專利名稱：一種重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種重油催化轉(zhuǎn)化的方法以及用于實施該方法的裝置，具體地說， 是關(guān)于一種對重油進行串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化以提高重油催化裂化反應(yīng)效率的方法和裝 置，屬于石油加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
催化裂化工藝是重質(zhì)油輕質(zhì)化的主要手段，是液化石油氣、汽油、柴油等輕質(zhì)油品 的重要生產(chǎn)過程。傳統(tǒng)的催化裂化原料主要是減壓餾分油，由于對輕質(zhì)油需求的不斷增長 以及原油價格的提高，利用催化裂化技術(shù)加工重質(zhì)原料油如常壓重油、減壓渣油及脫浙青 殘渣油以提高經(jīng)濟效益已經(jīng)成為煉油企業(yè)的重要選擇。目前，對于重質(zhì)原料油的加工，除了殘?zhí)恐岛椭亟饘俸?尤其是釩含量)特別低 的石蠟基減壓(例如大慶減壓渣油)可以直接進入催化裂化裝置加工以外(大慶減壓渣 油催化裂化技術(shù)，吳秀章，楊寶康，石油煉制與化工，2001，32 (8) 6 10 ；燕化減壓渣油催 化裂化裝置再生系統(tǒng)改造的幾項關(guān)鍵技術(shù)措施，宋以常，凌逸群，梁鳳印，石油煉制與化工， 2002,33(5) 20 23)，絕大部分的渣油都是部分摻入減壓餾分油中進入催化裂化裝置加 工，而摻入的比例受到渣油中殘?zhí)恐?、重金屬及氫含量的嚴格限制，這也嚴重限制了利用催 化裂化裝置直接加工渣油的能力。近年來，催化裂化原料重質(zhì)化日趨嚴重，其密度、殘?zhí)恐岛湍z質(zhì)、浙青質(zhì)含量逐漸 增高，其結(jié)果是反應(yīng)過程中干氣和焦炭產(chǎn)率上升，目的產(chǎn)品收率和質(zhì)量下降。為了強化重油 催化裂化反應(yīng)過程，一些新型重油催化裂化技術(shù)脫穎而出。例如，ZL 00134054. 9針對重油 催化裂化提升管反應(yīng)器中催化劑在反應(yīng)后半程嚴重失活、油氣在反應(yīng)器中停留時間過長的 弊端，提出了兩段提升管反應(yīng)器催化裂化工藝技術(shù)。該工藝用兩段提升管反應(yīng)器取代原來 的單一提升管反應(yīng)器，構(gòu)成兩路催化劑循環(huán)。新鮮原料進入第一段提升管反應(yīng)器與再生催 化劑接觸反應(yīng)；循環(huán)油進入第二段提升管反應(yīng)器與再生催化劑接觸反應(yīng)，通過控制兩段提 升管不同的操作條件，實現(xiàn)了催化劑接力、分段反應(yīng)、短反應(yīng)時間和大劑油比操作，該技術(shù) 在一定程度上可以控制反應(yīng)器中不需要的過裂化反應(yīng)和熱裂化反應(yīng)，達到改善產(chǎn)品分布、 提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。但是，該技術(shù)忽略了重質(zhì)原料油中各組分性質(zhì)差別大、反應(yīng)步調(diào)不一 致特性，由于采用短反應(yīng)時間，即使在劑油比提高的反應(yīng)環(huán)境中，一部分重組分依然轉(zhuǎn)化不 充分，從而造成該技術(shù)加工性質(zhì)差的原料時，催化裂化裝置焦炭產(chǎn)率高、沉降器結(jié)焦嚴重。W09955801提出了一種石油烴非線性進料的方法。該方法將餾分油和劣質(zhì)重油分 別由不同的噴嘴注入同一提升管，或分別注入同一提升管的軸向劃分的不同反應(yīng)區(qū)，或分 別注入不同的提升管。但是不同性質(zhì)的石油烴分別注入同一提升管的軸向分布的不同反應(yīng) 區(qū)時，注入提升管下部反應(yīng)區(qū)的石油烴的反應(yīng)苛刻度較高，而注入提升管上部反應(yīng)區(qū)的石 油烴反應(yīng)苛刻度較低，因而總的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品選擇性會受到一定程度的影響，難以保 證非線性進料的實施效果。另外該專利中所述的優(yōu)、劣質(zhì)重油沒有按照其反應(yīng)特性、殘?zhí)恐?進行詳細區(qū)分。
此外，為了適應(yīng)重油原料沸點高、殘?zhí)恐蹈吆椭亟饘俸扛叩奶攸c，國內(nèi)外從優(yōu)化 原料霧化、再生器內(nèi)外取熱、提升管出口快速分離、重金屬鈍化及催化劑預(yù)提升等方面開發(fā) 了一系列重油催化裂化成套技術(shù)，例如Kellogg的HOC工藝(重質(zhì)石油烴利用技術(shù)-重質(zhì) 烴氣化-裂解集成工藝的模擬研究，溫浩，許志宏，王韶鋒，趙月紅.過程工程學(xué)報，2008， 8(4) =682-689)、UOP的RCC工藝(US 433沈73)、洛陽石化工程公司的ROCC-V工藝(ZL 95210840. 2)等，這些技術(shù)大都是通過優(yōu)化反應(yīng)_再生裝備及催化劑以強化重油催化裂化 反應(yīng)過程，雖然都取得了較好的效果，但是這些技術(shù)都是將各種重油原料作為一個“整體” 來進料，沒有充分考慮寬沸程的重油原料中不同組分裂化性能存在較大的差異。對于重油催化裂化過程，原料的化學(xué)組成是其反應(yīng)性能的決定性因素。而重油催 化裂化原料的化學(xué)組成隨其餾程范圍變化而變化，一種含有大量催化裂化裝置易于處理組 分的餾分，對于不同的產(chǎn)地和基屬，餾程范圍存在差異，但是絕大多數(shù)存在于小于500°C的 餾分中。這部分餾分氫含量高，含有大量的飽和分和芳香分，殘?zhí)恐档陀?. Owt %,這些都 是在催化裂化反應(yīng)條件下易于轉(zhuǎn)化的組分，因此，這部分餾分可以稱為優(yōu)質(zhì)催化原料。