一種催化裂化裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油化工行業(yè)的一種催化裂化裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，石油化工行業(yè)所使用的常規(guī)催化裂化裝置普遍存在以下幾方面的缺點： 第一，受再生動力學(xué)限制，再生溫度較高，導(dǎo)致參與反應(yīng)的再生催化劑溫度較高（一般在 700°C左右）；受裝置熱平衡限制，使重油提升管的劑油比相對較小，一般總劑油比為5~ 8(提升管的總劑油比為提升管內(nèi)催化劑的重量循環(huán)量與提升管各股進料的重量流量總和 之比），從而使單位重量的重油進料所接觸到的活性中心數(shù)較少，這在很大程度上抑制了催 化裂化反應(yīng)。同時，提升管中油劑的接觸溫度較高，在一定程度上促進了熱裂化反應(yīng)。第二， 重油提升管油劑接觸的時間較長（一般在4s左右，s為秒），這在提高進料轉(zhuǎn)化率的同時也 加劇了裂化生成物的二次反應(yīng)，使裂化氣（包括干氣和液化氣）與焦炭的產(chǎn)率較高，汽、柴 油餾分的收率較低；還使催化柴油的品質(zhì)較差，不適于作為車用燃料調(diào)合組份。多年來，國 內(nèi)外研究機構(gòu)在克服上述常規(guī)催化裂化裝置所存在的缺點方面做了大量的研究工作。
[0003] 中國專利CN100338185C公開的一種催化裂化方法及裝置，其主要技術(shù)特征是：采 用雙提升管催化裂化裝置，利用雙提升管催化裂化裝置的技術(shù)優(yōu)勢，將部分或全部剩余活 性較高（約相當于再生催化劑活性的90% )、溫度較低（500°C左右）且經(jīng)過汽提的輕烴提 升管待生催化劑送入重油提升管底部的催化劑混合器，在催化劑混合器內(nèi)與來自再生器的 再生催化劑混合后一起進入重油提升管，與重油進料接觸。由于混合器中兩股催化劑的熱 交換作用，使混合催化劑的溫度較低，實現(xiàn)了重油提升管"油劑低溫接觸、大劑油比"操作， 在一定程度上降低了干氣、焦炭產(chǎn)率，提高了總液體收率。該技術(shù)存在著以下幾點不足：第 一，采用輕烴提升管待生催化劑與再生催化劑混合降溫的措施，導(dǎo)致該技術(shù)降低重油提升 管油劑接觸溫度和提高劑油比的方案僅適用于具有兩根以上提升管的催化裂化裝置，而不 適用于單提升管催化裂化裝置。第二，輕烴待生催化劑與再生催化劑混合，在一定程度上降 低了重油提升管內(nèi)參與反應(yīng)的催化劑的活性，對產(chǎn)品分布和產(chǎn)品性質(zhì)帶來不利影響。第三， 該技術(shù)采用的是傳統(tǒng)的提升管催化裂化反應(yīng)器，噴嘴設(shè)置位置較低，重油提升管的油劑接 觸時間實際上只能控制為2~4s，短于2s的反應(yīng)時間很難實現(xiàn)。由于油劑接觸時間較長， 導(dǎo)致重油提升管的產(chǎn)品分布和催化柴油的性質(zhì)相對較差。
[0004] 中國專利CN101575534B公開的一種降低催化裂化再生催化劑溫度的裝置與方 法，其主要技術(shù)特征是：在再生器的下方設(shè)置一個再生主風換熱式催化劑冷卻器，再生器內(nèi) 的再生催化劑經(jīng)再生催化劑輸送管進入其中，與由冷卻主風分布器通入再生主風換熱式催 化劑冷卻器內(nèi)的冷卻主風混合換熱。冷卻后的再生催化劑進入提升管，與進料接觸。被加 熱的冷卻主風經(jīng)套管與再生催化劑輸送管之間的環(huán)形空間向上進入再生器內(nèi)，與待生催化 劑接觸進行燒焦再生。