一种催化裂化多级反应分离一体化旋流装置的制作方法

一种催化裂化多级反应分离一体化旋流装置，属于原油催化裂化设备领域。

背景技术：

重质、劣质油的转化是21世纪石油炼制技术的焦点，也是石油化工领域的一个难点。目前，催化裂化生产能力已占全世界FCC生产能力的25%以上。而在我国，重油是重要的战略接替能源之一，催化裂化一直是加工重油、提高轻油收率最为重要的手段，其中大部分是催化裂化，掺炼渣油占总加工量的50 %以上。

传统的催化裂化装置都是基于提升管反应器，包括但提升管反应器、变径提升管反应器、多段进料提升管反应器、下行式提升管反应器、双提升管反应器以及提升管和其它流化床结合的一些催化裂化反应器。尽管形式多样，但都存在共同的弊端，产生轴向返混严重，影响气固催化反应的进行，反应时间长，二次反应严重，结焦严重，使催化剂失活。为了克服以上问题，一些短接触工艺相继出现，包括毫秒级催化裂化（MSCC）工艺、短接触时间催化裂化（SCT）工艺、折叠床催化裂化工艺多反应区（MIP）工艺、灵活多效催化裂化（FDFCC）工艺等，尽管各种剂油短时接触催化裂化技术形式各不相同，但是这些技术都在减少催化裂化二次反应、抑制热裂化反应、改善产品分布等方面取得了不同的效果，体现了剂油短接触催化裂化技术的优越性。然而从装备角度来说，除无沉降器工艺外，其他各种技术的反应和再生系统的具体装备形式并没有本质区别，基本上都是采用再生器和沉降器两器方式进行催化剂的循环。

基于以上实际问题，开发一种投资小，集催化裂化多级设备于一体，实现重油短时催化裂化的新型催化裂化设备，是今后石油化工行业研究的一个重要方向。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种投资小，集催化裂化多级设备于一体，实现重油短时催化裂化的新型催化裂化的催化裂化多级反应分离一体化旋流装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该种催化裂化多级反应分离一体化旋流装置，包括混合反应装置，混合反应装置上设有催化剂入口、原料油气入口及排气管，其特征在于：所述的混合反应装置包括上下连通设置的一级混合机构和二级混合机构两组，一级混合机构和二级混合机构之间连接汽提机构，排气管上部伸出一级混合机构顶部，下部贯穿汽提机构并伸入二级混合机构内部；一级混合机构和汽提机构的外侧中部分别连接水平设置的原料油气入口和蒸汽入口，二级混合机构顶部设有原料雾化喷嘴；一级混合机构和汽提机构的反应腔内分别设有原料旋流雾化装置和蒸汽旋流分配装置，一级混合机构和二级混合机构的下部分别设有导叶。

采用两级混合反应机构，并在两级混合反应机构之间设置汽提机构，克服了传统提升管催化裂化反应器二次反应严重，易返混、结焦的弊端，将反应、分离、汽提等工艺流程集于一体；实现快速反应、分离，并及时将结焦的催化剂在汽提腔内烧焦汽提，在装置内部改善催化剂的催化效果，提高下一级反应的催化裂化率。同时，设置二级反应腔，可以及时补充新鲜原料，利用汽提后的催化剂进一步反应，增加装置的单循环处理量，提高了装置的整体催化效率，降低装置的运行成本。另外，本装置集合多种催化裂化反应设备于一体，从根本上降低了装置的加工成本，实用型强。

所述的一级混合机构还包括一级混合腔、固相锥体入口、一级排气管和一级导叶，一级混合腔顶部设有固相锥体入口，底部设有倒锥形出料口，出料口内设有一级导叶，原料旋流雾化装置环形设置在一级混合腔内部，原料旋流雾化装置内中心处套装一级排气管。

所述的原料旋流雾化装置为原料雾化柱，原料雾化柱上设有向上倾斜设置的原料雾化槽。

向上倾斜设置的原料雾化槽在原料油气进入时，起到造旋的作用，使油气形成斜向上的强旋雾状流与催化剂接触，再结合一级导叶的作用，形成旋流，保证催化剂与原料油气的充分、快速的混合反应。

所述的原料雾化槽沿切向环形均布在原料雾化柱上，切向夹角为30°～50°，斜向上夹角为10°～15°，原料雾化槽为矩形，沿原料雾化槽边壁开槽的行数至少为八行，原料雾化槽的旋转方向与一级导叶的旋转方向相反。

沿原料雾化槽边壁开槽的行数至少为八行，均匀并大片密集排布的模式，提高原料雾化槽的雾化效果，保证雾化的均匀性，防止原料进入混合腔内布料不均匀的现象，进一步保证原料与催化剂的混合均匀性。

