專利名稱：一種多產(chǎn)丙烯的催化裂化方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油烴類催化轉(zhuǎn)化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種能提高催化裂化收率、改善汽油質(zhì)量的催化轉(zhuǎn)化方法。
背景技術(shù)：
催化裂化是石油重質(zhì)餾分重要的二次加工手段。尤其在中國(guó)，約80％的汽油來(lái)自催化裂化裝置。如何提高催化裂化裝置的產(chǎn)品收率，改進(jìn)產(chǎn)品分布和質(zhì)量十分重要。常規(guī)催化裂化方法使用提升管反應(yīng)器，循環(huán)油入口原料油(常壓重油，減壓蠟油，焦化蠟油，減壓榨油等催化進(jìn)料，下同)提升管反應(yīng)器反應(yīng)。循環(huán)油比新鮮原料油易于氣化和被催化劑吸附，很快使催化劑活性中心失活，影響了其他餾分的裂化；另外，原料油催化裂化反應(yīng)的產(chǎn)品質(zhì)量并不理想，尤其是汽油烯烴含量大多在45～55(v)％，辛烷值較低。
為滿足環(huán)保，以及對(duì)化工產(chǎn)品高速增長(zhǎng)的需求，有效的方法是利用催化裂化裝置使汽油再次轉(zhuǎn)化。美國(guó)專利USP3784463及中國(guó)專利申請(qǐng)02116786.9、02139064.9和02123817.0提出了除原料油提升管外，另建提升管反應(yīng)器，使汽油在單獨(dú)的提升管內(nèi)再進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)的方法。其好處是可以大幅度降低汽油烯烴含量，提高辛烷值，或轉(zhuǎn)化為低炭烯烴，增產(chǎn)丙烯等化工原料。
這些發(fā)明中，原料油提升管為常規(guī)催化裂化形式，循環(huán)油和原料油一起轉(zhuǎn)化，影響原料油的反應(yīng)效果。
為了同時(shí)解決原料油、循環(huán)油和汽油反應(yīng)互相干擾問題，中國(guó)專利申請(qǐng)0311944109，200410007518.4提出了建設(shè)三個(gè)反應(yīng)器，分別用以加工原料油、循環(huán)油和汽油的方案。
這些發(fā)明顯然相當(dāng)復(fù)雜，工程上實(shí)施較困難。汽油和循環(huán)油反應(yīng)過(guò)程由于催化劑的溫度過(guò)高，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化成較多的干氣和焦炭，損失效益。由于循環(huán)油溫度一般在350℃左右，致使循環(huán)油反應(yīng)的劑油比一般僅為4～5，難以得到理想的反應(yīng)效果。
汽油反應(yīng)生焦很少，反應(yīng)過(guò)的催化劑仍有較高的活性，可以用于循環(huán)油反應(yīng)，而且由于汽油反應(yīng)后的催化劑的溫度已明顯降低，可以減少循環(huán)油的副反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種在兩個(gè)反應(yīng)器內(nèi)使原料油，汽油，循環(huán)油在各自適應(yīng)的環(huán)境下分開反應(yīng)的催化轉(zhuǎn)化方法。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案催化裂化原料油(常壓重油，減壓蠟油，減壓重油，焦化蠟油等)在原料油反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行單程轉(zhuǎn)化，另設(shè)第二反應(yīng)器用于汽油和回?zé)捰?、油漿等循環(huán)油的再次催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)；汽油和循環(huán)油反應(yīng)器分成汽油反應(yīng)和循環(huán)油反應(yīng)兩段，先在下段中進(jìn)行汽油反應(yīng)，汽油反應(yīng)在520℃以上的高溫下進(jìn)行，使汽油的烯烴含量降低，并使部分汽油轉(zhuǎn)化成丙烯等低炭烯烴；完成要求的汽油反應(yīng)后，將循環(huán)油引入反應(yīng)器進(jìn)行裂化反應(yīng)；同時(shí)循環(huán)油也成為汽油反應(yīng)的急冷介質(zhì)，控制汽油的反應(yīng)程度。
