区。所述混合区的形状为圆筒或圆台形筒，与整个反应器同轴布置，混合区的入口与第一反应区的出口相连，混合区的出口与第二反应区的入口相连，上述两个连接部位均为圆台形。所述混合区的直径与第一反应区的直径之比为1.0～2.0∶1，混合区的高度与第一反应区的高度之比为0.1～0.8∶1。

所述带孔分布板的形状可以是表面皿、圆台形筒、多边形，但不局限于这些形状。

其中表面皿状分布板类似于向下凹陷的表面皿，分布板中间为一个开口的大圆孔，其直径是第一反应区出口直径的0.5～1倍；分布板周围若干个小孔，小孔的开孔面积是第一反应区出口面积的0.01～0.5倍。

圆台形筒状分布板的底部为一大孔，底部大孔的直径是第一反应区直径的0.5～1倍；顶部也为一大孔，顶部大孔的直径是第二反应区直径的0.5～1倍。在该类分布板侧壁上开有若干小孔，小孔的开孔面积是第一反应区出口面积的0.5～1.2倍。