專利名稱：一種新的流化催化裂化的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用反應(yīng)器提升器流化催化裂化(FCC)如減壓粗柴油和常壓重油的重?zé)N物流的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及在FCC提升器反應(yīng)器中反應(yīng)烴類的方法及從所用催化劑中分離反應(yīng)產(chǎn)物的方法。
烴類的流化催化裂化是從重?zé)N進(jìn)料如減壓粗柴油或渣油制備汽油和輕烴產(chǎn)品的主要方法。重?zé)N原料的大烴分子被裂化，使大的烴鏈斷裂而制得輕質(zhì)烴。這些輕質(zhì)烴作為產(chǎn)品回收，或直接使用或進(jìn)一步加工以提高其相對于重質(zhì)烴的辛烷值。
在二十世紀(jì)40年代早期，就有了烴的流化催化裂化的基礎(chǔ)設(shè)備或裝置。FCC方法的基本組成包括反應(yīng)器、再生器和催化劑汽提器。反應(yīng)器包括進(jìn)料烴與顆粒催化劑接觸的接觸區(qū)和裂化反應(yīng)形成的產(chǎn)物蒸汽與催化劑分離的分離區(qū)。催化劑汽提器接受分離區(qū)的催化劑，并在此進(jìn)行進(jìn)一步的產(chǎn)物分離，催化劑通過與蒸汽或其它汽提介質(zhì)逆流接觸除去催化劑中夾帶的烴類。該FCC方法是將減壓粗柴油、常壓重油或其它較高沸點的烴類等原料與由磨細(xì)或顆粒固料組成的催化劑接觸而進(jìn)行。以足夠的速度向催化劑中通過氣體或蒸汽以使催化劑以流體形式傳輸。烴類與流態(tài)化物料接觸催化了裂化反應(yīng)。在裂化反應(yīng)過程中，焦炭將沉積在催化劑上。焦炭由氫及碳組成并可包括痕量其它物質(zhì)如由原料帶入的硫和金屬。焦炭屏蔽了發(fā)生裂化反應(yīng)所在的催化劑表面活性部位，從而影響催化劑的催化活性。通常將催化劑從汽提器轉(zhuǎn)移至再生器中，用含氧氣體氧化以除去焦炭。與在汽提器中的催化劑相比，這種降低焦炭量的催化劑本文此后稱之為再生催化劑，收集再生催化劑并返回至反應(yīng)區(qū)。氧化催化劑表面的焦炭將大量放熱，一部分熱量由常稱作煙道氣的焦炭氧化形成的氣體產(chǎn)物帶出再生器，其余的熱量留給了再生器與再生催化劑。流化的催化劑從反應(yīng)區(qū)到再生區(qū)、然后又回到反應(yīng)器，如此不斷循環(huán)。流化的催化劑除起到催化作用外，還是區(qū)與區(qū)之間熱量傳輸?shù)妮d體。從反應(yīng)器出來的催化劑已用過的，即其上由于沉積有焦炭而部分失活。本領(lǐng)域熟練人員已熟知各種接觸區(qū)、再生區(qū)、汽提區(qū)及在不同區(qū)之間傳輸催化劑的設(shè)計的具體細(xì)節(jié)。
通過調(diào)節(jié)催化劑的溫度、活性、用量(即催化劑與烴油比例)及催化劑與原料的接觸時間，控制反應(yīng)區(qū)中原料的轉(zhuǎn)化速率。最常用的調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度的方法是調(diào)節(jié)催化劑從再生區(qū)到反應(yīng)區(qū)的循環(huán)速率，這樣反應(yīng)溫度變化時催化劑與烴油的比例也同時變化。即，如要提高轉(zhuǎn)化速率，只要提高循環(huán)流體催化劑從再生器到反應(yīng)器的流速即可。
FCC反應(yīng)的烴類產(chǎn)品以蒸氣形式并轉(zhuǎn)移至產(chǎn)品回收裝置中回收。這些裝置通常包括主塔，以冷卻從反應(yīng)器中來的烴蒸汽并回收一些重質(zhì)裂化產(chǎn)品，它通常包括塔底油料、回?zé)捰秃椭仄汀Ｖ魉殖龅妮^輕產(chǎn)品進(jìn)入濃縮區(qū)，以進(jìn)一步分離成其它產(chǎn)品物流。
