重油催化裂化反应系统集成技术及应用.pdf

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1、万方数据第24卷2006年第l期月论坛(1—4)石化技术与应用PetrochemicalTbchnology＆ApplicatioIl重油催化裂化反应系统集成技术及应用V01．24No1Jan2加6卢春喜1，刘为民2，高金森‘，徐春明1，毛羽1，时铭显1(1中国石袖大学(北京)重质袖国家重点实验室，北京102249；2中国石油前郭石化分公司，辽宁松源138008)摘要：以独创提升管三维多棚流动反应机理模型的数值模拟为理论指导，借助具有结构创新的专用设备，可有效改善提升管反应器进料段的油一剂接触和提升管出口反应油气返混，实现对提升管反应

2、过程的灵活调控。在中国石油前郭石化分公司80万∥a重油催化裂化装置上集成r提升管反应的部分先进技术，主要包括：提升管反应控制技术，终n二剂技术，用水代替粗汽油作终止剂；采用高效雾化喷嘴，提升管末端“三快”(快速汽提、快速分离、快速导出)技术即csc汽提式粗旋快分系统。近2年的运行实践表明，与生产90+普通汽油相比，在相同条件下采用集成新技术牛产90’低烯烃汽油，轻质产品收率增加102—108个百分点，汽油烯烃体积分数由356％F降为332％。关键词：催化裂化；提升管反应器；重油；进料喷嘴；提升管出口快分中图分类号：TE6244+l文献

3、标识码：B文章编号：1009—0045(2006)01—00叭一04l基本原理及创新点以独创提升管三维多相流动反应机理模型的数值模拟为理论指导“。2。，借助具有结构创新的专用设备”，可有效改善提升管反应器进料段的油一剂接触和提升管出L_』反应油气的返混，实现对提升管反应过程的灵活调控。集成技术由新型进料技术、提升管反应拄制技术和提升管出口“三快”(快速汽提、快速分离、快速导出)组合技术3部分形成的工艺包构成。根据炼厂实际情况，可选择其中的1项或2项技术使用。针对现有进料喷嘴雾化效果差、喷雾分布不合理等问题，利用崭新的双雾化原理，开发出

4、了具有独特蒸汽分布器、油汽混合腔和喷口的新型雾化进料喷嘴。提升管反应控制技术将多相流理论与总反应动力学相耦合，建立起工业提升管二i维多相流动反应综合数学模型，开发出能实现控制反应的终止反应技术。使用提升管出n“三快”组合技术，町在同一个设备中实现反应产物与催化剂的高效快速分离、反应产物的快速引出和分离下来催化剂的快速预汽提，反应产物在沉降器内的扩散、滞留、结焦大幅度减少，整个系统的操作弹性较大。2在重油催化裂化装置上的应用2．1提升管模拟优化结果中国石油前郭石化分公司80万∥a重油催图1现有装置提升管反应器各段长度分配和标商收稿日期：

5、2005一ll—04；恪回日期：20n5—1l15作者简介：卢春喜(1963一)，男．河北霸州人，博士，教授，研究方向为多相传递与反应j二程，负责并承担省部级“上科研项目20余项，获省部级以上科技进步奖9项．获中国专利13项，已发表论文80余篇，出版专著l部。万方数据石化技术与应用化裂化装置反再系统采用外提升管，结构如图l所示。提升管内径820mn-，有效长度32．450⋯；预提升段内径600／820mm，长度12．250m。为便于对重油催化裂化装置的反应系统现状进行综合分析，首先对提升管反应器内流动反应的现状做了详细的数值模拟分析，

6、不仅获得了提升管反应器内部大量有关速度场、温度场和浓度场的洋细信息，同时对反应器出口温度和产物组成模型预测结果与现场数据进行了比较。以粗汽油为终止剂，数值模拟获得的提升管沿程产物分布如图2所示。图2提升管内产物收率沿提升管高度分布由图2可以看出，尽管从提升管反应器20m高度处注入了汽油终止剂，但汽油收率滑提升管高度仍有下降趋势，实际上在16n-左右高度处汽油收率就达到了最夫值，然后缓慢下降。柴油收率在提升管反应器的前1／3部分就达到了最大值，随后下降；到反应器出口处，柴油收率下降十几个百分点。轻质油收率变化规律与柴油类似。研究结果表明

7、，在提升管反应器内存在着一定程度的过裂化现象。目前终止剂的注入位置不合适，采用优化反应控制技术是必要的。提升管反应器出口温度及物料组成的计算结果与工业操作数据对比如表l所示。由表1可以看出，计算结果与工业操作数据基本吻合，说明本研究所用的流动反应耦合模型对催化裂化提升管出口重要参数(反应温度、裂化反应结果等)均具有较好的预测性。采用流动反应耦合模型，根据现有装置的操作状况和对数值模拟结果的综合分析，决定将分层进料喷嘴设置在主喷嘴以上3．5m处。根据提升管反应器内汽油、柴油、轻质油收率沿提升管高度的分布曲线，确定出反应终止位置应在主进料

8、喷嘴以上13m处。同时还确定出终止介质的第24卷种类和川量。优化后提升管反应器的进料及终止剂加入位置如图3所示。表1提升管反应器出口产品组成及操作参数1一终止反应喷嘴，2个，单相，与提升管轴线老角45。，咀除盐水为终止舟