第二反應(yīng)器與原料油反應(yīng)器共用沉降器，反應(yīng)油氣合并后進(jìn)入分餾塔，完成反應(yīng)后催化劑從共同的汽提段和待生立管進(jìn)入共用再生器再生，恢復(fù)活性。
第二反應(yīng)器出口可以設(shè)第二沉降器和汽提器，使汽油和循環(huán)油反應(yīng)油氣進(jìn)入第二分餾塔分離出產(chǎn)品；反應(yīng)后的催化劑單獨(dú)汽提后進(jìn)入再生器再生。
第二反應(yīng)器中，在汽油反應(yīng)完成后、循環(huán)油入口前的位置引催化劑返回汽油進(jìn)入口上游(下方)，降低再生劑的溫度，提高汽油反應(yīng)部分的反應(yīng)劑油比，減少汽油損失。
當(dāng)汽油量過(guò)大，汽油反應(yīng)形成的反應(yīng)物流提供的熱量超出循環(huán)油反應(yīng)的需要時(shí)，在汽油反應(yīng)完成后、循環(huán)油入口前的位置，從第二反應(yīng)器中引催化劑進(jìn)入原料油反應(yīng)器預(yù)提升段，降低再生劑溫度，提高原料油反應(yīng)的劑油比，提高原料油反應(yīng)的收率。
當(dāng)汽油反應(yīng)物流提供的熱量小于循環(huán)油反應(yīng)的需要時(shí)，可從沉降器或汽提器引催化劑返回汽油進(jìn)入口上游(下方)，降低再生劑的溫度，提高再生劑的流量，增加向循環(huán)油反應(yīng)段的供熱量。
汽油反應(yīng)器的汽油反應(yīng)段可以是提升管型式，也可以由提升管蒸發(fā)、反應(yīng)區(qū)與快速流化床反應(yīng)區(qū)復(fù)合而成。
第二反應(yīng)器中，循環(huán)油反應(yīng)段的長(zhǎng)度不大于反應(yīng)器長(zhǎng)度的50％；循環(huán)油的進(jìn)料量小于汽油的進(jìn)料量；汽油反應(yīng)采用高溫方案，生產(chǎn)丙烯等低炭烯烴，汽油反應(yīng)段的出口溫度為520～600℃；循環(huán)油反應(yīng)在溫度490～520℃，15～40的大劑油比條件下反應(yīng)。
在本發(fā)明的方法中，重油反應(yīng)過(guò)程為在圖1所示的裝置中，再生催化劑經(jīng)再生立管在重油進(jìn)入口下方的預(yù)提升段部分進(jìn)入重油反應(yīng)器；重油在預(yù)提升段上方進(jìn)入重油反應(yīng)器，與催化劑接觸并沿反應(yīng)器上行，同時(shí)進(jìn)行催化裂化反應(yīng)；隨后反應(yīng)油氣與待生催化劑一起進(jìn)入反應(yīng)沉降器；在沉降器分離出催化劑后，油氣經(jīng)管線進(jìn)入分餾塔；分離出的催化劑在汽提器內(nèi)被蒸汽置換出所夾帶油氣后，從待生立管返回再生器。
在圖2所示的裝置中，從第二反應(yīng)器中引部分汽油反應(yīng)過(guò)的催化劑進(jìn)入重油反應(yīng)器預(yù)提升段，降低再生劑的溫度，使參與反應(yīng)的總催化劑量增值為52B加19A，增加了實(shí)際劑油比。
本發(fā)明的汽油反應(yīng)過(guò)程為再生催化劑經(jīng)立管在汽油進(jìn)入口下方的預(yù)提升段進(jìn)入第二反應(yīng)器的預(yù)提升段，同時(shí)從循環(huán)油入口前，汽油反應(yīng)段出口處使部分汽油反應(yīng)過(guò)的催化劑回流到該預(yù)提升段，與再生劑混合，形成580～640℃左右的催化劑；汽油進(jìn)入反應(yīng)器后與催化劑接觸，并上行，進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)。
在圖3所示的裝置中，從第二反應(yīng)器的沉降器或汽提器引部分催化劑回流到預(yù)提升段，為后續(xù)的循環(huán)油反應(yīng)提供更多的熱量。
