一種重油接觸裂化方法和重油接觸裂化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種重油接觸裂化方法，該方法在包括裂化反應器和氣化器的重油接觸裂化裝置中實施，該裂化反應器包括預提升段、床層反應段、提升管反應段、沉降段和汽提段，該方法包括：將接觸劑加入預提升段，并通過預提升段進入床層反應段，重油與接觸劑依次在床層反應段和提升管反應段內進行裂化反應，其中，接觸劑在預提升段內的移動速度大于接觸劑在床層反應段內的移動速度；提升管反應段內的物料的移動速度大于床層反應段內的物料的移動速度。本發(fā)明還涉及實施上述方法的重油接觸裂化裝置。采用本發(fā)明的重油接觸裂化裝置，并根據本發(fā)明的重油接觸裂化方法能夠實現對重油進行裂化處理，并且可以減輕反應器結焦，提高輕質油品的收率。
【專利說明】一種重油接觸裂化方法和重油接觸裂化裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種重油接觸裂化方法，以及用于實施該重油接觸裂化方法的重油接觸裂化裝置。
【背景技術】
[0002]我國是貧油富煤的國家，原油日趨重質化、劣質化，有些原油中的重質組分殘?zhí)亢徒饘俸烤芨?，用傳統(tǒng)的加工方法很難高效地對其進行綜合利用。目前處理重質油常用的工藝是延遲焦化，反應器為焦化塔，高溫重油進入反應器，在較高反應溫度和較長反應時間的條件下，使重油發(fā)生深度熱轉化反應，生成焦化氣體、焦化汽油、焦化柴油、重質餾分油(焦化蠟油)和石油焦。反應器發(fā)生反應時存在氣液固三相。該工藝中，由于重質油需要在高溫下經過較長的時間通過熱裂化生成較輕的油品，因此，當原料殘?zhí)亢芨邥r，生焦量很大。為了解決這一問題，已經開發(fā)了反應溫度較高、停留時間較短的流化焦化工藝。流化焦化工藝采用床層反應段，以焦粉為重油熱解的熱載體，進入反應器的重油以液膜附著在顆粒上，減少了重油以液相存在的時間，從而提高了輕質油品的收率。
[0003]然而，已有的重油裂化反應器只能摻煉部分重油，甚至不能加工劣質重油。因此，需要開發(fā)出新的重油裂化反應器。
[0004]為此，CN 202070330U提出了一種有利于加工劣質重油的提升管反應段，該反應器以生產烯烴為界將反應器分為三個反應器區(qū):進料反應區(qū)、烯烴反應區(qū)和深度反應區(qū)，這三個反應區(qū)中烯烴反應區(qū)的直 徑最大約為進料反應區(qū)的2倍，深度反應區(qū)的直徑最小。反應器能夠較大比例加工重質原料油，但還不能完全加工劣質重油。
[0005]CN 101993723A提出了一種劣質重油改質的方法和裝置。該發(fā)明依托催化裂化裝置，設置重油改質反應器，利用待生積炭催化劑作為重油改質的熱載體。重油改質器為上粗下細結構，反應器下段為提升管，上部為床層結構。此種反應器在大處理量深度加工劣質重油時，易造成初始反應段結焦，影響裝置的穩(wěn)定運行。
[0006]US 20110206563A1提出了一種應用于流化焦化的改進型循環(huán)流化床反應器，反應器上部重油反應區(qū)，下部汽提區(qū)，均為密相流化床操作，汽提區(qū)設有改善顆粒流化性的擋板。汽提區(qū)在反應區(qū)的下方，汽提出的油氣要經過床層反應段，增加了產物氣的停留時間，將會減少液體產物的收率。
[0007]CN 101451073A提出了一種熱裂解與氣化聯合的重油加工方法，原料由氣固分離區(qū)底部引入反應器，經霧化器分散為油滴，油滴在熱解區(qū)下落過程中輕質組分揮發(fā)為油氣，重質組分縮合形成焦炭；焦炭顆粒進入氣化區(qū)進行氣化反應生成合成氣。在此方法中，重油經霧化器分散為油滴的大小控制要求非常嚴格，液滴粒度過大或過小都會影響裝置的穩(wěn)定運行。
[0008]由于劣質重油的初始沸點甚至高于反應溫度，重油和催化劑接觸時不能全部汽化為氣體，大部分以液相附著在催化劑上發(fā)生裂解/裂化反應，部分重油進入催化劑孔道內，影響催化劑活性；而且傳統(tǒng)的催化裂化催化劑并不適合劣質重油的裂化。傳統(tǒng)的催化裂化裝置只能摻煉部分重油，而且也只能針對性質較好的重油。如果進料全部為劣質重油，易造成催化劑由于重油在顆粒表面覆蓋堵死顆粒孔道，影響分子篩的活性，造成催化劑迅速失活，導致焦炭產率升高，影響裝置穩(wěn)定操作。傳統(tǒng)催化裂化工藝已不適合劣質重油的裂化。傳統(tǒng)劣質重油加工多采用焦化方法，由于焦化方法沒有采用催化劑，焦炭產率較高，故此研究者開發(fā)了重質油接觸裂化，所采用的接觸劑具有一定的活性，但傳統(tǒng)的提升管裝置不適合劣質重油的加工要求，需要開發(fā)新的反應器結構與之相適應。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的目的是為了克服傳統(tǒng)的催化裂化工藝難以裂化劣質重油以及傳統(tǒng)的提升管裝置不適合加工劣質重油的缺陷，提供一種新的重油接觸裂化方法以及實施該方法的重油接觸裂化裝置。
