催化裂化提升管反应器提升管反应器
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发布时间：2024-10-13 07:43
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时间：2024-10-23 20:15
提升管反应器的直径依据进料量而定，工业上通常选择入口线速4-7m/s，出口线速12-18m/s。随着反应深度增加，油气体积流量随之增大，因此设计时可能采用不同直径的两段（上粗下细）的提升管反应器。反应器高度由所需反应时间决定，工业设计多采用2-4s的时间。近年来，随着进入反应器的再生催化剂温度提高至650-720℃，下段进料油与再生催化剂接触处温度较高。若以生产汽油、柴油为主要目标，反应只需2s左右即可完成大部分过程。过长反应时间会导致二次裂化反应增多，反而降低目标产物收率。为优化反应深度，一些装置采用终止反应技术，在提升管的中上部适当位置注入冷却介质以降低中部反应温度，抑制二次反应。同时，通过提高或控制混合段温度，实现混合温度控制技术（MTC）。关键在于确定适宜的冷却介质注入位置、种类和数量。中国石油大学提出的提升管反应器流动-反应模型，对提升管内反应过程进行三维模拟，初步解决了科学确定上述参数的问题。
提升管反应器上端出口设有气-固快速分离构件，旨在快速分离催化剂与油气，抑制反应继续进行。快速分离构件有多种形式，常见的有半圆帽形、T字形结构，近年来较多采用初级旋风分离器以提高分离效率。油气在沉降器及油气转移管线中仍有一段停留时间，从提升管出口到分馏塔约为10-20s。在此高温条件下，还会有相当程度的二次反应发生，主要是热裂化反应，导致汽油和焦炭产率增大。尤其在重油催化裂化中，此现象更为严重，甚至在沉降器、油气管线及分馏塔底形成焦块。缩短油气在高温下的停留时间至关重要。适当减小沉降器的稀相空间体积、缩短初级旋风分离器升气管出口与沉降器顶旋风分离器入口的距离，能有效减少二次反应。
提升管下部进料段的油剂接触状况对重油催化裂化反应有重要影响。对重油进料要求快速汽化、高汽化率及均匀与催化剂接触。原料油雾化粒径越小，传热面积越大，与催化剂接触机会较均等，从而提高汽化速率。实验及计算结果显示，雾滴初始粒径越小，进料段内汽化速率越高，两者呈指数关系。提高进料段汽化率能改善产品产率分布。选用喷雾粒径小、分布范围窄的高效雾化喷嘴对重油催化裂化至关重要。模拟计算表明，雾滴平均粒径从60μm减小至50μm，对重油催化裂化的反应结果有明显影响。除雾滴粒径分布外，喷嘴个数、位置、喷出液雾形状、催化剂流动状况等因素也影响油雾与催化剂的接触。
汽提段位于沉降器下方，主要作用是用蒸汽脱除催化剂上的油气及置换催化剂颗粒间油气，以减少油气损失和降低再生器的烧焦负荷。裂化反应中生成的催化焦、附加焦及污染焦的含氢量约为4%，而汽提后的催化剂上焦炭的含氢量有时可达10%以上。从汽提后催化剂上焦炭的氢碳比可判断汽提效果。汽提段效率与水蒸气用量、催化剂在汽提段停留时间、汽提段温度及压力以及催化剂表面结构有关。工业装置中水蒸气用量一般为2-3kg/1000kg催化剂，重油催化裂化则需4-5kg/1000kg催化剂。改进汽提段结构可提高汽提效率或减少水蒸气用量。在初级旋风分离器料腿处安装预汽提器有助于进一步提高油气与催化剂分离效果。
