一種催化裂化多級反應(yīng)分離一體化旋流裝置，屬于原油催化裂化設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

重質(zhì)、劣質(zhì)油的轉(zhuǎn)化是21世紀石油煉制技術(shù)的焦點，也是石油化工領(lǐng)域的一個難點。目前，催化裂化生產(chǎn)能力已占全世界FCC生產(chǎn)能力的25%以上。而在我國，重油是重要的戰(zhàn)略接替能源之一，催化裂化一直是加工重油、提高輕油收率最為重要的手段，其中大部分是催化裂化，摻煉渣油占總加工量的50 %以上。

傳統(tǒng)的催化裂化裝置都是基于提升管反應(yīng)器，包括但提升管反應(yīng)器、變徑提升管反應(yīng)器、多段進料提升管反應(yīng)器、下行式提升管反應(yīng)器、雙提升管反應(yīng)器以及提升管和其它流化床結(jié)合的一些催化裂化反應(yīng)器。盡管形式多樣，但都存在共同的弊端，產(chǎn)生軸向返混嚴重，影響氣固催化反應(yīng)的進行，反應(yīng)時間長，二次反應(yīng)嚴重，結(jié)焦嚴重，使催化劑失活。為了克服以上問題，一些短接觸工藝相繼出現(xiàn)，包括毫秒級催化裂化（MSCC）工藝、短接觸時間催化裂化（SCT）工藝、折疊床催化裂化工藝多反應(yīng)區(qū)（MIP）工藝、靈活多效催化裂化（FDFCC）工藝等，盡管各種劑油短時接觸催化裂化技術(shù)形式各不相同，但是這些技術(shù)都在減少催化裂化二次反應(yīng)、抑制熱裂化反應(yīng)、改善產(chǎn)品分布等方面取得了不同的效果，體現(xiàn)了劑油短接觸催化裂化技術(shù)的優(yōu)越性。然而從裝備角度來說，除無沉降器工藝外，其他各種技術(shù)的反應(yīng)和再生系統(tǒng)的具體裝備形式并沒有本質(zhì)區(qū)別，基本上都是采用再生器和沉降器兩器方式進行催化劑的循環(huán)。

基于以上實際問題，開發(fā)一種投資小，集催化裂化多級設(shè)備于一體，實現(xiàn)重油短時催化裂化的新型催化裂化設(shè)備，是今后石油化工行業(yè)研究的一個重要方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種投資小，集催化裂化多級設(shè)備于一體，實現(xiàn)重油短時催化裂化的新型催化裂化的催化裂化多級反應(yīng)分離一體化旋流裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該種催化裂化多級反應(yīng)分離一體化旋流裝置，包括混合反應(yīng)裝置，混合反應(yīng)裝置上設(shè)有催化劑入口、原料油氣入口及排氣管，其特征在于：所述的混合反應(yīng)裝置包括上下連通設(shè)置的一級混合機構(gòu)和二級混合機構(gòu)兩組，一級混合機構(gòu)和二級混合機構(gòu)之間連接汽提機構(gòu)，排氣管上部伸出一級混合機構(gòu)頂部，下部貫穿汽提機構(gòu)并伸入二級混合機構(gòu)內(nèi)部；一級混合機構(gòu)和汽提機構(gòu)的外側(cè)中部分別連接水平設(shè)置的原料油氣入口和蒸汽入口，二級混合機構(gòu)頂部設(shè)有原料霧化噴嘴；一級混合機構(gòu)和汽提機構(gòu)的反應(yīng)腔內(nèi)分別設(shè)有原料旋流霧化裝置和蒸汽旋流分配裝置，一級混合機構(gòu)和二級混合機構(gòu)的下部分別設(shè)有導(dǎo)葉。

采用兩級混合反應(yīng)機構(gòu)，并在兩級混合反應(yīng)機構(gòu)之間設(shè)置汽提機構(gòu)，克服了傳統(tǒng)提升管催化裂化反應(yīng)器二次反應(yīng)嚴重，易返混、結(jié)焦的弊端，將反應(yīng)、分離、汽提等工藝流程集于一體；實現(xiàn)快速反應(yīng)、分離，并及時將結(jié)焦的催化劑在汽提腔內(nèi)燒焦汽提，在裝置內(nèi)部改善催化劑的催化效果，提高下一級反應(yīng)的催化裂化率。同時，設(shè)置二級反應(yīng)腔，可以及時補充新鮮原料，利用汽提后的催化劑進一步反應(yīng)，增加裝置的單循環(huán)處理量，提高了裝置的整體催化效率，降低裝置的運行成本。另外，本裝置集合多種催化裂化反應(yīng)設(shè)備于一體，從根本上降低了裝置的加工成本，實用型強。