[0010]本發(fā)明提供了一種重油接觸裂化方法，該方法在重油接觸裂化裝置中實施，所述重油接觸裂化裝置包括裂化反應器和氣化器，所述裂化反應器從下至上依次包括預提升段、床層反應段、提升管反應段、沉降段和汽提段，所述方法包括:將接觸劑加入所述預提升段，并通過所述預提升段進入所述床層反應段；使重油與所述接觸劑在所述床層反應段內進行第一裂化反應；使經過所述第一裂化反應得到的物料進入所述提升管反應段進行第二裂化反應；使經過所述第二裂化反應得到的物料進入所述沉降段進行沉降分離，并使分離出的固體顆粒進入所述汽提段進行汽提；將經過所述汽提得到的待生接觸劑注入氣化器中進行氣化，以使所述待生接觸劑再生，并將得到的再生接觸劑作為至少部分所述接觸劑注入所述預提升段；其中，所述接觸劑在所述預提升段內的移動速度大于所述接觸劑在所述床層反應段內的移動速度；所述提升管反應段內的物料的移動速度大于所述床層反應段內的物料的移動速度。
[0011]本發(fā)明還提供了一種重油接觸裂化裝置，該裝置包括裂化反應器和氣化器，所述裂化反應器包括預提升段、床層反應段、提升管反應段、沉降段和汽提段，所述氣化器通過汽提段料腿與所述汽提段連通，并通過預提升段料腿與所述預提升段連通，其中，所述預提升段的直徑和所述提升管反應段的直徑都小于所述床層反應段的直徑，所述預提升段與所述床層反應段之間通過沿著從所述預提升段到所述床層反應段的方向擴徑的擴徑段連通，所述床層反應段與所述提升管反應段之間通過沿著從所述床層反應段到所述提升管反應段的方向縮徑的縮徑段連通，所述汽提段位于所述沉降段的下方，并且所述汽提段的頂部與所述沉降段連通，所述提升管反應段貫穿所述汽提段且一端位于所述沉降段內，所述提升管反應段位于所述沉降段內的端部設置有氣固分離裝置。
[0012]根據本發(fā)明的所述重油接觸裂化方法，通過使所述接觸劑在所述預提升段內的移動速度大于所述接觸劑在所述床層反應段內的移動速度，使得進入床層反應段中的重油在單位時間內能夠接觸到相對較多的接觸劑，從而能夠避免由于接觸劑與較多的重油接觸而形成的大顆粒，進而能夠減輕甚至防止床層反應段內形成結焦；而且，通過使接觸劑在床層反應段內的移動速度較小，在預提升段內的移動速度較大，床層反應段內的與重油接觸過的接觸劑不會返混到預提升段中，因而避免了返混接觸劑由于與大量的重油接觸而造成的結焦。
[0013]而且，在本發(fā)明的所述重油接觸裂化方法中，通過使所述提升管反應段內的物料的移動速度大于所述床層反應段內的物料的移動速度，使得油氣在提升管反應段內的停留時間相對縮短了，從而可以避免油氣在所述提升管反應段內發(fā)生不必要的裂解，并由此提高輕質油品的收率。
[0014]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0016]圖1是根據本發(fā)明的所述重油接觸裂化裝置的結構示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明的所述重油接觸裂化裝置中的噴嘴的一種優(yōu)選實施方式的結構示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明的所述重油接觸裂化裝置中的噴嘴的另一種優(yōu)選實施方式的結構示意圖；
[0019]圖4本發(fā)明的所述重油接觸裂化裝置中的噴嘴的頂部的局部結構示意圖。
[0020]附圖標記說明
[0021]I 預提升段2 床層反應段 3 提升管反應段
[0022]4 沉降段5 汽 提段6 噴嘴
[0023]7 氣固分離裝置 8 旋風分離器 9 汽提氣分布器
[0024]10 預提升氣分布器11 汽提段料腿 12 預提升段料腿
[0025]13 油氣出口管線 16 氣化氣分布器 17 氣化器
[0026]61 噴射管62 套管63 分散裝置
[0027]611混合段612輸送段613噴頭
[0028]614蒸汽入口615重油入口616 開口
[0029]617開口618縮徑段619擴徑區(qū)域
[0030]620縮徑區(qū)域631拉瓦爾孔632螺旋凹槽
【具體實施方式】
[0031]以下結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0032]在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下”通常是指參考附圖所示的上、下；“內、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內、外；“底部”、“頂部”和“側部”均是基于各部件內的物流流向而言的，其中，“底部”是指沿著相應部件內的物流流向的上游的端部，“頂部”是指沿著相應部件內的物流流向的下游的端部，“側部”是指頂部和底部之間的部分。