一個通過熱裂化降低產(chǎn)品損失的FCC單元的改進(jìn)是采用提升管裂化。在提升管裂化方法中，再生催化劑及原料進(jìn)入管式反應(yīng)器中，烴類及其它流化介質(zhì)(如有的話)由于與熱催化劑接觸而蒸發(fā)導(dǎo)致的氣體的膨脹使再生催化劑及原料向上傳輸。提升管裂化方法通過抑止可改變催化劑停留時間的湍流和返混現(xiàn)象，使起始催化劑與烴油接觸良好且更嚴(yán)格地控制催化劑與烴油的接觸時間。目前提升管裂化區(qū)的催化劑與烴油的平均接觸時間為1-5秒。有一些提升管設(shè)計采用提升氣，以使催化劑流動更均衡。在引入原料之前，提升氣在提升管的第一區(qū)域用于加速催化劑，因而抑止了可改變催化劑與烴類接觸時間的湍流現(xiàn)象。
用或不用提升氣的提升管裂化方法顯著改進(jìn)了FCC單元的操作。這可概括為，在反應(yīng)器提升管中控制發(fā)生在提升管中的裂化的程度的接觸時間短，并改進(jìn)催化劑與進(jìn)料的混合程度，使其形成更均一的混合物。更均勻的分布可防止在提升管的橫截面上催化劑與進(jìn)料有不同的接觸時間，否則的話，某些進(jìn)料與催化劑的接觸時間將長于其它進(jìn)料。短的接觸時間和所有進(jìn)料與催化劑有更均一的平均接觸時間都可控制或消除在反應(yīng)器提升管中的過度裂化。
但是，當(dāng)從烴類蒸汽中分離催化劑時，在反應(yīng)器提升管中可達(dá)到的均勻的進(jìn)料接觸和可控制的接觸時間很大程度上遭到破壞。催化劑和烴類-離開提升管，它們必須被分離。在早期的提升管裂化操作中，提升管的排出物進(jìn)入一大容器中。該容器起到分離室的作用并仍被稱作反應(yīng)器容器，雖然絕大部分反應(yīng)發(fā)生在反應(yīng)器提升管中。反應(yīng)器容器體積很大。進(jìn)入反應(yīng)器容器的蒸汽在此大的容器中要徹底混合，大部分產(chǎn)物的停留時間較長，因此具有寬的停留時間分布。停留時間長的產(chǎn)物可進(jìn)行進(jìn)一步的催化裂化和熱裂化，形成不太希望的較低分子量產(chǎn)物。
已知的一種促進(jìn)快速分離在反應(yīng)器容器中催化劑和蒸汽的裝置是彈道分離裝置，它也稱作排空提升管(參見US-A-4792437)。排空提升管的基本形式構(gòu)成包括在提升管的一端有直導(dǎo)管和向上伸進(jìn)反應(yīng)器容器的開口和數(shù)個在提升管外圍、接近開口端的旋風(fēng)分離器入口。該裝置通過高動量的催化劑顆粒射過收集蒸汽的提升管開口端。由于蒸汽密度較低，蒸汽可快速改變方向進(jìn)入鄰近提升管外圍的進(jìn)口，而較重的催化劑顆粒由于垂直的提升管導(dǎo)管繼續(xù)沿直的彈道線行進(jìn)，從而快速分離催化劑和蒸汽。排空提升管的優(yōu)點是消除在反應(yīng)器容器中可形成焦炭的死區(qū)，并可使催化劑和蒸汽迅速分離。但是，排空提升管仍有在反應(yīng)器容器中較大的空間里操作的缺點。因而，排空提升管通過促進(jìn)催化劑顆粒從提升氣中迅速分離而具有好的催化劑分離效率，但由于經(jīng)過一段時間大部分烴類仍進(jìn)入反應(yīng)器容器中，烴類的分離效率較差。
為進(jìn)一步控制催化劑與進(jìn)料蒸汽的接觸時間，已采用緊密偶合旋風(fēng)分離器(參見US-A-4737346)。緊密偶合旋風(fēng)分離器直接將旋風(fēng)分離器接于反應(yīng)器提升管的頂端。這種提升管與旋風(fēng)分離器的直接聯(lián)接可從催化劑中迅速分離絕大部分產(chǎn)物蒸汽。旋風(fēng)分離器直接連于反應(yīng)器提升管的一個問題是需要一個可處理來自提升管的壓力沖擊的系統(tǒng)。這些壓力沖擊及由此導(dǎo)致的進(jìn)入旋風(fēng)分離器中的攜帶催化劑暫時增加可使旋風(fēng)分離器超載，以致于與反應(yīng)器蒸汽一起進(jìn)入下游分離裝置的精細(xì)催化劑顆粒量難以承受。因此，已建議用于直接聯(lián)接旋風(fēng)分離器的大量裝置設(shè)計，而使其設(shè)計和裝置大大復(fù)雜化，并且或者需要提供一種設(shè)計使顯著量的反應(yīng)器蒸汽可進(jìn)入反應(yīng)器/容器的空間中，或者冒著催化劑暫時超載可能性的風(fēng)險，適當(dāng)操作旋風(fēng)分離器系統(tǒng)。這一問題另一解決方案參見US-A-4295961。