所述的一級混合機構(gòu)還包括一級混合腔、固相錐體入口、一級排氣管和一級導(dǎo)葉，一級混合腔頂部設(shè)有固相錐體入口，底部設(shè)有倒錐形出料口，出料口內(nèi)設(shè)有一級導(dǎo)葉，原料旋流霧化裝置環(huán)形設(shè)置在一級混合腔內(nèi)部，原料旋流霧化裝置內(nèi)中心處套裝一級排氣管。

所述的原料旋流霧化裝置為原料霧化柱，原料霧化柱上設(shè)有向上傾斜設(shè)置的原料霧化槽。

向上傾斜設(shè)置的原料霧化槽在原料油氣進入時，起到造旋的作用，使油氣形成斜向上的強旋霧狀流與催化劑接觸，再結(jié)合一級導(dǎo)葉的作用，形成旋流，保證催化劑與原料油氣的充分、快速的混合反應(yīng)。

所述的原料霧化槽沿切向環(huán)形均布在原料霧化柱上，切向夾角為30°～50°，斜向上夾角為10°～15°，原料霧化槽為矩形，沿原料霧化槽邊壁開槽的行數(shù)至少為八行，原料霧化槽的旋轉(zhuǎn)方向與一級導(dǎo)葉的旋轉(zhuǎn)方向相反。

沿原料霧化槽邊壁開槽的行數(shù)至少為八行，均勻并大片密集排布的模式，提高原料霧化槽的霧化效果，保證霧化的均勻性，防止原料進入混合腔內(nèi)布料不均勻的現(xiàn)象，進一步保證原料與催化劑的混合均勻性。

所述的二級混合機構(gòu)還包括二級混合腔、二級排氣管、二級導(dǎo)葉和分離腔，二級混合腔呈倒錐形設(shè)置，下部連接分離腔，并在分離腔的入口處設(shè)有二級導(dǎo)葉，二級導(dǎo)葉頂部穿套在一級混合機構(gòu)內(nèi)部，下部連接二級導(dǎo)葉，分離腔的底部為排劑口。

所述的汽提機構(gòu)包括汽提腔，所述的蒸汽旋流分配裝置環(huán)形設(shè)置在汽提腔的內(nèi)部，蒸汽旋流分配裝置為蒸汽分配柱，蒸汽分配柱上設(shè)有向下傾斜設(shè)置的蒸汽分配槽。

所述的蒸汽分配槽沿切向斜向下開槽，切向夾角為30°～50°，斜向下夾角為10°～15°，其槽的形狀為矩形，沿蒸汽分配柱邊壁開槽的行數(shù)至少為八行，蒸汽分配槽的旋轉(zhuǎn)方向與二級混合機構(gòu)出料口處物料的旋轉(zhuǎn)方向相同。

所述的原料油氣入口和蒸汽入口環(huán)形均勻，均至少設(shè)有兩個。

所述的原料霧化噴嘴縱向傾斜設(shè)置在二級混合機構(gòu)的頂部，噴嘴的入口與豎直方向成45°夾角，至少設(shè)有兩個，環(huán)形均布設(shè)置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是：本發(fā)明提供了一種催化裂化多級反應(yīng)分離一體化旋流裝置，它克服了傳統(tǒng)提升管催化裂化反應(yīng)器二次反應(yīng)嚴重，易返混、結(jié)焦的弊端，將反應(yīng)、分離、汽提等工藝流程集于一體；實現(xiàn)快速反應(yīng)、分離，并及時將結(jié)焦的催化劑在汽提腔內(nèi)燒焦汽提，在裝置內(nèi)部改善催化劑的催化效果，提高下一級反應(yīng)的催化裂化率。同時，設(shè)置二級反應(yīng)腔，可以及時補充新鮮原料，利用汽提后的催化劑進一步反應(yīng)，增加裝置的單循環(huán)處理量，提高了裝置的整體催化效率，降低裝置的運行成本。另外，本裝置集合多種催化裂化反應(yīng)設(shè)備于一體，從根本上降低了裝置的加工成本，實用型強。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)圖示意圖；

圖2：圖1中A-A示意圖；

圖3：圖1中B-B示意圖；

圖4：圖1中C-C示意圖；

圖5：圖1中D-D示意圖；

圖6：圖1中E-E示意圖；

圖7：圖1中Ⅰ部分的局部放大圖；

圖8：圖1中Ⅱ部分的局部放大圖；

圖9：圖1中Ⅲ部分的局部放大圖；

圖10：圖3中Ⅳ部分的局部放大圖；

圖11：圖5中Ⅴ部分的局部放大圖。

其中，1、原料油氣入口 2、一級混合腔 3、固相錐體入口 4、一級排氣管 5、原料霧化柱 6、一級導(dǎo)葉 7、汽提腔 8、蒸汽分配柱 9、蒸汽入口 10、原料霧化噴嘴 11、二級混合腔 12、二級排氣管 13、二級導(dǎo)葉 14、分離腔 15、原料霧化槽 16、蒸汽分配槽。