[0033]本發(fā)明提供了一種重油接觸裂化方法，該方法在重油接觸裂化裝置中實施，所述重油接觸裂化裝置包括裂化反應器和氣化器，所述裂化反應器從下至上依次包括預提升段、床層反應段、提升管反應段、沉降段和汽提段，所述方法包括:將接觸劑加入所述預提升段，并通過所述預提升段進入所述床層反應段；使重油與所述接觸劑在所述床層反應段內進行第一裂化反應；使經過所述第一裂化反應得到的物料進入所述提升管反應段進行第二裂化反應；使經過所述第二裂化反應得到的物料進入所述沉降段進行沉降分離，并使分離出的固體顆粒進入所述汽提段進行汽提；將經過所述汽提得到的待生接觸劑注入氣化器中進行氣化，以使所述待生接觸劑再生，并將得到的再生接觸劑作為至少部分所述接觸劑注入所述預提升段；其中，所述接觸劑在所述預提升段內的移動速度大于所述接觸劑在所述床層反應段內的移動速度；所述提升管反應段內的物料的移動速度大于所述床層反應段內的物料的移動速度。
[0034]本發(fā)明的所述重油接觸裂化方法的主要改進之處在于通過調整所述接觸劑在所述裂化反應器的預提升段和床層反應段內的移動速度，以及調整經過所述床層反應段反應后得到的物料在床層反應段和提升管反應段內的移動速度，以實現減輕甚至避免裂化反應器內發(fā)生結焦，并確保具有較高的輕質油品，從而實現重油的裂化。
[0035]本發(fā)明中，在所述床層反應段中，接觸劑的狀態(tài)以及移動方式類似于流化床反應器中的催化劑。所述接觸劑在所述床層反應段內的移動速度通?？梢詾?.l-2m/s。
[0036]對于所述重油和所述接觸劑的用量，本發(fā)明中沒有特別的限定。在優(yōu)選情況下，所述重油用量與所述接觸劑用量的重量比為1:4-30，更優(yōu)選為1:6-20。
[0037]對于所述床層反應段內的所述第一裂化反應和所述提升管反應段內的第二裂化反應，它們各自的實施條件在本發(fā)明中也沒有特別的限定，可以在常規(guī)的裂化反應條件中適當地選擇。而且，所述第一裂化反應的條件可以包括:反應溫度為300-700°C，優(yōu)選為350-600 °C ;反應壓力為0.l-5MPa，優(yōu)選為0.13_4MPa ;反應時間為0.5-600秒，優(yōu)選為0.5-400秒。所述第二裂化反應的條件可以包括:反應溫度為300-700°C，優(yōu)選為350-600°C;反應壓力為0.l_5MPa，優(yōu)選為0.13_4MPa ;反應時間為0.1-20秒，優(yōu)選為0.5-10秒。在本發(fā)明中，所述 壓力是指絕對壓力。
[0038]在本發(fā)明的所述重油接觸裂化方法中，使所述接觸劑在所述預提升段內的移動速度大于所述接觸劑在所述床層反應段內的移動速度的目的是為了使進入床層反應段中的重油在單位時間內能夠接觸到相對較多的接觸劑，由于只要使所述接觸劑在所述預提升段內的移動速度大于所述接觸劑在所述床層反應段內的移動速度，即可使所述接觸劑在所述床層反應段的單位長度上停留的時間相對于其在所述預提升段的單位長度上停留的時間延長了，從而可以實現上述目的。因此，所述接觸劑在所述預提升段內的移動速度與所述接觸劑在所述床層反應段內的移動速度的具體比例沒有嚴格的要求。然而，為了獲得更好的效果，所述接觸劑在所述預提升段內的移動速度與所述接觸劑在所述床層反應段內的移動速度之比優(yōu)選為1.1-30:1，更優(yōu)選為1.5-20:1。
[0039]在本發(fā)明的所述重油接觸裂化方法中，使所述提升管反應段內的物料的移動速度大于所述床層反應段內的物料的移動速度的目的是為了使得油氣在提升管反應段內的停留時間相對縮短，由于只要使所述提升管反應段內的物料的移動速度大于所述床層反應段內的物料的移動速度，即可實現上述目的。因此，所述提升管反應段內的物料的移動速度與所述床層反應段內的物料的移動速度的具體比例沒有嚴格的要求。然而，為了獲得更好的效果，所述提升管反應段內的物料的移動速度與所述床層反應段內的物料的移動速度之比為 1.5-40:1，更優(yōu)選為 2-30:1。
[0040]在本發(fā)明的所述重油接觸裂化方法中，所述重油在進入所述床層反應段之前，優(yōu)選是經過預熱的，也即所述重油接觸裂化方法優(yōu)選還包括:在使所述重油與所述接觸劑在所述床層反應段內進行第一裂化反應之前，將所述重油進行預熱。進一步優(yōu)選地，所述重油被預熱至150-420°C，更優(yōu)選為200-400°C。
[0041]在本發(fā)明的所述重油接觸裂化方法中，所述氣化的條件沒有特別的限定，可以在常規(guī)的氣化條件中適當地選擇。優(yōu)選情況下，所述氣化的條件包括:氣化溫度為700-1200°C，更優(yōu)選為700-1000°C;氣化壓力為0.13_5MPa，氣化時間為0.5-60秒。所述氣化的過程在氣化介質的存在下進行。所述氣化介質可以為含氧氣體，其中的氧氣含量可以為15體積％以上，優(yōu)選為15-50體積％。具體地,所述氣化介質例如可以為氧氣、水蒸氣以及它們的混合物等。
[0042]在本發(fā)明的所述重油接觸裂化方法中，由于所述再生接觸劑的微反活性與新鮮接觸劑(也即未經過反應的接觸劑)的微反活性幾乎相同，因此，所述接觸劑可以全部是所述再生接觸劑，也可以是部分所述再生接觸劑與部分新鮮接觸劑的組合。如果所述再生接觸劑能夠完全供給所述裂化反應器內的接觸劑需求，所述預提升段內的接觸劑優(yōu)選全部源自所述再生接觸劑。如果所述再生接觸劑不足以供給所述裂化反應器內的接觸劑需求，可以添加新鮮接觸劑進行補充。如果所述再生接觸劑超過了所述裂化反應器內的接觸劑需求，可以在滿足裂化反應器的需求量之后，將剩余部分再生接觸劑排出進行保存，以備其他生產線使用。