本發(fā)明在進(jìn)入汽油反應(yīng)器的再生劑量52A和反應(yīng)溫度不變的情況下，使參與汽油反應(yīng)的總催化劑量增值為52A加19C，增加了實(shí)際劑油比。
本發(fā)明的循環(huán)油反應(yīng)過(guò)程為把第二反應(yīng)器上部區(qū)域作為循環(huán)油反應(yīng)器；循環(huán)油在汽油反應(yīng)完成后的位置進(jìn)入第二反應(yīng)器，進(jìn)行裂化反應(yīng)，產(chǎn)品與汽油一起流出反應(yīng)器。汽油反應(yīng)完成后催化劑溫度為520～600℃，催化劑循環(huán)量較大，可以滿足循環(huán)油氣化和裂化反應(yīng)的要求，且可以使循環(huán)油裂化過(guò)程的副反應(yīng)(熱裂化)明顯受到抑制。當(dāng)汽油反應(yīng)生成的物流的熱量大于循環(huán)油反應(yīng)的需要時(shí)，在循環(huán)油入口前使部分汽油反應(yīng)后的催化劑從汽油反應(yīng)器引出，經(jīng)輸送管送入重油反應(yīng)器預(yù)提升段，繼續(xù)參與重油反應(yīng)。當(dāng)汽油反應(yīng)物流的熱量小于循環(huán)油反應(yīng)的需要時(shí)，從沉降器或汽提段引部分催化劑返回第二反應(yīng)器的預(yù)提升段，為汽油反應(yīng)段形成增加再生劑流量的條件。
本發(fā)明的重油反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度(反應(yīng)器出口)480～550℃，油氣在反應(yīng)器內(nèi)的平均停留時(shí)間1.0～5秒(主要考慮液體收率時(shí)，反應(yīng)時(shí)間為1～2秒，要求重油反應(yīng)直接生產(chǎn)低烯烴汽油時(shí)，反應(yīng)時(shí)間為3～5秒)。汽油反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度520～600℃，反應(yīng)前催化劑混合溫度580～640℃，油氣在反應(yīng)器內(nèi)的平均停留時(shí)間2～5秒。循環(huán)油的反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度500～520℃，劑油比15～40，反應(yīng)前催化劑溫度520～600℃，反應(yīng)時(shí)間1～3秒。
重油和汽油的反應(yīng)溫度通過(guò)再生滑閥控制再生劑流量實(shí)現(xiàn)；汽油反應(yīng)前催化劑的溫度通過(guò)催化劑的回流量調(diào)節(jié)；回?zé)捰偷姆磻?yīng)溫度通過(guò)從第二反應(yīng)器送入原料油反應(yīng)器的催化劑量或從沉降器、汽提段回流的催化劑量調(diào)節(jié)。
本發(fā)明方法，用兩個(gè)反應(yīng)器解決了循環(huán)油與原料油的相互影響問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了汽油再反應(yīng)，使原料油、汽油和循環(huán)油分別在各自的反應(yīng)器內(nèi)，按各自要求的反應(yīng)條件進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化；汽油反應(yīng)后的催化劑不再直接進(jìn)入再生器，而是直接用于循環(huán)油反應(yīng)；汽油和循環(huán)油在低接觸溫度，大劑油比條件下反應(yīng)，副反應(yīng)得到抑制，收率提高；本發(fā)明能使重油反應(yīng)劑油比提高30～50％，轉(zhuǎn)化率提高3～5個(gè)百分點(diǎn)；使汽油反應(yīng)劑油比提高50～150％，汽油烯烴含量降至20％以下，辛烷值增加一個(gè)單位，丙烯產(chǎn)率可達(dá)9～10％，汽油損失減少30％～50％；循環(huán)油反應(yīng)劑油比提高3～5倍。


圖1是本發(fā)明方法的雙反應(yīng)器裝置示意圖。