所述的二级混合机构还包括二级混合腔、二级排气管、二级导叶和分离腔，二级混合腔呈倒锥形设置，下部连接分离腔，并在分离腔的入口处设有二级导叶，二级导叶顶部穿套在一级混合机构内部，下部连接二级导叶，分离腔的底部为排剂口。

所述的汽提机构包括汽提腔，所述的蒸汽旋流分配装置环形设置在汽提腔的内部，蒸汽旋流分配装置为蒸汽分配柱，蒸汽分配柱上设有向下倾斜设置的蒸汽分配槽。

所述的蒸汽分配槽沿切向斜向下开槽，切向夹角为30°～50°，斜向下夹角为10°～15°，其槽的形状为矩形，沿蒸汽分配柱边壁开槽的行数至少为八行，蒸汽分配槽的旋转方向与二级混合机构出料口处物料的旋转方向相同。

所述的原料油气入口和蒸汽入口环形均匀，均至少设有两个。

所述的原料雾化喷嘴纵向倾斜设置在二级混合机构的顶部，喷嘴的入口与竖直方向成45°夹角，至少设有两个，环形均布设置。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：本发明提供了一种催化裂化多级反应分离一体化旋流装置，它克服了传统提升管催化裂化反应器二次反应严重，易返混、结焦的弊端，将反应、分离、汽提等工艺流程集于一体；实现快速反应、分离，并及时将结焦的催化剂在汽提腔内烧焦汽提，在装置内部改善催化剂的催化效果，提高下一级反应的催化裂化率。同时，设置二级反应腔，可以及时补充新鲜原料，利用汽提后的催化剂进一步反应，增加装置的单循环处理量，提高了装置的整体催化效率，降低装置的运行成本。另外，本装置集合多种催化裂化反应设备于一体，从根本上降低了装置的加工成本，实用型强。

附图说明

图1为本发明装置的结构图示意图；

图2：图1中A-A示意图；

图3：图1中B-B示意图；

图4：图1中C-C示意图；

图5：图1中D-D示意图；

图6：图1中E-E示意图；

图7：图1中Ⅰ部分的局部放大图；

图8：图1中Ⅱ部分的局部放大图；

图9：图1中Ⅲ部分的局部放大图；

图10：图3中Ⅳ部分的局部放大图；

图11：图5中Ⅴ部分的局部放大图。

其中，1、原料油气入口 2、一级混合腔 3、固相锥体入口 4、一级排气管 5、原料雾化柱 6、一级导叶 7、汽提腔 8、蒸汽分配柱 9、蒸汽入口 10、原料雾化喷嘴 11、二级混合腔 12、二级排气管 13、二级导叶 14、分离腔 15、原料雾化槽 16、蒸汽分配槽。

具体实施方式

图1~11是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~11对本发明做进一步说明。

参照附图1：一种催化裂化多级反应分离一体化旋流装置，包括混合反应装置，混合反应装置上设有催化剂入口、原料油气入口1及排气管，混合反应装置包括上下连通设置的一级混合机构和二级混合机构两组，一级混合机构和二级混合机构之间连接汽提机构，排气管上部伸出一级混合机构顶部，下部贯穿汽提机构并伸入二级混合机构内部；一级混合机构和汽提机构的外侧中部分别连接水平设置的原料油气入口1和蒸汽入口9，二级混合机构顶部设有原料雾化喷嘴10；一级混合机构和汽提机构的反应腔内分别设有原料旋流雾化装置和蒸汽旋流分配装置，一级混合机构和二级混合机构的下部分别设有导叶。

原料油气入口1和蒸汽入口9环形均匀，均至少设有两个。原料雾化喷嘴10纵向倾斜设置在二级混合机构的顶部，喷嘴的入口与竖直方向成45°夹角，至少设有两个，环形均布设置。

一级混合机构还包括一级混合腔2、固相锥体入口3、一级排气管4和一级导叶6，一级混合腔2顶部设有固相锥体入口3，底部设有倒锥形出料口，出料口内设有一级导叶6，原料旋流雾化装置环形设置在一级混合腔2内部，原料旋流雾化装置内中心处套装一级排气管4。原料旋流雾化装置为原料雾化柱5，原料雾化柱5上设有向上倾斜设置的原料雾化槽15。原料雾化槽15沿切向环形均布在原料雾化柱5上，切向夹角为30°～50°，斜向上夹角为10°～15°，原料雾化槽15为矩形，沿原料雾化槽15边壁开槽的行数至少为八行，原料雾化槽15的旋转方向与一级导叶6的旋转方向相反。

二级混合机构还包括二级混合腔11、二级排气管12、二级导叶13和分离腔14，二级混合腔11呈倒锥形设置，下部连接分离腔14，并在分离腔14的入口处设有二级导叶13，二级导叶13顶部穿套在一级混合机构内部，下部连接二级导叶13，分离腔14的底部为排剂口。优选的，一级排气管4与二级排气管12同轴安装，一级排气管4的直径大于二级排气管12的直径，二级排气管12的出口段部分伸入一级排气管4的入口段，在一级排气管4的入口处设置坡口。