緊密連接旋風(fēng)分離器在反應(yīng)器容器里氣體流速也很低，這也促使焦炭沉積在容器內(nèi)。在反應(yīng)器容器上段，在較高溫度下重?zé)N較長的停留時間促進(jìn)了焦炭的形成。這些焦炭沉積物由于在容器內(nèi)形成厚沉積層使金屬殼絕熱或區(qū)域冷卻，影響了容器的效能。這樣局部冷卻促進(jìn)了可損害反應(yīng)器容器的腐蝕物的冷凝。另外，大(有時碎裂成大塊)的焦炭沉積物也帶來其它問題，并可阻礙催化劑在容器或管道中的流動。
本發(fā)明的一個目的是減小烴類在反應(yīng)器容器中的停留時間。
本發(fā)明的另一目的是改進(jìn)在排空提升管在分離催化劑與烴類蒸汽中的操作。
本發(fā)明的又一目的是控制FCC反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)器容器段的停留時間。
本發(fā)明是一種設(shè)計提供排空提升管的FCC方法，該提升管含有至少部分彈道分離出的在催化劑顆粒懸浮體中的催化劑，該懸浮體位于提升管的頂端并向上進(jìn)入位于提升管壁中的旋風(fēng)分離器進(jìn)口。該催化劑懸浮體提供一個懸浮分離區(qū)，它可耗散使催化劑物流從提升管向上行進(jìn)的能量以在提升管中保留至少部分分離出的催化劑顆粒，直至這些顆粒通過旋風(fēng)分離器進(jìn)口出去。這樣，分離出的催化劑及與其相隨的夾帶蒸汽不會進(jìn)入反應(yīng)器容器中，避免了過度裂化。懸浮分離區(qū)還接收來自反應(yīng)器容器汽提區(qū)的汽提氣。汽提氣經(jīng)過懸浮分離區(qū)通過阻止烴類進(jìn)入容器中進(jìn)一步汽提懸浮催化劑，并改進(jìn)在旋風(fēng)分離器中產(chǎn)物蒸汽的回收。汽提蒸氣排空返回進(jìn)入提升頂端的進(jìn)一步優(yōu)點是，保持在反應(yīng)器容器的頂部較活潑區(qū)域，這可防止焦炭在反應(yīng)器上部的冷凝和形成。
因而，在一個實施方案中，本發(fā)明是流化催化裂化一種進(jìn)料的方法。該方法包括以下步驟進(jìn)料及再生催化劑顆粒進(jìn)入反應(yīng)器提升管的較低區(qū)段并將其向上傳輸通過提升管的第一區(qū)段，從而將進(jìn)料轉(zhuǎn)化成氣體產(chǎn)物物流，再生催化劑上由于沉積有焦炭成為用過的催化劑，這樣得到具有第一種催化劑密度的用過的催化劑與氣體產(chǎn)物的第一種混合物，用過的催化劑與氣體成分的第二種混合物通過提升管出口離開提升管;至少部分第一種混合物從提升管的第一區(qū)段向上進(jìn)入位于提升管第二區(qū)段的催化劑顆粒懸浮體，提升管的第二區(qū)段包括位于提升管下游端的分離區(qū)，它幾乎不會使催化劑排出提升管。分離區(qū)的大部分長度向上延伸至出口上并在比第一混合物催化劑密度高的混合物出口之上提供一區(qū)域。一種汽提氣通過分離區(qū)。催化劑顆粒、氣體產(chǎn)物及汽提氣組成的第二種混合物通過一顆粒分離器。在該分離器中，氣體成分從用過的催化劑中分離。移去從該分離器中回收的氣體產(chǎn)物。該分離器中的催化劑顆粒進(jìn)入汽提區(qū)，汽提氣從汽提區(qū)出來，可生產(chǎn)氣體汽提蒸汽物流。汽提區(qū)中用過的催化劑傳輸至再生區(qū)，與再生氣體接觸，使催化劑顆粒中的焦炭燃燒，制得再生催化劑顆粒，以轉(zhuǎn)移至反應(yīng)器提升器中。
