專利名稱：一種帶有密閉式粗旋快分的催化裂化多提升管反應器及其催化裂化方法
技術領域：
本發明屬于石油煉制與化工進行催化裂化反應的設備和方法，更具體地說，是應用于石油煉制催化裂化裝置中的一種新型多提升管反應器設備和催化裂化方法。
背景技術：
近些年來，圍繞著對催化裂化反應技術的深入研究發展和延伸，國內外研究單位和工程公司都開展了大量的研究開發，并形成了一系列的催化裂化家族化技術，如石科院開發的MGD、MIP-CGP, DCC、ARGG以及CPP反應工藝，洛陽工程公司的靈活多效催化裂化工藝方法(FDFCC)，石油大學(華東)的雙提升管技術(TSRFCC和TSRCP-MPE)以及石油大學 (北京)的輔助反應器技術等具有各自技術特色的催化反應技術，滿足市場對催化裂化產品的要求。舉例來說，如圖1所示為催化裂化裝置典型的雙提升管技術反應部分示意圖，這些催化裂化提升管反應工藝基本上均通過設置1-2根提升管，在不同的提升管或者提升管的不同位置設置不同的反應功能區，以達到不同的進料在適宜的反應環境下，最大化地提高目的產品的收率以及改善產品質量。但是由于提升管數量的局限性，對多種不同性質的進料，在有限的獨立提升管上很難達到各自理想的反應環境，另外，這些技術都沒有對提升管出口快分系統做出創新，只是對提升管內的反應有所優化，沒有進一步對提升管出口的二次反應區做到抑制和消除，因此，難于對整個提升管反應器做到最優化考慮。在催化裂化裝置提升管反應器中，提升管出口的氣固快速分離系統(簡稱快分) 對反應油氣與催化劑盡可能地做到快速分離，從而縮短油氣在反應沉降器內的停留時間， 減少非理想的二次裂化，改善產品分布起著至關重要的作用，是反應部分的關鍵設備之一。 目前提升管出口快分系統主要有兩種粗旋快分系統和VQS快分系統。粗旋快分系統具有設備簡單，分離效率高以及操作彈性大等優點，但不足之處在于盡管目前對該系統結構進行了一些改進，但在進一步的縮短裂化油氣在沉降器的停留時間，降低沉降器結焦，保證裝置長周期運行等方面不盡理想，適用于在原料性質較好的催化裂化裝置上應用；VQS快分系統在減少油氣停留時間，降低反應系統結焦方面，尤其是在原料性質很差的情況下，防結焦效果非常顯著，但不足點是在生產操作上需要嚴格精細，對操作人員的操作水平要求較高。總之，這兩種快分系統在使用性能上各有優缺點，在一些特定的條件下，才能更好地發揮出各自快分系統的特點和技術先進性。專利US 5944982A公開了一種雙提升管催化轉化裝置，該裝置包括提升管、旋風分離器、汽提段，并設有氣體回收管和分離容器；分離容器由頂部圓錐部分和中間直筒體組成，其上部與氣體回收管相連，下部設有開口，使待生催化劑通過開口進入汽提段；氣體回收管上部與旋風分離器。該發明可在一個FCC反應器的情況下，為兩個單獨的反應區提供彼此獨立的控制；但未公開催化轉化裝置油氣集合管上部與各臺頂部旋風分離器入口相連，中部與粗旋風分離器的升氣管相通。
發明內容
本發明的目的在于針對目前主要的單或雙提升管反應器以及提升管出口快分系統的一系列問題，開發了一種新型的帶有密閉式粗旋快分的催化裂化多提升管反應器及其催化裂化方法，使這種新型提升管反應器更加有利于優化不同性質原料在不同的提升管反應條件下，改善目的產品收率，提高輕質油收率；同時可以更有效地降低反應系統結焦，確保裝置長周期安全運行；另外，該系統設備結構簡單，操作彈性大，對降低操作人員的工作強度具有積極的意義。