一种重质油催化装置和方法与流程

本发明涉及一种重质油催化装置和方法，涉及催化。

背景技术：

1、催化反应是石油二次加工的主要方法之一，是指在高温和催化剂的作用下催化重质原料，转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。早期催化反应以硅酸铝小球为催化剂，反应器采用密相床反应器；随着高活性和高选择性的沸石催化剂的出现，石油与催化剂的反应速率大大加快，反应器采用提升管反应器，有利于提高液体产品的收率和选择性。

2、提升管反应器较密相床反应器在结构和操作方式上均有很大的进步，由于提升管反应器具有较好弹性和灵活性，强调重油的一次裂化，轻质油收率和选择性均较为理想，此类型性的反应器至今仍有较强的生命力。随着技术的进步，在提升管中部增加一段扩径，即变径提升管，可在同一反应器内部进行重油一次裂化和汽油的二次转化。

3、变径提升管内油气和催化剂流动与混合的理想状况是快速、均匀地接触、混合，但在实际应用过程中，二者并非均匀分布，或者二者的分布情况并不相匹配；通过在变径提升管，尤其是扩径段内设置内构件，在一定程度上能够改善油剂的接触混合情况。因此，寻求结构更加优化合理的内构件，是本领域技术人员持续关注的热点之一。

技术实现思路

1、本发明提供一种重质油的催化装置，通过在第二反应区内部设置第一内构件和第二内构件，改变了气体与催化剂的流动状态，拓宽了第二反应区内气体表观速度的范围，使反应单元所能承受的反应油气流速在更大范围的调节或波动，提高了催化装置的加工能力。

2、本发明还提供一种重质原料的催化方法，使用上述催化装置进行。

3、本发明第一方面提供一种重质油催化装置，所述催化装置包括反应单元、沉降器和再生单元；所述反应单元为变径提升管，所述变径提升管包括在轴向方向上依次连通的预提升段、第一反应区、第二反应区和第三反应区，所述第二反应区的内径大于所述第一反应区和第三反应区的内径；所述沉降器的入口与所述第三反应区的出口连通，所述再生单元的入口与所述沉降器的待生催化剂出口连通，所述再生单元的出口与所述预提升段连通；

4、所述第二反应区内设置有第一内构件和第二内构件，所述第一内构件为直径与所述第三反应区内径相同的第一输送管，所述第一输送管与所述第三反应区的入口连通；所述第一输送管的管壁设置有若干个第一开孔；

5、所述第二内构件为分布板或帽头型分布器。

6、进一步地，所述第一内构件的高度与所述第二反应区的高度比为0.15～0.8：1。

7、进一步地，所述第一内构件的底部端口与所述第二反应区底部的距离为2～8m，所述第一内构件的高度为2～7m。

8、进一步地，所述第一开孔与所述第三反应区入口的距离不大于0.5～2m；所述第一开孔的总面积为所述第一内构件横截面面积的5％～30％。

9、进一步地，所述第一反应区、第二反应区和第三反应区的直径比为1：2～5：0.7～1.5，所述第一反应区、第二反应区和第三反应区的高度比为1：0.3～2：0.5～2。

10、进一步地，当所述第二内构件为分布板时，所述分布板为拱形分布板、异型分布板、凹式分布板中的一种。

11、进一步地，当所述第二内构件为帽头型分布器时，所述帽头型分布器包括帽头和第二输送管，所述第二输送管与第一反应区的出口连通，所述帽头设置在所述第二输送管靠近第二反应区出口一侧；

12、所述帽头设置有若干个第二开孔，所述第二输送管的管壁设置有若干个第三开孔，所述第三开孔的孔壁向外延伸，形成气体通道。

13、进一步地，所述第二开孔的总面积为帽头的垂直投影面积的8％～15％，所述第三开孔的总面积为第一反应区的横截面面积的60％～400％。

14、进一步地，以所述第二反应区轴向方向和径向方向组成的平面为投影平面，所述气体通道在所述投影平面的正投影包括平行于径向方向的第一直线和第二直线，所述第一直线位于靠近第三反应区一侧，所述第二直线位于靠近第一反应区一侧，所述第一直线的长度大于所述第二直线的长度。

