CN118028011A - 一种石油化工生产用催化裂化装置及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油加工技术领域，公开了一种石油化工生产用催化裂化装置及应用方法，包括提升管，提升管具有预提升喷嘴；催化剂再生管线，其固定连接在提升管上并与提升管内连通；进料器，固定连接在提升管上并与提升管内连通；以及反应段；反应段具有下挡斜板，固定连接在反应段内壁上；以及循环斜板，固定连接在反应段内壁上且与下挡斜板相平行，每一循环斜板远离反应段内壁的一端设置有喷射嘴，喷射嘴通过气道与进料器连通。本发明通过在反应段设置下挡斜板，上升的催化剂粒子气流在撞击下挡斜板后会形成逆时针的涡流，而喷射嘴喷出烃类进料可以形成顺时针的涡流，进而两者的涡轮相互接触使得接触路径变长。

Description

一种石油化工生产用催化裂化装置及应用方法

技术领域

本发明涉及石油加工技术领域，尤其是涉及一种石油化工生产用催化裂化装置及应用方法。

背景技术

催化裂化是石油炼制过程之一，是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应，转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。在催化剂作用下使石油裂化的过程中，石油内部一部分物质会吸附在催化剂的表面，降低了催化剂与石油接触面积，从而降低了催化效率，且催化剂安放在石油内部，不方便清理。

鉴于此，授权公告号CN109135802B的专利文献提供了一种石油化工生产用催化裂化装置，包括电机、进油管、排气管、筒体、焚烧机构、搅拌机构、支撑机构、密封机构、催化机构、清理机构、橡胶条、凹槽、固定机构和加热线圈，支撑机构的内部转动连接催化机构，催化机构在支撑机构的内部与石油接触，催化机构带动石油在支撑机构的内部转动，增大石油与催化机构的接触面积，加快石油的裂化效率；支撑机构的侧壁安装焚烧机构，在催化机构转动过程中，焚烧机构喷出火将催化机构表面的物质烧掉，保持催化机构表面的清洁，且支撑机构的底端安装清理机构，清理机构将催化机构表面的物质再次去清除，方便催化机构转动与石油接触，加快石油的裂化效率。

但是，上述装置采用“催化剂条”这一结构对烃类原料进行催化，实际上一般是采用蒸汽推动催化剂粒子与烃类原料接触，而且一般采用喷嘴喷射的方式催化剂粒子与烃类原料接触也不够充分。

发明内容

本申请旨在解决前述背景技术中的技术问题。

本发明实施例提供了一种石油化工生产用催化裂化装置，包括提升管，所述提升管具有预提升喷嘴，以向所述提升管内喷射预提升蒸汽；催化剂再生管线，其固定连接在所述提升管上并与所述提升管内连通，以向所述提升管内释放催化剂粉末并使催化剂粉末随所述预提升蒸汽上升；进料器，固定连接在所述提升管上并与所述提升管内连通，以向所述提升管内释放原料油和蒸汽混合物随催化剂粉末和预提升蒸汽的混合气流上升；以及反应段，用于使原料油和蒸汽混合物、与催化剂粉末和预提升蒸汽进行混合反应；所述反应段具有下挡斜板，固定连接在所述反应段内壁上；以及循环斜板，固定连接在所述反应段内壁上且与所述下挡斜板相平行，每一所述循环斜板远离所述反应段内壁的一端设置有喷射嘴，所述喷射嘴通过气道与所述进料器连通。

