一种用于重油催化裂解制低碳烯烃试验研究的固定流化床反应器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种重油高温催化裂解试验研究的固定流化床反应器，主要解决现有的固定流化床不适用于重油高温裂解的问题。其特征在于，反应器壳体从上至下依次为沉降段(M)、反应段(N)和分散段(H)。沉降段(M)呈圆台状，高度与其上端直径的比值为1～10∶1，反应段N的内部设有分布板(5)。与现有技术相比，本实用新型专利技术能够显著降低气固接触时间，使高温裂解后的低碳烯烃加速离开高温反应区，降低焦炭和干气产率，提高与工业数据相接近的评价数据。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及石油加工领域中用于催化剂性能评价以及原料油性质分析的一 种固定流化床反应器，特别是一种重油催化裂解制低碳烯烃试验研究的固定流化床反应
技术介绍
以乙烯、丙烯为代表的低碳烯烃是化学工业的最基本原料，随着石油化学工业的 快速发展，世界范围内对低碳烯烃，特别是乙烯、丙烯的需求越来越旺盛。据预测，乙烯作为 石化行业的龙头，到2010年世界生产能力将由2005年的117Mt增长到152Mt。而在我国， 2010年乙烯需求量可增长到29. 60Mt，丙烯则是规模仅次于乙烯的最重要的基本有机原料 之一，世界丙烯需求量年增长率达到12%左右。预计2010年丙烯产量可以达到8. 6Mt，而 丙烯表观消费量将达到10.49Mt。所以说，乙烯、丙烯平衡存在很大缺口，大力发展以乙烯、 丙烯为主的低碳烯烃生产技术具有很重要的现实意义。目前，国内外多以天然气或轻质石油馏分为原料，采用乙烯联合装置中蒸汽裂解 工艺生产低碳烯烃。在过去10 15年里，世界50%以上的乙烯是以石脑油为原料的裂解 装置生产的，丙烯的生产则主要依靠蒸汽裂解和催化裂化的副产，全球丙烯产量中70%来 源于蒸汽裂解，28%来源于催化裂化和2%来源于丙烷脱氢等技术。在我国，催化裂化生产 的丙烯占总产量的比例为39%左右，而蒸汽裂解生产的丙烯占总产量的比例约为61%。由 于我国原油偏重，轻烃和石脑油资源贫乏，进一步发展蒸汽裂解将受到原料油供应的制约， 这将严重影响我国乙烯、丙烯工业的发展。因此有必要加大开发重质油裂解制取低碳烯烃 技术的力度和工业推广的进程，以满足国民经济的快速增长对低碳烯烃的需求。因此，必须进行重质油裂解制取低碳烯烃标准评价设备仪器的研究，获得与工业 装置规律相接近的运行数据，建立能够反应催化剂以及重质油活性规律的评价设备，提高 催化剂评价效率和评价准确度，为重质油裂解制取低碳烯烃催化剂以及工艺开发提供技术 支持。固定流化床是催化实验室一个很重要的评价试验装置，其良好的操作弹性被广泛 地应用于催化裂化试验中。USP6, 069，012公布了一种改进型的固定流化床反应器，其结构如图1所示。该反 应器的结构改进主要体现在以下两个方面(1)采用了可改变喷嘴高度的进料套管，该套 管的内管用于输送原料油，而套管用来输送流化气体；(2)在反应器底部位置增设流化气 体喷嘴。上述结构方面的改进，使得该固定流化床可以通过调节进料喷嘴高度实现对反应 时间的调整。此外，在反应器底部位置增设流化气体喷嘴可以改善催化剂的流化形态，但当 反应器床层线速较大时，催化剂床层会发生剧烈湍流和腾涌，催化剂被提升到反应器顶部， 偏离反应器的恒温段，使反应温度不能得到有效地控制。由于上述床层限速的限制，该反应 器只适用于常规条件评价催化剂以及原油性质，不适用于高温下重质油裂解制取低碳烯烃的反应性能评价。CN2512495公布了一种用于催化裂化试验研究的固定流化床反应器，如图2所示。 该反应器自上而下分为沉降段、反应段和油剂初始接触段。该固定流化床反应器内增设流 化介质分布板和筛孔板，这些改进措施进一步改善催化剂的流化状态，同时原料油自上而 下进料方式提高对原料预热温度控制能力，对重质油催化裂化及苛刻的反应条件适应性有 所提高。但是，由于该反应上部仍采用空间较大的圆柱状的沉降段，试验过程中存在反应油 气在该段停留时间过长易发生过裂化现象，生成大量的干气，造成其结果与工业数据匹配 性较差，影响评价试验的准确性。CN200720169455. 1公布了一种用于试验研究的固定流化床反应器，如图3所示。 该反应器自上而下分为沉降段、反应段和油剂初始接触段三部分。该固定流化床呈圆台状 设计，在多产小分子烯烃体系中，反应产物在反应器上部高温部位线速度加快，缩短反应中 间产物在催化剂稀相段的共存时间，在抑制小分子烯烃之间的缩聚反应方面有所提高。