[0043]在本發(fā)明中，所述重油可以為各種常規(guī)的重油，可以為常規(guī)的重質油，也可以為劣質的重油。具體地，所述重油例如可以為重質原油、常壓渣油、常壓蠟油、減壓渣油、焦化蠟油、罐底油、頁巖油、煤液化殘渣油、脫浙青油、稠油、加氫裂化尾油和加氫裂化尾油的二次加工餾分油中的一種或多種。
[0044]在本發(fā)明中，所述接觸劑可以為本領域常規(guī)使用的接觸劑。在優(yōu)選情況下，所述接觸劑含有50重量％以上的硅鋁材料，更優(yōu)選含有90重量％以上的硅鋁材料。進一步優(yōu)選地，所述接觸劑的微反活性為5-50。為了保證所述接觸劑的微反活性在前述范圍內，所述硅鋁材料優(yōu)選為選自分子篩、高嶺土、氧化鋁、無定型硅鋁、蒙脫石、綠泥石、累托石、硅溶膠、伊利石、石英砂和白土中的一種或多種。所述分子篩可以為各種常規(guī)的分子篩，例如可以為USY分子篩、MCM系分子篩、X型分子篩、ReY型分子篩、Y型分子篩等。
[0045]在本發(fā)明中，所述接觸劑的顆粒尺寸沒有特別的限定，在常規(guī)的接觸劑顆粒尺寸范圍內選擇即可。優(yōu)選情況下，所述接觸劑的顆粒尺寸為20-1000 μ m。所述顆粒尺寸是指顆粒上的兩個不同點之間的最大直線距離，當所述顆粒為球形時，則所述顆粒尺寸是指該顆粒的直徑。
[0046]在本發(fā)明的所述重油接觸裂化方法中，對于所述預提升段內將所述接觸劑提升至所述床層反應段的過程，所述提升管反應段內的提升過程，所述沉降段內的沉降分離過程，以及所述汽提段內的汽提過程，這些過程的具體實施方法已為本領域技術人員所熟知，在此不再贅述。
[0047]本發(fā)明還提供了一種重油接觸裂化裝置，如圖1所示，該裝置包括裂化反應器和氣化器17，所述裂化反應器包括預提升段1、床層反應段2、提升管反應段3、沉降段4和汽提段5，所述氣化器17通過汽提段料腿11與所述汽提段5連通，并通過預提升段料腿12與所述預提升段I連通，其中，所述預提升段I的直徑和所述提升管反應段3的直徑都小于所述床層反應段2的直徑，所述預提升段I與所述床層反應段2之間通過沿著從所述預提升段I到所述床層反應段2的方向擴徑的擴徑段連通，所述床層反應段2與所述提升管反應段3之間通過沿著從所述床層反應段2到所述提升管反應段3的方向縮徑的縮徑段連通，所述汽提段5位于所述沉降段4的下方，并且所述汽提段5的頂部與所述沉降段4連通，所述提升管反應段3貫穿所述汽提段5且一端位于所述沉降段4內，所述提升管反應段3位于所述沉降段4內的端部設置有氣固分離裝置7。
[0048]在所述裂化反應器中，使預提升段I的直徑小于床層反應段2的直徑的目的是使來自預提升段I的接觸劑在進入床層反應段2后流動速度降低。由于只要保證預提升段I的直徑小于床層反應段2的直徑，即可實現使接觸劑從預提升段I進入床層反應段2的過程中發(fā)生減速，因此二者直徑的具體比例沒有特別的限定。在優(yōu)選情況下，預提升段I與床層反應段2的直徑之比為1:1.1-6，更優(yōu)選為1:2-3。
[0049]在所述裂化反應器中，使提升管反應段3的直徑小于床層反應段2的直徑的目的是使由床層反應段2產生的油氣在進入提升管反應段3后流動速度增大，以縮短油氣的停留時間。由于只要保證提升管反應段3的直徑小于床層反應段2的直徑，即可實現使油氣進入提升管反應段3的過程中發(fā)生加速，因此二者直徑的具體比例沒有特別的限定。在優(yōu)選情況下，提升管反應段3與床層反應段2的直徑之比為1:1.5-8，優(yōu)選為1:2-5。在優(yōu)選情況下，床層反應段2的長徑比為1-15:1，更優(yōu)選為1-10:1 ;提升管反應段3的長徑比為
2-30:1，更優(yōu)選為 5-20:1。
[0050]在所述裂化反應器中，在預提升段I和床層反應段2之間設置擴徑段(沿著從預提升段I到床層反應段2的方向擴徑)，以及在床層反應段2和提升管反應段3之間設置縮徑段(沿著從床層反應段2到提升管反應段3的方向縮徑)的目的是為了防止重油在直徑發(fā)生變化的過渡區(qū)域發(fā)生聚集，從而引起結焦。在優(yōu)選情況下，所述擴徑段的內壁與垂直方向的夾角為10-60°，更優(yōu)選為10-45° ;所述縮徑段的內壁與所述垂直方向的夾角為10-60°，更優(yōu)選為10-45。。
[0051]在所述裂化反應器中，提升管反應段3、沉降段4和汽提段5是通過這樣的方式耦合在一起的:將提升管反應段3設置在沉降段4和汽提段5的內部，并且貫穿汽提段5，也即貫穿汽提段5的頂部和底部，而且使汽提段5的頂部與沉降段4的底部連通。通過這樣的耦合結構，有利于簡化設備加工，并節(jié)省設備占地面積。在一種優(yōu)選實施方式中，如圖1所示，將提升管反應段3、沉降段4和汽提段5同軸設置。在這里，所述同軸設置并不是要求提升管反應段3、沉降段4和汽提段5的中心軸線絕對地完全重合，而是只要保證三者的中心軸線通過肉眼觀察不發(fā)生嚴重偏離即可。
[0052]在優(yōu)選情況下，提升管反應段3與汽提段5的直徑之比為1:1.5_8，優(yōu)選為1:2_5。