具体的，固相锥体入口3连接在一级混合腔2上部，原料油气入口1沿径向连接到一级混合腔2中部，原料雾化柱5同轴安装在一级混合腔2内，原料雾化柱5的边壁四周设置原料雾化槽15，所述的一级排气管4同轴依次连通固相锥体入口3、一级混合腔2和汽提腔7，蒸汽入口9沿径向连接到汽提腔7中部，蒸汽分配柱8同轴设置在汽提腔7内，蒸汽分配柱8的边壁四周设置蒸汽分配槽16，二级混合腔11连接汽提腔7底部出口，下部连接分离腔14，原料雾化喷嘴10插入二级混合腔11，二级排气管12依次连接汽提腔7、二级混合腔11和分离腔14。

如图1所示，一级导叶6设置在一级混合腔2和汽提腔7之间的柱内，二级导叶13设置在二级混合腔11下部的分离腔14内。

如图1、图3、图6所示，原料雾化槽15沿切向，并且斜向上开槽，切向夹角为30°～50°，斜向上夹角为10°～15°，其槽的形状为矩形，沿原料雾化槽15边壁开槽的行数至少为八行，原料雾化槽15的旋转方向与一级导叶6的旋转方向相反。

如图1、图5、图7所示，蒸汽分配槽16沿切向，并且斜向下开槽，切向夹角为30°～50°，斜向下夹角为10°～15°，其槽的形状为矩形，沿蒸汽分配柱8边壁开槽的行数至少为八行，蒸汽分配槽16的旋转方向与二级导叶13的旋转方向相同。

如图2、图4所示，原料油气入口1均匀布置在一级混合腔2四周，至少设有两个，蒸汽入口9均匀布置在汽提腔7四周，至少设有两个。

如图1、图8所示，一级排气管4与二级排气管12同轴安装，一级排气管4的直径大于二级排气管12的直径，二级排气管12的出口段部分伸入一级排气管4的入口段，在一级排气管4的入口处设置坡口。

如图1、图6所示，二级混合腔11由内径逐渐变大的腔体和逐渐变小的腔体组成，原料雾化喷嘴10均布在内径逐渐变大的腔体上，喷嘴的入口与竖直方向成45°夹角。

汽提机构包括汽提腔7，蒸汽旋流分配装置环形设置在汽提腔7的内部，蒸汽旋流分配装置为蒸汽分配柱8，蒸汽分配柱8上设有向下倾斜设置的蒸汽分配槽16。蒸汽分配槽16沿切向斜向下开槽，切向夹角为30°～50°，斜向下夹角为10°～15°，其槽的形状为矩形，沿蒸汽分配柱8边壁开槽的行数至少为八行，蒸汽分配槽16的旋转方向与二级混合机构出料口处物料的旋转方向相同。

工作原理和工作过程：一级混合腔2上部是固相锥体入口3，催化剂从固相锥体入口3进入一级混合腔2，同时原料油气经过原料油气入口1进入一级混合腔2，原料油气在经过原料雾化柱5时，由于原料雾化槽15向上倾斜设置的特性，使油气形成斜向上的强旋雾状流与催化剂接触，在一级混合腔2内混合反应，混合物经过一级导叶6造旋，在离心力的作用下，催化剂沿着一级混合腔2边壁旋转向下流动，原料油分解后的轻油组分靠近腔体中心向下流动。

经过第一阶段的反应，部分催化剂结焦失活，另外装置内的温度也会降低，此时反应产物和催化剂进入汽提腔7；同时，蒸汽通过蒸汽入口9进入汽提腔7，蒸汽在汽提腔7内经过蒸汽分配柱8时，在蒸汽分配槽16的作用下，形成螺旋向下蒸汽流。此时，进入汽提腔7的蒸汽不仅可以汽提催化剂，使结焦失活的催化剂烧焦脱碳，而且可以为催化剂和油汽提供动力，加速油气和催化剂。在一级排气管4和二级排气管12配合处有环形入口，部分分解的轻组分油气随着蒸汽从环形入口进入一级排气管4，通过一级排气管4进入下一单元。

经过汽提腔7的混合物进入二级混合腔11，新鲜原料通过二级混合腔11上部设置的原料雾化喷嘴10进入二级混合腔11，与催化剂进行二次混合反应，反应后的混合物经过二级导叶13进入分离腔14。

在分离腔14内，催化剂和产物轻组分油气分离，催化剂从分离腔14底部的排剂口排出，轻组分油气依次进入一级排气管4和二级排气管12进入下一单元。

通过上述实施例可见，本发明的一种催化裂化多级反应分离一体化旋流装置，将反应、分离、汽提等工艺流程集于一体；实现快速反应、分离。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。