TW200825162A - Catalytic cracking riser reactor - Google Patents

Description

200825162 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明乃關於觸媒裂解上升管反應器。更明確地是關 於已提供有接觸裝置的上升管反應器。 【先前技術】 觸媒裂解是已用於許多煉油廠的熟知方法。在觸媒裂 解時，烴類進料係供給入亦同時供給入裂解觸媒的上升管 ⑩ 反應益内。在上升管反應器的滯留時間内，烴類進料將被 裂解成輕質產物。由於裂解反應係在高溫下發生，故上升 管反應裔通常係提供以絕熱。此絕熱可以提供在上升管反 - 應器的鋼質外壁外側。其亦可能在反應器内提供耐火襯 塾’該襯墊可保護鋼質外壁免於反應混合物的腐餘效應。 在同時其可提供絕熱層以維持外壁冷卻。在裂解時，亦會 形成一些將沉積在裂解觸媒上而產生用過後的觸媒的積 _ 石厌。在上升管反應益的頂端，產物物流將與用過後的觸媒 分離、且用過後的觸媒然後可藉使用再生氣體將積碳燒除 以再生。再生後的觸媒隨後係循環回至上升管反應器。觸 媒裂解反應所需的熱量係藉再生後的觸媒以供應。觸媒裂 解方法的產物物流係在分餾塔中分離成各種不同的餾份， 其例如為C：4·烧烴類與C：4·烯烴類、輕油、蒸餾油與回煉油。 在上升管反應器中，平均線性氣體速度可以在10至30 米/秒的範圍内、且觸媒粒子的平均速度可以高至25米/秒。 觸媒粒子本質上將與氣態反應混合物同向移動。當裂解反 6 200825162 應於觸媒粒子上發生時，在觸媒粒子與氣態反應混合物間 有良好接觸將是非常理想的。因此，在US-a 3,353，925中 已建議對上升管反應器提供細腰形式的接觸裝置。這些接 觸裝置係具有環形形狀。這些裝置基本上是會以任何方式 存在於上升管反應器中的耐火襯墊的縮小部分。 其已進一步發現，觸媒粒子係傾向於以核心_環狀流動

