CN111892943B - 一种用于混合芳烃制备丙烯的提升管回炼装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于混合芳烃制备丙烯的提升管回炼装置，包括提升管反应器、沉降器、汽提器和再生器；提升管反应器下端设置有提升蒸汽入口；沉降器内设有第一旋风分离器、第二旋风分离器、第一集气室、密封板和汽提器，提升管反应器上端伸入沉降器后与第一旋风分离器入口连接，第一旋风分离器上端与第二旋风分离器连接，第二旋风分离器上端与第一集气室连通，第一集气室与油气出口管线连接，密封板位于沉降器内下部，汽提器位于沉降器内底部；沉降器的底部连接待生斜管的一端，待生斜管的另一端与再生器的侧壁连接，再生器的底部与提升管反应器连通。本发明具有降低焦炭和干气产率、多产丙烯等有益效果。

Description

一种用于混合芳烃制备丙烯的提升管回炼装置

技术领域

本发明涉及一种提升管反应器，尤其是涉及一种用于混合芳烃制备丙烯的提升管回炼装置，属于石油化工技术领域。

背景技术

丙烯是三大合成材料的基本原料，主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、异丙醇、丙酮和环氧丙烷等，用以生产多种重要有机化工原料、生成合成树脂、合成橡胶及多种精细化学品等，丙烯属于非常重要的基础化工原料，目前全球丙烯供需关系边际收紧。

从工艺来看，传统的蒸汽裂解和催化裂化仍为丙烯主要来源，占比达60%。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，提升管催化裂化装置是炼油工业中最重要的二次加工装置之一，其目的是提高原油加工深度和产品质量，增加轻质油产量，近年来，随着催化裂化反应原料的变重，催化裂化反应深度的不断增加，干气和焦炭产率增加，造成轻质油收率下降。申请人在生产实践中发现，催化裂化烃类，稳定性较差，十六烷值低，不能直接作为产品销售，如果进行回炼，会部分生成高附加值的丙烯。

发明内容

本发明主要是针对现有混合芳烃回炼丙烯时焦炭产率高、丙烯产率低的问题，提供一种用于混合芳烃制备丙烯的提升管回炼装置，该提升管回炼装置能够降低焦炭和干气产率，且采用多产丙烯专用催化剂，增加目标产物丙烯的产率。

本发明的目的主要是通过下述方案得以实现的：

一种用于混合芳烃制备丙烯的提升管回炼装置，包括提升管反应器、沉降器、汽提器和再生器；所述提升管反应器的下端设置有提升蒸汽入口，提升管反应器的上端伸入沉降器内部；所述沉降器内设置有第一旋风分离器、第二旋风分离器、第一集气室、密封板和汽提器，提升管反应器的上端伸入沉降器后与所述第一旋风分离器的入口连接，所述第一旋风分离器上端的排气管与所述第二旋风分离器的入口连接，第二旋风分离器的上端出口与沉降器内上端的第一集气室连通，所述第一集气室的顶端与油气出口管线连接，所述密封板位于沉降器内下部，且上述第一旋风分离器和第二旋风分离器的料腿出口伸出到密封板下方，所述汽提器位于沉降器内底部；所述沉降器的底部连接待生斜管的一端，所述待生斜管的另一端与再生器的侧壁连接，所述再生器的底部与提升管反应器连通。

通过采用上述技术方案，混合芳烃进入提升管反应器，与经再生器输送而来并被提升蒸汽气化的再生催化剂混合，完成催化裂化反应后进入第一旋风分离器和第二旋风分离器，将油气与催化剂快速分离，分离后的油气进入第一集气室，并通过油气出口管线排至后续的产物分离系统，分离的待生催化剂从待生斜管进入再生器使失活的待生催化剂再生，再生催化剂经再生器的底部流至提升管反应器循环使用。

作为优选，所述提升管反应器包括由下往上依次连通的预提升段、进料段、催化裂化段和导入段；所述预提升段上部设置有催化剂混合段，所述进料段上设置有若干开口朝下的进料喷嘴，所述催化裂化段上部设置有扩径段，所述扩径段的下部设置有急冷剂入口。

通过采用上述技术方案，催化剂混合段能够保证再生催化剂完全气化，扩径段能够增大该段的剂油比，急冷剂入口用于通入急冷剂以降低扩径段的反应温度，从而抑制二次反应。

作为优选，所述导入段上设置有第三旋风分离器，所述第三旋风分离器的入口和气相出口连通在导入段上，第三旋风分离器的液相出口通过管道与所述催化剂混合段连通。

通过采用上述技术方案，反应后的油剂从导入段进入第三旋风分离器将半待生催化剂与油气分离，半待生催化剂从第三旋风分离器下部的料腿出来后流到催化剂混合段与再生催化剂混合，使反应剂油比增加，提高催化裂化效果，分离后的油气送至第一旋风分离器。