本發明的之一的帶有密閉式粗旋快分的催化裂化多提升管反應器是通過以下技術方案來實現的本發明的帶有密閉式粗旋快分的催化裂化多提升管反應器，包括提升管1、汽提段 6、反應沉降器7以及其中的粗旋風分離器2和頂部旋風分離器4，其特征在于所述的粗旋風分離器2出口升氣管通過一根直筒型結構的油氣集合管3與頂部旋風分離器4入口油氣管連接。所述的各個粗旋風分離器2出口升氣管通過一根直筒型結構的油氣集合管3與頂部的各個旋風分離器4入口油氣管密閉直聯，組成密閉快分系統。反應沉降器7的內部設置有由上部的圓錐筒體和下部的直筒體組成的汽提蒸汽收集罩5，其中，上部的圓錐筒體的頂端與油氣集合管3的底部相連，下部的直筒體與汽提段6相連通。在具體實施中，所述的提升管1數量為2 4根；各提升管1分別與各粗旋風分離器2相連接；所述的反應沉降器7的底部外嵌在所述的汽提蒸汽收集罩5的下部的位置；所述的汽提蒸汽收集罩5的下部的直筒體上開有槽口，待生催化劑通過該槽口進入汽提段6 ；所述的粗旋風分離器2的升氣管與油氣集合管3的夾角可以為15 90°。在所述的反應沉降器7的內部，設置的內件包括粗旋風分離器2、油氣集合管3、頂旋風分離器4和汽提蒸汽收集罩5。所述的內件共同將反應沉降器7分割為內外兩個獨立的密閉空間；其中，內件之間相互連接的空間的為罩內空間A ；內件與反應沉降器7之間的空間為罩外空間B。本發明之二的之任一所述的帶有密閉式粗旋快分的催化裂化多提升管反應器的催化裂化方法是這樣實現的，各個提升管1的油劑進入反應沉降器7內的多個粗旋風分離器2進行氣固一次快速分離；一次快速分離后的油氣和少量催化劑經過粗旋風分離器2升氣管通過直聯方式進入油氣集合管3，進而直接進入頂部旋風分離器4進行氣固二次分離；氣固二次分離后，從粗旋風分離器2和頂部旋風分離器4回收下來的待生催化劑通過汽提蒸汽收集罩5的下部的直筒體上開有的槽口進入汽提段6進行汽提；從汽提段6來的汽提蒸汽經過汽提蒸汽收集罩5匯入油氣集合管3，再進入頂部旋風分離器4。本發明的反應沉降器7內分別為罩內空間A和罩外空間B，所述的油氣主要在罩內空間A中短暫停留，罩外空間B僅有待生催化劑攜帶來的少量油氣。本發明的主要創新在于1)采用了不少于兩根的多提升管系統的設置；2)在提升管出口采用了新型的密閉快分系統。因此，本發明與傳統的提升管反應器相比，在優化提升管反應條件和反應后的油劑快速分離方面體現出了一些非常明顯的優勢。通過采用上述的技術方案，本發明可以達到的效果主要體現在以下幾點1.由于設置了不少于兩根的獨立提升管反應器，使多根不同的獨立提升管實現不同的反應功能成為可能，更有利于實現多產汽油、多產柴油以及多產烯烴(如乙烯、丙烯等)的生產方案；同時由于不同的獨立提升管的熱媒催化劑可以是來自于再生器或汽提段的再生、半再生以及待生催化劑，從而可以更加有利于滿足不同性質的反應進料在優化的反應環境下進行裂化反應，達到提高目的產品收率和改善產品質量的目標；另外，根據不同生產方案的靈活調整切換的需要，可以通過在一套多提升管系統中預先設置多根具有不同功能的獨立提升管系統，從而可以根據實時市場對催化裂化產品的不同需求，靈活地調整多提升管系統的操作模式和生產方案，更好地提高目的產品的收率和改善產品質量，從而更好地實現煉油企業創造經濟效益的穩定性；2.由于采用了粗旋風分離器升氣管與頂部旋風分離器密閉直聯的方式，可以有效縮短油氣在沉降器內的停留時間，減少非理想的二次裂化反應，提高目的產品的收率；3.由于在罩外空間B只有少量油氣短時停留，大大降低了油氣在沉降器內結焦的可能性，確保裝置可以達到長周期安全運行的目的；4.由于在多個提升管出口采用了粗旋風分離器形式的一次分離設備，提高了氣固分離的效率，同時利用其操作彈性大的優點，極大地降低了操作難度，有利于降低操作人員的工作強度。下面結合圖2和具體實施方式
