一种逆流反应器

1.本发明涉及逆流反应器技术领域，尤其涉及一种逆流反应器。


背景技术：

2.乙烯、丙烯和丁烯等小分子烯烃是最基本的有机合成原料。目前世界上小分子烯烃的生产主要采用蒸汽裂解方法，但由于高温裂解炉易结焦，因此该方法仅适用于加工轻质原料油，如天然气、石脑油和轻柴油等。并且，现有技术中常规的催化裂化工艺原料和催化剂一般并流式接触，存在反应不均匀，且导致其在增加烃类原料目的产物同时必然使干气和焦炭产率增加，小分子烯烃产率低，且生产效率低。因此，提供一种小分子烯烃产率高、生产效率高的逆流反应器。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种逆流反应器，本发明提供的反应器，可用于烃类及衍生物催化裂解生产小分子烯烃，且小分子烯烃产率高、生产效率高。
4.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
5.本发明提供了一种逆流反应器，其特征在于，所述反应器的上部设置有催化剂入口、下部设置有原料入口、顶部设置有反应油气出口和底部设置有回收口，所述反应器在所述催化剂入口下方设置有传送分布器；所述传送分布器包括传送带和滚轴；
6.催化剂从催化剂入口进入反应器在传送分布器的传送带上形成密相床层，并经传送分布器均匀分布后经传送带传送向下运动；
7.烃类和/或烃类衍生物原料通过预热器预热后由固相直接转化为气相，然后以气相形式由原料入口进入反应器；
8.在原料入口与传送分布器中间的稀相区发生以裂化为主的吸热反应，产生的油气中间产物；所述油气中间产物继续向上运动与传送分布器上的催化剂继续发生裂解反应；
9.所述气相的烃类和/或烃类衍生物原料和油气中间产物与传送带上的催化剂颗粒是逆向接触的；
10.所述传送带上设置有导气管和孔洞以平衡密相床层上方与稀相区的压力，实现气固逆流流化；
11.所述传送带接受由催化剂入口出来的催化剂，并传送催化剂逐步向下运动，然后在传送分布器底部将反应后的催化剂卸载；
12.所述反应器内产生的固体物通过所述回收口排出反应器。
13.优选地，所述反应器内气速为3～10m/s。
14.优选地，所述催化剂入口数量为2～6个。
15.优选地，所述催化剂入口的温度独立地为500～1000℃。
16.优选地，所述传送分布器的数量为2～4个。
17.优选地，所述烃类和/或烃类衍生物原料中的烃类原料为天然石油烃或煤及其经
过加工产生的部分或全部馏分，所述烃类和/或烃类衍生物原料中的烃类衍生物原料为烃类的聚合物、酯的一种或多种混合物。
18.优选地，所述预热器的温度为400～700℃。
19.优选地，所述传送带的传送速率为0.5～15dm/min。
20.优选地，所述传送带的传送速率为1～10dm/min。
21.优选地，所述传送带上的孔洞为圆形或方形。
22.本发明提供了一种逆流反应器，将催化剂从催化剂入口进入反应器在传送分布器的传送带上形成密相床层，并经传送分布器均匀分布后随传送带向下运动，使得在原料入口与传送分布器中间的稀相区发生以裂化为主的吸热反应，产生的油气中间产物，且所述油气中间产物继续向上运动与传送分布器上催化剂继续发生裂解反应，使得所述气相的烃类和/或烃类衍生物原料和油气中间产物与传送带上的催化剂颗粒逆向接触的，且实现易发生裂化反应的烃类与位于传送分布器下半部位的低温、低活性的催化剂接触并反应，使难发生裂化反应的烃类以及油气中间产物与位于传送分布器下半部位的高温、高活性的催化剂接触并反应，解决传统提升管反应器存在的配置不均匀的问题，提高小分子烯烃产率和生产效率，并且烃类和/或烃类衍生物原料通过预热器预热后由固相直接转化为气相，然后以气相形式由原料入口进入反应器，所述气相的烃类和/或烃类衍生物原料和油气中间产物与催化剂颗粒在传送分布器内是逆向接触的，利用所述传送带上设置有导气管和孔洞以平衡密相床层上方与稀相区的压力，实现气固逆流流化，各部件协同作用，显著提高了小分子烯烃产率和生产效率。实施例的结果显示，本发明提供的逆流反应器较常规的提升管催化裂化方法裂解烃类原料时低碳烯烃收率明显提高，并且可以用于烃类衍生物的裂解。