作为优选，所述扩径段的直径是导入段直径的2-3倍，且扩径段的直径大于催化剂混合段的直径。

通过采用上述技术方案，扩径段能够抑制其顶部的过裂化和热裂化反应，又能保证扩径段中上部在较低的反应温度下延长反应时间。

作为优选，所述沉降器内还设置有密封蒸汽管和油气引入管；所述密封蒸汽管为套设于第一集气室外侧的环形管，且其下端面开有蒸汽喷嘴；所述油气引入管设有若干个，且油气引入管的下端伸到密封板下方，油气引入管的上端均与第一旋风分离器上端的排气管连通。

通过采用上述技术方案，密封蒸汽管通过蒸汽喷嘴给出蒸汽，并将蒸汽充满沉降器密封板以上的空间，避免油气或催化剂粘在沉降器内壁并形成焦炭，另外密封板以下的油气经汽提器汽提后通过油气引入管快速进入第一旋风分离器的排气管。

作为优选，所述第一旋风分离器的料腿、第二旋风分离器的料腿和油气引入管均与密封板之间存在间隙。

通过采用上述技术方案，避免沉降器内密封板以上的空间压力过大，保证装置的正常运行。

作为优选，所述再生器内设置有第二集气室和第四旋风分离器，所述第四旋风分离器的气相出口与所述第二集气室连通，且第二集气室的上端连接有再生烟气管道。

通过采用上述技术方案，待生催化剂经再生器再生，携带催化剂的烟气经第四旋风分离器分离出催化剂，干净的烟气经第四旋风分离器顶部出口排出至第二集气室，并通过第二集气室排至烟气回收系统，以回收烟气的热量。

作为优选，所述再生器的底部通过脱气罐与提升管反应器连通；所述再生器的底部与脱气罐之间连接有第一再生斜管，所述脱气罐的底部与提升管反应器的催化剂混合段之间连接有第二再生斜管，脱气罐的顶部通过烟气回流管连通再生器下部。

通过采用上述技术方案，脱气罐用以除去再生催化剂吸附和携带的含氧气体。

作为优选，所述再生器内下部设置有空气分布器，再生器的外侧设置有外取热器。

通过采用上述技术方案，空气分布器用来确保烧焦空气进入再生器时能沿整个床层分布均匀，再生器内待生催化剂再生烧焦放出的热量远远超过再生器和沉降器的热平衡需要，需要外取热器将过剩热量取出并能充分利用热量。

作为优选，所述外取热器的下部设有冷却介质入口，外取热器的上部设有冷却介质出口。

通过采用上述技术方案，冷却介质从外取热器下端进入与再生催化剂换热后从上端排出，保证换热效率。

因此，本发明具备下述优点：

（1）本发明预提升段上部设置有催化剂混合段，能够保证催化剂混合段里的再生催化剂、半待生催化剂有足够的缓冲空间，不仅可以降低第二再生斜管下料的压力波动，还消除其水平力的作用，消除因S型运动轨迹产生的偏流；

（2）本发明催化裂化段上部设置有扩径段，能够抑制其顶部的过裂化和热裂化反应，又能保证扩径段中上部在较低的反应温度下延长反应时间；

（3）本发明第一旋风分离器和第二旋风分离器采用直联的方式，能够保证排至第一集气室的油气中几乎无催化剂；

（4）本发明沉降器内设置有密封板、密封蒸汽管和油气引入管，密封蒸汽管通过蒸汽喷嘴给出蒸汽，并将蒸汽充满沉降器密封板以上的空间，避免催化剂粘在沉降器内壁并形成焦炭，另外密封板以下的油气经汽提器汽提后通过油气引入管快速进入第一旋风分离器的排气管；

（5）本发明再生器外侧设置有外取热器，能够保证再生器内待生催化剂再生烧焦放出的热量远远超过再生器和沉降器的热平衡需要，且充分利用外取热器取出的过剩热量，还能降低干气产率；

（6）本发明设置有脱气罐，用以除去再生催化剂吸附和携带的含氧气体。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图示说明：1-提升管反应器，2-沉降器，3-汽提器，4-再生器，5-提升蒸汽入口，6-第一旋风分离器，7-第二旋风分离器，8-第一集气室，9-密封板，10-排气管，11-油气出口管线，12-待生斜管，13-预提升段，14-进料段，15-催化裂化段，16-导入段，17-催化剂混合段，18-进料喷嘴，19-扩径段，20-急冷剂入口，21-第三旋风分离器，22-密封蒸汽管，23-油气引入管，24-第二集气室，25-第四旋风分离器，26-再生烟气管道，27-脱气罐，28-第一再生斜管，29-第二再生斜管，30-烟气回流管，31-空气分布器，32-外取热管，33-冷却剂入口，34-冷却剂出口。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

