專利名稱：一種重油串聯(lián)分區(qū)催化裂化的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高重油催化裂化反應(yīng)效率的方法和裝置，尤其涉及一種重油串 聯(lián)分區(qū)催化裂化的方法和裝置，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(jì)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，絕大部分的渣油都是部分摻入減壓餾分油中進(jìn)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?yán)格限制，這也嚴(yán) 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(yán)重，其密度、殘?zhí)恐岛湍z質(zhì)、浙青質(zhì)含量逐漸 增高，導(dǎo)致反應(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。為了解決加工劣質(zhì) 重油所帶來的一系列問題，強(qiáng)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，ZL00134054. 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(yán)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(jìn)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(jìn)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(dá)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)不一致的特性，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(yán)重。W09955801提出了一種石油烴非線性進(jìn)料方法。該方法是將餾分油和劣質(zhì)重油分 別由不同的噴嘴注入同一提升管中，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(jìn)料的實施效果。另外該專利中所述的劣質(zhì)重油一般餾程都大于500°C，其中含 有一部分較易于處理組分的餾分，如500-620°C，該方法沒有進(jìn)行區(qū)分。中國石化石油化工科學(xué)研究院也開發(fā)了一種加工大慶減壓渣油的催化裂化新 工藝VRFCC，該技術(shù)使用高粘度原料的減粘霧化技術(shù)、專用催化劑和抗滑落提升管反應(yīng) 器以提高重油轉(zhuǎn)化能力和催化劑的抗重金屬污染能力，可以解決類似大慶減壓渣油(該 減壓渣油殘?zhí)恐岛椭亟饘俸肯鄬^低)性質(zhì)的催化原料的裂化問題(!Processingand Engineering Technology ofthe Whole Daqing Vacuum Residue FCC(VRFCC) ；Li Zhiqiang, Wang Yamin. EngineeringScience. 2003,1 (2) :53-60)。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(US433^73)、洛陽石化工程公司的ROCC-V工藝 (ZL95210840. 2)等，這些專利技術(shù)大都是通過優(yōu)化反應(yīng)_再生裝備及催化劑以強(qiáng)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(jìn)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)組成隨其流程范圍變化而變化，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(yuǎn)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)催化原料來講，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(jìn)料的餾分組成及其反應(yīng)性能進(jìn)行區(qū) 分，都是將其混合在一起進(jìn)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(jìn)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劑表面的吸附和 裂化能力存在很大區(qū)別，具體表現(xiàn)在稠環(huán)的非烴類化合物、稠環(huán)芳烴及稠環(huán)環(huán)烷烴吸附能 力強(qiáng)而反應(yīng)速率低，而帶有較長側(cè)鏈的單環(huán)芳烴及大分子異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴吸附能力弱而 反應(yīng)速率高，這就造成了不同烴類之間的競爭吸附和對反應(yīng)的阻滯作用。