具體實施方式

圖1~11是本發(fā)明的最佳實施例，下面結(jié)合附圖1~11對本發(fā)明做進一步說明。

參照附圖1：一種催化裂化多級反應(yīng)分離一體化旋流裝置，包括混合反應(yīng)裝置，混合反應(yīng)裝置上設(shè)有催化劑入口、原料油氣入口1及排氣管，混合反應(yīng)裝置包括上下連通設(shè)置的一級混合機構(gòu)和二級混合機構(gòu)兩組，一級混合機構(gòu)和二級混合機構(gòu)之間連接汽提機構(gòu)，排氣管上部伸出一級混合機構(gòu)頂部，下部貫穿汽提機構(gòu)并伸入二級混合機構(gòu)內(nèi)部；一級混合機構(gòu)和汽提機構(gòu)的外側(cè)中部分別連接水平設(shè)置的原料油氣入口1和蒸汽入口9，二級混合機構(gòu)頂部設(shè)有原料霧化噴嘴10；一級混合機構(gòu)和汽提機構(gòu)的反應(yīng)腔內(nèi)分別設(shè)有原料旋流霧化裝置和蒸汽旋流分配裝置，一級混合機構(gòu)和二級混合機構(gòu)的下部分別設(shè)有導(dǎo)葉。

原料油氣入口1和蒸汽入口9環(huán)形均勻，均至少設(shè)有兩個。原料霧化噴嘴10縱向傾斜設(shè)置在二級混合機構(gòu)的頂部，噴嘴的入口與豎直方向成45°夾角，至少設(shè)有兩個，環(huán)形均布設(shè)置。

一級混合機構(gòu)還包括一級混合腔2、固相錐體入口3、一級排氣管4和一級導(dǎo)葉6，一級混合腔2頂部設(shè)有固相錐體入口3，底部設(shè)有倒錐形出料口，出料口內(nèi)設(shè)有一級導(dǎo)葉6，原料旋流霧化裝置環(huán)形設(shè)置在一級混合腔2內(nèi)部，原料旋流霧化裝置內(nèi)中心處套裝一級排氣管4。原料旋流霧化裝置為原料霧化柱5，原料霧化柱5上設(shè)有向上傾斜設(shè)置的原料霧化槽15。原料霧化槽15沿切向環(huán)形均布在原料霧化柱5上，切向夾角為30°～50°，斜向上夾角為10°～15°，原料霧化槽15為矩形，沿原料霧化槽15邊壁開槽的行數(shù)至少為八行，原料霧化槽15的旋轉(zhuǎn)方向與一級導(dǎo)葉6的旋轉(zhuǎn)方向相反。

二級混合機構(gòu)還包括二級混合腔11、二級排氣管12、二級導(dǎo)葉13和分離腔14，二級混合腔11呈倒錐形設(shè)置，下部連接分離腔14，并在分離腔14的入口處設(shè)有二級導(dǎo)葉13，二級導(dǎo)葉13頂部穿套在一級混合機構(gòu)內(nèi)部，下部連接二級導(dǎo)葉13，分離腔14的底部為排劑口。優(yōu)選的，一級排氣管4與二級排氣管12同軸安裝，一級排氣管4的直徑大于二級排氣管12的直徑，二級排氣管12的出口段部分伸入一級排氣管4的入口段，在一級排氣管4的入口處設(shè)置坡口。

具體的，固相錐體入口3連接在一級混合腔2上部，原料油氣入口1沿徑向連接到一級混合腔2中部，原料霧化柱5同軸安裝在一級混合腔2內(nèi)，原料霧化柱5的邊壁四周設(shè)置原料霧化槽15，所述的一級排氣管4同軸依次連通固相錐體入口3、一級混合腔2和汽提腔7，蒸汽入口9沿徑向連接到汽提腔7中部，蒸汽分配柱8同軸設(shè)置在汽提腔7內(nèi)，蒸汽分配柱8的邊壁四周設(shè)置蒸汽分配槽16，二級混合腔11連接汽提腔7底部出口，下部連接分離腔14，原料霧化噴嘴10插入二級混合腔11，二級排氣管12依次連接汽提腔7、二級混合腔11和分離腔14。

如圖1所示，一級導(dǎo)葉6設(shè)置在一級混合腔2和汽提腔7之間的柱內(nèi)，二級導(dǎo)葉13設(shè)置在二級混合腔11下部的分離腔14內(nèi)。