圖2是本發(fā)明方法的雙反應(yīng)器偶合裝置示意圖。
圖3是本發(fā)明設(shè)兩個(gè)沉降器的裝置示意圖。
圖4是本發(fā)明汽油反應(yīng)段為快速床的第二反應(yīng)器示意圖。
圖5是本發(fā)明的偶合反應(yīng)器示意圖。
圖中編號(hào)標(biāo)記內(nèi)容如下1第二反應(yīng)器；11汽油反應(yīng)段催化劑入口，12催化劑混合預(yù)提升段，13汽油提升管氣化、反應(yīng)區(qū)；14整流區(qū)，14A汽油快速床反應(yīng)區(qū)；16、16-1汽油反應(yīng)后的催化劑輸送管，16-1A循環(huán)油反應(yīng)后待生劑催化劑輸送管；16A，16B滑閥；17催化劑預(yù)提升介質(zhì)；17-1預(yù)提升介質(zhì)入口；18汽油，18-1汽油入口；19、19A、19B、19C、52A、52B催化劑物流；2重油反應(yīng)器；28重油，28-1重油入口；21重油反應(yīng)器催化劑入口；22預(yù)提升段；27催化劑預(yù)提升介質(zhì)，27-1預(yù)提升介質(zhì)入口；25-1重油反應(yīng)器出口管；3反應(yīng)沉降器；31重油反應(yīng)物流氣固分離器，35第二反應(yīng)器反應(yīng)物流氣固分離器，35A分離器出口管，35B料腿；32油氣管；15循環(huán)油反應(yīng)段，15-1第二反應(yīng)器出口，38循環(huán)油，38-1循環(huán)油入口；4第二沉降器，41旋風(fēng)分離器，42油氣管線，43汽提器；5催化劑汽提器，51待生立管；7再生器；71A，71B再生立管；54A，54B再生滑閥；75空氣。
具體實(shí)施例方式
180～250℃的原料油28被噴嘴霧化后，經(jīng)入口28-1進(jìn)入原料油提升管反應(yīng)器2，與經(jīng)再生立管71B輸送而來(lái)的催化劑52B混合后被氣化，并以10m/s左右的流速沿提升管反應(yīng)器向上流動(dòng)，在480～550℃溫度環(huán)境下，經(jīng)1.0～5s(秒，下同)時(shí)間完成反應(yīng)后，進(jìn)入沉降器3，被氣固分離器31分離出催化劑，油氣經(jīng)油氣管線32流出反應(yīng)裝置，進(jìn)入后續(xù)的分餾塔分離出產(chǎn)品。40～70℃的汽油18經(jīng)入口18-1進(jìn)入第二反應(yīng)器1的汽油反應(yīng)段13，與580℃～640℃左右的催化劑19接觸，邊向上流動(dòng)邊反應(yīng)，在520～600℃溫度，經(jīng)2～5s時(shí)間完成反應(yīng)后，進(jìn)入循環(huán)油反應(yīng)段15，被循環(huán)油冷卻抑制反應(yīng)；350℃左右的循環(huán)油38經(jīng)入口38-1進(jìn)入反應(yīng)器，與來(lái)自汽油反應(yīng)段的催化劑19B接觸反應(yīng)，反應(yīng)物流經(jīng)出口管15-1進(jìn)入沉降器3，被分離器35分離出催化劑后從管線32送出反應(yīng)裝置；分離出的催化劑經(jīng)汽提器5，待生立管51送入再生器；再生器7內(nèi)與空氣接觸在660～720℃溫度下進(jìn)行再生；再生后的催化劑分別經(jīng)立管71A，71B進(jìn)入兩反應(yīng)器底部，完成循環(huán)。
第二反應(yīng)器1中，在汽油反應(yīng)完成后，循環(huán)油入口前的位置引部分汽油反應(yīng)過(guò)的催化劑19C返回第二反應(yīng)器的預(yù)提升段12，與再生劑52A混合，形成溫度適宜的催化劑物流19，進(jìn)行汽油反應(yīng)。
第二反應(yīng)器1中，當(dāng)汽油反應(yīng)段生成的反應(yīng)物流提供的熱量大于循環(huán)油反應(yīng)的需要時(shí)，在汽油反應(yīng)完成后，循環(huán)油入口前的位置引部分汽油反應(yīng)過(guò)的催化劑19A送入原料油反應(yīng)器預(yù)提升段22，提高原料油反應(yīng)的劑油比。