作为本发明的一种优选方案：所述喷射嘴的喷射方向与所述循环斜板的延伸方向垂直。

作为本发明的一种优选方案：所述下挡斜板和所述循环斜板对应设置有多组，且每组分别镜像间隔地设置在所述反应段的内壁上。

作为本发明的一种优选方案：所述进料器包括

混合槽，固定在所述提升管一侧；

原料油进管，固定连接在所述混合槽的一侧并连通，以向所述混合槽提供所述原料油；

雾化蒸汽管，固定连接在所述混合槽的另一侧并连通，以向所述混合槽提供雾化所需蒸汽；

混合叶轮，转动设置于所述混合槽内；

混合管，用于导出所述混合槽内的混合气至所述气道。

作为本发明的一种优选方案：所述混合槽的一端具有腔盖，以密封所述混合槽，所述混合管贯穿并固定在所述腔盖上；

所述进料器还包括旋转轴，所述旋转轴转动连接在所述混合槽的槽底与所述腔盖之间，所述混合叶轮固定套设在所述旋转轴上。

作为本发明的一种优选方案：所述旋转轴上远离所述混合管的一端活动套设有加压板。

作为本发明的一种优选方案：所述加压板远离所述混合管的一端转动连接有滑套，所述滑套通过花键滑动套设在所述旋转轴上。

作为本发明的一种优选方案：所述滑套上设有活动槽，所述混合槽内壁上固定有滑动触手，所述滑动触手的末端滑动嵌套至所述活动槽内。

作为本发明的一种优选方案：所述活动槽由偶数对相反的朝向的V形槽组成。

一种根据上述的石油化工生产用催化裂化装置的应用方法，包括如下步骤：

再生后的催化剂经催化剂再生管线循环至提升管下部，预提升介质从预提升喷嘴喷入提升管，带动催化剂粒子加速向上运动；

烃类进料和雾化蒸汽经加压后通过进料器的混合和间歇性二次加压后喷入到提升管内；

在预提升介质作用下向上流动的催化剂粒子通过撞击反应段两侧的下挡斜板形成涡流，被充分雾化后的烃类原料在反应段喷出形成反向涡流，从而两者形成紊流进一步使得两者撞击和混合，生成气态的反应油气和催化剂的混合物流，并继续沿提升管向上运动；

反应油气在沿提升管向上运动的过程中，在催化剂的作用下，发生催化裂化反应，同时焦炭逐渐产生并在催化剂粒子表面沉积；

油气与催化剂运动到提升管顶端后经分布器进入多级旋风分离器进行分离，油气进入到集气室并通过转油线进入到后续的分离系统中；

催化剂粒子在多级旋风分离器的分离作用下，自多级旋风分离器的料腿输送至提升管的汽提器中；

汽提蒸汽经分布器进入到提升管的汽提器中，经过挡板向上流动并同向下流动的催化剂粒子接触，将催化剂粒子所携带的油气汽提掉；

经过汽提的催化剂粒子从待生斜管进入到再生系统内，在含氧气体的作用下烧焦再生，再生后的催化剂返回反应器循环使用。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：

本发明通过在反应段设置下挡斜板，上升的催化剂粒子气流在撞击下挡斜板后会形成逆时针的涡流，而喷射嘴喷出烃类进料可以形成顺时针的涡流，进而两者的涡轮相互接触使得接触路径变长，相当于增加了接触面积，而且两者还能够形成紊流进一步增加接触的程度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的反应段的内部结构示意图；

图3为本发明的进料器的截面图；

图4为本发明的进料器的爆炸图一；

图5为本发明的进料器的爆炸图二。

附图标记：

1、提升管；2、预提升喷嘴；3、催化剂再生管线；4、进料器；5、反应段；6、下挡斜板；7、循环斜板；8、喷射嘴；9、气道；10、待生斜管；11、旋风分离器；12、转油线；13、挡板；41、混合槽；42、原料油进管；43、雾化蒸汽管；44、混合管；45、腔盖；46、旋转轴；47、混合叶轮；48、加压板；49、滑套；410、滑动触手；411、花键；412、活动槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

研究发现，提升管反应区中烃类进料与流化态催化剂粒子流的接触方式对催化裂化反应的性能影响很大。随着催化裂化原料的日益重质化，产品中焦炭和干气等副产品产率逐渐增加。理论上烃类进料与流化态催化剂粒子流的瞬时均匀接触可以减少裂化过程中的副反应，降低焦炭和干气的产率。烃类原料与流化态催化剂粒子流的瞬时均匀接触要求在进料位置的提升管横截面上，烃类原料应该与此截面上的全部催化剂粒子流进行瞬时接触。但要做到瞬时与此截面上全部催化剂接触在实际应用中是不可能的，非瞬时均匀接触的存在在一定程度上影响了反应产物的性质，例如干气和焦炭的产率。

本发明旨在改善上述过程中催化剂粒子流与烃类原料接触不够充分的问题；参考图1至图5，本发明提供了一种石油化工生产用催化裂化装置，包括提升管1，所述提升管1具有预提升喷嘴2，以向所述提升管1内喷射预提升蒸汽；催化剂再生管线3，其固定连接在所述提升管1上并与所述提升管1内连通，以向所述提升管1内释放催化剂粉末并使催化剂粉末随所述预提升蒸汽上升；进料器4，固定连接在所述提升管1上并与所述提升管1内连通，以向所述提升管1内释放原料油和蒸汽混合物随催化剂粉末和预提升蒸汽的混合气流上升；以及反应段5，用于使原料油和蒸汽混合物、与催化剂粉末和预提升蒸汽进行混合反应；所述反应段5具有下挡斜板6，固定连接在所述反应段5内壁上；以及循环斜板7，固定连接在所述反应段5内壁上且与所述下挡斜板6相平行，每一所述循环斜板7远离所述反应段5内壁的一端设置有喷射嘴8，所述喷射嘴8通过气道9与所述进料器4连通。