由于以上特征，該技術(shù)實現(xiàn)了重油提升管"油劑低溫接觸、大劑油比" 操作，在一定程度上降低了干氣、焦炭產(chǎn)率，提高了總液體收率。該技術(shù)存在的不足之處是： 第一，再生主風換熱式催化劑冷卻器的筒體直徑較小，因此就需要對由冷卻主風分布器通 入的冷卻主風量進行限制。否則，大量再生主風換熱式催化劑冷卻器內(nèi)冷卻后的再生催化 劑將被加熱的冷卻主風夾帶、經(jīng)套管與再生催化劑輸送管之間的環(huán)形空間向上流入再生器 內(nèi)，形成催化劑內(nèi)循環(huán)，影響裝置正常操作。由于冷卻主風量受限制，因而會影響對高溫再 生催化劑的冷卻效果。第二，采用的是傳統(tǒng)的提升管催化裂化反應(yīng)器，重油提升管很難實現(xiàn) 較短的油劑接觸時間，原因和后果與對CN100338185C的說明相似。
[0005] 美國專利US6, 059, 958公開的一種重油催化裂化技術(shù)的主要特征是：將部分或全 部經(jīng)外取熱器冷卻后的再生催化劑送至重油提升管底部，與來自再生器的高溫再生催化劑 混合，混合再生催化劑在重油提升管內(nèi)與重油進料接觸。由于以上特征，該技術(shù)實現(xiàn)了重油 提升管"油劑低溫接觸、大劑油比"操作。存在的不足之處是：第一，采用經(jīng)外取熱器冷卻 后的再生催化劑與來自再生器的高溫再生催化劑混合降溫的措施，導(dǎo)致該技術(shù)降低油劑接 觸溫度和提高劑油比的優(yōu)勢僅能體現(xiàn)于具有過剩熱量的催化裂化裝置。第二，采用的是傳 統(tǒng)的提升管催化裂化反應(yīng)器，重油提升管很難實現(xiàn)較短的油劑接觸時間，原因和后果與對 CN100338185C的說明相似。
[0006] 中國專利CN100338185C和美國專利US6, 059, 958所公開的兩種催化裂化技術(shù)由 于采用未作任何改進的傳統(tǒng)湍動床再生器，再生器催化劑循環(huán)量的提高會使再生器床層溫 度降低進而降低再生效率；受此限制，都無法通過直接提高再生器的催化劑循環(huán)量來提高 重油提升管的劑油比，而是分別通過輕烴待生催化劑和外取熱器冷卻后的再生催化劑直接 參與重油催化裂化反應(yīng)的方法來提高劑油比。由于上述兩種催化劑的流量有限，使重油提 升管劑油比的提高幅度受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為解決現(xiàn)有的催化裂化裝置存在的降低再生催化劑溫度和提高重油提升管劑油 比的措施適用范圍較窄、調(diào)節(jié)不夠靈活、參與重油催化裂化反應(yīng)的催化劑活性較低以及難 以實現(xiàn)較短的油劑接觸時間等問題，本發(fā)明提供了一種催化裂化裝置及方法。
[0008] 本發(fā)明提供的催化裂化裝置主要包括提升管、沉降器、再生器和催化劑冷卻器，其 特征在于：再生器包括折流管式再生器和湍動床再生器，折流管式再生器由外管和內(nèi)管套 置組成，內(nèi)管自下而上由預(yù)流化段、過渡段和穩(wěn)流段串連組成，內(nèi)管預(yù)流化段的底端為折流 管式再生器的主風入口，預(yù)流化段中部的器壁上設(shè)有待生催化劑入口和再生催化劑入口， 外管與內(nèi)管的穩(wěn)流段之間形成環(huán)形通道，環(huán)形通道的底端敞口作為折流管式再生器的出 口，外管和內(nèi)管均與湍動床再生器同軸設(shè)置，內(nèi)管貫穿整個湍動床再生器，外管穿過湍動床 再生器的頂部進入湍動床再生器的稀相段下部；催化劑冷卻器的主體自下而上由圓柱形筒 體和圓臺形筒體串連組成，圓臺型筒體的頂端作為催化劑冷卻器的主風出口與折流管式再 生器內(nèi)管預(yù)流化段的底端相連接；湍動床再生器與催化劑冷卻器同軸設(shè)置并位于催化劑冷 卻器的上方，其底端通過催化劑冷卻器的圓臺形筒體與催化劑冷卻器隔開；沉降器底部通 過管道與折流管式再生器的待生催化劑入口相連通，催化劑冷卻器的主風出口與折流管式 再生器的主風入口相連接，折流管式再生器的出口位于湍動床再生器的稀相段下部，湍動 床再生器的密相段分別通過管道與催化劑冷卻器和折流管式再生器的再生催化劑入口相 連通，催化劑冷卻器的底部通過管道與提升管的底部相連通。