吸附能力強(qiáng)而反 應(yīng)速率低的稠環(huán)非烴類化合物、稠環(huán)芳烴一旦首先占據(jù)催化劑表面，它們反應(yīng)速率慢，不易 脫附，甚至縮合成為焦炭覆蓋在催化劑表面，造成催化劑失活，這就嚴(yán)重影響了其它易于裂 化烴類的反應(yīng)效率。而對于重油催化裂化裝置的優(yōu)質(zhì)原料，其中含有大量的在催化裂化反 應(yīng)條件下易于轉(zhuǎn)化的組分，如果這部分原料與含有大量非烴類化合物、稠環(huán)芳烴的劣質(zhì)原 料一同進(jìn)料反應(yīng)，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，結(jié)果會影 響整個原料的反應(yīng)轉(zhuǎn)化。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(dá)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)催化原料部分來說，這一反應(yīng)時間是合適的，但對于劣質(zhì) 催化原料部分來說，這一反應(yīng)時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jìn)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(rèn)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(1 1-6 ；)，也嚴(yán)重地降低了重油催化裂化過程的輕質(zhì)油收率和 液收率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的主要技術(shù)問題在于，針對目前煉廠催化裂化原料日益劣質(zhì)化問 題，提供一種對重油進(jìn)行串聯(lián)分區(qū)催化裂化的方法及裝置，針對重油催化裂化原料存在反 應(yīng)特性的差異，按餾程進(jìn)行分級，然后在各自反應(yīng)區(qū)內(nèi)，分別設(shè)定不同的催化裂化反應(yīng)條 件，顯著提高輕質(zhì)油收率及液收率，尤其是提高了劣質(zhì)催化原料的轉(zhuǎn)化效率。本發(fā)明首先提供了一種重油串聯(lián)分區(qū)催化裂化的方法，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)?值小于2. Owt%，所述劣質(zhì)催化原料的殘?zhí)恐荡笥?. Owt%。在再生器旁設(shè)置組合反應(yīng)器(例如湍動床或快速床加輸送床的組合反應(yīng)器，或者 垂直套管式擴(kuò)徑提升管加輸送床的組合反應(yīng)器)，該組合反應(yīng)器的上部形成上反應(yīng)區(qū)，其下 部設(shè)置一擴(kuò)徑結(jié)構(gòu)形成下反應(yīng)區(qū)；使來自再生器的一股催化劑(再生催化劑)在提升氣體的作用下，由下反應(yīng)區(qū)的 底部進(jìn)入，與劣質(zhì)催化原料在下反應(yīng)區(qū)接觸，并發(fā)生催化裂化反應(yīng)，反應(yīng)后的油氣與催化劑 進(jìn)入上反應(yīng)區(qū)；使來自再生器的另一股催化劑(再生催化劑)由上反應(yīng)區(qū)的底部進(jìn)入，并在來自 下反應(yīng)區(qū)的油氣與催化劑的提升作用下，與優(yōu)質(zhì)催化原料在上反應(yīng)區(qū)接觸，完成催化裂化 反應(yīng)，反應(yīng)后的油氣與催化劑分離后引出反應(yīng)系統(tǒng)，分離后的催化劑經(jīng)再生器燒焦再生而 循環(huán)使用。本發(fā)明提供的上述重油串聯(lián)分區(qū)催化裂化的方法，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(jìn)行分級， 把催化裂化原料區(qū)分為優(yōu)質(zhì)催化原料和劣質(zhì)催化原料，然后使其分別進(jìn)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(jìn)行轉(zhuǎn)化，即將一個完整的催化裂化反應(yīng)系統(tǒng)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)區(qū)域，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”，是指煉油廠通過蒸餾或溶劑 萃取方法，將通常作為催化裂化進(jìn)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，作為“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，作為“劣質(zhì)催化原料”。