專利名稱：氣固并流下行與上行耦合的催化裂化反應(yīng)工藝及反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油流態(tài)化催化裂化與催化裂解反應(yīng)器的一種新工藝及其裝置，屬于石油化工技術(shù)領(lǐng)域。
迄今國(guó)內(nèi)外幾乎所有的FCC反應(yīng)器均采用流態(tài)化提升管反應(yīng)器，其技術(shù)的更新與目的產(chǎn)品的質(zhì)量要求密切相關(guān)。在我國(guó)的成品汽油產(chǎn)量中，催化裂化汽油占80m％以上，其中烯烴含量為40~65v％，明顯高于我國(guó)車用汽油烯烴含量不大于35v％的新指標(biāo)，與“世界燃料規(guī)范”汽油II類指標(biāo)烯烴含量小于20v％的要求相差甚遠(yuǎn)中國(guó)石化股份公司上海高橋分公司煉油廠3#催化裂化裝置多產(chǎn)異構(gòu)烴工藝(MIP)技術(shù)改造工程技術(shù)方案匯報(bào)，中國(guó)石化集團(tuán)洛陽(yáng)石油化工工程公司，2001，8。原油的日趨重質(zhì)化，以及交通車輛用油指標(biāo)的提高，對(duì)催化裂化輕質(zhì)油的收率和質(zhì)量提出了更高的要求。因此，研究與開(kāi)發(fā)提高輕質(zhì)油收率和質(zhì)量的新型流化催化裂化與催化裂解的工藝和裝置對(duì)我國(guó)煉油工業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
大量的實(shí)驗(yàn)研究與工程實(shí)踐表明原料油催化裂化與催化裂解過(guò)程可分為兩個(gè)顯著的階段，第一階段是烴類的快速裂解反應(yīng)，適宜在高溫、短停留時(shí)間和平推流下進(jìn)行，可以得到更多的汽油及液化氣，此過(guò)程在0.4～0.8秒內(nèi)可實(shí)現(xiàn)50～70％的轉(zhuǎn)化率Gartside，R.J.QC-A New Reaction System.In Fluidization VI，eds.J.R.Grace，L.W.Shemilt andM.A.Bergougnou，Engineering Floundation，New York，1989，p25-32鄧欣.下行床反應(yīng)器催化裂解和催化裂化熱態(tài)試驗(yàn)研究[碩士學(xué)位論文].北京清華大學(xué)化學(xué)工程系，2001，12；第二階段是沉積在催化劑上已部分縮合的重組分及焦炭，則需低溫長(zhǎng)停留時(shí)間，進(jìn)一步裂解成輕柴油、油漿和焦炭，在此過(guò)程中顆粒返混對(duì)產(chǎn)物組分的選擇性不大。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的第一種技術(shù)方案為一種氣固并流下行與上行耦合的催化裂化反應(yīng)工藝，其特征在于采用先下行后上行的反應(yīng)工藝，其工藝步驟按如下順序進(jìn)行(1)再生器來(lái)的新鮮催化劑、原料油先進(jìn)入氣固并流下行反應(yīng)段進(jìn)行裂解反應(yīng)，其出口溫度控制在510～535℃，氣固停留時(shí)間為0.5～1.2秒；(2)從下行反應(yīng)段流出的油氣和催化劑及產(chǎn)品氣直接進(jìn)入提升管上行反應(yīng)段，經(jīng)提升氣提升和降溫后，進(jìn)行選擇性氫轉(zhuǎn)移和異構(gòu)化反應(yīng)，其出口溫度為480～510℃，氣固停留時(shí)間為1.0～4.0秒；(3)在反應(yīng)器出口處經(jīng)氣固快速分離器進(jìn)行待生催化劑與產(chǎn)品氣分離，經(jīng)旋風(fēng)收集系統(tǒng)回收催化劑后通過(guò)產(chǎn)品出口引出反應(yīng)器；待生催化劑在沉降器下部收集，在氣提蒸汽的作用下通過(guò)待生催化劑出口流出沉降器，返回再生器進(jìn)行催化劑再生，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