上述的石油化工生产用催化裂化装置的应用方法，包括如下步骤：

再生后的催化剂经催化剂再生管线3循环至提升管1下部，预提升介质从预提升喷嘴2喷入提升管1，带动催化剂粒子加速向上运动；烃类进料和雾化蒸汽经加压后通过进料器4的混合和间歇性二次加压后喷入到提升管1内；

在预提升介质作用下向上流动的催化剂粒子通过撞击反应段5两侧的下挡斜板6形成涡流，被充分雾化后的烃类原料在反应段5喷出形成反向涡流，从而两者形成紊流进一步使得两者撞击和混合，生成气态的反应油气和催化剂的混合物流，并继续沿提升管向上运动；反应油气在沿提升管1向上运动的过程中，在催化剂的作用下，发生催化裂化反应，同时焦炭逐渐产生并在催化剂粒子表面沉积；油气与催化剂运动到提升管1顶端后经分布器进入多级旋风分离器11进行分离，油气进入到集气室并通过转油线12进入到后续的分离系统中；催化剂粒子在多级旋风分离器11的分离作用下，自多级旋风分离器11的料腿输送至提升管1的汽提器中；汽提蒸汽经分布器进入到提升管1的汽提器中，经过挡板13向上流动并同向下流动的催化剂粒子接触，将催化剂粒子所携带的油气汽提掉；经过汽提的催化剂粒子从待生斜管10进入到再生系统内，在含氧气体的作用下烧焦再生，再生后的催化剂返回反应器循环使用。

本发明的核心原理是通过在反应段5设置下挡斜板6，上升的催化剂粒子汽流在撞击下挡斜板6后会形成逆时针的涡流，而喷射嘴8喷出烃类进料可以形成顺时针的涡流，进而两者的涡轮相互接触使得接触路径变长，相当于增加了接触面积，而且两者还能够形成紊流进一步增加接触的程度。

在本发明中，所述喷射嘴8的喷射方向与所述循环斜板7的延伸方向垂直。

在本发明中，所述下挡斜板6和所述循环斜板7对应设置有多组，且每组分别镜像间隔地设置在所述反应段5的内壁上。

在本发明中，所述进料器4包括混合槽41，固定在所述提升管1一侧；原料油进管42，固定连接在所述混合槽41的一侧并连通，以向所述混合槽41提供所述原料油；雾化蒸汽管43，固定连接在所述混合槽41的另一侧并连通，以向所述混合槽41提供雾化所需蒸汽；混合叶轮47，转动设置于所述混合槽41内；混合管44，用于导出所述混合槽41内的混合汽至所述气道9。所述混合槽41的一端具有腔盖45，以密封所述混合槽41，所述混合管44贯穿并固定在所述腔盖45上；所述进料器4还包括旋转轴46，所述旋转轴46转动连接在所述混合槽41的槽底与所述腔盖45之间，所述混合叶轮47固定套设在所述旋转轴46上；所述旋转轴46上远离所述混合管44的一端活动套设有加压板48。所述加压板48远离所述混合管44的一端转动连接有滑套49，所述滑套49通过花键411滑动套设在所述旋转轴46上。所述滑套49上设有活动槽412，所述混合槽41内壁上固定有滑动触手410，所述滑动触手410的末端滑动嵌套至所述活动槽412内。所述活动槽412由偶数对相反的朝向的V形槽组成。

当烃类进料和雾化蒸汽经加压后分别通过原料油进管42和雾化蒸汽管43进入混合槽41内（当然原料油进管42和雾化蒸汽管43可以设置单向阀一类结构止逆），两者在混合槽41内融合，然后混合槽41的外部设置有电机，电机通过驱动混合槽41内的旋转轴46进行旋转，而旋转轴46则会带动混合叶轮47一同旋转，混合叶轮47的旋转会加快两者的融合，而旋转轴46还会带动滑套49的旋转，滑套49的旋转则会导致滑动触手410在活动槽412内旋转滑动，通过活动槽412在滑套49的轴向位置不同，从而可以使得滑套49进行轴向的往返运动，由于滑套49与加压板48之间是转动连接的因此滑套49可以带动加压板48轴向往复滑动而不会带动加压板48转动，而旋转轴46则活动贯穿加压板48，这个加压板48可以沿着混合槽41的轴向往复滑动，从而反复对混合槽41内的气压进行加压和减压，从而使得喷射嘴8喷出气压不稳定，更有利于紊流的形成，进一步增强催化剂与原料的接触。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种石油化工生产用催化裂化装置，包括提升管（1），其特征在于，所述提升管（1）具有

