[发明专利]一种固定流化床反应器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种固定流化床反应器及其应用。

背景技术

催化裂解是在催化剂存在的条件下对石油烃进行裂解以生产低碳烯烃的技术，由于原料来源广、烯烃产品结构易调整、能耗低以及二氧化碳排放少等优点，近年来，催化裂解技术取得了较快的发展。特别针对轻质油品如石脑油催化裂解技术是优化利用石脑油资源，提高炼厂经济效益的重要技术，围绕该技术的工艺开发、催化剂的研制，或是不同原料油、催化剂的筛选评价，都离不开实验室小型评价装置。

目前，应用于催化裂解的实验装置主要有循环流化床、固定流化床和固定床，固定流化床装置因其结构简单、操作弹性好、床层等温、传热效率高等优点被广泛应用于催化裂解实验研究，而固定流化床反应器是该类型实验装置的核心设备。

现有技术中，常用的固定流化床反应器的结构如图1所示。该反应器自上而下由法兰盘、柱状的沉降段、圆锥状的反应段构成。此外，在该反应器内部设有进料管线、热电偶套管、反应油气过滤管等构件。由图1可以看出，进料管线、热电偶套管、过滤管均通过法兰盘固定在反应器顶部，且其进料管线自上而下地沿中心轴线插入反应器中，其插入深度一般为反应器垂直高度的1/2以上。尽管该反应器具有结构简单、操作弹性好等特点，但由于受到进料方式的限制，原料油的实际预热温度往往偏离试验所要求的预热温度，而接近于反应器内部温度，导致过度热裂化使得干气和焦炭的产量增大。此外，原料油的雾化效果也不够理想，尤其是当原料油中538℃以上馏分含量较高时，试验得到的焦炭产率远大于工业生产数据，试验数据的可比性将受到影响。

US 6069012公开了一种改进的固定流化床反应器，其结构如图2所示。该反应器的沉降段和反应段均呈圆柱状，固定流化床反应器可以通过调节进料喷嘴高度实现对反应时间的调整。此外，反应器底部增设流化气体喷嘴以改善催化剂的流化状态。由于受床层线速的限制，该反应器只适于在常规的催化裂化反应条件下进行试验。

此外，CN 2512495Y、CN 201042664Y、CN 202438304U等专利技术均是在图1所示的常规的固定流化床反应器构型的基础上作了部分改进，以适应不同的工艺。例如，CN 201042664Y采用类似的进料系统，同时采用锥型反应器，并增设了分布板，在一定程度上改善了在高温高线速下流化质量下降的缺点。

又如，CN 201064712Y公开了一种用于实验研究的固定流化床反应器，其结构如图3所示。该反应器自上而下包括沉降段Ｉ、反应段Ⅱ和油剂初始接触段Ⅲ，该反应器主要对沉降段的构型作了改进，所述沉降段自上而下由圆台状的沉降段Ｉa和圆柱状的沉降段Ｉb组成，可缩短反应中间产物在催化剂稀相段的共存时间，有效地缩短了小分子烯烃之间的缩聚反应。

综上所述，现有技术的固定流化床反应器主要针对重质油的常规催化裂化和催化裂解，由于如石脑油等轻质油品的催化裂化反应具有反应温度高、剂油比大、油气线速高、多产气体等特点，而采用上述的固定流化床反应器进行催化裂解时，在高温反应条件下床层内催化剂分布不均匀，油剂接触不充分，而会影响最终的产物分布，因而现有技术的固定流化床反应器并不适用于如石脑油等轻质油品的催化裂解反应温度高、剂油比大、油气线速高、多产气体等特殊的反应需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种新的固定流化床反应器及其应用。

为了实现上述目的，本发明提供一种固定流化床反应器，所述固定流化床反应器包括以可拆卸的方式密封连接的顶部密封结构和反应器主体，与该反应器连通的出口管8和进料管1，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，所述反应段Ⅱ自上而下包括第一反应段Ⅱ-1和第二反应段Ⅱ-2，沉降段Ⅰ下端的横截面积与第一反应段Ⅱ-1上端的横截面积相等，第一反应段Ⅱ-1下端的横截面积与第二反应段Ⅱ-2上端的横截面积相等，第二反应段Ⅱ-2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，且所述第一反应段Ⅱ-1的横截面积自上而下逐渐增大，第二反应段Ⅱ-2的横截面积自上而下逐渐缩小。

本发明还提供了所述固定流化床反应器在用于轻质油品，特别是石脑油催化裂解中的应用。

本发明提供的固定流化床反应器通过对反应段Ⅱ的构型进行改进，使得该反应器在应用于如石脑油等轻质油品的催化裂化时显现出床层线速稳定、油剂接触充分等特点，而有利于改善产物分布，提高目标产物的收率。

本发明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。

附图说明