本發(fā)明的另一種技術(shù)方案是一種氣固并流下行與上行耦合的催化裂化反應(yīng)工藝，其特征在于 采用先下行后上行的反應(yīng)工藝，其工藝步驟按如下順序進(jìn)行(1)從再生器來(lái)的新鮮催化劑、原料油先進(jìn)入氣固并流下行反應(yīng)段進(jìn)行裂解反應(yīng)，其出口溫度控制在510～535℃，氣固停留時(shí)間為0.5～1.2秒；(2)從下行反應(yīng)段流出的油氣和催化劑及產(chǎn)品氣進(jìn)入氣固快速分離器進(jìn)行油氣和催化劑顆粒的分離，再通過(guò)輕油引出閥把裂解得到得產(chǎn)品氣提前引出至反應(yīng)器沉降器；(3)從氣固快速分離器分離下來(lái)的催化劑及吸附在催化劑上的油氣重組分進(jìn)入提升管上行反應(yīng)段，經(jīng)提升氣提升和降溫后，繼續(xù)進(jìn)行裂解反應(yīng)，其出口溫度為480～510℃，氣固停留時(shí)間為1.0～4.0秒；(4)經(jīng)反應(yīng)器出口處的氣固快速分離器進(jìn)行待生催化劑與產(chǎn)品氣分離，由旋風(fēng)收集系統(tǒng)回收催化劑后通過(guò)產(chǎn)品出口引出反應(yīng)器；待生催化劑在沉降器下部收集，在氣提蒸汽的作用下通過(guò)待生催化劑出口流出沉降器，返回再生器進(jìn)行催化劑再生，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
為了使輕油收率有進(jìn)一步的提高，本發(fā)明對(duì)上述兩種催化裂化反應(yīng)工藝，還采用在提升管反應(yīng)段的不同高度處噴入從分餾塔過(guò)來(lái)的回?zé)捰汀⒂蜐{或油渣，參與裂化反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明提供的上述兩種催化裂化反應(yīng)工藝，本發(fā)明分別提供了實(shí)施兩種催化裂化反應(yīng)工藝的反應(yīng)裝置一種氣固并流下行與上行耦合的催化裂化反應(yīng)器裝置，主要包括催化裂化反應(yīng)器，設(shè)置在反應(yīng)器入口處的催化劑分布裝置，設(shè)置在反應(yīng)器出口處的氣固快速分離器以及反應(yīng)器旋風(fēng)收集系統(tǒng)，沉降器，提升氣入口，氣提蒸氣入口以及待生催化劑出口，其特征在于所述的催化裂化反應(yīng)器采用氣固并流下行反應(yīng)段和提升管上行反應(yīng)段相耦合的結(jié)構(gòu)。
一種氣固并流下行與上行耦合的催化裂化反應(yīng)器裝置，主要包括催化裂化反應(yīng)器，設(shè)置在反應(yīng)器入口處的催化劑分布裝置，設(shè)置在反應(yīng)器出口處的氣固快速分離器以及反應(yīng)器旋風(fēng)收集系統(tǒng)，沉降器，提升氣入口，氣提蒸氣入口以及待生催化劑出口，其特征在于所述的催化裂化反應(yīng)器采用氣固并流下行反應(yīng)段和提升管上行反應(yīng)段相耦合的結(jié)構(gòu)，在所述氣固并流下行反應(yīng)段的出口處設(shè)有中間氣固快速分離器，并在所述分離器與沉降器之間設(shè)有輕油引出閥及連接管。
本發(fā)明由于采用了先下行后上行的工藝特點(diǎn)，和現(xiàn)有技術(shù)相比有汽油收率和質(zhì)量更高的優(yōu)點(diǎn)。采用下行反應(yīng)器能夠消除上行反應(yīng)器催化劑返混現(xiàn)象，使徑向流動(dòng)趨于均勻，減少二次裂化，通過(guò)超短接觸(停留時(shí)間分布窄，能夠滿足1秒以下的接觸時(shí)間要求)，充分利用催化劑的初始活性，可提高汽油的選擇性，降低干氣與焦炭的生成，使汽油收率比提升管反應(yīng)器提高約6.6％左右。從下行反應(yīng)段出來(lái)的催化劑顆粒及其沉積在上面的重質(zhì)成分可以在提升管反應(yīng)段進(jìn)一步裂解反應(yīng)。采用本發(fā)明的反應(yīng)裝置，既保持了提升管反應(yīng)器原有的優(yōu)點(diǎn)，又通過(guò)分段反應(yīng)和中間氣固快速分離達(dá)到高的轉(zhuǎn)化率和輕油及液化氣收率。另外，在不安裝中間氣固快速分離器時(shí)，可在上行反應(yīng)段內(nèi)進(jìn)行選擇性氫轉(zhuǎn)移和異構(gòu)化反應(yīng)，降低輕質(zhì)油的烯烴含量。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，便于對(duì)舊裝置進(jìn)行改造。