煉油廠中，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(yuǎn)小于2. Owt %，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(yuǎn)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)恐翟?. Owt %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(jìn)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)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≡?. 0wt%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)?值為2. Owt %的餾分屬于優(yōu)質(zhì)催化原料。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(qiáng)而反應(yīng)速率慢的特點，可以將常規(guī)的提升管反應(yīng)器的 底部設(shè)置一擴(kuò)徑結(jié)構(gòu)形成下反應(yīng)區(qū)(形成組合反應(yīng)器)，以作為這部分原料的反應(yīng)區(qū)，通 過設(shè)置擴(kuò)徑結(jié)構(gòu)可以達(dá)到延長油氣停留時間的效果，并且利于增加催化劑床層密度以提高 油氣與催化劑的接觸幾率，此外針對劣質(zhì)催化原料反應(yīng)區(qū)催化劑失活快，后部活性低的特 點，再在該組合反應(yīng)器的上反應(yīng)區(qū)的底部(或者說上反應(yīng)區(qū)與下反應(yīng)區(qū)的結(jié)合部)引入一 部分催化劑(或再生催化劑)，即，通過催化劑串聯(lián)的方式提高催化劑的平均活性。在本 發(fā)明提供的上述方法中，優(yōu)選地，下反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)條件為劣質(zhì)催化原料的預(yù)熱溫度控制為 150-300°C，劑油比(即劣質(zhì)催化原料與由下反應(yīng)區(qū)底部進(jìn)入的催化劑)控制為5-7，反應(yīng)時 間為2. 0-10. Os，反應(yīng)溫度為450-550°C，床層線速度為0. 5-4. 5m/s。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，具有在催化裂化反應(yīng) 條件下易于轉(zhuǎn)化的特點，本發(fā)明采用常規(guī)的組合反應(yīng)器的上部形成一個上反應(yīng)區(qū)來作為 這部分原料的反應(yīng)區(qū)，優(yōu)選地，上反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)條件為優(yōu)質(zhì)催化原料的預(yù)熱溫度控制為 100-30(TC，優(yōu)質(zhì)催化原料與由上反應(yīng)區(qū)底部進(jìn)入的再生催化劑的劑油比控制為5-7，反應(yīng) 時間為2. 0-3. Os，反應(yīng)器出口溫度(即組合反應(yīng)器的上反應(yīng)區(qū)的出口)為480-520°C。本發(fā)明提供的是一種串聯(lián)催化裂化反應(yīng)方法，這里限定的劑油比為優(yōu)質(zhì)催化原料 與由上反應(yīng)區(qū)底部進(jìn)入的再生催化劑的劑油比，實際反應(yīng)中，一部分催化劑也會由下反應(yīng) 區(qū)進(jìn)入上反應(yīng)區(qū)，這部分催化劑也會參與反應(yīng)，因此，實際反應(yīng)過程的劑油要比上述劑油比 增加許多。對于反應(yīng)時間也一樣，例如劣質(zhì)催化原料的反應(yīng)時間，上面限定的是劣質(zhì)催化原 料在下反應(yīng)區(qū)內(nèi)的反應(yīng)時間，而在實際反應(yīng)過程中，劣質(zhì)催化原料在上反應(yīng)區(qū)內(nèi)也會發(fā)生 催化裂化反應(yīng)，因此，實際的反應(yīng)時間要比上面所限定的劣質(zhì)催化原料在下反應(yīng)區(qū)內(nèi)的反 應(yīng)時間。在本發(fā)明提供的上述方法中，優(yōu)選地，由下反應(yīng)區(qū)底部進(jìn)入的催化劑(再生催化 劑)的溫度和/或由上反應(yīng)區(qū)底部進(jìn)入的催化劑(再生催化劑)的溫度為680-710°C。