[发明专利]一种直流式短接触旋流反应器

说明书

技术领域

一种直流式短接触旋流反应器，属于气固相短时接触催化反应设备，特别适用于重质、劣质油加工用催化裂化工艺。

背景技术

传统催化裂化反应器装置的一般形式：油气在提升管内反应形成气固混合物，经提升管末端出口快分结构快速分离，再经旋风分离器进入油气集气室，然后经转油线引入分馏塔。近些年来，为了适应重质原油、渣油特点，许多石油公司及研究机构对催化裂化提升管反应器进行了一系列的改进，主要包括：进料段预提升技术、重油进料喷嘴技术、分段进料技术、提升管反应终止技术、提升管末端快速分离技术、待生催化剂高效汽提技术、高效再生技术等，有关催化裂化的各种新技术、新设备和新型催化剂的不断出现，不同程度地促进了催化裂化技术的发展。但是，由于提升管反应器本身问题，存在轴向返混较大、气固分布不均匀、催化剂由于积炭而活性和选择性迅速下降、提升管中后部不利的二次反应严重、有价值的中间产物收率和选择性不高、汽油烯烃含量较高以及反应器末端和后续沉降器结焦等缺点。

随着原油的重质化和劣质化加剧，基于目前催化裂化装置的实际情况，作为催化裂化反应过程的核心一传统提升管反应器而言，渣油催化裂化很难再取得突破性的进展。开发出一种适合于现有提升管的改造、投资小、能最大程度地实现剂油短时接触的新型催化裂化技术，将是今后渣油催化裂化领域中的一个重要发展方向。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种气固停留时间短、轴向返混少、催化剂与气体产物能实时分离的直流式旋流反应器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该直流式短接触旋流反应器，包括导向叶片、筒体以及伸入筒体内部的催化剂进料管和新鲜原料引入装置，其特征在于：所述导向叶片安装在筒体内部，导向叶片中心位置设有与筒体同轴的整流锥，导向叶片与整流锥将筒体分成上部的混合区和下部的反应/分离区两部分；

混合区的上端设有入口锥段，入口锥段的顶部圆周均匀安装多支催化剂进料管，入口锥段的圆锥面安装多支新鲜原料引入装置，入口锥段顶部下方设置一个防焦蒸汽分布器，防焦蒸汽分布器向混合区内输送一定量的水蒸汽，以防止入口锥段顶部油气长时间停留而结焦。

反应/分离区下端设有导尘锥，导尘锥下端设有密相卸料口，反应/分离区中设有排气管，排气管一端插入反应/分离区中，另一端伸出导尘锥侧壁。

催化剂在混合区内与侧向进入的新鲜原料雾化蒸汽错流接触，混合并迅速传质传热；催化剂在反应区内实现反应和分离同步进行，边反应边分离。

所述的入口锥段的顶部中心位置安装一支回炼油引入装置，回炼油引入装置伸入入口锥段内部。新鲜原料引入装置和回炼油入装置的长度足以使原料实现充分雾化。

所述的催化剂进料管与新鲜原料引入装置数量相等，布置方式都采取圆周均匀布置，即在同一截面内按相同的旋转方向均匀的布置。

优选的，催化剂进料管与新鲜原料引入装置数目均为四个或六个。

所述的新鲜原料引入装置与入口锥段的连接方式为直插式，新鲜原料引入装置端口插入入口锥段的圆锥面，新鲜原料引入装置的中心轴线与水平方向成0~60°夹角。

所述的催化剂进料管插入入口锥段的顶端，其轴线与竖直方向成0~45°夹角。

所述的入口锥段的锥角α=30~120°。

所述的筒体直径为D，混合区长度L₁=1~5D，反应/分离区长度L₂=1~4L₁。混合区为旋流反应器提供了原料和催化剂的混合空间，混合区的长度L₁可使催化剂在进入导向叶片的流道时分布的更加均匀，反应/分离区是本反应器主要反应和分离空间。

所述的导向叶片与外圈的筒体及内圈的整流锥之间均为无缝装配。导向叶片的数量可以根据需要进行调节，导向叶片将催化剂和原料油蒸汽的轴向运动变成螺旋运动，湍流度提高，接触效率提高。

所述的导尘锥的锥角γ=5~90°。

所述的排气管为45°、60°或90°的弯管，排气管的直径d=0.2~0.8D，排气管插入筒体的深度为反应/分离区长度L₂的0.1~0.7倍。排气管穿过导尘锥，有利于将反应生成的小分子油气及时引出。

与现有技术相比，该直流式短接触旋流反应器具有的有益效果是：