[0053]在優(yōu)選情況下，汽提段5與沉降段4的直徑之比為1:1_2，優(yōu)選為1:1_1.5。
[0054]所述汽提段5的內部結構可以為各種常規(guī)的結構，例如可以為空筒結構、盤環(huán)形擋板結構或兩段環(huán)流結構。在優(yōu)選情況下，所述沉降段5的內部結構為盤環(huán)形擋板結構。
[0055]所述氣固分離裝置 7優(yōu)選為本領域常規(guī)使用的氣固快速分離裝置。
[0056]在所述重油接觸裂化裝置中，所述氣化器17可以為本領域常規(guī)使用的氣化器。如圖1所示，所述氣化器17內可以設置有氣化氣分布器16。通過所述氣化器分布器16向所述氣化器17內均勻噴射氣化介質，以對來自所述汽提段5的待生接觸劑進行氣化，使其得以再生。[0057]如圖1所示，所述裂化反應器還可以包括旋風分離器8。旋風分離器8設置在沉降段4內，用于進一步氣固分離，以分離出基本上不含接觸劑的固體顆粒的油氣。通過所述旋風分離器8分離出的油氣可以通過油氣出口管線13導出。在優(yōu)選情況下，所述旋風分離器8為兩級氣固旋風分離器。
[0058]如圖1所示，所述裂化反應器還可以包括汽提氣分布器9。所述汽提氣分布器9設置在靠近汽提段5的底部的位置，用于向所述汽提段5供給汽提氣，對經過沉降段4沉降下來的接觸劑進行汽提。
[0059]如圖1所示，所述汽提段料腿11優(yōu)選設置在汽提段5的底部，更優(yōu)選設置在汽提氣分布器9的下方。所述汽提段料腿11用于將經過汽提的接觸劑輸送到后續(xù)的氣化器17中進行氣化。
[0060]如圖1所示，所述裂化反應器還可以包括預提升氣分布器10。所述預提升氣分布器10設置在靠近預提升段I的底部的位置。所述預提升氣分布器10用于向所述預提升段I供給預提升氣，以將由預提升段料腿12提供的接觸劑提升到床層反應段2中。
[0061]如圖1所示，所述預提升段料腿12優(yōu)選設置在預提升氣分布器10的上方。所述預提升段料腿12用于將經過氣化器17氣化的再生接觸劑和/或新鮮的接觸劑(即未經過重油裂化反應的接觸劑)供給到預提升段I中。
[0062]如圖1所示，所述裂化反應器還可以包括噴嘴6。所述噴嘴6可以設置在床層反應段2和/或擴徑段的側壁上。在優(yōu)選情況下，所述重油接觸裂化裝置設置有多層噴嘴6，且至少一層噴嘴6設置在所述擴徑段的側壁上。進一步優(yōu)選地，在所述擴徑段的側壁上設置一層噴嘴6，將其余的噴嘴設置在床層反應段2的側壁上。在上述優(yōu)選情況下，可以進一步防止已接觸重油的接觸劑發(fā)生返混，并且還可以提高輕質油品的收率。
[0063]當所述噴嘴6為多層時，所述噴嘴6的層數優(yōu)選為2-4，且每層的噴嘴數優(yōu)選為
3-10，更優(yōu)選為3-8。在床層反應段2的側壁上設置噴嘴6的情況下，噴嘴6優(yōu)選設置在靠近底部的區(qū)域，更優(yōu)選地，設置在床層反應段2的側壁上的噴嘴到床層反應段2的底部的距離占整個床層反應段2高度的5-45%，更優(yōu)選為10-40%。在所述擴徑段的側壁上設置噴嘴6的情況下，噴嘴6優(yōu)選設置在所述擴徑段的高度方向的中部。
[0064]在各個噴嘴層中，優(yōu)選各個噴嘴在所述重油接觸裂化裝置的徑向截面的圓周上是均勻分布的。
[0065]所述噴嘴6可以為本領域常規(guī)使用的各種重油噴嘴。在優(yōu)選情況下，如圖2和3所示，所述噴嘴6包括噴射管61和套管62，沿著所述噴射管61內的物流流向，所述噴射管61依次包括混合段611、輸送段612和噴頭613，所述混合段611的內徑大于所述輸送段612的內徑，所述輸送段612和所述噴頭613容納在所述套管62內，并且所述套管62的內壁與所述輸送段612和所述噴頭613的外壁之間具有間隙，所述混合段611設置有蒸汽入口 614和重油入口 615，所述噴頭613的側部設置有開口 616，所述噴頭613的頂部設置有開口 617，所述套管62的側部設置有蒸汽入口 621，所述套管62的頂部設置有噴嘴開口 622。在這種情況下，可以將所述噴嘴6伸入反應器內部進行噴射重油，從而可以避免將重油噴到反應器的側壁上；而且，通過套管62側部的蒸汽入口 621注入的蒸汽可以對噴射管61的輸送段612和噴頭613內的重油起保護作用，從而能夠防止重油溫度升高而發(fā)生結焦。
[0066]而且，在所述噴嘴6中，通過使所述混合段611的內徑大于所述輸送段612的內徑，使得來自所述混合段611的重油和蒸汽的油氣混合物在進入所述輸送段612之后，壓力和流動速度會增大，從而能夠促使油氣混合物中的重油和蒸汽均勻混合。在優(yōu)選情況下，所述混合段611的內徑與所述輸送段612的內徑之比為2-20:1，更優(yōu)選為2_10:1。
[0067]在所述噴嘴中，對于所述混合段611和所述輸送段612的連接，例如可以如圖2所示，直接將所述混合段611與所述輸送段612連接。然而，在這種情況下，所述混合段611與所述輸送段612的連接處存在死角，重油在該死角處會發(fā)生聚集。因此，為了避免重油在混合段611內的聚集，優(yōu)選地，如圖3所示，在所述混合段611和所述輸送段612之間設置縮徑段618。所述縮徑段618的高度(也即所述混合段611的頂部到所述輸送段612的底部之間的距離)與所述混合段611的內徑之比可以為1:0.1-10，優(yōu)選為1:0.5-5。