在本發(fā)明提供的上述方法中，優(yōu)選地，對于所述組合反應(yīng)器來說，其下部設(shè)置的擴(kuò) 徑結(jié)構(gòu)可以占整個組合反應(yīng)器總高度的5-30%。在本發(fā)明提供的上述方法中，優(yōu)選地，對于劣質(zhì)催化原料的反應(yīng)區(qū)，可以在下反應(yīng) 區(qū)的中部或上部注入急冷劑，以控制該反應(yīng)區(qū)內(nèi)的反應(yīng)溫度，該急冷劑包括水、回?zé)捰?、?油、柴油、污油或其混合物，注入量為劣質(zhì)催化原料量的l-10wt%。在本發(fā)明提供的上述方法中，優(yōu)選地，完成了上反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)之后的油氣與催化 劑可以利用油氣分離機(jī)構(gòu)實現(xiàn)反應(yīng)油氣與催化劑的分離。在上述方法中，組合反應(yīng)器下部的擴(kuò)徑結(jié)構(gòu)作為劣質(zhì)催化原料的反應(yīng)區(qū)，其尺寸 比現(xiàn)有的提升管反應(yīng)器的直徑要大，能夠為劣質(zhì)催化原料與催化劑提供更大的接觸空間和更多的接觸機(jī)會，有利于在有限的反應(yīng)時間內(nèi)以及較低劑油比等反應(yīng)條件下實現(xiàn)對劣質(zhì)催 化原料的催化裂化處理。本發(fā)明還提供了一種用于實施上述的重油串聯(lián)分區(qū)催化裂化的方法的裝置，該裝 置至少包括催化劑再生器和組合反應(yīng)器，其中所述組合反應(yīng)器為湍動床或快速床加輸送床的組合反應(yīng)器，其上部為輸送床，下 部為湍動床或快速床(可以是對提升管反應(yīng)器的下部進(jìn)行擴(kuò)徑得到的擴(kuò)徑結(jié)構(gòu))；所述催化劑再生器至少設(shè)置二個催化劑輸送管，分別與所述輸送床的底部、所述 湍動床或快速床的底部連通，且各催化劑輸送管中均設(shè)置用于控制催化劑(再生催化劑) 流量的滑閥；組合反應(yīng)器的出口端與催化劑再生器中的油氣分離器連通。本發(fā)明還提供了另一種用于實施上述的重油串聯(lián)分區(qū)催化裂化的方法的裝置，該 裝置包括催化劑再生器和組合反應(yīng)器，其中所述組合反應(yīng)器為垂直套管式擴(kuò)徑提升管加輸送床的組合反應(yīng)器，其上部為輸送 床，下部為垂直套管式擴(kuò)徑提升管(即擴(kuò)徑結(jié)構(gòu))；所述催化劑再生器至少設(shè)置二個催化劑輸送管，分別與所述輸送床的底部、所述 垂直套管式擴(kuò)徑提升管的底部連通，且各催化劑輸送管中均設(shè)置用于控制催化劑(再生催 化劑)流量的滑閥；組合反應(yīng)器的出口端與催化劑再生器中的油氣分離器連通。在本發(fā)明提供的上述裝置中，優(yōu)選地，上述垂直套管式擴(kuò)徑提升管具有內(nèi)管和 外管，該內(nèi)管中形成內(nèi)管區(qū)域，內(nèi)管與外管之間形成環(huán)形區(qū)域，并且，所述內(nèi)管區(qū)域與環(huán) 形區(qū)域的橫截面積比為1 0.1-10;更優(yōu)選地，內(nèi)管區(qū)域與環(huán)形區(qū)域的橫截面積比為 1 0. 5-4。通過本發(fā)明提供的上述重油串聯(lián)分區(qū)催化裂化的方法以及實施該方法的裝置，能 夠有效地避免常規(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，同時克服原料的劣質(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，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。本發(fā)明方法適用所有類型的催化裂化催化劑。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、湍動床或快速床加輸送床的組合反應(yīng) 器、垂直套管式擴(kuò)徑提升管加輸送床的組合反應(yīng)器等，均為石油加工領(lǐng)域的常用設(shè)備，按照 本發(fā)明工藝要求進(jìn)行適當(dāng)改造和組裝即可投入使用，利于工業(yè)化實施。


圖1為本發(fā)明實施例1的工藝流程及裝置示意圖；圖2為本發(fā)明實施例2的工藝流程及裝置示意圖。