第二反應(yīng)器設(shè)置第二沉降器4和汽提器43時(shí)，當(dāng)汽油反應(yīng)段生成的反應(yīng)物流提供的熱量小于循環(huán)油反應(yīng)的需要時(shí)，從該沉降器或汽提器引部分待生劑返回第二反應(yīng)器預(yù)提升段12，通過(guò)增加催化劑循環(huán)量的方法，增加向循環(huán)油反應(yīng)段的供熱能力。
本發(fā)明具體應(yīng)用實(shí)例如下實(shí)施例。反應(yīng)原料油為管輸常壓重油，100t/h重油，汽油進(jìn)料為重油反應(yīng)自產(chǎn)汽油，40t/h，使汽油增產(chǎn)丙烯；循環(huán)油為回?zé)捰?5t/h，溫度350℃；重油預(yù)熱220℃，汽油40℃；第二反應(yīng)器的汽油反應(yīng)段為快速流化床形式，油氣流速4m/s；第二反應(yīng)器設(shè)置第二沉降器和汽提器；循環(huán)油反應(yīng)段為提升管型式；原料油反應(yīng)器為提升管形式；原料油和第二反應(yīng)器中的反應(yīng)產(chǎn)物分開，經(jīng)各自的油氣管線進(jìn)入各自的分餾塔進(jìn)行產(chǎn)品分離。原料油反應(yīng)溫度505℃，反應(yīng)時(shí)間1.5s，汽油反應(yīng)溫度545℃，反應(yīng)時(shí)間2.8s；第二反應(yīng)器預(yù)提升段內(nèi)催化劑的混合溫度610℃；循環(huán)油反應(yīng)溫度505℃，反應(yīng)時(shí)間1.6s；再生溫度700℃。使用常規(guī)催化裂化催化劑。
本實(shí)施例中使用的反應(yīng)一再生裝置見圖3。
對(duì)比例采用已有的獨(dú)立的雙提升管，雙沉降器，雙分餾塔技術(shù)。原料油反應(yīng)部分與本實(shí)施例不同處是，回?zé)捰瓦M(jìn)入原料油提升管反應(yīng)。汽油反應(yīng)部分與本實(shí)施例不同的是，來(lái)自再生器的高溫催化劑直接與汽油接觸反應(yīng)，汽油反應(yīng)后的催化劑單獨(dú)進(jìn)入再生器。
產(chǎn)品對(duì)比反應(yīng)結(jié)果在表1中給出。可以看出，在相同的反應(yīng)條件下，本發(fā)明的液體產(chǎn)品收率增加了1.8個(gè)百分點(diǎn)，生成汽油烯烴降低3個(gè)百分點(diǎn)，丙烯產(chǎn)率相同，焦炭和干氣產(chǎn)率下降1個(gè)百分點(diǎn)。
表1、實(shí)施例方案與已有技術(shù)對(duì)比

權(quán)利要求
1.一種石油烴催化裂化反應(yīng)方法和裝置，其特征在于，催化裂化新鮮原料油(常壓重油，減壓蠟油，減壓重油，焦化蠟油等)在原料油反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行單程轉(zhuǎn)化，另設(shè)第二反應(yīng)器用于汽油和回?zé)捰?、油漿等循環(huán)油的再次催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)，第二反應(yīng)器分成汽油反應(yīng)和循環(huán)油反應(yīng)兩段，先在下段中進(jìn)行汽油反應(yīng)，使汽油的烯烴含量降低，并使部分汽油轉(zhuǎn)化成丙烯等低炭烯烴，完成要求的汽油反應(yīng)后，將循環(huán)油引入反應(yīng)器進(jìn)行裂化反應(yīng)，循環(huán)油也成為汽油反應(yīng)的急冷介質(zhì)，控制汽油的反應(yīng)程度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第二反應(yīng)器中，循環(huán)油反應(yīng)段的長(zhǎng)度不大于反應(yīng)器長(zhǎng)度的50％，汽油反應(yīng)段的出口溫度為520～600℃，循環(huán)油在溫度490～520℃，15～40的大劑油比條件下反應(yīng)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，第二反應(yīng)器與原料油反應(yīng)器共用沉降器，反應(yīng)油氣合并后進(jìn)入同一分餾塔，完成反應(yīng)后的催化劑從共同的汽提段、待生立管進(jìn)入共用再生器再生，恢復(fù)活性。