而另 外一種餾分含有大量的多環(huán)芳烴乃至稠環(huán)芳烴、重金屬和膠質(zhì)、浙青質(zhì)，這部分餾分絕大多 數(shù)存在于大于500°C的催化裂化原料餾分中，殘?zhí)恐颠h高于2. Owt %,由于這部分餾分在常 規(guī)重油催化裂化反應(yīng)條件下難以轉(zhuǎn)化，因此這部分餾分可以稱為劣質(zhì)催化原料。對于優(yōu)質(zhì) 或劣質(zhì)催化原料而言，餾程范圍及化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成的較大差異決定了它們反應(yīng)性能存在較 大差異。然而，目前的重油催化裂化技術(shù)并沒有對其進料的餾分組成及其反應(yīng)性能進行區(qū) 分，都是將其混合在一起進入催化裂化裝置，并在同一個反應(yīng)器內(nèi)和相同工藝條件下進行 轉(zhuǎn)化，并沒有根據(jù)優(yōu)質(zhì)與劣質(zhì)催化原料兩者的反應(yīng)性能差異分別采取優(yōu)化措施，這就造成 了原料性質(zhì)與反應(yīng)環(huán)境之間的不匹配，影響了重油催化裂化反應(yīng)過程的轉(zhuǎn)化效率。對于重油催化裂化反應(yīng)，原料中各種烴類、非烴類化合物在催化裂化反應(yīng)條件下 轉(zhuǎn)化的難易程度不同，勢必在同一反應(yīng)區(qū)內(nèi)發(fā)生惡性吸附競爭和對反應(yīng)的阻滯作用。另一 方面，劣質(zhì)原料中大量的稠環(huán)非烴類化合物、稠環(huán)芳烴及膠質(zhì)浙青質(zhì)反應(yīng)速率低，需要較長 的反應(yīng)時間才能達到理想的轉(zhuǎn)化深度。常規(guī)提升管反應(yīng)器的反應(yīng)時間控制在3s左右，對 于易轉(zhuǎn)化的優(yōu)質(zhì)原料部分來說，這一反應(yīng)時間是合適的，但對于劣質(zhì)原料部分來說，這一反 應(yīng)時間遠遠不夠，造成大量非轉(zhuǎn)化徹底的重組分吸附在待生劑上被帶入汽提段，這些重組 分一部分被汽提出來進入沉降器后容易冷凝下來，造成沉降器結(jié)焦，另一部分被帶入再生 器內(nèi)像焦炭一樣燒掉(對重油催化裂化反應(yīng)歷程的若干再認識——“新型多區(qū)協(xié)控重油催 化裂化技術(shù)MZCC”的提出.高金森，徐春明，盧春喜，毛羽，煉油技術(shù)與工程，2006,36(12) 1-6)，也嚴重地降低了重油催化裂化過程的輕質(zhì)油收率和液收率。重油催化裂化反應(yīng)過程是典型的氣-液-固多相吸熱反應(yīng)過程，再生催化劑攜帶 充分的熱量與原料油接觸，促進重油大分子汽化并進一步發(fā)生裂化反應(yīng)，其中，油、劑之間 快速充分的接觸、混合可以有效促進兩者之間的物質(zhì)和能量傳遞，這對于提高重油催化反 應(yīng)轉(zhuǎn)化效率至關(guān)重要。但是，對于目前的重油催化裂化裝置，再生催化劑的溫度過高(高達 690 710V )，提升管反應(yīng)器進料段劑油接觸溫差高達450 500°C，熱裂化副反應(yīng)大量增 加，從而使產(chǎn)品分布變差，特別是干氣產(chǎn)率和焦炭產(chǎn)率增加；同時，劑油比只能控制在較小 的范圍內(nèi)(一般為原料油進料量的5 7倍)，導(dǎo)致提升管反應(yīng)器內(nèi)催化劑整體活性不足， 也加劇了熱裂化副反應(yīng)的發(fā)生。如此高的劑油接觸溫差對于沸程小于520 620°C的優(yōu)質(zhì)原料來說將更加不合適。因此，目前的重油催化裂化工藝存在待改進的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于針對目前常規(guī)催化裂化提升管反應(yīng)器內(nèi)催化劑整體活性 不高、熱裂化副反應(yīng)發(fā)生嚴重、劣質(zhì)原料與優(yōu)質(zhì)原料間發(fā)生惡性吸附競爭及對反應(yīng)產(chǎn)生阻 滯作用、劣質(zhì)原料在常規(guī)提升管反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)深度不足等問題，提供一種重油催化轉(zhuǎn)化的 方法，以解決上述問題，提高輕質(zhì)油及液收率。本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于實施所述重油催化轉(zhuǎn)化的方法的裝置。一方面，本發(fā)明提供了一種重油催化轉(zhuǎn)化的方法，該方法主要是把催化裂化原料 按照反應(yīng)特性的差異區(qū)分為優(yōu)質(zhì)原料和劣質(zhì)原料，然后使其分別進入催化裂化裝置反應(yīng)器 系統(tǒng)上設(shè)置的串聯(lián)的不同反應(yīng)區(qū)內(nèi)進行轉(zhuǎn)化，即，本發(fā)明提供的是一種重油串聯(lián)分級分區(qū) 催化轉(zhuǎn)化的方法。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明提供的重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法包 括將重油原料分為優(yōu)質(zhì)催化原料和劣質(zhì)催化原料，其中，所述優(yōu)質(zhì)催化原料的殘?zhí)?值小于2. 0wt%，所述劣質(zhì)催化原料的的殘?zhí)恐荡笥?. 0wt%。