附图说明
23.图1为本发明提供的逆流反应器的示意图；
24.图2为本发明提供的逆流反应器的传送带上导气管和孔洞的示意图；
25.附图标记
26.1、反应器；2、催化剂入口；3、原料入口；4、反应油气出口；5、回收口；6、传送分布器；7、密相床层；8、稀相区；9、导气管；10、孔洞；11、预热器；12、传送带；13、滚轴。
具体实施方式
27.本发明提供了一种逆流反应器，所述反应器1的上部设置有催化剂入口2、下部设置有原料入口3、顶部设置有反应油气出口4和底部设置有回收口5，所述反应器1在所述催化剂入口2下方设置有传送分布器6所述传送分布器6包括传送带12和滚轴13；
28.催化剂从催化剂入口2进入反应器1在传送分布器6的传送带12上形成密相床层7，并经传送分布器6均匀分布后经传送带13传送向下运动；
29.烃类和/或烃类衍生物原料通过预热器11预热后由固相直接转化为气相，然后以气相形式由原料入口3进入反应器1；
30.在原料入口3与传送分布器6中间的稀相区8发生以裂化为主的吸热反应，产生的油气中间产物；所述油气中间产物继续向上运动与传送分布器6上的催化剂继续发生裂解反应；
31.所述气相的烃类和/或烃类衍生物原料和油气中间产物与传送带12上的催化剂颗粒是逆向接触的；
32.所述传送带12上设置有导气管9和孔洞10以平衡密相床层7上方与稀相区8的压力，实现气固逆流流化；
33.所述传送带12接受由催化剂入口2出来的催化剂，并传送催化剂逐步向下运动，然后在传送分布器6底部将反应后的催化剂卸载；
34.所述反应器1内产生的固体物通过所述回收口5排出反应器1。
35.如图1所示，在本发明的实施例中，所述逆流反应器包括反应器1。在本发明中，所述反应器1内气速优选为3～10m/s。
36.如图1所示，在本发明的实施例中，所述逆流反应器包括催化剂入口2。在本发明中，所述催化剂入口2数量优选为2～6个。在本发明中，所述催化剂入口2的温度独立地优选为500～1000℃。
37.如图1所示，在本发明的实施例中，所述逆流反应器包括原料入口3。在本发明中，所述原料入口3数量优选为2～4个。
38.在本发明中，所述烃类和/或烃类衍生物原料中的烃类原料优选为天然石油烃或煤及其经过加工产生的部分或全部馏分；所述烃类和/或烃类衍生物原料中的烃类衍生物原料优选为烃类的聚合物、酯的一种或多种混合物。
39.如图1所示，在本发明的实施例中，所述逆流反应器包括预热器11。在本发明中，所述预热器11的温度优选为400～700℃。
40.如图1所示，在本发明的实施例中，所述逆流反应器包括传送分布器6。在本发明中，所述传送分布器6的数量优选为2～4个。在本发明中，所述传送分布器6包括传送带12和滚轴13。在本发明中，所述传送带12的传送速率优选为0.5～15dm/min，更优选为1～10dm/min。本发明通过调整传送带13的传送速率，以调整催化剂参与化学反应的时间。在本发明中，所述传送带12的数量、形状和大小优选根据反应器1的高度、形状设置。在本发明中，所述传送带12上的孔洞优选为圆形或方形。在本发明中，所述孔洞的最大内径优选小于催化剂的颗粒的粒径，避免催化剂无法在传送分布器底部被卸载。