但 是，该反应器沉降段易发生过裂化现象，干气及焦炭产率偏大，而且该反应器原料油从底部 进入，在直接向上喷射过程中与催化剂接触易发生射流和沟流现象，尤其是高温情况影响 更大，直接影响评价数据的重复性和准确性。CN200720090308. 5公布了一种固定流化床反应器，设有壳体，在壳体内，上部为圆 柱形的沉降段，下部为倒圆锥形的反应段，原料油与蒸汽进入管由进油管和环绕进油管的 外壁设置的外套管组成，进油管与外套管之间构成环形的蒸汽进汽通道，进油管和外套管 的底部设有雾化喷嘴，外套管的上部设有进汽管，在反应段内沿轴向至少设置2层隔栅板， 反应原料油与流化气体从顶部进入，经过高温预热后与催化剂接触，反应后的油气通过顶 部的过滤器进入油气分离系统。该反应器的顶部沉降区域容易形成死区，影响其分析评价 的准确性。
技术实现思路
本技术要解决的主要技术问题是针对目前重油高温催化裂解制低碳烯烃试 验研究的固定流化床反应器所存在的缺陷，提供一种用于试验研究的固定流化床反应器。一种用于重油高温催化裂解制低碳烯烃试验研究的固定流化床反应器，其特征在 于反应器自上至下由沉降段M、反应段N和分散段H组成；反应器的顶部设有法兰2，法兰2 上设有加剂管1、热电偶套管3、原料油与流化气体管4以及反应油气导出管8，均通入至反 应器内；沉降段M呈上小下大的正圆台状，高度与其上端直径的比值最好为1 10 1;反 应段N和分散段H均呈上大下小的倒圆台状，两段形成一个倒圆锥形，即反应段的上端最大 直径与沉降段下端直径相等，而其最小直径与分散段上端最大直径相等，反应段N高度与 其上端直径的比值最好为1 10 1 ；反应段N中央设有强化分布板5，与器壁之间留有 空隙，空隙的距离最好为强化分布板5直径的5 10%，强化分布板5的开孔率为60% 90% ；反应油与流化气体管4垂直地穿过法兰2和强化分布板5的中心，出口处设有喷嘴， 位于反应段N与分散段H之间；伸入至反应器内的反应油气导出管入口处套有过滤器7，过 滤器7固定在法兰上。强化分布板5上沿与反应器底部的垂直距离最好在分散段H底部上方10 20cm 处，强化分布板5与反应器壁的距离为强化分布板5直径的5 10%，大于原料油与流化气体管4的下端离反应器底部的垂直距离，并且小于热电偶套管的下端离反应器底部的垂直距 离，强化分布板5的厚度为2 12mm，并且强化分布板5固定在原料油与流化气体管4上。反应器的顶部设置法兰2，法兰可以包括上、下法兰盘，以及位于上、下法兰盘之间 的石墨密封垫片，其中，上法兰盘加工成一定直径的凹槽，凹槽内放置石墨密封垫片，通过 石墨密封垫片使它与下法兰盘通过螺栓紧密地固定连接在一起。加剂管1，热电偶套管3、反应油与流化气体管4以及反应油气导出管8均穿过并 且固定于上法兰盘。热电偶套管3与反应器中心轴线平行，垂直插入反应器内部，其底端最 好位于强化分 布板5的上端，与强化分布板保持一定的距离，优选为2 10cm。反应油气导出管8设置为2 4组，均勻分布在法兰上，每个过滤器7连接一个反 应油气导出管8。过滤器7可以采用陶瓷或粉末冶金材料。图4中所示反应器的具体操作过程如下1、评价反应前先通过加剂管1加载一定量的催化剂，催化剂主要聚集在反应器的 底部分散段。流化气体可以采用空气或水蒸汽，通过原料油与流化气本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种重油催化裂解制低碳烯烃试验研究的固定流化床反应器，其特征在于反应器自上至下由沉降段、反应段和分散段组成；反应器的顶部设有法兰（２），法兰（２）上设有加剂管（１）、热电偶套管（３）、原料油与流化气体管（４）以及反应油气导出管（８），均通入至反应器内；沉降段呈上小下大的正圆台状；反应段和分散段均呈上大下小的倒圆台状，两段形成一个倒圆锥形，即反应段的上端最大直径与沉降段下端直径相等，而其最小直径与分散段上端最大直径相等；反应段中央设有强化分布板（５），与器壁之间留有空隙，强化分布板（５）的开孔率为６０％～９０％；反应油与流化气体管（４）垂直地穿过法兰（２）和强化分布板（５）的中心，出口处设有喷嘴，位于反应段与分散段之间；伸入至反应器内的反应油气导出管入口处套有过滤器（７），过滤器（７）固定在法兰上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：樊江涛，王智峰，高雄厚，张忠东，王宝杰，田爱珍，侯凯军，娄来银，王林，张爱群，顾国强，马燕青，刘兰华，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11