具體實施例方式為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)參照說明書附 圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明，但不能理解為對本發(fā)明的可實施范圍的限定。實施例1參見圖1所示的工藝流程以及裝置示意圖，在重油催化裂化反應(yīng)裝置的催化劑再 生器4旁設(shè)置一組合反應(yīng)器1，該組合反應(yīng)器1為湍動床或快速床加輸送床的組合反應(yīng)器，其上部為輸送床，形成上反應(yīng)區(qū)21，下部為擴(kuò)徑的湍動床或快速床，形成下反應(yīng)區(qū)22，所述 湍動床或快速床的高度為整個組合反應(yīng)器高度的5-30% ；催化劑再生器4中的一部分高溫催化劑(高溫再生催化劑)通過催化劑輸送管8 和再生催化劑滑閥9進(jìn)入組合反應(yīng)器1的下反應(yīng)區(qū)22，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14 (對原料油事先進(jìn)行蒸餾切割，餾程范圍高于580°C的分級原料 油，以下實施例相同)接觸混合、反應(yīng)；通過調(diào)節(jié)劣質(zhì)催化原料14的預(yù)熱溫度(控制范圍為 180-300°C)和再生催化劑滑閥7開度，控制進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)的催化劑(再生催化劑)的溫度 為680-710°C，使下反應(yīng)區(qū)內(nèi)的劑油比為5-7，反應(yīng)時間為2. 0-10. Os，床層線速度為2_6m/ s，反應(yīng)溫度為450-550°C。為了控制反應(yīng)溫度，在下反應(yīng)區(qū)(即快速床)22中上部注入急冷 劑19，該急冷劑19包括水、回?zé)捰?、汽油、柴油、污油或其混合物，注入量為劣質(zhì)催化原料量 的l-10wt% ；反應(yīng)后的油劑一同進(jìn)入上反應(yīng)區(qū)21的底部。催化劑再生器4中的另一股高溫催化劑(高溫再生催化劑)通過催化劑輸送管6 和再生催化劑滑閥7進(jìn)入上反應(yīng)區(qū)21的底部，在來自下反應(yīng)區(qū)22的油氣和催化劑混合物 的提升作用下向上流動，并與優(yōu)質(zhì)催化原料15(對原料油事先進(jìn)行蒸餾切割，餾程范圍的 最高點小于580°C，且殘?zhí)恐敌∮?. 5wt%的原料油，以下實施例相同)接觸混合，反應(yīng)；通 過調(diào)節(jié)優(yōu)質(zhì)原料預(yù)熱溫度(控制范圍為100-300°C )和再生催化劑滑閥7開度，控制進(jìn)入 組合反應(yīng)器前再生催化劑溫度為680-710°C，使上反應(yīng)區(qū)21內(nèi)的劑油比(優(yōu)質(zhì)催化原料/ 新鮮催化劑)為5-7，反應(yīng)時間為2. 0-3. Os,控制反應(yīng)器出口溫度為480-520°C，反應(yīng)后的 催化劑和油氣經(jīng)過油氣分離系統(tǒng)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(jìn)入汽提段5汽提，后經(jīng)過催化劑輸送管18進(jìn)入再生器4進(jìn)行燒焦再生。實施例2參見圖2所示的工藝流程以及裝置示意圖，在重油催化裂化反應(yīng)裝置的催化劑再 生器4旁設(shè)置一組合反應(yīng)器1，該組合反應(yīng)器1為垂直套管式擴(kuò)徑提升管加輸送床的組合 反應(yīng)器，其上部為輸送床，形成上反應(yīng)區(qū)21，下部為垂直套管式擴(kuò)徑提升管，形成下反應(yīng)區(qū) 22，該垂直套管式擴(kuò)徑提升管的內(nèi)管與外管將其分為內(nèi)外兩個獨立區(qū)域，且內(nèi)管橫截面積 與環(huán)隙(即內(nèi)管與外管之間的環(huán)形區(qū)域)橫截面積的比值為1 0.1-10，該垂直套管式擴(kuò) 徑提升管的高度為整個組合反應(yīng)器高度的5-30% ；催化劑再生器4中的一部分高溫催化劑(高溫再生催化劑)通過催化劑輸送管8 和再生催化劑滑閥9進(jìn)入組合反應(yīng)器1的下反應(yīng)區(qū)22的內(nèi)管中，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14接觸混合、反應(yīng)；通過調(diào)節(jié)劣質(zhì)催化原料的預(yù)熱溫度(控 制范圍為180-300°C )和再生催化劑滑閥7的開度，控制進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)的催化劑(再生催化 劑)的溫度為680-7100C，使下反應(yīng)區(qū)22內(nèi)的劑油比為5-7,反應(yīng)時間為2. 0-10. Os，床層線 速度為2-6m/s，反應(yīng)溫度為450-550°C;為了控制反應(yīng)溫度，在下反應(yīng)區(qū)22的內(nèi)管的中上部 注入急冷劑19，該急冷劑包括水、回?zé)捰?