本發(fā)明的工作原理是將催化裂化反應(yīng)器分為兩個(gè)反應(yīng)段——?dú)夤滩⒘飨滦蟹磻?yīng)段和上行反應(yīng)段。首先通過(guò)氣固并流反應(yīng)段順重力場(chǎng)下行，在該反應(yīng)段內(nèi)以一次裂化反應(yīng)為主，反應(yīng)溫度高，接觸時(shí)間短，停留時(shí)間分布均一，可以降低干氣及焦炭生成，提高輕油及液化氣生成量。然后從下行反應(yīng)段出來(lái)的油氣與催化劑混合物或催化劑與新補(bǔ)充進(jìn)來(lái)的回?zé)捰驮龠M(jìn)入提升管上行反應(yīng)段進(jìn)一步進(jìn)行裂解反應(yīng)，這時(shí)反應(yīng)溫度稍低，接觸時(shí)間長(zhǎng)。在第一反應(yīng)段(下行床)出口可以安裝中間快速氣固分離裝置，也可以不安裝中間快速氣固分離裝置。①當(dāng)安裝快速氣固分離裝置時(shí)，下行反應(yīng)段出來(lái)的油氣和催化劑混合物經(jīng)分離后，油氣產(chǎn)品直接進(jìn)入反應(yīng)器沉降器，可有效地抑制二次裂化反應(yīng)，增加輕油收率。被分離下來(lái)的催化劑顆粒及其附帶的油氣，通過(guò)提升氣(可為H2O或干氣)提升后進(jìn)入提升管上行反應(yīng)段進(jìn)一步裂解，提高輕油收率。②當(dāng)不安裝中間快速氣固分離裝置時(shí)，從下行反應(yīng)段出來(lái)的油氣和催化劑混合物被提升氣降溫提升后，直接進(jìn)入提升管上行反應(yīng)段，通過(guò)低溫長(zhǎng)接觸時(shí)間，進(jìn)行選擇性氫轉(zhuǎn)移和異構(gòu)化反應(yīng)，提高汽油中的異構(gòu)烷烴的含量，降低烯烴含量。本發(fā)明還可以在提升管上行反應(yīng)段的不同高度處噴入由分餾塔過(guò)來(lái)的油漿、回?zé)捰突蛴驮?，參與裂化反應(yīng)或進(jìn)行選擇性氫轉(zhuǎn)移及異構(gòu)化反應(yīng)，其目的是為了進(jìn)一步提高輕油的收率，降低汽油中的烯烴含量。
圖2為本發(fā)明的另一個(gè)具體的實(shí)施例，是一種在下行反應(yīng)段出口處不安裝快速氣固分離裝置的氣固并流下行和上行耦合的催化裂化與催化裂解反應(yīng)器裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
另一種情況是在氣固并流下行反應(yīng)段出口處不安裝中間氣固快速分離器8，流出下行段的油氣和催化劑及產(chǎn)品氣直接進(jìn)入提升管上行反應(yīng)段9，經(jīng)提升氣提升和降溫后，繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)，這種操作的目的是進(jìn)行選擇性氫轉(zhuǎn)移和異構(gòu)化反應(yīng)，提高汽油中的異構(gòu)烴和芳烴含量，降低烯烴含量。
實(shí)施例采用氣固并流下行和上行耦合的反應(yīng)裝置可用于摻煉減壓渣油或全渣油催化裂化生產(chǎn)輕油的工藝過(guò)程，這時(shí)下行反應(yīng)段的出口溫度控制在525℃，上行反應(yīng)段出口溫度控制在500℃；下行段反應(yīng)區(qū)的停留時(shí)間大致為0.8秒，上行段反應(yīng)區(qū)的停留時(shí)間大致為2.0秒；反應(yīng)區(qū)空速范圍(WHSV)為10～25h-1；劑油比可操作范圍為5～20，再生器密相溫度為700℃。在上述操作范圍內(nèi)汽油烯烴含量可降低至20v％左右，其它各項(xiàng)指標(biāo)均可以保持大致不變或略有提高。
權(quán)利要求
1.一種氣固并流下行與上行耦合的催化裂化反應(yīng)工藝，其特征在于采用先下行后上行的反應(yīng)工藝，其工藝步驟按如下順序進(jìn)行(1)從再生器來(lái)的新鮮催化劑、原料油先進(jìn)入氣固并流下行反應(yīng)段進(jìn)行裂解反應(yīng)，其出口溫度控制在510～535℃，氣固停留時(shí)間為0.5～1.2秒；(2)從下行反應(yīng)段流出的油氣和催化劑及產(chǎn)品氣直接進(jìn)入提升管上行反應(yīng)段，經(jīng)提升氣提升和降溫后，進(jìn)行選擇性氫轉(zhuǎn)移和異構(gòu)化反應(yīng)，其出口溫度為480～510℃，氣固停留時(shí)間為1.0～4.0秒；(3)在反應(yīng)器出口處經(jīng)氣固快速分離器進(jìn)行待生催化劑與產(chǎn)品氣分離，經(jīng)旋風(fēng)收集系統(tǒng)回收催化劑后通過(guò)產(chǎn)品出口引出反應(yīng)器；待生催化劑在沉降器下部收集，在氣提蒸汽的作用下通過(guò)待生催化劑出口流出沉降器，返回再生器進(jìn)行催化劑再生，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