T形式流動。此意謂在上升管反應器的周圍將會有高觸媒 濃度區域、而在其中心處將留下稀少的觸媒區域。此已經 在US-A 5,851，380認知。此流動形式將導致觸媒粒子的非 均相分佈、以及烴類進料的次佳轉化。為了解決此缺點， ，已建議對上升管反應器提供環狀接㈣置以產生亂流且 藉此產生觸媒粒子更均相的分佈。這些接觸裝置可以任何 適當的方式配置，但於US_A5,851，中的描述明確地揭 不插入上升管反應器耐火襯墊内的_塊所欲形狀的耐火 « 1知技藝的揭示可 ^ 段頸進料與觸媒粒子混合物 將徒供一鬲度腐蝕的環境 α ^ ^ 火純卜 η衣兄®此，已知的接觸裝置係以耐 火材枓來貫施。不過，裂解 伤八认^ 解衣丨兄亦疋非常高溫。通常溫度 係，丨於480 640。（^夕ρ弓 备、上 一 3。在延些熱腐蝕環境中，直將合 有接觸裝置因腐蝕及/或溫度 ^ 採相从/ 又欢應而改瓷外形的風險。因此 心也係以可使這些效應減 置。鏟妙ττ。Λ 取低的方式來固定接觸裝 置雖然US-A 5,851，380指出可L、"工化。ι 衣 了乂任何已知的方式腺姐一 的接觸裝置附著至上升管反細“日^时式將揭不 方式的牿〜赵_ _ μ 00 一並未提出應選用何種 特疋教不。所揭示的對策 朿係關於將一塊耐火材料插 7 200825162 、任何方式存在於上升管反應器中的耐火襯墊中。其 已Ιχ現連接接觸裝置的更可靠方式係藉使用連接至上升管 反應器外壁的金屬製結構以提供。 【發明内容】 口此，本發明係提供一種在用於烴類進料與觸媒粒子 的入口、以及用於排放裂解產物與用過後的觸媒粒子的出 社門L伸的觸媒裂解上升管反應器，該上升管反應器已提 =至J 一個接觸裝置，其中該接觸裝置係含有耐火材料 、至屬衣結構的複合物，該金屬製結構係連接至上升管反 應器的外壁。 【貫施方式】 由於此對策之結果，接觸裝置係穩固地固定至上升管 反應°。之外壁。儘管會有溫度衝擊，但此確定接觸裝置的 並未在“作過程中改變。再者，金屬製結構可提供對 至屬衣、、構與耐火材料組合物的強化，以使其變得更為堅 車乂不易腐餘。當上升管反應器已提供有内部耐火襯塾 才此將4寸別有利。在此情況下，上升管反應器的鋼質外 壁將相當地冷且溫度衝擊效應將最為顯著。 接觸裝置可以額外地使用以保護需要放置在上升管反 應器内的其他器具。此器具包括熱電偶與其他的測量用器 具。此器具放置在接觸裝置的下游係有利地，藉此可保護 以對抗觸媒粒子與氣態反應物混合物的腐蝕效應。 8 200825162 ‘ #考慮數個接觸裝置時’此接觸裝置適當地係軸向間 隔且沿著上升管反應器的内部表面配置。當使用超過一個 接觸裝置時’熟習技藝之人士可決定需多少以及其將以何 種距咸/σ著上升管反應益益壁提供這些接觸裝置。此數 與距離係#決上升管反應器的冑度與承載以及其長度。因 此热t技藝人士之技術將可決定此數量與距離。接觸裝置 的軸向距離適當地係上升管反應器内徑的至少一倍。通 Φ 常，距離係不會超過内徑的十倍、且較佳係至多為内徑的 四倍。二個接觸裝置間的距離更佳係上升管反應器内徑的 從1 · 1到2倍。 ^接觸裝置可以是熟習技藝人士所想要的任何形狀。熟 ^技藝之人士將可對特別是亂流效應的優點最適化，且同 、等例如為壓降的任何缺點加以最小化。考慮到對稱性， 衣狀接觸裝置係非常適當的。不過，接觸裝置亦可以是弧 形片段的形狀，如US-B 6,596,242所揭示者係非常適當的。 φ 接觸裝置將可減少在上升管反應器内的通道。與接觸 衣置上游的上升管反應器通道相比，通道較佳係至多減少 百分之15。通道的減少適當地係至少百分之2。此範圍可 確保觸媒粒子與氣態反應混合物的良好亂流，同時該方法 不會雙制於高壓降。 热習技藝之人士將瞭解固定至外壁之金屬製結構將構 成對外壁之潛在熱洩漏。由於金屬製結構之熱傳導性，其 所連接之外壁亦將曝露於局部之加熱◎為了使此發生之風 險減至最低’連接至外壁之金屬製結構的數量較佳係維持 9 200825162 在最少。在實施時’連接至外壁之金屬製結構的數量範圍 係攸1至25。當其係使用形狀如US_B 6,596,242所揭示的 構件的接觸裝置時，可能-結構物即已足夠。當其係使用 :US-A 5,851，380所揭示的環狀物時，金屬製結構的數量 範圍適當地係從4至25。