、汽油、柴油、污油或其混合物，注入量為劣質(zhì)催化 原料量的l-10wt% ；反應(yīng)后的油劑經(jīng)一變徑管道進(jìn)入上反應(yīng)區(qū)21的底部；來自催化劑再生器4的另一股高溫催化劑(高溫再生催化劑)通過催化劑輸送管 6和再生催化劑滑閥7進(jìn)入下反應(yīng)區(qū)的內(nèi)管與外管之間環(huán)形區(qū)域的底部，由水蒸氣12通過 一個環(huán)形分布器在其內(nèi)部進(jìn)行流化提升，并在下反應(yīng)區(qū)22的頂部與來自下反應(yīng)區(qū)22內(nèi)管 中初步反應(yīng)后的油劑匯合，經(jīng)一變徑管道一同進(jìn)入上反應(yīng)區(qū)21的底端，并與優(yōu)質(zhì)催化原料15接觸混合，反應(yīng)；通過調(diào)節(jié)優(yōu)質(zhì)催化原料的預(yù)熱溫度(控制范圍為100-300°C )和再生催 化劑滑閥7的開度，控制進(jìn)入輸送管6內(nèi)的催化劑(再生催化劑)的溫度為680-710°C，使 上反應(yīng)區(qū)內(nèi)的劑油比(新鮮催化劑/優(yōu)質(zhì)催化原料)為5-7，反應(yīng)時間為2. 0-3. Os，控制反 應(yīng)器出口溫度為480-520°C，反應(yīng)后的催化劑和油氣經(jīng)過油氣分離系統(tǒng)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(jìn)入汽提段5汽提，后經(jīng)過催化劑輸送 管18進(jìn)入再生器4進(jìn)行燒焦再生。本發(fā)明所提供的催化裂化方法和裝置是針對不同性質(zhì)的原料進(jìn)行催化裂化反應(yīng) 需要不同的能量及催化環(huán)境，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)催化原料和 劣質(zhì)催化原料，然后使其分別進(jìn)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(jìn)行轉(zhuǎn)化。本 發(fā)明的優(yōu)點在于，通過將催化裂化反應(yīng)器分為上下兩個反應(yīng)區(qū)，可實現(xiàn)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)的工藝條件和反應(yīng)器型式，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)明提供的催化裂化方法的效果，采用實施例1提供的裝置和工藝流 程，在某煉油廠的100萬噸/年重油催化裂化裝置上進(jìn)行工業(yè)試驗，試驗結(jié)果列于表1。采用該發(fā)明后，對原來的催化原料進(jìn)行分餾切割分別得到優(yōu)質(zhì)催化原料和劣質(zhì)催 化原料(其性質(zhì)見表1)，將優(yōu)質(zhì)催化原料和劣質(zhì)催化原料分別進(jìn)入各自的催化裂化反應(yīng)區(qū) 進(jìn)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，采用該實施 例的技術(shù)方案可以使輕質(zhì)油收率(以汽油+柴油計)提高了 1.0個百分點，液收率提高了 1.4個百分點(以液化氣+汽油+柴油計)，干氣和焦炭產(chǎn)率明顯降低。詳細(xì)產(chǎn)品分布可見 表3o表1重油原料性質(zhì)
權(quán)利要求
1.一種重油串聯(lián)分區(qū)催化裂化的方法，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 % ；在再生器旁設(shè)置組合反應(yīng)器，該組合反應(yīng)器的上部形成上反應(yīng)區(qū)，其下部設(shè)置一擴(kuò)徑 結(jié)構(gòu)形成下反應(yīng)區(qū)；使來自再生器的一股催化劑在提升氣體的作用下，由下反應(yīng)區(qū)的底部進(jìn)入，與劣質(zhì)催 化原料在下反應(yīng)區(qū)接觸，并發(fā)生催化裂化反應(yīng)，反應(yīng)后的油氣與催化劑進(jìn)入上反應(yīng)區(qū)；使來自再生器的另一股催化劑由上反應(yīng)區(qū)的底部進(jìn)入，并在來自下反應(yīng)區(qū)的油氣與催 化劑的提升作用下，與優(yōu)質(zhì)催化原料在上反應(yīng)區(qū)接觸，完成催化裂化反應(yīng)，反應(yīng)后的油氣與 催化劑分離后引出反應(yīng)系統(tǒng)，分離后的催化劑經(jīng)再生器燒焦再生而循環(huán)使用。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，下反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)條件為劣質(zhì)催化原料的預(yù)熱溫度 為150-300°C，劣質(zhì)催化原料與由下反應(yīng)區(qū)底部進(jìn)入的再生催化劑的劑油比為5-7，反應(yīng)時 間為2. 0-10. Os，反應(yīng)溫度為450-550°C，床層線速度為0. 5-4. 5m/s ；上反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)條件為優(yōu)質(zhì)催化原料的預(yù)熱溫度為100-300°C，優(yōu)質(zhì)催化原料與由 上反應(yīng)區(qū)底部進(jìn)入的再生催化劑的劑油比為5-7，反應(yīng)時間為2. 0-3. Os,反應(yīng)器出口溫度 為 480-520 0C ο