[0068]當所述混合段611和所述輸送段612之間設置有縮徑段618時，所述套管的底端優(yōu)選固定連接在所述縮徑段618的外壁上，所述固定連接的方式例如可以為焊接。
[0069]在所述噴嘴中，為了促使重油和蒸汽的油氣混合物均勻混合，從而進一步改善霧化效果，所述混合段611內優(yōu)選設置有分散裝置63，所述分散裝置63將所述混合段611分成兩個相互連通的區(qū)域。在優(yōu)選情況下，所述分散裝置63旋流噴頭。更優(yōu)選地，所述旋流噴頭的中部設置有拉瓦爾孔631，所述旋流噴頭的側部設置有螺旋凹槽632。所述旋流噴頭的中部是指在所述旋流噴頭中與所述噴射管61的中心軸線(沿著所述噴射管61內的物流流向)平行或重疊的中心軸線周圍的部分。當所述旋流噴頭的中部設置有拉瓦爾孔631且所述旋流噴頭的側部設置有螺旋凹槽632時，所述拉瓦爾孔631和所述螺旋凹槽632可有效地將液體重油形成液膜，通過蒸汽入口 614注入的高速蒸汽可以將液膜撕裂成液柱和/或液滴，從而使重油與蒸汽均勻混合。在所述旋流噴頭中，所述螺旋凹槽632的條數可以為2-6。所述拉瓦爾孔631的大小可以由重油的處理量決定。優(yōu)選地，所述拉瓦爾孔631的最小孔徑與所述混合段611的內徑之比為1:5-100，更優(yōu)選為1:10-50 ;所述拉瓦爾孔631的最大孔徑與所述混合段611的 內徑之比為1:1.5-10，更優(yōu)選為1:2-5。
[0070]進一步優(yōu)選地，在所述混合段611內，所述分散裝置63靠近所述輸送段612的一端。更優(yōu)選地，所述分散裝置63到所述混合段611的底部的距離占所述混合段611的總高度(即所述混合段611從底部到頂部的距離)的50-80%。
[0071]在所述噴嘴中，所述輸送段612和噴頭613容納在所述套管62內。所述輸送段612的外徑與所述套管62的內徑之比可以為1:1.1-2，優(yōu)選為1:1.1-1.5。
[0072]如圖2-圖4所示，對于所述噴頭613，沿著所述噴射管61內的物流流向，所述噴頭613優(yōu)選依次包括擴徑區(qū)域619和縮徑區(qū)域620，噴頭613側部的開口 616設置在所述擴徑區(qū)域619的側壁上。在這種情況下，來自所述輸送段612的油氣混合物先在所述擴徑區(qū)域619內進行減壓和降速，再在所述縮徑區(qū)域620內進行加壓和加速，可以提高重油與蒸汽的速度差，從而促使重油與蒸汽均勻混合和霧化。
[0073]為了進一步促使重油均勻霧化，噴頭613側部的開口 616優(yōu)選為多個，更優(yōu)選為2-20個，進一步優(yōu)選為3-15個。當噴頭613側部的開口 616為多個時，噴頭613側部的開口 616優(yōu)選均勻分布在所述擴徑區(qū)域619的側壁的四周。所述擴徑區(qū)域619的高度(即沿著所述噴射管61內的物流流向從所述擴徑區(qū)域619的上游端到下游端之間的距離)優(yōu)選占所述噴頭613的總高度(即沿著所述噴射管61內的物流流向從所述噴頭613的上游端到噴頭613頂部的開口 617之間的距離)的10-80%，更優(yōu)選為30_60%。進一步地，如圖4所示，所述擴徑區(qū)域619的側壁與水平方向的夾角β可以為1-45°，優(yōu)選為10-45°。
[0074]如圖4所示，沿著所述噴射管61內的物流流向，所述套管62的頂部優(yōu)選為縮徑段。該縮徑段可以提高由蒸汽入口 621注入的蒸汽流的速度，使得該蒸汽流以較高的速度沖擊通過噴頭613頂部的開口 617噴出的油氣混合物，從而能夠進一步改善重油的霧化效果，并提高重油與蒸汽的混合均勻性。更進一步優(yōu)選地，所述縮徑區(qū)域620的側壁與所述套管62的頂部的側壁平行。所述套管62的頂部的縮徑區(qū)域620的側壁與水平方向的夾角α可以為10-70°，優(yōu)選為20-70°，更優(yōu)選為30-60°。
[0075]在一種實施方式中，如圖1所示，所述重油接觸裂化裝置包括裂化反應器和氣化器17，所述裂化反應器包括預提升段1、床層反應段2、提升管反應段3、沉降段4和汽提段
5。預提升段I的底部設置有預提升氣分布器10，側壁上設置有用于輸送來自氣化器17的經過再生的接觸劑的預提升段料腿12。床層反應段2與預提升段I通過擴徑段(沿著從預提升段I到床層反應段2的方向擴徑)連通。所述裂化反應器共設置有兩層用于供給重油的噴嘴6，每層噴嘴設有6個噴嘴，且沿著重油接觸裂化裝置的徑向截面的圓周均勻分布，其中，一層噴嘴設置在所述擴徑段的側壁上，另一層噴嘴設置在床層反應段2的側壁上。提升管反應段3的頂部設置有氣固快速分離裝置7，使得油氣和接觸劑快速分離，減少油氣的進一步裂解。提升管反應段3通過所述氣固快速分離裝置7與沉降段4連通。汽提段5設置在沉降段4的下方，并且提升管反應段3位于沉降段4和汽提段5的內部。汽提段5的內部設置有盤環(huán)形擋板結構。汽提段5的底部設置有汽提氣分布器9和用于將經過汽提的接觸劑輸送到氣化器17的汽提段料腿11。沉降段4內設置有兩級氣固旋風分離器8。油氣經兩級氣固旋風分離器分離后，再經油氣出口管線13進入后續(xù)油氣分餾系統(tǒng)。所述氣化器17通過汽提段料腿11與所述汽提段5連通，所述氣化器17內設置有氣化氣分布器16，用于向所述氣化器17內均勻噴射氣化介質。所述氣化器17與所述預提升段I之間通過預提升段料腿12連通。