如圖1、圖3、圖6所示，原料霧化槽15沿切向，并且斜向上開槽，切向夾角為30°～50°，斜向上夾角為10°～15°，其槽的形狀為矩形，沿原料霧化槽15邊壁開槽的行數(shù)至少為八行，原料霧化槽15的旋轉(zhuǎn)方向與一級導(dǎo)葉6的旋轉(zhuǎn)方向相反。

如圖1、圖5、圖7所示，蒸汽分配槽16沿切向，并且斜向下開槽，切向夾角為30°～50°，斜向下夾角為10°～15°，其槽的形狀為矩形，沿蒸汽分配柱8邊壁開槽的行數(shù)至少為八行，蒸汽分配槽16的旋轉(zhuǎn)方向與二級導(dǎo)葉13的旋轉(zhuǎn)方向相同。

如圖2、圖4所示，原料油氣入口1均勻布置在一級混合腔2四周，至少設(shè)有兩個，蒸汽入口9均勻布置在汽提腔7四周，至少設(shè)有兩個。

如圖1、圖8所示，一級排氣管4與二級排氣管12同軸安裝，一級排氣管4的直徑大于二級排氣管12的直徑，二級排氣管12的出口段部分伸入一級排氣管4的入口段，在一級排氣管4的入口處設(shè)置坡口。

如圖1、圖6所示，二級混合腔11由內(nèi)徑逐漸變大的腔體和逐漸變小的腔體組成，原料霧化噴嘴10均布在內(nèi)徑逐漸變大的腔體上，噴嘴的入口與豎直方向成45°夾角。

汽提機構(gòu)包括汽提腔7，蒸汽旋流分配裝置環(huán)形設(shè)置在汽提腔7的內(nèi)部，蒸汽旋流分配裝置為蒸汽分配柱8，蒸汽分配柱8上設(shè)有向下傾斜設(shè)置的蒸汽分配槽16。蒸汽分配槽16沿切向斜向下開槽，切向夾角為30°～50°，斜向下夾角為10°～15°，其槽的形狀為矩形，沿蒸汽分配柱8邊壁開槽的行數(shù)至少為八行，蒸汽分配槽16的旋轉(zhuǎn)方向與二級混合機構(gòu)出料口處物料的旋轉(zhuǎn)方向相同。

工作原理和工作過程：一級混合腔2上部是固相錐體入口3，催化劑從固相錐體入口3進入一級混合腔2，同時原料油氣經(jīng)過原料油氣入口1進入一級混合腔2，原料油氣在經(jīng)過原料霧化柱5時，由于原料霧化槽15向上傾斜設(shè)置的特性，使油氣形成斜向上的強旋霧狀流與催化劑接觸，在一級混合腔2內(nèi)混合反應(yīng)，混合物經(jīng)過一級導(dǎo)葉6造旋，在離心力的作用下，催化劑沿著一級混合腔2邊壁旋轉(zhuǎn)向下流動，原料油分解后的輕油組分靠近腔體中心向下流動。

經(jīng)過第一階段的反應(yīng)，部分催化劑結(jié)焦失活，另外裝置內(nèi)的溫度也會降低，此時反應(yīng)產(chǎn)物和催化劑進入汽提腔7；同時，蒸汽通過蒸汽入口9進入汽提腔7，蒸汽在汽提腔7內(nèi)經(jīng)過蒸汽分配柱8時，在蒸汽分配槽16的作用下，形成螺旋向下蒸汽流。此時，進入汽提腔7的蒸汽不僅可以汽提催化劑，使結(jié)焦失活的催化劑燒焦脫碳，而且可以為催化劑和油汽提供動力，加速油氣和催化劑。在一級排氣管4和二級排氣管12配合處有環(huán)形入口，部分分解的輕組分油氣隨著蒸汽從環(huán)形入口進入一級排氣管4，通過一級排氣管4進入下一單元。

經(jīng)過汽提腔7的混合物進入二級混合腔11，新鮮原料通過二級混合腔11上部設(shè)置的原料霧化噴嘴10進入二級混合腔11，與催化劑進行二次混合反應(yīng)，反應(yīng)后的混合物經(jīng)過二級導(dǎo)葉13進入分離腔14。

在分離腔14內(nèi)，催化劑和產(chǎn)物輕組分油氣分離，催化劑從分離腔14底部的排劑口排出，輕組分油氣依次進入一級排氣管4和二級排氣管12進入下一單元。

通過上述實施例可見，本發(fā)明的一種催化裂化多級反應(yīng)分離一體化旋流裝置，將反應(yīng)、分離、汽提等工藝流程集于一體；實現(xiàn)快速反應(yīng)、分離。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。