當接觸裝置係具有環狀外觀時，整個環狀物可以裝配 在-件零件中。不過，有利地係以超過—個模組的方式來 組裝此環狀物。此不僅易於組裝’且同時可提供局部維修 的可能性。當環狀物的—部份無論任何原因受損時，僅相 關模組，然後需加以維修或更換，並不需要更換襯墊的主要 邛伤。與藉US_A 3,353,925所代表其中接觸裝置構成上升 管反應器襯墊的一部份的習知技藝、或藉US_A 5,851，38〇 所代表其中該環狀物必須從現有的襯塾中切除且耐火材料 的新環狀物必須整齊地安裝在現有的襯墊内的習知技藝相 比，此特徵所代表的主要效益將是明顯的。在某種程度上， 模組的數量係取決於熟習技藝之人士欲連接至外壁的金屬 製結構之數量。模組的數量範圍適當地係從4至25。 金屬製結構可實現二目的；其提供對外壁的穩固固定 且強化耐火材料。這些目的較佳係藉形狀為多凸齒叉狀物 的金屬製結構以達成。具有2至8、較佳係從3至6顆凸 齒的叉狀物係非常適當的。藉使用此結構，附著至外壁的 數量可被制’且同時可確保使用乡凸齒冑火物的強化。 結構物附著至外壁可以任何適當的方式進行，適當地係藉 螺栓或焊接。其係可能從一件料材來製造金屬製結構。另9 10 200825162 制牡/、亦彳月b從連接至外壁的分離支撐條來製造金屬 制"盖I將此支撐條連結至其他例如為多凸齒狀的金屬 強化耐火物。若選用後者之選項，則熟習技藝之 將支撐條取穩固連接至反應器外壁之目的而 能材料’以及例如關於凸齒在溫度變化下的 二：4而延擇最佳之金屬。故雖然上升管反應器的外壁 構 Λ衣& ’但支樓條及/或凸齒及/或整個金屬製結 _ ^不錄鋼以製造，雖然其他材料亦是可能。 料接觸屬:。構外形較佳係使其大部份的區域可與对火材 … ，凸齒有利地係製作成金屬環。例如為金屬 又尖端梳子狀結構等的其他形狀亦是 ' 係多角之外形，其中三角形或截頭三角形係從 二申出。其結果是當使用此接觸裝置時， ==合物將不會垂直地衝擊接觸裝置，而是以更為 、=的方式接_朗裝置。藉此對接縣置的接觸腐姓 _ 應將可降低。#接觸襄置以相對於原始襯墊為15至65。 的角度放置時，將可得到良好的結果。 =了改善金屬製結構與财火材料間的連接強度，金屬 ^口構、且更特別是前述所提到的凸齒較佳係 金屬製結構所延伸出的掛釣或凸緣。這些將傾向於使耐火 材科以類似手指的方式Μ，藉此更㈣地m定材料。一 種製造這些掛釣或凸緣的適當方法是在結構物或凸齒上穿 孔。 凸齒可以平行於上升管反應器内的流動方向放置，其 200825162 係與上升管反應器的主軸平扞。 一 卞仃為了提南耐火材料與凸齒 的接觸表面、且減少凸齒上的廒产 w上的腐蝕效應，凸齒較佳係以對 反應器主轴呈角度的方式敖罟。&魁a I ^ 式敦置此對主軸的角度適當地係 在從5至45 °的範圍。 本質，耐火材料的選 考量上升管反應器混合物的腐蝕 擇適當地係使其為高抗磨n材料較佳係可以鑄造的以 促進接觸裝置的成形。耐火材料適t地係選自由氧化铭、 氧化石夕、氧㈣、氧化鈦、氧化鎂、氧化鐵與其之混合物

所組成的群集。耐火材料亦可以含有氧化磷。令人滿意的 耐火材料的商業範例係包括來自Actchem系列、例如為 Actchem 45(來自Actchem)的產品；以及來自〜戰如與