對本發明專利作進一步詳細描述。
圖1是現有雙提升管反應器的設備內構件組成和結構示意2是本發明多提升管反應器的設備內構件組成和結構示意圖
具體實施例方式如圖2所示，該帶有密閉式粗旋快分的多提升管反應器，包括提升管1、汽提段6、 反應沉降器7以及其中的粗旋風分離器2和頂部旋風分離器4。反應沉降器7中各個粗旋風分離器2出口升氣管通過一根直筒型結構的油氣集合管3與頂部的各個旋風分離器4入口油氣管密閉直聯，組成密閉快分系統。反應沉降器7的內部設置有由上部的圓錐筒體和下部的直筒體組成的汽提蒸汽收集罩5，反應沉降器7的底部外嵌在汽提蒸汽收集罩5的下部的位置。汽提蒸汽收集罩5 上部的圓錐筒體的頂端與油氣集合管3的底部相連，下部的直筒體與汽提段6相連通；汽提蒸汽收集罩5的下部的直筒體上還開有槽口，待生催化劑通過該槽口進入汽提段6。提升管1數量為4根，各提升管1分別與各粗旋風分離器2相連接；粗旋風分離器 2的升氣管與油氣集合管3的夾角為45° ；反應沉降器7的內部，設置的內件包括粗旋風分離器2、油氣集合管3、頂旋風分離器4和汽提蒸汽收集罩5。該設備內件共同將反應沉降器7分割為內外兩個獨立的密閉空間；其中，設備內件之間相互連接的空間的為罩內空間A ；設備內件與反應沉降器7之間的空間為罩外空間B。其催化裂化的方法如下(1)多個提升管1的油劑進入反應沉降器內的多個粗旋風分離器2進行氣固一次快速分離；分離后的油氣和少量催化劑經過粗旋風分離器2升氣管通過直聯方式進入油氣集合管3，進而直接進入頂部旋風分離器4進行氣固二次分離；( 氣固二次分離后，從粗旋風分離器2和頂部旋風分離器4回收下來的待生催化劑通過汽提蒸汽收集罩5的下部的直筒體上開有的槽口進入汽提段6進行汽提；從汽提段6來的汽提蒸汽經過汽提蒸汽收集罩5也匯入油氣集合管3，再進入頂部旋風分離器4 ；(3)反應沉降器內由汽提蒸汽收集罩、油氣集合管和頂旋風分離器等設備內件分割為內外兩個密閉的獨立空間，分別為罩內空間A和罩外空間B，油氣主要在罩內空間A有極短的停留時間，而罩外空間B僅有待生催化劑攜帶來的少量油氣，因此大大降低了油氣在罩內外大量結焦的可能性。在具體實施過程中，可以根據生產方案(如多產汽油、柴油或烯烴方案)的需要， 設置2 4根獨立提升管并且將其劃分為不同的反應功能區，將不同性質的反應進料注入到功能不同的獨立提升管中，通過優化不同提升管中的熱媒催化劑活性、劑油比、反應溫度，另外還可以根據不同進料在提升管中反應停留時間的需要，在提升管上的適當位置設置進料噴嘴。同時還需要根據反應操作條件優化汽提蒸汽收集罩5、油氣集合管3、粗旋風分離器2以及頂旋風分離器4的結構和尺寸，同時采用適當的設備連接方式和吸收熱膨脹的特殊結構，另外在工藝上考慮在沉降器內注入適量的防焦蒸汽和采用適當的操作模式，形成罩內外空間的壓差，防止罩內油氣泄漏至罩外，通過以上措施，可以使該系統在不同的油劑入口條件下都能保持內外罩的密閉性、較高的氣固分離效率以及合理的壓降，從而有效縮短油氣在沉降器內的停留時間，減少非理想的二次裂化反應，提高目的產品的收率；同時大大降低了油氣在沉降器內結焦的可能性，確保裝置可以達到長周期安全運行的目的；另外由于粗旋風分離器操作彈性較大，極大地降低了操作難度，有利于降低操作人員的工作強度。
權利要求
1.一種帶有密閉式粗旋快分的催化裂化多提升管反應器，包括提升管(1)、汽提段 (6)、反應沉降器(7)以及其中的粗旋風分離器(2)和頂部旋風分離器G)，其特征在于所述的粗旋風分離器(2)出口升氣管通過一根直筒型結構的油氣集合管(3)與頂部旋風分離器(4)入口油氣管連接。