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，兩個(gè)反應(yīng)器的反應(yīng)物流可以在沉降器內(nèi)合并，也可以在反應(yīng)器出口直接合并。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，第二反應(yīng)器出口設(shè)第二沉降器和汽提器，形成的反應(yīng)油氣從獨(dú)立的管線進(jìn)入第二分餾塔進(jìn)行產(chǎn)品分離；反應(yīng)后的催化劑單獨(dú)汽提后進(jìn)入共用再生器再生。
6.如權(quán)利要求4和5所述的方法，其特征在于，第二反應(yīng)器中，在汽油反應(yīng)完成后、循環(huán)油入口前的位置引催化劑返回汽油進(jìn)入口上游(下方)，降低再生劑的溫度，提高汽油反應(yīng)部分的反應(yīng)劑油比。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，第二反應(yīng)器中，當(dāng)汽油反應(yīng)物流提供的熱量超出循環(huán)油反應(yīng)的需要時(shí)，在汽油反應(yīng)完成后、循環(huán)油入口前的位置引催化劑進(jìn)入原料油反應(yīng)器預(yù)提升段，降低再生劑溫度，提高新鮮原料油反應(yīng)的劑油比。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，從第二沉降器或汽提器引催化劑返回汽油進(jìn)入口上游(下方)，降低再生劑的溫度，提高第二反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)部分的反應(yīng)劑油比。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，第二反應(yīng)器的汽油反應(yīng)段由提升管蒸發(fā)、反應(yīng)區(qū)與快速流化床反應(yīng)區(qū)復(fù)合而成。
全文摘要
本發(fā)明的方法用兩個(gè)反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)三段反應(yīng)工藝。原料油在第一反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行催化裂化反應(yīng)；回?zé)捰?、油漿等循環(huán)油和汽油共用第二反應(yīng)器，汽油在下部進(jìn)入反應(yīng)器，先與再生催化劑接觸，在550℃左右的溫度下反應(yīng)；循環(huán)油在上部較低的接觸溫度條件下裂化。循環(huán)油反應(yīng)段的長(zhǎng)度不大于反應(yīng)器的50％。當(dāng)汽油反應(yīng)物流提供的熱量大于循環(huán)油反應(yīng)的需要時(shí)，在汽油反應(yīng)完成后，循環(huán)油入口前的位置引出部分汽油反應(yīng)過(guò)的催化劑進(jìn)入原料油反應(yīng)器預(yù)提升段。第二反應(yīng)器中，在循環(huán)油入口前的位置引出部分汽油反應(yīng)過(guò)的催化劑返回第二反應(yīng)器的預(yù)提升段。本發(fā)明可減少干氣和焦炭產(chǎn)率，裝置比已有三段式技術(shù)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C10G59/02GK1760342SQ200510018088
公開日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2005年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月12日
發(fā)明者石寶珍 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)石化設(shè)備研究所