[0009] 所述的提升管可以沿其軸向間隔設(shè)置2~5層進料噴嘴，提升管反應(yīng)段的長度為 5 ~15m〇
[0010] 所述的提升管僅有豎直段且與沉降器同軸設(shè)置，并穿過沉降器汽提段進入沉降器 的稀相段上部，沉降器與湍動床反應(yīng)器并列設(shè)置。
[0011] 本發(fā)明還提供了由上述裝置實現(xiàn)的催化裂方法：重油進料在提升管內(nèi)與再生催化 劑接觸混合并進行催化裂化反應(yīng)，反應(yīng)物流經(jīng)氣固分離，分離出的反應(yīng)油氣進入分餾塔進 行分餾，分離出的待生催化劑經(jīng)過汽提后進行燒焦再生，再生催化劑返回提升管循環(huán)使用， 其特征在于：提升管內(nèi)的油劑接觸時間為0. 3~1. 2s，經(jīng)過汽提的待生催化劑進入折流管 式再生器與來自湍動床再生器的循環(huán)再生催化劑混合，之后一并與來自催化劑冷卻器的經(jīng) 過與再生催化劑換熱后的折流管式再生器主風順流接觸燒去90%以上的生成焦炭，半再生 催化劑進入湍動床再生器與湍動床再生器主風逆流接觸燒去剩余的生成焦炭，再生催化劑 向下進入催化劑冷卻器與折流管式再生器主風逆流接觸換熱進行冷卻。
[0012]與現(xiàn)有的催化裂化技術(shù)相比，采用本發(fā)明，具有如下的有益效果：
[0013] (1)由于采用折流管式再生器和湍動床再生器串連結(jié)合進行燒焦，并且待生催化 劑在折流管式再生器內(nèi)與來自湍動床再生器的循環(huán)再生催化劑混合后一并與來自催化劑 冷卻器經(jīng)過與再生催化劑換熱溫度較高的折流管式再生器主風接觸燒去90%以上生成焦 炭的再生方式，確保了折流管式再生器具有較高的入口溫度和出口溫度，使折流管式再生 器可以達到較高的燒焦強度，從而使整個催化裂化裝置兩個再生器的綜合燒焦強度（綜合 燒焦強度指一套催化裂化裝置所包括的所有再生器在單位時間內(nèi)的總燒焦量與所有再生 器催化劑總藏量的比值）與常規(guī)湍動床再生技術(shù)相比有一定的提高（湍動床再生器與管式 再生器的一個顯著區(qū)別就是湍動床再生器的催化劑藏量較大、熱容也較大，不存在焦炭難 以起燃問題。管式再生器的催化劑藏量較小、熱容也較小，催化劑入口溫度較低時焦炭難以 起燃。經(jīng)過汽提的待生催化劑的溫度在500°C左右，若直接進入管式再生器，在此溫度下焦 炭難以起燃；即使能夠起燃，燒焦速率也較低。本發(fā)明不存在這一問題）。從催化裂化裝置 熱平衡關(guān)系來看，通過改變壓力平衡使催化劑循環(huán)量增大可直接降低再生器催化劑床層的 溫度（對于本發(fā)明來說是可以降低折流管式再生器出口溫度和湍動床再生器密相溫度）， 而且這種調(diào)節(jié)是非常靈活的。因此本發(fā)明可以在加工任何重油進料的單提升管催化裂化裝 置上實現(xiàn)在再生效率有一定提高的前提下有效降低并靈活調(diào)節(jié)參與催化裂化反應(yīng)的再生 催化劑溫度，從而實現(xiàn)在保持參與反應(yīng)的催化劑（全部為再生催化劑）活性的前提下，進行 提升管"油劑低溫接觸、