2.一種氣固并流下行與上行耦合的催化裂化反應(yīng)工藝，其特征在于采用先下行后上行的反應(yīng)工藝，其工藝步驟按如下順序進(jìn)行(1)從再生器來(lái)的新鮮催化劑、原料油先進(jìn)入氣固并流下行反應(yīng)段進(jìn)行裂解反應(yīng)，其出口溫度控制在510～535℃，氣固停留時(shí)間為0.5～1.2秒；(2)從下行反應(yīng)段流出的油氣和催化劑及產(chǎn)品氣通過(guò)中間氣固快速分離器進(jìn)行油氣和催化劑顆粒的分離，再通過(guò)輕油引出閥把裂解得到的產(chǎn)品氣提前引出至反應(yīng)器沉降器；(3)從氣固快速分離器分離下來(lái)的催化劑及吸附在催化劑上的油氣重組分進(jìn)入提升管上行反應(yīng)段，經(jīng)提升氣提升和降溫后，繼續(xù)進(jìn)行裂解反應(yīng)，其出口溫度為480～510℃，氣固停留時(shí)間為1.0～4.0秒；(4)經(jīng)反應(yīng)器出口處的氣固快速分離器進(jìn)行待生催化劑與產(chǎn)品氣分離，由旋風(fēng)收集系統(tǒng)回收催化劑后通過(guò)產(chǎn)品出口引出反應(yīng)器；待生催化劑在沉降器下部收集，在氣提蒸汽的作用下通過(guò)待生催化劑出口流出沉降器，返回再生器進(jìn)行催化劑再生，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的氣固并流下行與上行耦合的催化裂化反應(yīng)工藝，其特征在于在提升管上行反應(yīng)段的不同高度處噴入從分餾塔過(guò)來(lái)的回?zé)捰?、油漿或油渣，參與裂解反應(yīng)。
4.實(shí)施如權(quán)利要求1所述的一種氣固并流下行與上行耦合的催化裂化反應(yīng)裝置，主要包括催化裂化反應(yīng)器，設(shè)置在反應(yīng)器入口處的催化劑分布裝置，設(shè)置在反應(yīng)器出口處的氣固快速分離器以及反應(yīng)器旋風(fēng)收集系統(tǒng)，沉降器，提升氣入口，氣提蒸氣入口以及待生催化劑出口，其特征在于所述的催化裂化反應(yīng)器采用氣固并流下行反應(yīng)段和提升管上行反應(yīng)段相耦合的結(jié)構(gòu)。
5.實(shí)施如權(quán)利要求2所述的一種氣固并流下行與上行耦合的催化裂化反應(yīng)裝置，主要包括催化裂化反應(yīng)器，設(shè)置在反應(yīng)器入口處的催化劑分布裝置，設(shè)置在反應(yīng)器出口處的氣固快速分離器以及反應(yīng)器旋風(fēng)收集系統(tǒng)，沉降器，提升氣入口，氣提蒸氣入口以及待生催化劑出口，其特征在于所述的催化裂化反應(yīng)器采用氣固并流下行反應(yīng)段和提升管上行反應(yīng)段相耦合的結(jié)構(gòu)，并在所述氣固并流下行反應(yīng)段的出口處設(shè)有中間氣固快速分離器，所述的中間氣固快速分離器與沉降器之間設(shè)有輕油引出閥及引出管。
全文摘要
氣固并流下行與上行耦合的催化裂化反應(yīng)工藝及反應(yīng)裝置,涉及一種石油流態(tài)化催化裂化工藝及反應(yīng)裝置。本發(fā)明采用了先下行后上行的反應(yīng)工藝,并通過(guò)在下行反應(yīng)段出口處設(shè)置或不設(shè)置氣固快速分離器的兩種結(jié)構(gòu)形式,提高汽油和液化氣的收率,降低干氣與焦炭的生成量;或進(jìn)行選擇性氫轉(zhuǎn)移和異構(gòu)化反應(yīng),提高汽油中異構(gòu)烴和芳香烴的含量,降低烯烴含量。此外本發(fā)明還采用將由分餾塔過(guò)來(lái)的回?zé)捰汀⒂蜐{或渣油在提升管上行反應(yīng)段的不同高度噴入,參與裂解反應(yīng)或選擇性氫轉(zhuǎn)移及異構(gòu)化反應(yīng),進(jìn)一步提高了輕油的收率,降低汽油中的烯烴含量。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便,便于對(duì)舊裝置進(jìn)行改造。
文檔編號(hào)C10G11/00GK1371960SQ0210383
公開(kāi)日2002年10月2日 申請(qǐng)日期2002年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月29日
發(fā)明者魏飛, 羅國(guó)華, 李志強(qiáng), 金涌 申請(qǐng)人:清華大學(xué)