15、本发明第二方面提供一种重质油的催化方法，使用上述任一所述的催化装置进行，包括如下步骤：

16、将蒸汽雾化后的重质油与再生催化剂经所述反应单元的预提升段输入至第一反应区内，混合的油气和再生催化剂在所述反应单元内上行，经第一反应区、第二反应区和第三反应区后进入沉降器；

17、沉降器对第三反应区输出的混合反应物进行分离，得到反应产物和待生催化剂；将所述待生催化剂输入至再生单元内进行再生，得到再生催化剂并将其返回至反应单元内进行循环。

18、本发明提供一种催化装置，通过在第二反应区内部设置第一内构件和第二内构件，改变了气体与催化剂的流动状态，拓宽了第二反应区内气体表观速度的范围，使反应单元所能承受的反应油气流速在更大范围的调节或波动，提高了催化装置的加工能力。

19、使用本发明提供的装置进行重质油的催化，通过更换催化剂及调控操作条件可以实现生产超低烯烃汽油和多产裂化气两种生产模式的切换，实现产品性质及产品分布的灵活调控。

技术特征：

1.一种重质油催化装置，其特征在于，所述催化装置包括反应单元、沉降器和再生单元；所述反应单元为变径提升管，所述变径提升管包括在轴向方向上依次连通的预提升段、第一反应区、第二反应区和第三反应区，所述第二反应区的内径大于所述第一反应区和第三反应区的内径；所述沉降器的入口与所述第三反应区的出口连通，所述再生单元的入口与所述沉降器的待生催化剂出口连通，所述再生单元的出口与所述预提升段连通；

2.根据权利要求1所述的催化装置，其特征在于，所述第一内构件的高度与所述第二反应区的高度比为0.15～0.8：1。

3.根据权利要求1或2所述的催化装置，其特征在于，所述第一内构件的底部端口与所述第二反应区底部的距离为2～8m，所述第一内构件的高度为2～7m。

4.根据权利要求1所述的催化装置，其特征在于，所述第一开孔与所述第三反应区入口的距离不大于0.5～2m；所述第一开孔的总面积为所述第一内构件横截面面积的5％～30％。

5.根据权利要求1～4任一项所述的催化装置，其特征在于，所述第一反应区、第二反应区和第三反应区的直径比为1：2～5：0.7～1.5，所述第一反应区、第二反应区和第三反应区的高度比为1：0.3～2：0.5～2。

6.根据权利要求1～5任一项所述的催化装置，其特征在于，当所述第二内构件为分布板时，所述分布板为拱形分布板、异型分布板、凹式分布板中的一种。

7.根据权利要求1～5任一项所述的催化装置，其特征在于，当所述第二内构件为帽头型分布器时，所述帽头型分布器包括帽头和第二输送管，所述第二输送管与第一反应区的出口连通，所述帽头设置在所述第二输送管靠近第二反应区出口一侧；

8.根据权利要求7所述的催化装置，其特征在于，所述第二开孔的总面积为帽头的垂直投影面积的8％～15％，所述第三开孔的总面积为第一反应区的横截面面积的60％～400％。

9.根据权利要求7所述的催化装置，其特征在于，以所述第二反应区轴向方向和径向方向组成的平面为投影平面，所述气体通道在所述投影平面的正投影包括平行于径向方向的第一直线和第二直线，所述第一直线位于靠近第三反应区一侧，所述第二直线位于靠近第一反应区一侧，所述第一直线的长度大于所述第二直线的长度。

10.一种重质油的催化方法，其特征在于，使用权利要求1～9任一项所述的催化装置进行，包括如下步骤：

技术总结本发明提供一种重质油催化装置和方法。本发明第一方面提供一种重质油催化装置，包括反应单元、沉降器和再生单元，其中，反应单元为变径提升管，包括预提升段、第一反应区、第二反应区和第三反应区，第二反应区内设置有第一内构件和第二内构件。本发明通过在第二反应区内部设置第一内构件和第二内构件，改变了气体与催化剂的流动状态，拓宽了第二反应区内气体表观速度的范围，使反应单元所能承受的反应油气流速在更大范围内调节或波动，提高了催化装置的加工能力。技术研发人员：张兆前,葛少辉,王剑,张忠东,王骞,柳召永,梅建国,孙志国受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4