將催化裂化反應(yīng)器分為串聯(lián)的上、下反應(yīng)區(qū)；所述下反應(yīng)區(qū)作為劣質(zhì)催化原料的反應(yīng)區(qū)，將劣質(zhì)催化原料從下反應(yīng)區(qū)的底部輸 入該下反應(yīng)區(qū)，同時，將催化劑從該下反應(yīng)區(qū)的底部輸入該下反應(yīng)區(qū)，使催化劑在提升氣體 的提升作用下向上流動，劣質(zhì)催化原料與催化劑接觸反應(yīng)，反應(yīng)后的油氣與催化劑物料進 入上反應(yīng)區(qū)；所述上反應(yīng)區(qū)作為優(yōu)質(zhì)催化原料的反應(yīng)區(qū)，將優(yōu)質(zhì)催化原料與催化劑從上反 應(yīng)區(qū)的底部輸入，并與來自下反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)后的油氣與催化劑物料混合，使混合物料向上 流動，優(yōu)質(zhì)催化原料與催化劑接觸反應(yīng)；反應(yīng)后的油氣與催化劑經(jīng)分離后，油氣被引出反應(yīng)系統(tǒng)，而催化劑進入催化劑再 生器進行燒焦再生；再生后的催化劑分別返回上、下反應(yīng)區(qū)循環(huán)使用。本發(fā)明提供的重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法，與目前工業(yè)應(yīng)用的催化裂化技 術(shù)相比，主要是根據(jù)催化裂化原料存在的反應(yīng)特性的差異，先對原料按其殘?zhí)恐颠M行分級， 然后分別對分級后的優(yōu)質(zhì)催化原料和劣質(zhì)催化原料設(shè)置不同的反應(yīng)區(qū)，并且根據(jù)不同原料 的反應(yīng)性能為其匹配最優(yōu)的工藝條件和反應(yīng)器型式。本發(fā)明所定義的“優(yōu)質(zhì)催化原料”和“劣質(zhì)催化原料”，是指煉廠通過蒸餾或溶劑萃 取方法，將通常做為催化裂化進料的沸程大于350°C的重油分離而得到的性質(zhì)、組成截然不 同的兩部分，對于餾程較低、殘?zhí)恐敌∮?. 0wt%的部分，做為“優(yōu)質(zhì)催化原料”，對于餾程范 圍較高、殘?zhí)恐荡笥?. Owt%的部分，做為“劣質(zhì)催化原料”。煉廠的進料中，最具代表性的“優(yōu)質(zhì)催化原料”就是沸點范圍在350 500°C的減 壓蠟油，殘?zhí)恐颠h小于2. 0wt%，如大慶原油的減壓蠟油殘?zhí)恐禐?. 12wt%，遼河原油的減 壓蠟油的殘?zhí)恐禐?. 75wt%;最具代表性的“劣質(zhì)催化原料”就是沸點范圍大于500°C的減 壓渣油，殘?zhí)恐颠h高于2. Owt %，如大慶原油減壓渣油的殘?zhí)恐禐?. Owt %，遼河原油的減 壓渣油的殘?zhí)恐禐?7. 5wt%。
誠然，在不同的常減壓裝置中，隨著操作條件的不同，減壓蠟油拔出深度也不同， 減壓蠟油和減壓渣油的切割點將在500 600°C之間變化。如果控制減壓蠟油的殘?zhí)恐?在2. 0wt%以下，這一切割點越高，優(yōu)質(zhì)催化原料的量就會越大，越有利于提高重油催化裂 化過程的輕質(zhì)油收率和液收率。這正是本發(fā)明提供的重油分級分區(qū)催化裂化方法將重油 原料根據(jù)反應(yīng)特性的差異，按其殘?zhí)恐颠M行分級的內(nèi)涵。本發(fā)明是通過對原料油的餾分切 割提供優(yōu)質(zhì)催化原料和劣質(zhì)催化原料，劃分的依據(jù)是餾分的殘?zhí)恐?，理論上講，殘?zhí)恐登≡?2. 的情況應(yīng)該很少，此時餾分的劃分結(jié)果可以根據(jù)具體情況決定，但從工業(yè)生產(chǎn)上綜 合考慮，殘?zhí)恐禐?. Owt %的餾分屬于優(yōu)質(zhì)催化原料。優(yōu)質(zhì)催化原料氫含量高，含有大量的飽和餾分和芳香餾分，在催化裂化反應(yīng)條件 下易于轉(zhuǎn)化，根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，針對現(xiàn)有技術(shù)的重油催化裂化工藝中提升管反 應(yīng)器進料段劑油接觸溫差高、劑油比范圍較小而導(dǎo)致提升管反應(yīng)器內(nèi)催化劑整體活性不 足、副反應(yīng)增加、產(chǎn)品分布變差、干氣產(chǎn)率和焦炭產(chǎn)率增加等問題，本發(fā)明特別對裂化性能 較好的優(yōu)質(zhì)原料部分采用了低劑油接觸溫差、大劑油比的工藝條件。在本發(fā)明的重油串聯(lián) 分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法中，優(yōu)選控制所述優(yōu)質(zhì)催化原料的反應(yīng)條件為優(yōu)質(zhì)催化原料進 入上反應(yīng)區(qū)的預(yù)熱溫度100 300°C，催化劑進入上反應(yīng)區(qū)的溫度580 670°C，優(yōu)質(zhì)催化 原料與由上反應(yīng)區(qū)底部進入的再生催化劑的劑油比為7 10，反應(yīng)時間2. 0 3. Os，反應(yīng) 器的出口溫度480 520°C。劣質(zhì)催化原料含有大量的多環(huán)芳烴、稠環(huán)芳烴、重金屬和膠質(zhì)浙青質(zhì)，其中含有的 多環(huán)烴類或非烴類化合物吸附能力強而反應(yīng)速率慢，根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明 的重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法中，優(yōu)選控制所述劣質(zhì)催化原料的反應(yīng)條件為劣質(zhì) 催化原料進入反應(yīng)器的預(yù)熱溫度150 300°C，催化劑進入反應(yīng)器的溫度680 710 V， 劣質(zhì)催化原料與由下反應(yīng)區(qū)底部進入的再生催化劑的劑油比為5 7，反應(yīng)溫度450 550°C，反應(yīng)時間2. 0 10. Os，床層線速度0. 5 4. 5m/s。