[0076]本發(fā)明提供的上述重油接觸裂化方法可以在上述重油接觸裂化裝置中實施，具體的實施過程可以包括:將接觸劑加到預提升段I中，在預提升氣分布器10的作用下，接觸劑被提升至床層反應段2中；重油通過噴嘴6注入床層反應段2 (類似流化床反應系統(tǒng))，在床層反應段2內，重油與接觸劑發(fā)生所述第一裂化反應，然后該反應產生的物料再被提升至提升管反應段3內發(fā)生所述第二裂化反應，裂化反應過程中產生的焦炭會附著在接觸劑上；所述第二裂化反應的產物通過氣固分離裝置7快速發(fā)生氣固分離，然后進入沉降段4內發(fā)生沉降，附著有焦炭的接觸劑會落入汽提段5中，在汽提氣的作用下進行汽提；經過汽提之后得到的接觸劑作為待生接觸劑通過汽提段料腿11進入氣化器17中，該待生接觸劑與由氣化氣分布器16噴射出的氣化介質發(fā)生氣化，生成一氧化碳和氫氣，使得該待生接觸劑得以再生，再生后的接觸劑可以通過預提升段料腿12返回到所述預提升段1，循環(huán)用作所述裂化反應過程中的接觸劑。
[0077]以下通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0078]以下實施例中使用的接觸劑按照以下方法制得:
[0079]將USY分子篩、高嶺土和擬薄水鋁石按照重量比8:56:36加入去離子水中進行混合打漿，然后依次進行噴霧干燥、成型和焙燒，制得平均粒度為80微米的接觸劑。通過催化裂化催化劑微反活性的測量方法測得該接觸劑的微反活性為15。[0080]以下實施例和對比例中使用的減壓渣油的性質如下表1所示:
[0081]表1
[0082]
【權利要求】
1.一種重油接觸裂化方法，該方法在重油接觸裂化裝置中實施，所述重油接觸裂化裝置包括裂化反應器和氣化器，所述裂化反應器從下至上依次包括預提升段、床層反應段、提升管反應段、沉降段和汽提段，所述方法包括:將接觸劑加入所述預提升段，并通過所述預提升段進入所述床層反應段；使重油與所述接觸劑在所述床層反應段內進行第一裂化反應；使經過所述第一裂化反應得到的物料進入所述提升管反應段進行第二裂化反應；使經過所述第二裂化反應得到的物料進入所述沉降段進行沉降分離，并使分離出的固體顆粒進入所述汽提段進行汽提；將經過所述汽提得到的待生接觸劑注入氣化器中進行氣化，以使所述待生接觸劑再生，并將得到的再生接觸劑作為至少部分所述接觸劑注入所述預提升段；其中，所述接觸劑在所述預提升段內的移動速度大于所述接觸劑在所述床層反應段內的移動速度；所述提升管反應段內的物料的移動速度大于所述床層反應段內的物料的移動速度。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述接觸劑在所述預提升段內的移動速度與所述接觸劑在所述床層反應段內的移動速度之比為1.1-30:1。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述提升管反應段內的物料的移動速度與所述床層反應段內的物料的移動速度之比為1.5-40:1。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括:在使所述重油與所述接觸劑在所述床層反應段內進行第一裂化反應之前，將所述重油進行預熱。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述重油被預熱至150-420°C。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述重油用量與所述接觸劑用量的重量比為1:4-30。
7.根據權利要求1-6中任意一項所述的方法，其中，所述第一裂化反應的條件包括--反應溫度為300-700°C，反應壓力為0.l-5MPa，反應時間為0.5-600秒；所述第二裂化反應的條件包括:反應溫度為300-700°C，反應壓力為0.l_5MPa，反應時間為0.1-20秒。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，所述第一裂化反應的條件包括:反應溫度為350-600°C，反應壓力為0.13-4MPa，反應時間為0.5-400秒；和所述第二裂化反應的條件包括反應溫度為350-600°C，反應壓力為0.13-4MPa，反應時間為0.5-10秒。
9.根據權利要求1-6中任意一項所述的方法，其中，所述氣化的條件包括:氣化溫度為700-1200°C，氣化壓力為0.13-5MPa，氣化時間為0.5-60秒。
10.根據權利要求1-6中任意一項所述的方法，其中，所述重油為重質原油、常壓渣油、常壓蠟油、減壓渣油、焦化蠟油、罐底油、頁巖油、煤液化殘渣油、脫浙青油、稠油、加氫裂化尾油和加氫裂化尾油的二次加工餾分油中的一種或多種。