如图1所示，本发明提供一种技术方案，一种用于混合芳烃制备丙烯的提升管回炼装置，由提升管反应器1、沉降器2、再生器4和脱气罐27组成。

所述提升管反应器1包括由下往上依次连通的预提升段13、进料段14、催化裂化段15和导入段16组成；预提升段13的下端设置有提升蒸汽入口5，预提升段13上部设置有催化剂混合段17；进料段14沿轴向圆周均匀设置有2个开口朝下的进料喷嘴18；催化裂化段15的上部设置有扩径段19，扩径段19的下部设置有急冷剂入口20；导入段16上设置有第三旋风分离器21，第三旋风分离器21的入口和气相出口连通在导入段16上，第三旋风分离器21的液相出口通过管道与催化剂混合段17连通；预提升段13下部、进料段14、催化裂化段15下部和导入段16的直径相等，且扩径段19的直径是导入段16直径的2.5倍，催化剂混合段17的直径是导入段16直径的1.5倍。

所述沉降器2内设置有第一旋风分离器6、第二旋风分离器7、第一集气室8、密封板9、汽提器3、密封蒸汽管22和油气引入管23，提升管反应器1上端的导入段16伸入沉降器2后与第一旋风分离器6的入口连接，第一旋风分离器6上端的排气管10与第二旋风分离器7的入口连接，第二旋风分离器7的上端出口与沉降器2内上端的第一集气室8连通，第一集气室8的顶端与油气出口管线11连接；密封板9位于沉降器2内下部，密封蒸汽管22为套设于第一集气室8外侧的环形管，且其下端面开有蒸汽喷嘴，油气引入管23均匀分布在沉降器2内部，第一旋风分离器6和第二旋风分离器7的料腿出口以及油气引入管23的下端伸出到密封板9下方，第一旋风分离器6的料腿、第二旋风分离器7的料腿和油气引入管23均与密封板9之间存在间隙，油气引入管23的上端均与第一旋风分离器6上端的排气管10连通；汽提器3位于沉降器2内底部。

所述再生器的侧壁通过待生斜管12与沉降器2的底部连通，再生器4内设置有第二集气室24、第四旋风分离器25和空气分布器31，第四旋风分离器25采用两级串联的旋风分离器，且其气相出口与第二集气室24连通，第二集气室24的上端连接有再生烟气管道26；再生器4的外侧设置有外取热器32，外取热器32的下部设有冷却介质入口33，外取热器32的上部设有冷却介质出口34。

所述脱气罐通过第一再生斜管28与再生器的底部连通，脱气罐27的底部与提升管反应器1的催化剂混合段17之间连接有第二再生斜管29，脱气罐27的顶部通过烟气回流管30连通再生器4下部。

实施本发明所述的一种用于混合芳烃制备丙烯的提升管回炼装置的反应过程为：从脱气罐27和第三旋风分离器21输送来的催化剂进入催化剂混合段17，被提升蒸汽入口5进来的提升蒸汽提升并气化；混合芳烃从进料喷嘴9雾化后喷入导入段6，与上述气化的催化剂混合并在催化裂化段15完成反应后进入导入段16；反应后的油剂从导入段16进入第三旋风分离器21，第三旋风分离器21将半待生催化剂与油气分离，半待生催化剂从第三旋风分离器21下部的料腿出来后流到催化剂混合段17与再生催化剂混合，使反应剂油比增加，提高催化裂化效果，分离后的油气送至第一旋风分离器6和第二旋风分离器7，第一旋风分离器6和第二旋风分离器7将油气与催化剂快速分离，经过第一旋风分离器6和第二旋风分离器7的分离，油气中的催化剂几乎全部从料腿排出至汽提器19，分离后的油气进入第一集气室8，并通过第一集气室8顶端的油气出口管线11排至后续的产物分离系统；密封蒸汽管22通过蒸汽喷嘴给出蒸汽，并将蒸汽充满沉降器2内密封板9以上的空间，避免催化剂粘在沉降器2内壁并形成焦炭，另外密封板以下的油气经汽提器3汽提后通过油气引入管23快速进入第一旋风分离器6的排气管10，再进入第二旋风分离器7进行油气分离；沉降器2内的待生催化剂经待生斜管12进入再生器4，通过空气分布器31喷出的高温蒸汽烧去待生催化剂上的焦炭，使失活的待生催化剂再生并形成再生催化剂，再生催化剂通过外取热器32进行取热降温，降温后的再生催化剂经第一再生斜管28进入脱气罐27，以除去再生催化剂吸附和携带的含氧气体，脱气后的再生催化剂再通过第二再生斜管29返回到提升管反应器1的催化剂混合段17中循环使用。