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明采用常規(guī)的提升管反應(yīng)器作為優(yōu)質(zhì)催化原料 的反應(yīng)區(qū)，即，所述催化裂化反應(yīng)器的上反應(yīng)區(qū)為提升管反應(yīng)器。本發(fā)明中優(yōu)選采用湍動床 或快速床(通過控制氣速成為湍動床或快速床)或者垂直套管結(jié)構(gòu)式的擴徑提升管作為劣 質(zhì)催化原料的反應(yīng)區(qū)，即，本發(fā)明中所述催化裂化反應(yīng)器的下反應(yīng)區(qū)為湍動床或快速床或 者為垂直套管結(jié)構(gòu)式的擴徑提升管。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法中，所 述下反應(yīng)區(qū)高度為催化裂化反應(yīng)器整體高度的5% 30%。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法中，還 可在所述催化裂化反應(yīng)器的下反應(yīng)區(qū)的中部或上部注入急冷劑以控制反應(yīng)溫度，所述急冷 劑包括水、回煉油、汽油、柴油或污油中的一種或多種，注入量為劣質(zhì)催化原料量的 IOwt %。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的重油分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法中，所述反 應(yīng)后的油氣與催化劑利用油氣分離系統(tǒng)實現(xiàn)油氣與催化劑的分離，分離后的催化劑進入催 化劑再生器進行燒焦再生。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法中，再 生后的催化劑的一部分經(jīng)過催化劑冷卻器冷卻后輸送入上反應(yīng)區(qū)循環(huán)使用，另一部分直接輸送入下反應(yīng)區(qū)循環(huán)使用。本發(fā)明的方法適用于利用所有類型的催化裂化催化劑進行的重油催化裂化反應(yīng)。另一方面，本發(fā)明還提供了一種用于實施所述的重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方 法的裝置，該裝置主要是將重油催化裂化裝置分為串聯(lián)的上下反應(yīng)區(qū)分別作為優(yōu)質(zhì)催化原 料和劣質(zhì)催化原料的反應(yīng)區(qū)，以為優(yōu)質(zhì)催化原料和劣質(zhì)催化原料提供各自的優(yōu)化工藝條 件，特別是為優(yōu)質(zhì)原料部分提供低劑油接觸溫差、大劑油比的工藝條件。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的用于實施所述的重油分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的 方法的裝置主要包括催化裂化反應(yīng)器，該催化裂化反應(yīng)器分為串聯(lián)的上、下反應(yīng)區(qū)；所述下反應(yīng)區(qū)為劣 質(zhì)催化原料的反應(yīng)區(qū)，底部設(shè)置劣質(zhì)催化原料入口以及催化劑入口，頂部設(shè)置反應(yīng)后的油 氣與催化劑的混合物料出口 ；所述上反應(yīng)區(qū)為優(yōu)質(zhì)催化原料的反應(yīng)區(qū)，底部設(shè)置優(yōu)質(zhì)催化 原料入口、催化劑入口以及承接來自下反應(yīng)區(qū)的油氣與催化劑的混合物料入口，頂部設(shè)置 反應(yīng)后的油氣與催化劑的混合物料出口；油氣分離系統(tǒng)，該油氣分離系統(tǒng)設(shè)置油氣與催化劑的混合物料入口、油氣出口以 及催化劑出口 ；催化劑再生器，該催化劑再生器設(shè)置催化劑入口以及催化劑出口 ；其中，所述催化裂化反應(yīng)器的混合物料出口與油氣分離系統(tǒng)的混合物料入口連 通；所述油氣分離系統(tǒng)的催化劑出口與所述催化劑再生器的催化劑入口連通；所述催化劑 再生器的催化劑出口與所述催化裂化反應(yīng)器的下反應(yīng)區(qū)的催化劑入口、上反應(yīng)區(qū)的催化劑 入口分別連通。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的用于實施重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方 法的裝置還包括串聯(lián)設(shè)置在催化劑再生器的催化劑出口與催化裂化反應(yīng)器的上反應(yīng)區(qū)的 催化劑入口之間的催化劑冷卻器。本發(fā)明中通過該在催化裂化裝置再生器旁增設(shè)一個再生 催化劑冷卻器的設(shè)置，可以將再生器來的一部分高溫再生催化劑通過輸送管引入該再生催 化劑冷卻器降溫，并提高進入反應(yīng)器上反應(yīng)區(qū)的再生催化劑循環(huán)量，以控制再生催化劑與 原料油在上反應(yīng)區(qū)中的初始混合溫度和劑油比在最佳范圍內(nèi)，以實現(xiàn)產(chǎn)品分布的優(yōu)化。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的用于實施重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的 方法的裝置中，所述上反應(yīng)區(qū)為提升管反應(yīng)器，所述下反應(yīng)區(qū)為湍動床或快速床或者為垂 直套管結(jié)構(gòu)式的擴徑提升管；優(yōu)選地，所述下反應(yīng)區(qū)高度為催化裂化反應(yīng)器整體高度的 5% 30% ；優(yōu)選地，在所述下反應(yīng)區(qū)的中部或上部還設(shè)置有急冷劑入口。