[发明专利]一种催化裂化反应器及催化裂化方法

说明书

本发明属于石油炼制和煤制油领域，公开了一种催化裂化反应器及催化裂化方法。该催化裂化反应器包括：原料入口、分布器、反应床层、汽提段和反应沉降段；所述原料入口设置于所述反应器底部或下部；所述分布器设置于所述反应器下部，与所述原料入口连通；所述反应床层设置于所述反应器下部，位于所述分布器上方，所述反应床层中的密相床层所处区域的反应器器壁呈筒形或倒圆台形，所述汽提段设置于反应器中部，所述反应床层出口设置有快速分离器；所述反应沉降段设置于反应器上部；所述反应器还任选所述密相床层所处区域的反应器器壁设有循环管。本发明的催化裂化反应器及其催化裂化方法可以有效地改善反应行为，优化产品分布，改善产品质量。

技术领域

本发明属于石油炼制和煤制油领域，更具体地，涉及一种催化裂化反应器及催化裂化方法。

背景技术

催化裂化(FCC)装置是在特殊的分子筛催化剂作用下，用流化床模式的反应器，在适宜的温度、压力条件下，将重质原料大分子裂化成汽油、柴油馏分，副产富含丙烯的液化气的工艺过程。以往的催化裂化装置反应器大都采用提升管模式，提升管内气体流速高(5～20m/s)，催化剂密度小，提升管内气固流态化处于稀相气力输送流态化域。此种流化形式，气体返混少、油气停留时间短，可以充分发挥分子筛催化剂高活性的特点，反应目的产物选择性好。但随着原料重质化、劣质化的趋势，提升管工艺表现出裂化深度不易控制、产品分布恶化、产品性质(尤其是汽油烯烃含量高)不理想的缺点。例如，随着反应深度的加深，提升管油气表观停留时间从2.8增加到3.2秒，则明显体现出干气、焦炭等低价值副产物产率高、引起轻质油收率降低的缺点，而反应时间缩短，又会出现转化不够、液焦增多，反应沉降器结焦加剧的后果。从提升管流态化情况看，在反应进程末端，提升管内的密度很小，仅有20kg/m³左右，油气分子与催化剂颗粒之间的平均距离较大，油气中反应物分子从向催化剂颗粒表面扩散、接触、传质反应，到反应产物分子从催化剂颗粒表面脱附，其传质阻力大大增加，在高温条件下，反应油气更多地发生热裂化反应，而不是理想的催化反应，因此导致产品分布恶化的结果。

在催化裂化反应过程中，影响反应行为和反应效果的主要因素除了原料性质与催化剂以外，还包括反应条件和流化状态。现有的催化裂化工艺更多的是将注意力集中在温度(包括温度梯度)、压力(油气分压)、剂油比等因素上，而对提升管反应器内的流化状态关注甚少，大多只是强调高线速、少返混、平推流、短接触，而对稀相气力输送这一流态化域内催化剂颗粒与油气分子接触、分离的微观状态研究甚少。因此，在这一粗放的工艺与工程概念下，提升管反应器的设计难以做到最优化。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明将反应动力学与气固流态化相结合，进一步优化反应行为，提供一种催化裂化反应器及催化裂化方法，采用该催化裂化反应器及催化裂化方法可以有效地改善反应行为，优化产品分布，改善产品质量。

本发明第一方面提供一种催化裂化反应器，所述催化裂化反应器包括：原料入口、分布器、反应床层、汽提段和反应沉降段；

所述原料入口设置于所述反应器底部或下部；所述分布器设置于所述反应器下部，与所述原料入口连通；所述反应床层设置于所述反应器下部，位于所述分布器上方，所述反应床层中的密相床层所处区域的反应器器壁呈筒形或倒圆台形，其中，倒圆台的上底面与下底面的直径比为2:1-1.01:1；所述汽提段设置于反应器中部，所述反应床层出口设置有快速分离器；所述反应沉降段设置于反应器上部。

根据本发明，优选地，所述密相床层的设置方式使得随着反应分子的膨胀，所述催化裂化反应器床层线速度维持在湍流床到快速床的流态化域内，并沿高度趋于一致。本发明的催化裂化反应器可以使反应器内气体表观气速沿床层高度趋于一致，避免反应过程分子膨胀使线速不断增高，导致催化剂密度沿床高迅速降低，使催化反应弱化、热裂化反应加剧的缺点。从而最大限度地保持原料和产物分子与催化剂的接触，促进催化反应的进行、抑制热裂化反应的进行，达到优化产物分布、改进产品性质的目的。