41.本发明将催化剂从催化剂入口进入反应器在传送分布器的传送带上形成密相床层，并经传送分布器均匀分布后随传送带向下运动，使得在原料入口与传送分布器中间的稀相区发生以裂化为主的吸热反应，产生的油气中间产物，且所述油气中间产物继续向上运动与传送分布器的传送带上的催化剂继续发生裂解反应，使得所述气相的烃类和/或烃类衍生物原料和油气中间产物与传送带上的催化剂颗粒逆向接触的，且实现易发生裂化反应的烃类与位于传送分布器下半部位的低温、低活性的催化剂接触并反应，使难发生裂化反应的烃类以及油气中间产物与位于传送分布器下半部位的高温、高活性的催化剂接触并反应，解决传统提升管反应器存在的配置不均匀的问题，提高小分子烯烃产率和生产效率。
42.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.实施例1、2和对比例1、2中使用的烃类原料记为烃类原料a，具体性质见表1，使用
的烃类衍生物原料为混合废塑料，记为烃类衍生物原料b，具体性质见表2，实施例1、2和对比例1、2中使用的催化剂为某石化公司催化裂化装置使用后的催化剂，记为催化剂c，具体性质见表3。
44.表1烃类原料a的性质。
[0045][0045][0046]
表2烃类衍生物原料b的性质。
[0047][0048]
表3催化剂c的性质。
[0049][0050]
实施例1：
[0051]
试验在中型试验装置上进行，包括一个图1所示的逆流反应器、一个汽提器、一个再生器、分离装置和分析计量装置。反应器内径为30mm，长度为4000mm。催化剂c从催化剂入口进入反应器，在传送分布器的传送带上形成密相床层，并经传送分布器均匀分布后随传送带向下运动，所述传送带的传送速率为1dm/min，烃类原料a通过原料入口进入反应器，在原料入口与传送分布器中间的稀相区发生以裂化为主的吸热反应，产生的油气向上运动与
传送分布器上催化剂继续反应，反应结束后的催化剂由反应器进入汽提器后再进入再生器再生，再生烧焦后的高温催化剂返回反应器循环使用；反应油气与传送分布器上的催化剂颗粒在反应器内是逆向接触的；传送分布器上设置有导气管和小孔以平衡密相床层上方与稀相区的压力，实现气固逆流流化。反应条件及结果见表4。
[0052]
实施例2：
[0053]
采用与实施例1相同的中型试验装置进行试验，与实施例1不同的是采用烃类衍生物原料b。反应条件及结果见表4。
[0054]
对比例1：
[0055]
试验在中型试验装置上进行，包括一个提升管反应器、一个汽提器、一个再生器、分离装置和分析计量装置。提升管反应器内径20mm，长度10000mm。烃类原料a引入到提升管底部，与来自再生器的再生催化剂c在提升管底部接触并向上运动，同时进行反应，反应产物通过旋风分离器将油气和催化剂分离，油气引入分馏装置分离为不同馏分的产品，反应后的催化剂进入汽提器后再进入再生器再生，再生后的催化剂返回提升管循环使用。反应条件及结果见表4。
[0056]
对比例2：
[0057]
试验在中型试验装置上进行，包括一个固定床反应器、分离装置和分析计量装置。固定床反应器内径20mm，长度550mm。烃类衍生物原料b加入到固定床反应器，升温反应，得到的油气引入分馏装置分离为不同馏分的产品，反应后通空气进行烧焦再生。反应条件及结果见表4。
[0058]
表4实施例1、实施例2和对比例1、对比例2的反应条件及结果。
[0059][0060]
综上可知，本发明提供的逆流反应器较常规的提升管催化裂化方法裂解烃类原料时低碳烯烃收率明显提高，并且可以用于烃类衍生物的裂解。本发明提供的方法可以明显提高烃类原料的低碳烯烃收率和生产效率。