在本發(fā)明的一更具體實施方案中，所述下反應(yīng)區(qū)為垂直套管結(jié)構(gòu)式的擴徑提升 管，內(nèi)管、外管將其分為內(nèi)外兩個獨立區(qū)域，且內(nèi)管橫截面積與環(huán)隙橫截面積的比值為 1 0. 5 25，優(yōu)選為1 1 16;所述內(nèi)管內(nèi)區(qū)域為劣質(zhì)催化原料的反應(yīng)區(qū)。內(nèi)管、外管 之間的環(huán)隙區(qū)域可作為優(yōu)質(zhì)催化原料及催化劑的進料區(qū)。除本發(fā)明所限定的條件外，本發(fā)明所采用的催化裂化反應(yīng)裝置中各具體設(shè)備，例 如催化劑再生器、提升管反應(yīng)器、湍動床或快速床、垂直套管結(jié)構(gòu)式的擴徑提升管、油氣分 離系統(tǒng)、催化劑冷卻器等，均為石油加工領(lǐng)域的常用設(shè)備和規(guī)格，按照本發(fā)明工藝要求進行 適當改造和組裝(組裝中各出入口的連通可利用管道如斜管等，并可設(shè)置開關(guān)閥門等)即 可投入使用，利于工業(yè)化實施。
綜上所述，本發(fā)明針對不同性質(zhì)原料進行催化裂化反應(yīng)需要不同的能量及催化環(huán) 境，通過在催化裂化裝置上設(shè)置上下兩個反應(yīng)區(qū)，并且根據(jù)優(yōu)質(zhì)催化原料和劣質(zhì)催化原料 的反應(yīng)性能為其分別匹配最優(yōu)的工藝條件和反應(yīng)器型式，使劣質(zhì)催化原料在下反應(yīng)區(qū)反應(yīng) 后與優(yōu)質(zhì)催化原料混合共同進入上反應(yīng)區(qū)，本發(fā)明中特別是對裂化性能較好的優(yōu)質(zhì)原料部 分采用低劑油接觸溫差GOO 480°C)、大劑油比的工藝條件，提高優(yōu)質(zhì)原料的反應(yīng)器內(nèi)催 化劑整體活性，降低熱裂化副反應(yīng)發(fā)生的程度，從而有效避免常規(guī)催化裂化提升管反應(yīng)器 內(nèi)劣質(zhì)原料與優(yōu)質(zhì)原料間發(fā)生惡性吸附競爭及對反應(yīng)產(chǎn)生阻滯作用，同時也克服了原料的 劣質(zhì)部分在常規(guī)提升管反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)深度不足的問題，可顯著提高輕質(zhì)油及液收率。


圖1為本發(fā)明實施例1的重油催化轉(zhuǎn)化的裝置及工藝示意圖。圖2為本發(fā)明實施例2的重油催化轉(zhuǎn)化的裝置及工藝示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的方法和裝置的實施方案和特點。實施例1本發(fā)明提供了一種重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法及用于實施該方法的裝置， 請參見圖1所示，本實施例中的重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的裝置主要包括催化裂化反 應(yīng)器1、油氣分離系統(tǒng)、催化劑再生器4以及再生催化劑冷卻器6。其中，所述催化裂化反應(yīng) 器1為設(shè)置串聯(lián)的上、下兩個反應(yīng)區(qū)21、22的組合反應(yīng)器，其中上反應(yīng)區(qū)21為常規(guī)的提升 管反應(yīng)器，下反應(yīng)區(qū)22采用湍動床或快速床，下反應(yīng)區(qū)22有效高度為整個反應(yīng)器1高度 的5% 30% ；上反應(yīng)區(qū)21底部設(shè)置優(yōu)質(zhì)催化原料入口以及催化劑入口，頂部設(shè)置反應(yīng)后 的油氣與催化劑的混合物料出口 ；下反應(yīng)區(qū)22底部設(shè)置劣質(zhì)催化原料入口以及催化劑入 口，頂部設(shè)置反應(yīng)后的油氣與催化劑的混合物料出口通入上反應(yīng)區(qū)21，在下反應(yīng)區(qū)22的中 部或上部還設(shè)置有急冷劑入口 ；所述油氣分離系統(tǒng)包括油氣分離器11、沉降器10以及頂旋 13，油氣分離器11設(shè)置油氣與催化劑的混合物料入口，承接來自所述催化裂化反應(yīng)器1的 混合物料出口的混合物料；所述催化劑再生器4設(shè)置催化劑入口，用于承接來自油氣分離 系統(tǒng)分離后的催化劑，催化劑再生器4還設(shè)置有兩個催化劑出口，一個與所述下反應(yīng)區(qū)22 底部的催化劑入口連通用于將部分再生后的催化劑返回下反應(yīng)區(qū)22循環(huán)使用，另一個催 化劑出口與再生催化劑冷卻器6連通，并通過該再生催化劑冷卻器6的催化劑出口與所述 上反應(yīng)區(qū)21底部的催化劑入口連通。本發(fā)明是以油氣分離系統(tǒng)的沉降器10與催化劑再生 器4同軸設(shè)置的同軸式催化裂化裝置為例，生產(chǎn)中也可以采用沉降器在提升管反應(yīng)器或輸 送床反應(yīng)器上部但與催化劑再生器平行設(shè)置的高低并列式催化裂化裝置，二者均為本領(lǐng)域 的常規(guī)結(jié)構(gòu)。利用本實施例的裝置進行重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化時，重油催化裂化裝置的再 生器4旁邊設(shè)置的催化裂化反應(yīng)器1的下反應(yīng)區(qū)22是作為劣質(zhì)催化原料15的反應(yīng)區(qū)，將 劣質(zhì)催化原料14從該下反應(yīng)區(qū)22的底部入口輸入該下反應(yīng)區(qū)22，同時，將催化劑從該下反 應(yīng)區(qū)22的底部入口輸入該下反應(yīng)區(qū)22，使催化劑在提升氣體16的提升作用下向上流動，劣 質(zhì)催化原料與催化劑接觸反應(yīng)；控制下反應(yīng)區(qū)22的工藝條件為劣質(zhì)催化原料預(yù)熱溫度為150 300°C，進入反應(yīng)器下反應(yīng)區(qū)前催化劑溫度為680 710°C，劣質(zhì)催化原料與由下反 應(yīng)區(qū)底部進入的再生催化劑的劑油比為5 7，反應(yīng)時間2. 