[发明专利]环隙气升式气固环流反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种环隙气升式气固环流反应器设备，属于能源、化工、医药和生物等行业中的气固高效反应器、固体颗粒汽提器或固体颗粒取热器技术领域。

背景技术

在石油化工领域，经常需要对固体颗粒进行汽提，以除去固体颗粒吸附、夹带的产品或杂质气体。如流化催化裂化(FCC)沉降器内，催化剂颗粒之间和颗粒孔道内部充满着油气，约占产品总量的2～4w％，这些油气只有一部分被用来维持装置的热平衡，还有一大部分被催化剂携带到再生器烧掉，既增加了再生器的热负荷又减少了轻质油收率。通常这部分油气是通过蒸汽汽提的方式除去的，汽提效果的好坏直接影响着装置的产品收率和能耗高低，对于重油催化裂化而言，甚至会影响到装置的处理能力。

进入汽提器内的待生催化剂所夹带的油气主要分为两部分：1、催化剂颗粒间夹带的油气；2、催化剂微孔内吸附的油气。汽提器内汽固两相的接触效果直接影响着油气被置换和脱附的效率，而汽固接触效果则由汽提器结构决定。目前国内外使用的汽提器主要有三种结构形式，即人字挡板、盘形挡板和无内构件三种，其中由S&W公司引进的RFCC(渣油催化裂化)装置采用的即为无内构件汽提器。从理论上讲，有内构件的汽提器汽固接触效果好于无内构件的汽提器，因此汽提效率也高于无内构件的汽提器。

对于用于FCC工艺的催化剂汽提器而言，UOP和Mobil两家公司拥有了主要的专利技术。UOP汽提器工艺的特点是在内锥盘的裙板上开有许多小孔或短管，用以加强汽固接触。在此基础上，也产生了一些以进一步强化汽固接触为目的的改进专利。如USP 5910240在内锥盘上附加了许多三角形旋转叶片，对向下流动的催化剂产生导向作用；USP5549814则用多层格栅代替内锥盘，每层格栅像车辐条一样布置，每根辐条上开有小窗；USP 2001/0027938 A1提出了一种汽提器，其特点是挡板水平布置，板上开有小孔，或是由水平布置的格栅代替挡板，以破碎气泡。这类汽提器的共同特点是在操作中催化剂是垂直流过挡板(格栅)，导致汽固接触时间短、汽提效率有限。

中国专利申请CN 200420075014.1、CN 93247744等也公开了一些FCC汽提器，其采用了锥盘式的汽提挡板。CN 93247744公开的汽提器结构中，在与汽提挡板相连的裙体设置开孔，这样汽提蒸汽由裙体上的喷嘴分布到催化剂流道内，该装置的汽提机理为汽提蒸汽与催化剂在催化剂流道内接触，置换出催化剂间夹带的油气。CN 200420075014.1提出了另一种交错布置锥盘式汽提挡板结构，在多层汽提挡板间还布置有2层导流板(内环导流板和外环导流板)，为开孔板或格栅结构，而汽提挡板上不开孔，催化剂由内、外环汽提挡板上自上而下依次流过，该过程中催化剂还经过设有开孔或格栅的导流板，汽提蒸汽的流动通道则与催化剂相同，与催化剂实现逆流接触。由于导流板的设置，减少了催化剂的返混程度，并可破碎气泡。上述汽提器结构虽然可提高汽提效率，但由于汽提挡板上没有开孔，汽提蒸汽与催化剂在该部位不能充分接触，汽提蒸汽和催化剂的接触效率会降低，同时还会浪费一部分汽提器空间，因而总体来讲汽提效率的提高是有限的。中国专利98250779.8提出了一种汽提挡板开孔而裙体不开孔的汽提挡板结构，通过设置较大的开孔率，使挡板上的催化剂有一大部分由挡板上的孔流入挡板下方，类似于穿流操作。在这种结构中，汽提蒸汽与催化剂通过催化剂通道以及汽提挡板的孔而逆流接触，实现油气的汽提。可以看出挡板式的汽提器结构均十分复杂，制造、安装难度大，而且检修十分困难。

中国专利CN 98102166.2提出了一种适用于再生催化剂的中心气升式汽固环流汽提器，用以去除再生催化剂中的烟气；CN 98204681.2提出了一种与提升管出口快分系统配套的环流汽提器，适用于待生催化剂。这种汽提器内汽固接触效率高、催化剂停留时间长，能够充分将催化剂微孔内的油气置换掉。但这种汽提器也存在一些缺点：由于采用的是中心气升式的内环流结构，催化剂的进料必须由一个中心下料管进入汽提器导流筒内，对于工业中广泛应用的内提升管反应器结构，中心下料管是与提升管同心布置的，为了保证导流筒内催化剂环流时有足够的流通面积，中心下料管的直径常常设置为稍大于提升管直径，这样就大大限制了中心下料管内催化剂的流通量，进而限制了汽提器的催化剂处理量。另外，这种结构检修也较为困难。