重油催化裂化装置提升管在线取样研究

利用自行研制的工业提升管在线取样系统对胜利石化总厂重油催化裂化装置提升管进行了在线取样 ,并对取得的液体和催化剂样品进行了分析 ,从而得到了重油催化装置提升管反应器中液体产品分布、催化剂活性、催化剂上碳含量沿提升管高度的变化规律。重油催化裂化反应主要发生在提升管的中下部区域 ,改善产品分布和优化反应进程必须在此区域采取措施 ,应对该区域的反应参数 (反应温度、催化剂性能及进料性质等 )进行控制。在提升管油剂混合处 ,催化进料并没有完全汽化 ,仍有部分重组分以液相存在 ,这对提升管反应器内的反应过程不利 ,易使提升管喷嘴上方区域结焦。     

传统催化裂化提升管反应器的弊端与两段提升管催化裂化

通过文献调研、实验研究和重油催化裂化工业装置现场采样，对传统重油催化裂化提升管反应器进行了研究。结果显示，传统重油催化裂化普遍存在反应时间过长、平均催化剂活性低和选择性差及不同反应组分之间存在恶性竞争等弊端。在此基础上，提出了两段提升管催化裂化新概念，并分析了其技术优势。     

传统催化裂化提升管反应器的弊端与两段提升管催化裂化

通过文献调研、实验研究和重油催化裂化工业装置现场采样,对传统重油催化裂化提升管反应器进行了研究.结果显示,传统重油催化裂化普遍存在反应时间过长、平均催化剂活性低和选择性差及不同反应组分之间存在恶性竞争等弊端.在此基础上,提出了两段提升管催化裂化新概念,并分析了其技术优势.     

渣油催化裂化工业提升管反应器的数值模拟

应用渣油催化裂化提升管反应器三维气固两相流动、传热及反应的数值模型,对工业提升管反应器进行了全面系统的数值模拟计算,得到了提升管反应器“灰箱”内部的流动、传热及催化裂化等信息,初步揭示了催化裂化提升管反应器内部流动、传热及反应过程之间高度耦合、相互影响的基本特性。模拟结果表明,在提升管内气固两相沿轴向、径向和切向都存在着浓度、速度及温度变化梯度,这是造成催化裂化反应速度分布不均匀的主要原因。提升管的进料段是裂化反应最复杂的区域。在喷嘴上方５～１０ｍ处原料油反应基本结束,柴油产率最大值出现在提升管中下部,汽油产率最大值出现在中上部。提升管出口处反应温度及各组分浓度的模拟计算值与工业装置数据相一致,这说明该模型对工业提升管反应器具有较好的预测性,同时也验证了它的可靠性及合理性。     

催化裂化装置原料性质的在线观测

建立和求解提升管反应器的反应模型，实现催化裂化装置原料性质的在线观测，为催化裂化装置在线优化提供了良好的基础。     

工业提升管在线取样及反应历程分析

用自行研制的特殊取样系统对工业提升管进行现场取样，将取得的气体、液体、固体催化剂样品进行处理分析，从而得到了工业提升管不同高度位置处的气体组成、液体产品分布、催化剂活性变化规律．通过对这些数据的分析，讨论了提升管下部原料的雾化、汽化、油剂接触问题，分析了提升管中下部的主要裂化反应区以及提升管上部热裂化、二次反应区的反应特点和影响因素．     

重油催化裂化装置结焦原因分析及抑制措施

对胜利石化总厂催化裂化装置反应系统各部位焦块的组成和结焦原因进行了分析，提出了一系列抑制或减少结焦的措施。抑制或减少提升管进料喷嘴上方区域结焦的关键在于提高催化裂化进料的汽化率和改善催化剂的流动状况，保证催化剂有合适的预提升线速和密度。对于沉降器顶部和转油线部位，减少结焦的关键在于防止油气中易结焦组分的冷凝和缩短反应油气在这些部位的停留时间。     

提升管变径段气固两相流动状况

采用数值模拟的方法对两段提升管催化裂解多产丙烯催化裂化装置提升管反应器下半部的流动状况进行研究.计算结果表明,提升管反应器下部催化剂呈现比较明显的非均匀性,催化剂主要靠近反应器边壁附近分布.由于油气喷入反应器后形成射流区,对油气与催化剂之间的充分接触产生一定影响.经下部喷嘴进入反应器的油气在反应器中存在明显的返混.提升管反应器的下半段,气固两相的非理想流动较为明显.气固两相流动状况的数值模拟为反应器及操作条件优化提供了重要依据.     

重油催化裂化装置结焦原因分析及抑制措施

对胜利石化总厂催化裂化装置反应系统各部位焦块的组成和结焦原因进行了分析 ,提出了一系列抑制或减少结焦的措施。抑制或减少提升管进料喷嘴上方区域结焦的关键在于提高催化裂化进料的汽化率和改善催化剂的流动状况 ,保证催化剂有合适的预提升线速和密度。对于沉降器顶部和转油线部位 ,减少结焦的关键在于防止油气中易结焦组分的冷凝和缩短反应油气在这些部位的停留时间     

催化裂化提升管反应器流动反应模型的建立

基于流体力学和稠密气体分子运动的基本理论 ,建立了气粒两相流的颗粒动力学模型 ,并结合催化裂化反应的集总动力学模型建立起催化裂化提升管反应器内原料油气和催化剂颗粒两相流传质、传热、反应的三维模型 ,用于考察提升管内催化裂化反应历程。给出了模型方程的数值解法、边界条件和差分方法 ,编制了模拟计算程序。模拟计算了催化裂化提升管反应器喷嘴附近催化剂颗粒的流动特征。模型的计算结果与炼油厂实际标定的提升管出口组分浓度相一致 ,表明了模型的合理性。对喷嘴附近催化剂颗粒流动特征的考察表明 ,催化剂的速度存在极度的非均匀性分布 ,喷嘴附近催化剂颗粒严重滑落