Rescobond系列、例如為Resc〇b〇nd AA 22(來自。工 業）的產品或來自Pliline系列（來自Imerys)的產品。 可以是鐵或較佳係鋼。雖 以製造，但金屬製結構較 用於製備金屬製結構的材料 然上升管反應器的外壁可從碳鋼 佳係由不銹鋼所製造。 本發明現將參考圖示以更詳細地描述。 在圖1巾丨係顯示具有用於裂解觸媒與煙类員進料的入 口 2的上升管反應器、！。熟習技藝之人士將可瞭解通常觸 媒與烴類進料係經由個自的入口以供給入上升管反應器 内。不過為了本發明之目的，該入口係構建成觸媒與進料 的合併入口。裂解後的產物與用過的觸媒係經由出口 3以 離開上升管反應器卜反應』i係具有軸向間隔的接觸裝 置4。目*中的接觸冑置是可在上升管反應的截面區域提 12 200825162 供限制的環狀。上升管反應器i沿著反應器外壁5係進一 步提供有財火襯墊6。接觸裝置4係經由金屬支撐條7以 連接至外壁。接觸裝置的更詳細圖示可參考圖2、3與4。 圖2係顯示具有外壁11的上升管反應器的截面。耐火 概塾12係放置在外壁丨丨的周圍，以將炙熱的内部與冷卻 的外部壞境加以隔絕。與外壁連接者係金屬支撐條13。每 一個支撐條13在其一端上係與外壁u連接、且在另一端 上係與叉狀金屬製結構連接，其係含有四支凸齒14已附 著至其上的金屬棒18。又狀結構14係崁入第二耐火材料 1 5内。耐火物i 5可由數個模組所構成，每個叉狀物為一 個杈組。當一或數個模組受損時，其將易於替換受損的模 組。 ' 圖3係顯示外壁丨丨的一部份與耐火襯墊12。其進一 步顯示固定至外壁的支樓條13。金屬製結構的凸齒’;4係 具有環狀外形。金屬環職人耐火材# 15人。如圖3中

所示，接觸裝置的截面係塑形成截頭三角形。此可允許 媒與進料的腐録混合物的流動衝擊、在約％。的角度下 強迫朝向上升管反應器的中心、，以藉此降低腐钮效應：此 圖亦顯示從環14所延伸出、以改良與耐火材料15的連接 的凸緣16。如圖^ ^ ^ 如圖4中所不，可在某些地方對環Μ 以藉：-方面產生孔洞、且另一方面產生其他的凸緣17: 兵入财ill圖3中所不模組的前視圖。其顯示支撐條13血 人入耐火材料15内的金屬環14，且 一 連接。豆传谁半链-兑, 田i屬棒18以彼此 ，、係進-步顯不另一個耐火襯墊12。在圖4中其很 13 200825162 很清楚地顯示，穿孔後的環14係包含數個凸緣。 一步顯示環14可以對上升管反應器i垂直 /、進 王月度的方 式放置。在圖示中，該角度是約2〇。。 雖然所顯不的模組係包含四支凸齒，但清楚地是具 或多或少凸齒的模組同樣是可能的。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示根據本發明的上升管反應器的概略晝。 固2係顯示具有襯墊材料與接觸裝置的上升管反應器 的截面。 圖3係顯示根據本發明的接觸裝置的更詳細圖示。 圖4係顯示圖3中所示的接觸裝置的前視圖。

【主要 1 2 3 4 5 6 7 11 12 元件符號說明】 上升管反應器 烴入口 出口 接觸裝置 反應器外壁 耐火襯墊 金屬支撐條 外壁 襯墊 金屬支撐條 14 13 200825162 14 凸齒 15 耐火材料 16 凸緣 17 其它的凸緣 18 金屬棒 15

Claims (1)

1. 200825162 十、申請專利範圍： 1 · 一種在用於烴類進料與觸媒粒子的入口、以及用於 排放裂解產物與用過後的觸媒粒子的出口間延伸的觸媒裂 解上升管反應器，該上升管反應器已提供有至少一個接觸 裝置’其中該接觸裝置係含有耐火材料與金屬製結構的複 合物’該金屬製結構係連接至上升管反應器的外壁。 2·如申請專利範圍第i項之反應器，該反應器已提供 有内部耐火襯塾。

   3·如申請專利範圍第丨或2項之反應器，其中係存在 數们接觸叙置’該接觸裝置係軸向間隔且沿著上升管反應 器内表面配置。 其中該接觸 士 4·如申請專利範圍帛1或2項之反應器 裝置係從弧形與環形的片段中選出。 其中該金屬 • 5 ·如申明專利範圍第丨或2項之反應器 製結構係具有多凸齒叉狀物的形狀。 其中該耐火 6·如申明專利範圍第1或2項之反應器八…，、 :料係選自由氧化石夕、氧化紹、氧化鈣、氧化鈦、氧化鐵 氧化錢與其之混合物所組成的群集。 十一、困式： 如次頁 16