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，由下反應(yīng)區(qū)底部進(jìn)入的催化劑的溫度和/或由上反 應(yīng)區(qū)底部進(jìn)入的催化劑的溫度為680-710°C。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，對于所述組合反應(yīng)器，其下部設(shè)置的擴(kuò)徑結(jié)構(gòu)占整 個組合反應(yīng)器總高度的5-30%。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的方法，其中，對于劣質(zhì)催化原料的反應(yīng)區(qū)，在所述下 反應(yīng)區(qū)的中部或上部注入急冷劑，以控制該反應(yīng)區(qū)內(nèi)的反應(yīng)溫度，所述急冷劑包括水、回?zé)?油、汽油、柴油、污油或其混合物，注入量為劣質(zhì)催化原料量的l-10wt%。
6.如權(quán)利要求1-4任一項所述的方法，其中，完成上反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)之后的油氣與催化 劑利用油氣分離機(jī)構(gòu)實現(xiàn)反應(yīng)油氣與催化劑的分離。
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)分區(qū)催化裂化的方法的裝置，該 裝置至少包括催化劑再生器和組合反應(yīng)器，其中所述組合反應(yīng)器為湍動床或快速床加輸送床的組合反應(yīng)器，其上部為輸送床，下部為 湍動床或快速床；所述催化劑再生器至少設(shè)置二個催化劑輸送管，分別與所述輸送床的底部、所述湍動 床或快速床的底部連通，且各催化劑輸送管中均設(shè)置用于控制催化劑流量的滑閥；組合反 應(yīng)器的出口端與催化劑再生器中的油氣分離器連通。
8.一種用于實施權(quán)利要求1-6任一項所述的重油串聯(lián)分區(qū)催化裂化的方法的裝置，該 裝置包括催化劑再生器和組合反應(yīng)器，其中所述組合反應(yīng)器為垂直套管式擴(kuò)徑提升管加輸送床的組合反應(yīng)器，其上部為輸送床， 下部為垂直套管式擴(kuò)徑提升管；所述催化劑再生器至少設(shè)置二個催化劑輸送管，分別與所述輸送床的底部、所述垂直 套管式擴(kuò)徑提升管的底部連通，且各催化劑輸送管中均設(shè)置用于控制催化劑流量的滑閥； 組合反應(yīng)器的出口端與催化劑再生器中的油氣分離器連通。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述垂直套管式擴(kuò)徑提升管具有內(nèi)管和外管，該內(nèi) 管中形成內(nèi)管區(qū)域，內(nèi)管與外管之間形成環(huán)形區(qū)域，并且，所述內(nèi)管區(qū)域與環(huán)形區(qū)域的橫截 面積比為1 0. 1-10。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述內(nèi)管區(qū)域與環(huán)形區(qū)域的橫截面積比為 1 0. 5-4。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種重油串聯(lián)分區(qū)催化裂化的方法和裝置。本發(fā)明所提供的上述方法和裝置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)催化原料和劣質(zhì)催化原料，然后使其分別進(jìn)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(jìn)行轉(zhuǎn)化。通過將催化裂化反應(yīng)器分為上下兩個反應(yīng)區(qū)，可實現(xiàn)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)的工藝條件和反應(yīng)器型式，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。
文檔編號C10G51/00GK102102026SQ20091024292
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(lán)興英, 高浩華, 高金森 申請人:中國石油大學(xué)(北京)