11.根據權利要求1-6中任意一項所述的方法，其中，所述接觸劑含有50重量％以上的硅鋁材料，所述硅鋁材料為選自分子篩、高嶺土、氧化鋁、無定型硅鋁、蒙脫石、綠泥石、累托石、硅溶膠、伊利石、石英砂和白土中的一種或多種。
12.根據權利要求1-6和11中任意一項所述的方法，其中，所述接觸劑的顆粒尺寸為20-1000 μm。
13.一種重油接觸裂化裝置，該裝置包括裂化反應器和氣化器(17)，所述裂化反應器包括預提升段(I)、床層反應段(2)、提升管反應段(3)、沉降段(4)和汽提段(5)，所述氣化器(17 )通過汽提段料腿(11)與所述汽提段(5 )連通，并通過預提升段料腿(12 )與所述預提升段(I)連通，其特征在于，所述預提升段(I)的直徑和所述提升管反應段(3)的直徑都小于所述床層反應段(2)的直徑，所述預提升段(I)與所述床層反應段(2)之間通過沿著從所述預提升段(I)到所述床層反應段(2)的方向擴徑的擴徑段連通，所述床層反應段(2)與所述提升管反應段(3)之間通過沿著從所述床層反應段(2)到所述提升管反應段(3)的方向縮徑的縮徑段連通，所述汽提段(5)位于所述沉降段(4)的下方，并且所述汽提段(5)的頂部與所述沉降段(4 )連通，所述提升管反應段(3 )貫穿所述汽提段(5 )且一端位于所述沉降段(4)內，所述提升管反應段(3)位于所述沉降段(4)內的端部設置有氣固分離裝置(7)。
14.根據權利要求13所述的裝置，其中，所述預提升段(I)與所述床層反應段(2)的直徑之比為1:1.1-6。
15.根據權利要求13或14所述的裝置，其中，所述擴徑段的內壁與垂直方向的夾角為10-60。。
16.根據權利要求13所述的裝置，其中，所述提升管反應段(3)與所述床層反應段(2)的直徑之比為1:1.5-8。
17.根據權利要求13或16所述的裝置，其中，所述床層反應段(2)的長徑比為1-15:1，所述提升管反應段(3)的長徑比為2-30:1。
18.根據權利要求13或16所述的裝置，其中，所述縮徑段的內壁與所述垂直方向的夾角為 10-60。。
19.根據權利要求13所述的裝置，其中，所述提升管反應段(3)、所述沉降段(4)和所述汽提段(5)同軸設置。
20.根據權利要求13或19所述的裝置，其中，所述提升管反應段(3)與所述汽提段(5)的直徑之比為1:1.5-8，所述汽提段(5)與所述沉降段(4)的直徑之比為1:1_2。
21.根據權利要求13所述的裝置，其中，所述裂化反應器還包括噴嘴(6)，所述噴嘴(6)設置于所述床層反應段(2)和/或所述擴徑段的側壁上。
22.根據權利要求21所述的裝置，其中，所述裂化反應器設置有多層噴嘴(6)，且至少一層噴嘴(6)設置在所述擴徑段的側壁上。
23.根據權利要求21所述的裝置，其中，所述噴嘴(6)的層數為2-4，且每層的噴嘴數為 3-10。
24.根據權利要求21-23中任意一項所述的裝置，其中，所述噴嘴(6)包括噴射管(61)和套管(62)，沿著所述噴射管(61)內的物流流向，所述噴射管(61)依次包括混合段(611)、輸送段(612)和噴頭(613)，所述混合段(611)的內徑大于所述輸送段(612)的內徑，所述輸送段(612)和所述噴頭(613)容納在所述套管(62)內，并且所述套管(62)的內壁與所述輸送段(612)和所述噴頭(613)的外壁之間具有間隙，所述混合段(611)設置有蒸汽入口(614)和重油入口(615)，所述噴頭(613)的側部設置有開口(616)，所述噴頭(613)的頂部設置有開口(617)，所述套管(62)的側部設置有蒸汽入口(621)，所述套管(62)的頂部設置有噴嘴開口(622)。
25.根據權利要求24所 述的裝置，其中，所述噴射管(61)還包括縮徑段(618)，所述縮徑段(618 )設置在所述混合段(611)和所述輸送段(612 )之間。
26.根據權利要求24所述的裝置，其中，所述混合段(611)內設置有分散裝置(63)，所述分散裝置(63)將所述混合段(611)分成兩個相互連通的區(qū)域。
27.根據權利要求26所述的裝置，其中，在所述混合段(611)內，所述分散裝置(63)靠近所述輸送段(612)的一端。
28.根據權利要求24所述的裝置，其中，沿著所述噴射管(61)內的物流流向，所述噴頭(613)依次包括擴徑區(qū)域(619)和縮徑區(qū)域(620)，噴頭(613)側部的開口(616)設置在所述擴徑區(qū)域(619)的側壁上。
29.根據權利要求28所述的裝置，其中，沿著所述噴射管(61)內的物流流向，所述套管(62)的頂部為縮徑段，而且所述縮徑區(qū)域(620)的側壁與所述套管(62)的頂部的側壁平行。
【文檔編號】C10J3/46GK103773448SQ201210397428
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月18日 優(yōu)先權日:2012年10月18日
【發(fā)明者】朱丙田, 侯栓弟, 王子軍, 張書紅, 汪燮卿 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院