预提升喷嘴（2），以向所述提升管（1）内喷射预提升蒸汽；

催化剂再生管线（3），其固定连接在所述提升管（1）上并与所述提升管（1）内连通，以向所述提升管（1）内释放催化剂粉末并使催化剂粉末随所述预提升蒸汽上升；

进料器（4），固定连接在所述提升管（1）上并与所述提升管（1）内连通，以向所述提升管（1）内释放原料油和蒸汽混合物随催化剂粉末和预提升蒸汽的混合气流上升；

以及反应段（5），用于使原料油和蒸汽混合物、与催化剂粉末和预提升蒸汽进行混合反应；所述反应段（5）具有

下挡斜板（6），固定连接在所述反应段（5）内壁上；

以及循环斜板（7），固定连接在所述反应段（5）内壁上且与所述下挡斜板（6）相平行，每一所述循环斜板（7）远离所述反应段（5）内壁的一端设置有喷射嘴（8），所述喷射嘴（8）通过气道（9）与所述进料器（4）连通。

2.根据权利要求1所述的一种石油化工生产用催化裂化装置，其特征在于，所述喷射嘴（8）的喷射方向与所述循环斜板（7）的延伸方向垂直。

3.根据权利要求2所述的一种石油化工生产用催化裂化装置，其特征在于，所述下挡斜板（6）和所述循环斜板（7）对应设置有多组，且每组分别镜像间隔地设置在所述反应段（5）的内壁上。

4.根据权利要求1所述的一种石油化工生产用催化裂化装置，其特征在于，所述进料器（4）包括

混合槽（41），固定在所述提升管（1）一侧；

原料油进管（42），固定连接在所述混合槽（41）的一侧并连通，以向所述混合槽（41）提供所述原料油；

雾化蒸汽管（43），固定连接在所述混合槽（41）的另一侧并连通，以向所述混合槽（41）提供雾化所需蒸汽；

混合叶轮（47），转动设置于所述混合槽（41）内；

混合管（44），用于导出所述混合槽（41）内的混合气至所述气道（9）。

5.根据权利要求4所述的一种石油化工生产用催化裂化装置，其特征在于，所述混合槽（41）的一端具有腔盖（45），以密封所述混合槽（41），所述混合管（44）贯穿并固定在所述腔盖（45）上；

所述进料器（4）还包括旋转轴（46），所述旋转轴（46）转动连接在所述混合槽（41）的槽底与所述腔盖（45）之间，所述混合叶轮（47）固定套设在所述旋转轴（46）上。

6.根据权利要求5所述的一种石油化工生产用催化裂化装置，其特征在于，所述旋转轴（46）上远离所述混合管（44）的一端活动套设有加压板（48）。

7.根据权利要求6所述的一种石油化工生产用催化裂化装置，其特征在于，所述加压板（48）远离所述混合管（44）的一端转动连接有滑套（49），所述滑套（49）通过花键（411）滑动套设在所述旋转轴（46）上。

8.根据权利要求7所述的一种石油化工生产用催化裂化装置，其特征在于，所述滑套（49）上设有活动槽（412），所述混合槽（41）内壁上固定有滑动触手（410），所述滑动触手（410）的末端滑动嵌套至所述活动槽（412）内。

9.根据权利要求8所述的一种石油化工生产用催化裂化装置，其特征在于，所述活动槽（412）由偶数对相反的朝向的V形槽组成。

10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的石油化工生产用催化裂化装置的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：

再生后的催化剂经催化剂再生管线（3）循环至提升管（1）下部，预提升介质从预提升喷嘴（2）喷入提升管（1），带动催化剂粒子加速向上运动；

烃类进料和雾化蒸汽经加压后通过进料器（4）的混合和间歇性二次加压后喷入到提升管（1）内；

在预提升介质作用下向上流动的催化剂粒子通过撞击反应段（5）两侧的下挡斜板（6）形成涡流，被充分雾化后的烃类原料在反应段（5）喷出形成反向涡流，从而两者形成紊流进一步使得两者撞击和混合，生成气态的反应油气和催化剂的混合物流，并继续沿提升管向上运动；

反应油气在沿提升管（1）向上运动的过程中，在催化剂的作用下，发生催化裂化反应，同时焦炭逐渐产生并在催化剂粒子表面沉积；

油气与催化剂运动到提升管（1）顶端后经分布器进入多级旋风分离器（11）进行分离，油气进入到集气室并通过转油线（12）进入到后续的分离系统中；

催化剂粒子在多级旋风分离器（11）的分离作用下，自多级旋风分离器（11）的料腿输送至提升管（1）的汽提器中；

汽提蒸汽经分布器进入到提升管（1）的汽提器中，经过挡板（13）向上流动并同向下流动的催化剂粒子接触，将催化剂粒子所携带的油气汽提掉；

经过汽提的催化剂粒子从待生斜管（10）进入到再生系统内，在含氧气体的作用下烧焦再生，再生后的催化剂返回反应器循环使用。