0 10. Os，床層線速度0. 5 4.5m/s，反應(yīng)溫度450 550°C (反應(yīng)器中部床層溫度)；為了控制反應(yīng)溫度，在下反應(yīng)區(qū)22 中上部注入急冷劑19，該急冷劑包括水、回煉油、汽油、柴油和/或污油，注入量為劣質(zhì)催化 原料量的lwt% 10wt% ；在下反應(yīng)區(qū)22中反應(yīng)后的油氣與催化劑隨后進入上反應(yīng)區(qū)21 ；催化裂化反應(yīng)器1的上反應(yīng)區(qū)21主要是作為優(yōu)質(zhì)催化原料15(殘?zhí)恐敌∮?br> 2.Owt% )的反應(yīng)區(qū)，將優(yōu)質(zhì)催化原料15從該上反應(yīng)區(qū)21的底部入口輸入該上反應(yīng)區(qū)21， 同時，將新鮮的催化劑(未反應(yīng)的或再生后的催化劑)從該上反應(yīng)區(qū)21的底部入口輸入該 上反應(yīng)區(qū)21，優(yōu)質(zhì)催化原料15、新鮮催化劑與來自下反應(yīng)區(qū)22的油劑混合物混合，向上流 動并接觸反應(yīng)；其中，控制該上反應(yīng)區(qū)21的工藝條件為優(yōu)質(zhì)催化原料15預(yù)熱溫度100 300°C，進入提升管反應(yīng)器前新鮮催化劑溫度為580 670°C，優(yōu)質(zhì)催化原料與由上反應(yīng)區(qū) 底部進入的再生催化劑的劑油比為(新鮮再生劑/優(yōu)質(zhì)原料)7 10，反應(yīng)時間2. 0
3.Os，控制上反應(yīng)區(qū)21出口反應(yīng)溫度480 520°C ；上反應(yīng)區(qū)的油氣線速度可控制為8 12m/s ；經(jīng)在上反應(yīng)區(qū)21反應(yīng)后的催化劑和油氣經(jīng)過油氣分離器11、沉降器10和頂旋13 分離后，油氣引出催化裂化反應(yīng)系統(tǒng)，而催化劑進入汽提段5汽提，后經(jīng)過催化劑輸送管18 進入再生器4進行燒焦再生；再生器4中的一部分再生后的高溫催化劑通過催化劑輸送管8和再生催化劑滑閥 9進入催化裂化反應(yīng)器1下反應(yīng)區(qū)21的底部循環(huán)使用，可通過調(diào)節(jié)再生催化劑滑閥9開度 控制進入提升管反應(yīng)器前再生催化劑溫度為680 710°C ；再生器4中的另一部分再生后 的高溫(680 710°C )催化劑通過催化劑輸送管72進入再生催化劑冷卻器6，由再生催化 劑冷卻器6的冷卻介質(zhì)入口 61通入冷卻介質(zhì)，并經(jīng)出口 62流出，將溫度在680 710°C的 再生催化劑降低至580 670°C，然后經(jīng)再生斜管71和再生催化劑滑閥7進入催化裂化反 應(yīng)器1上反應(yīng)區(qū)21的底部循環(huán)使用。實施例2本實施例提供的重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法及用于實施該方法的裝置請 參見圖2所示，首先將在催化裂化提升管反應(yīng)器1分為上下兩個反應(yīng)區(qū)21、22，其中下反應(yīng) 區(qū)22采用帶垂直套管式結(jié)構(gòu)的擴徑提升管，內(nèi)管、外管將其分為內(nèi)外兩個獨立區(qū)域，且內(nèi) 管橫截面積與環(huán)隙橫截面積的比值為1 0. 5 25，優(yōu)選1 1 16，內(nèi)管通過催化劑輸 送管8與催化劑再生器4相連，外管通過催化劑輸送管71并通過催化劑冷卻器6和催化劑 輸送管72而與再生器4相連，下反應(yīng)區(qū)22有效高度為整個反應(yīng)器1高度的5% 30%。利用本實施例的裝置進行重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化時，再生器4中的一部分高 溫催化劑通過催化劑輸送管8和再生催化劑滑閥9進入反應(yīng)器1的下反應(yīng)區(qū)22內(nèi)管，并在 提升氣體16的提升作用下向上流動與劣質(zhì)催化原料油14(餾程范圍大于580°C )接觸混 合、反應(yīng)。通過調(diào)節(jié)劣質(zhì)原料預(yù)熱溫度(控制范圍為150 300°C )和調(diào)節(jié)再生催化劑滑閥 7開度控制進入反應(yīng)器1的下反應(yīng)區(qū)22前催化劑溫度為680 710°C，使下反應(yīng)區(qū)內(nèi)的劑 油比5 7，反應(yīng)時間2. 0 10. Os，床層線速度0. 5 4. 5m/s，反應(yīng)溫度450 550°C。為 了控制反應(yīng)溫度，在下反應(yīng)區(qū)22內(nèi)管的中上部注入急冷劑19，該急冷劑包括水、回煉油、汽 油、柴油和/或污油，注入量為劣質(zhì)催化原料量的 10wt%。在下反應(yīng)區(qū)22內(nèi)管中反應(yīng)后的油劑經(jīng)一變徑管道進入上反應(yīng)區(qū)21的底部；來自再生器4中的另一股高溫催化劑通過催化劑輸送管72進入再生催化劑冷卻 器6，由61通入冷卻介質(zhì)，并經(jīng)62流出，將溫度在680 710°C的再生催化劑降低至580 670°C，然后經(jīng)再生斜管71和再生催化劑滑閥7進入下反應(yīng)區(qū)22內(nèi)管與外管之間環(huán)形底 部，由水蒸氣12通過一個環(huán)形分布器在其內(nèi)部進行流化提升，并在下反應(yīng)區(qū)22的頂部和與 來自下反應(yīng)區(qū)22的內(nèi)管的反應(yīng)后的油劑匯合，經(jīng)一變徑管道一同進入上反應(yīng)區(qū)21底端，并 與優(yōu)質(zhì)原料15 (殘?zhí)恐敌∮?. Owt 接觸混合，反應(yīng)?？