[0061]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种逆流反应器，其特征在于，所述反应器(1)的上部设置有催化剂入口(2)、下部设置有原料入口(3)、顶部设置有反应油气出口(4)和底部设置有回收口(5)，所述反应器(1)在所述催化剂入口(2)下方设置有传送分布器(6)，所述传送分布器(6)包括传送带(12)和滚轴(13)；催化剂从催化剂入口(2)进入反应器(1)在传送分布器(6)的传送带(12)上形成密相床层(7)，并经传送分布器(6)均匀分布后经传送带(12)传送向下运动；烃类和/或烃类衍生物原料通过预热器(11)预热后由固相直接转化为气相，然后以气相形式由原料入口(3)进入反应器(1)；在原料入口(3)与传送分布器(6)中间的稀相区(8)发生以裂化为主的吸热反应，产生的油气中间产物；所述油气中间产物继续向上运动与传送分布器(6)上的催化剂继续发生裂解反应；所述气相的烃类和/或烃类衍生物原料和油气中间产物与传送带(12)上的催化剂颗粒是逆向接触的；所述传送带(12)上设置有导气管(9)和孔洞(10)以平衡密相床层(7)上方与稀相区(8)的压力，实现气固逆流流化；所述传送带(12)接受由催化剂入口(2)出来的催化剂，并传送催化剂逐步向下运动，然后在传送分布器(6)底部将反应后的催化剂卸载；所述反应器(1)内产生的固体物通过所述回收口(5)排出反应器(1)。2.根据权利要求1所述的逆流反应器，其特征在于，所述反应器(1)内气速为3～10m/s。3.根据权利要求1所述的逆流反应器，其特征在于，所述催化剂入口(2)数量为2～6个。4.根据权利要求1或3所述的逆流反应器，其特征在于，所述催化剂入口(2)的温度独立地为500～1000℃。5.根据权利要求1或3所述的逆流反应器，其特征在于，所述传送分布器(6)数量为2～4个。6.根据权利要求1所述的逆流反应器，其特征在于，所述烃类和/或烃类衍生物原料中的烃类原料为天然石油烃或煤及其经过加工产生的部分或全部馏分，所述烃类和/或烃类衍生物原料中的烃类衍生物原料为烃类的聚合物、酯的一种或多种混合物。7.根据权利要求1所述的逆流反应器，其特征在于，所述预热器(11)的温度为400～700℃。8.根据权利要求1所述的逆流反应器，其特征在于，所述传送带(12)的传送速率为0.5～15dm/min。9.根据权利要求1或7所述的逆流反应器，其特征在于，所述传送带(12)的传送速率为1～10dm/min。10.根据权利要求1所述的逆流反应器，其特征在于，所述传送带(12)上的孔洞为圆形或方形。

技术总结
本发明提供了一种逆流反应器，将催化剂从催化剂入口进入反应器在传送分布器的传送带上形成密相床层，并经传送分布器均匀分布后随传送带向下运动，使得在原料入口与传送分布器中间的稀相区发生以裂化为主的吸热反应，产生的油气中间产物，且所述油气中间产物继续向上运动与传送分布器的传送带上催化剂继续发生裂解反应，使得所述气相的烃类和/或烃类衍生物原料和油气中间产物与传送带上的催化剂颗粒逆向接触的，且实现易发生裂化反应的烃类与低温、低活性的催化剂接触并反应，使难发生裂化反应的烃类以及油气中间产物与高温、高活性的催化剂接触并反应，解决传统提升管反应器存在的配置不均匀的问题，提高小分子烯烃产率和生产效率。生产效率。生产效率。


技术研发人员：张金庆 王婷 陈小博 赵辉 冯翔 刘熠斌 张新功 杨朝合
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/9/7