2.如權利要求1所述的帶有密閉式粗旋快分的催化裂化多提升管反應器，其特征在于所述的各個粗旋風分離器(2)出口升氣管通過一根直筒型結構的油氣集合管(3)與頂部的各個旋風分離器(4)入口油氣管密閉直聯，組成密閉快分系統。
3.如權利要求2所述的帶有密閉式粗旋快分的催化裂化多提升管反應器，其特征在于反應沉降器(7)的內部設置有由上部的圓錐筒體和下部的直筒體組成的汽提蒸汽收集罩(5)，其中，上部的圓錐筒體的頂端與油氣集合管(3)的底部相連，下部的直筒體與汽提段(6)相連通。
4.如權利要求1 3之一所述的帶有密閉式粗旋快分的催化裂化多提升管反應器，其特征在于所述的提升管⑴數量為2 4根，各提升管⑴分別與各粗旋風分離器(2)相連接。
5.如權利要求1 3之一所述的帶有密閉式粗旋快分的催化裂化多提升管反應器，其特征在于所述的反應沉降器(7)的底部外嵌在所述的汽提蒸汽收集罩(5)的下部的位置； 所述的汽提蒸汽收集罩(5)的下部的直筒體上開有槽口，待生催化劑通過該槽口進入汽提段(6)。
6.如權利要求1 3之一所述的帶有密閉式粗旋快分的催化裂化多提升管反應器，其特征在于所述的粗旋風分離器O)的升氣管與油氣集合管(3)的夾角為15 90°。
7.如權利要求4所述的帶有密閉式粗旋快分的催化裂化多提升管反應器，其特征在于所述的反應沉降器(7)的底部外嵌在所述的汽提蒸汽收集罩(5)的下部的位置； 所述的汽提蒸汽收集罩(5)的下部的直筒體上開有槽口，待生催化劑通過該槽口進入汽提段(6)；所述的粗旋風分離器O)的升氣管與油氣集合管(3)的夾角為15 90°。
8.如權利要求1 7之一所述的帶有密閉式粗旋快分的催化裂化多提升管反應器的催化裂化方法，其特征在于各個提升管(1)的油劑進入反應沉降器(7)內的多個粗旋風分離器( 進行氣固一次快速分離；一次快速分離后的油氣和少量催化劑經過粗旋風分離器( 升氣管通過直聯方式進入油氣集合管(3)，進而直接進入頂部旋風分離器(4)進行氣固二次分離。
9.如權利要求8所述的帶有密閉式粗旋快分的催化裂化多提升管反應器的催化裂化方法，其特征在于氣固二次分離后，從粗旋風分離器( 和頂部旋風分離器回收下來的待生催化劑通過汽提蒸汽收集罩(5)的下部的直筒體上開有的槽口進入汽提段(6)進行汽提；從汽提段(6)來的汽提蒸汽經過汽提蒸汽收集罩( 匯入油氣集合管(3)，再進入頂部旋風分離器(4)。
全文摘要
本發明為一種帶有密閉式粗旋快分的催化裂化多提升管反應器及其催化裂化方法。本發明的反應器包括提升管、汽提段、反應沉降器以及其中的粗旋風分離器和頂部旋風分離器，所述的粗旋風分離器出口升氣管通過油氣收集管與頂部旋風分離器入口連接。本發明通過設置多根獨立的提升管，從而可以根據裝置生產方案和產品質量的需要，不同性質的進料分別在各自適宜的反應環境下進行裂化反應，提高了目的產品收率。且由于該系統在提升管出口采用了新型密閉式粗旋快分系統，可以有效縮短裂化油氣在沉降器內的停留時間，降低生焦率，提高目的產品的收率，從而還可以確保裝置長周期安全運行。
文檔編號C10G51/06GK102240528SQ20101017206
公開日2011年11月16日 申請日期2010年5月14日 優先權日2010年5月14日
發明者余龍紅, 吳雷, 張必強, 徐永根, 李榮楣, 楊啟業, 范聲, 黃澤川 申請人:中國石化工程建設公司, 中國石油化工集團公司