刂粕戏磻?yīng)區(qū)21工藝條件為優(yōu) 質(zhì)原料預(yù)熱溫度100 300°C，進入反應(yīng)器前催化劑溫度為580 670°C，劑油比(新鮮再 生劑/優(yōu)質(zhì)原料)7 10，反應(yīng)時間2. 0 3. Os，控制反應(yīng)器出口溫度為480 520°C ；上 反應(yīng)區(qū)的油氣線速度可控制為8 12m/s ；經(jīng)在上反應(yīng)區(qū)21反應(yīng)后的催化劑和油氣經(jīng)過油氣分離器11、沉降器10和頂旋13 分離后，油氣引出催化裂化反應(yīng)系統(tǒng)，而催化劑進入汽提段5汽提，后經(jīng)過催化劑輸送管18 進入再生器4進行燒焦再生?？傊?，本發(fā)明中是將催化裂化原料按照反應(yīng)特性的差異區(qū)分為優(yōu)質(zhì)原料和劣質(zhì)原 料，然后使其分別進入催化裂化裝置反應(yīng)器系統(tǒng)的不同反應(yīng)區(qū)內(nèi)進行轉(zhuǎn)化。本發(fā)明針對不 同性質(zhì)原料進行催化裂化反應(yīng)需要不同的能量及催化環(huán)境，具有以下優(yōu)點通過將催化裂 化反應(yīng)器分為上下兩個反應(yīng)區(qū)，為不同性質(zhì)原料的裂化反應(yīng)提供獨立的反應(yīng)空間，并且通 過優(yōu)化不同反應(yīng)區(qū)各自的工藝條件和反應(yīng)器型式，特別是對裂化性能較好的優(yōu)質(zhì)原料部分 采用低劑油接觸溫差、大劑油比的工藝條件，從而有效避免常規(guī)催化裂化提升管反應(yīng)器內(nèi) 劣質(zhì)原料與優(yōu)質(zhì)原料間發(fā)生惡性吸附競爭及對反應(yīng)產(chǎn)生阻滯作用，同時也克服了原料劣質(zhì) 部分在常規(guī)提升管反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)深度不足的問題，顯著提高輕質(zhì)油及液收率，一定程度上 解決煉廠催化裂化原料日益劣質(zhì)化問題。實例為驗證本發(fā)明的效果，采用圖1(實施例一)所示的裝置和工藝流程，在某煉油廠 的100萬噸/年重油催化裂化裝置上進行工業(yè)試驗，試驗結(jié)果列于表1。采用本發(fā)明后，對原來的催化原料進行分餾切割分別得到優(yōu)質(zhì)原料和劣質(zhì)原料 (性質(zhì)見表1)，將優(yōu)質(zhì)原料和劣質(zhì)原料分別進入各自的催化裂化反應(yīng)區(qū)進行反應(yīng)，各自采 用的優(yōu)化反應(yīng)條件如表2所示，同常規(guī)重油催化裂化相比較，采用本發(fā)明的技術(shù)可以使輕 質(zhì)油收率提高1. 7個百分點，液收率提高2. 0個百分點，干氣和焦炭產(chǎn)率明顯降低。詳細產(chǎn) 品分布可見表3。表1重油原料性質(zhì)
權(quán)利要求
1.一種重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法，該方法包括將重油原料分為優(yōu)質(zhì)催化原料和劣質(zhì)催化原料，其中，所述優(yōu)質(zhì)催化原料的殘?zhí)恐敌?于2. Owt %，所述劣質(zhì)催化原料的殘?zhí)恐荡笥?. Owt % ；將催化裂化反應(yīng)器分為串聯(lián)的上、下反應(yīng)區(qū)；所述下反應(yīng)區(qū)作為劣質(zhì)催化原料的反應(yīng)區(qū)，將劣質(zhì)催化原料從下反應(yīng)區(qū)的底部輸入該 下反應(yīng)區(qū)，同時，將催化劑從該下反應(yīng)區(qū)的底部輸入該下反應(yīng)區(qū)，使催化劑在提升氣體的提 升作用下向上流動，劣質(zhì)催化原料與催化劑接觸反應(yīng)，反應(yīng)后的油氣與催化劑物料進入上 反應(yīng)區(qū)；所述上反應(yīng)區(qū)作為優(yōu)質(zhì)催化原料的反應(yīng)區(qū)，將優(yōu)質(zhì)催化原料與催化劑從上反應(yīng)區(qū) 的底部輸入，并與來自下反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)后的油氣與催化劑物料混合，使混合物料向上流動， 優(yōu)質(zhì)催化原料與催化劑接觸反應(yīng)；反應(yīng)后的油氣與催化劑經(jīng)分離后，油氣被引出反應(yīng)系統(tǒng)，而催化劑進入催化劑再生器 進行燒焦再生；再生后的催化劑分別返回上、下反應(yīng)區(qū)循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法，其中，控制所述優(yōu)質(zhì)催 化原料的反應(yīng)條件為優(yōu)質(zhì)催化原料進入上反應(yīng)區(qū)的預(yù)熱溫度100 300°C，催化劑進入上 反應(yīng)區(qū)的溫度580 670°C，優(yōu)質(zhì)催化原料與由上反應(yīng)區(qū)底部進入的再生催化劑的劑油比 為7 10，反應(yīng)時間2. 0 3. Os，反應(yīng)器的出口溫度480 520°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法，其中，控制所述劣質(zhì)催 化原料的反應(yīng)條件為劣質(zhì)催化原料進入反應(yīng)器的預(yù)熱溫度150 300°C，催化劑進入反應(yīng) 器的溫度680 710°C，劣質(zhì)催化原料與由下反應(yīng)區(qū)底部進入的再生催化劑的劑油比為5 7，反應(yīng)溫度450 5500C，反應(yīng)時間2. 