本发明在催化裂化过程中采用多产丙烯专用的新型石油催化剂R-MGOO-MF/E催化剂，能够进一步降低焦炭产率，维持较理想的产品分布，同时增加目标产物丙烯的产量；在混合芳烃回炼工艺过程中，通过对反应温度调整，改变进料系统中反应物的比例，提高裂化生成液化气中丙烯的含量。通过实验得出，使用本发明在剂油比为4.5，反应时间3.5秒，在反应温度为535℃时，裂化生成干点为190℃丙烯的比例为20.08%，在维持其余产品比例分布的同时较现有丙烯比例提升了9.64%，对于多产丙烯的工艺及装置研究具有重要意义。

应理解，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种用于混合芳烃制备丙烯的提升管回炼装置，其特征在于：该提升管回炼装置包括提升管反应器（1）、沉降器（2）、汽提器（3）和再生器（4）；所述提升管反应器（1）的下端设置有提升蒸汽入口（5），提升管反应器（1）的上端伸入沉降器（2）内部；所述沉降器（2）内设置有第一旋风分离器（6）、第二旋风分离器（7）、第一集气室（8）、密封板（9）和汽提器（3），提升管反应器（1）的上端伸入沉降器（2）后与所述第一旋风分离器（6）的入口连接，所述第一旋风分离器（6）上端的排气管（10）与所述第二旋风分离器（7）的入口连接，第二旋风分离器（7）的上端出口与沉降器（2）内上端的第一集气室（8）连通，所述第一集气室（8）的顶端与油气出口管线（11）连接，所述密封板（9）位于沉降器（2）内下部，且上述第一旋风分离器（6）和第二旋风分离器（7）的料腿出口伸出到密封板（9）下方，所述汽提器（3）位于沉降器（2）内底部；所述沉降器（2）的底部连接待生斜管（12）的一端，所述待生斜管（12）的另一端与再生器（4）的侧壁连接，所述再生器（4）的底部与提升管反应器（1）连通；

所述提升管反应器（1）包括由下往上依次连通的预提升段（13）、进料段（14）、催化裂化段（15）和导入段（16）；所述预提升段（13）上部设置有催化剂混合段（17），所述进料段（14）上设置有若干开口朝下的进料喷嘴（18），所述催化裂化段（15）上部设置有扩径段（19），所述扩径段（19）的下部设置有急冷剂入口（20）；

所述导入段（16）上设置有第三旋风分离器（21），所述第三旋风分离器（21）的入口和气相出口连通在导入段（16）上，第三旋风分离器（21）的液相出口通过管道与所述催化剂混合段（17）连通；所述扩径段（19）的直径是导入段（16）直径的2-3倍，且扩径段（19）的直径大于催化剂混合段（17）的直径。

2.根据权利要求1所述的一种用于混合芳烃制备丙烯的提升管回炼装置，其特征在于：所述沉降器（2）内还设置有密封蒸汽管（22）和油气引入管（23）；所述密封蒸汽管（22）为套设于第一集气室（8）外侧的环形管，且其下端面开有蒸汽喷嘴；所述油气引入管（23）设有若干个，且油气引入管（23）的下端伸到密封板（9）下方，油气引入管（23）的上端均与第一旋风分离器（6）上端的排气管（10）连通。

3.根据权利要求2所述的一种用于混合芳烃制备丙烯的提升管回炼装置，其特征在于：所述第一旋风分离器（6）的料腿、第二旋风分离器（7）的料腿和油气引入管（23）均与密封板（9）之间存在间隙。

4.根据权利要求1所述的一种用于混合芳烃制备丙烯的提升管回炼装置，其特征在于：所述再生器（4）内设置有第二集气室（24）和第四旋风分离器（25），所述第四旋风分离器（25）的气相出口与所述第二集气室（24）连通，且第二集气室（24）的上端连接有再生烟气管道（26）。

5.根据权利要求4所述的一种用于混合芳烃制备丙烯的提升管回炼装置，其特征在于：所述再生器（4）的底部通过脱气罐（27）与提升管反应器（1）连通；所述再生器（4）的底部与脱气罐（27）之间连接有第一再生斜管（28），所述脱气罐（27）的底部与提升管反应器（1）的催化剂混合段（17）之间连接有第二再生斜管（29），脱气罐（27）的顶部通过烟气回流管（30）连通再生器（4）下部。

6.根据权利要求4所述的一种用于混合芳烃制备丙烯的提升管回炼装置，其特征在于：所述再生器（4）内下部设置有空气分布器（31），再生器（4）的外侧设置有外取热器（32）。

7.根据权利要求6所述的一种用于混合芳烃制备丙烯的提升管回炼装置，其特征在于：所述外取热器（32）的下部设有冷却介质入口（33），外取热器（32）的上部设有冷却介质出口（34）。