0 10. Os，床層線速度0. 5 4. 5m/s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法，其中，在所述下反應(yīng) 區(qū)的中部或上部注入急冷劑以控制反應(yīng)溫度，所述急冷劑包括水、回煉油、汽油、柴油或污 油中的一種或多種，注入量為劣質(zhì)催化原料量的Iwt% IOwt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法，其中，所述上反應(yīng)區(qū)為 提升管反應(yīng)器；所述下反應(yīng)區(qū)為湍動床或快速床或者為垂直套管結(jié)構(gòu)式的擴徑提升管；優(yōu) 選地，所述下反應(yīng)區(qū)高度為催化裂化反應(yīng)器整體高度的5% 30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法，其中，再生后的催化劑 的一部分經(jīng)過催化劑冷卻器冷卻后輸送入上反應(yīng)區(qū)循環(huán)使用，另一部分直接輸送入下反應(yīng) 區(qū)循環(huán)使用。
7.一種用于實施權(quán)利要求1 6任一項所述的重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法的裝 置，該裝置包括催化裂化反應(yīng)器，該催化裂化反應(yīng)器分為串聯(lián)的上、下反應(yīng)區(qū)；所述下反應(yīng)區(qū)為劣質(zhì)催 化原料的反應(yīng)區(qū)，底部設(shè)置劣質(zhì)催化原料入口以及催化劑入口，頂部設(shè)置反應(yīng)后的油氣與 催化劑的混合物料出口 ；所述上反應(yīng)區(qū)為優(yōu)質(zhì)催化原料的反應(yīng)區(qū)，底部設(shè)置優(yōu)質(zhì)催化原料 入口、催化劑入口以及承接來自下反應(yīng)區(qū)的油氣與催化劑的混合物料入口，頂部設(shè)置反應(yīng) 后的油氣與催化劑的混合物料出口；油氣分離系統(tǒng)，該油氣分離系統(tǒng)設(shè)置油氣與催化劑的混合物料入口、油氣出口以及催 化劑出口 ；催化劑再生器，該催化劑再生器設(shè)置催化劑入口以及催化劑出口 ；其中，所述催化裂化反應(yīng)器的混合物料出口與油氣分離系統(tǒng)的混合物料入口連通；所 述油氣分離系統(tǒng)的催化劑出口與所述催化劑再生器的催化劑入口連通；所述催化劑再生器 的催化劑出口與所述催化裂化反應(yīng)器的下反應(yīng)區(qū)的催化劑入口、上反應(yīng)區(qū)的催化劑入口分 別連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，該裝置還包括串聯(lián)設(shè)置在催化劑再生器的催化 劑出口與催化裂化反應(yīng)器的上反應(yīng)區(qū)的催化劑入口之間的催化劑冷卻器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述上反應(yīng)區(qū)為提升管反應(yīng)器，所述下反應(yīng)區(qū)為 湍動床或快速床或者為垂直套管結(jié)構(gòu)式的擴徑提升管；所述下反應(yīng)區(qū)高度為催化裂化反應(yīng) 器整體高度的5% 30% ；優(yōu)選地，在所述下反應(yīng)區(qū)的中部或上部還設(shè)置有急冷劑入口。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述下反應(yīng)區(qū)為垂直套管結(jié)構(gòu)式的擴徑提 升管，內(nèi)管、外管將其分為內(nèi)外兩個獨立區(qū)域，且內(nèi)管橫截面積與環(huán)隙橫截面積的比值為 1 0. 5 25，優(yōu)選為1 1 16;所述內(nèi)管內(nèi)區(qū)域為劣質(zhì)催化原料的反應(yīng)區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法和裝置，所述方法包括將重油原料按照反應(yīng)特性差異分為優(yōu)質(zhì)催化原料和劣質(zhì)催化原料；將催化裂化反應(yīng)器分為串聯(lián)的上、下反應(yīng)區(qū)；下反應(yīng)區(qū)作為劣質(zhì)催化原料的反應(yīng)區(qū)，上反應(yīng)區(qū)作為優(yōu)質(zhì)催化原料的反應(yīng)區(qū)；反應(yīng)后的油氣與催化劑經(jīng)分離，催化劑進入催化劑再生器進行燒焦再生。本發(fā)明同時提供用于實施所述的重油串聯(lián)分級分區(qū)催化轉(zhuǎn)化的方法的裝置。本發(fā)明通過為不同性質(zhì)原料的裂化反應(yīng)提供各自獨立的反應(yīng)區(qū)及優(yōu)化工藝條件和反應(yīng)器型式，可有效避免常規(guī)提升管反應(yīng)器內(nèi)劣質(zhì)原料與優(yōu)質(zhì)原料間的惡性吸附競爭及對反應(yīng)產(chǎn)生的阻滯作用，克服劣質(zhì)原料反應(yīng)深度不足的問題，顯著提高輕質(zhì)油及液收率。
文檔編號C10G11/00GK102102027SQ200910242919
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者張兆前, 張冬超, 徐春明, 文堯順, 王剛, 白光, 白躍華, 藍興英, 高浩華, 高金森 申請人:中國石油大學(xué)(北京)