在另一實施方案中，本發(fā)明是FCC進(jìn)料的流化催化裂化裝置。該裝置包括具有位于反應(yīng)器容器中的垂直上部區(qū)段的垂直取向提升管管道。以提升管側(cè)壁限定的提升管出口位于反應(yīng)器提升管的上部區(qū)段。以提升管上部限定的分離室在提升管出口之上延伸至少兩個提升管的直徑。提升管的上端接有分離室中的汽提氣進(jìn)口。顆粒分離器與提升管出口密閉連通，以從產(chǎn)物蒸汽中分離催化劑。汽提容器位于分離區(qū)之下并與反應(yīng)器容器連通。有一管道從汽提容器底部移去催化劑并將其轉(zhuǎn)移至再生容器。


圖1表示本發(fā)明設(shè)計的用于FCC方法的反應(yīng)器/再生器。
圖2-5表示本發(fā)明用于懸浮分離區(qū)的各種裝置。
本發(fā)明總的來說涉及FCC法的反應(yīng)器方面。本發(fā)明對用來裂解輕質(zhì)或重質(zhì)FCC原料的絕大部分FCC法是有用的。本發(fā)明的方法和設(shè)備能用來改進(jìn)現(xiàn)存的FCC單元的操作和裝置或用于新建的FCC單元的設(shè)計中。
本發(fā)明使用許多FCC單元的通用元件。反應(yīng)器提升管提供主要反應(yīng)區(qū)。反應(yīng)器容器和旋風(fēng)分離器從氣體產(chǎn)品蒸汽中除去催化劑顆粒。汽提區(qū)從催化劑表面除去大部分吸附的蒸汽。來自汽提區(qū)的用過的催化劑在有一級或多級再生的再生區(qū)進(jìn)行再生。來自再生區(qū)的再生后的催化劑用于反應(yīng)器提升管中。大量不同的裝置可用在反應(yīng)器和再生器段。在此對具體的反應(yīng)器和再生器的描述決不意味著將本發(fā)明限制在這些細(xì)節(jié)上，除非在權(quán)利要求中具體作了描述。
參照圖1可對整個過程的操作有一個概括性的理解。來自再生區(qū)10的管線12的再生后的催化劑經(jīng)管線14以由控制閥16調(diào)節(jié)的速率傳輸?shù)結(jié)型區(qū)18。經(jīng)管線20注入到Y(jié)型區(qū)18的底部的提升汽向上載帶催化劑經(jīng)過提升管下部區(qū)22。原料經(jīng)原料注入噴嘴24注入到提升管下部區(qū)22之上。該附圖示出了本發(fā)明使用有一提升氣體區(qū)22的提升管的裝置。為了利用本發(fā)明的優(yōu)勢，在提升管中布置提氣區(qū)并不是必需的。
原料、催化劑和提升氣的混合物在延伸到反應(yīng)器28中的提升管段26中部傳輸并與提升管段26和22一起形成提升管第一區(qū)。提升管第一區(qū)將催化劑和氣態(tài)組分的混合物導(dǎo)入到提升管第二區(qū)29。術(shù)語“氣態(tài)組分”包括提升氣、產(chǎn)品氣和蒸汽及未轉(zhuǎn)化的原料組分。
界面32位于提升管第一區(qū)和第二區(qū)之間。一對出口34將提升管與兩套旋風(fēng)分離器38的第一級36相聯(lián)。提升管第二區(qū)29有一個開口端40，經(jīng)其接收汽提蒸汽流。從出口34導(dǎo)出催化劑和氣態(tài)組分耗散了向上傳輸?shù)教嵘艿拇呋瘎┖蜌鈶B(tài)混合物的能量從而使界面32在提升管第一區(qū)的低催化劑密度區(qū)域和位于介面32處或高于界面32處的提升管第二區(qū)的高催化劑密度區(qū)域之間形成。從提升管頂端開口進(jìn)入的汽提氣也通過在提升管區(qū)29中高催化劑密度區(qū)，并經(jīng)出口34排出。提升區(qū)29限定了一個能作為分離區(qū)30操作的分離室。
氣態(tài)組分經(jīng)旋風(fēng)分離器38從催化劑顆粒中分離出來。氣態(tài)產(chǎn)品和催化劑從管線34經(jīng)第一級旋風(fēng)分離器36，然后到第二級旋風(fēng)分離器42。氣態(tài)反應(yīng)器產(chǎn)品經(jīng)管線44從第二級旋風(fēng)分離器頂部回收，從第一級和第二級旋風(fēng)分離器分離后的催化劑顆粒分別經(jīng)料腿48和50返回到密相床層46。用過的催化劑及夾帶和吸附的烴物料從床層46向下流到汽提塔52。當(dāng)催化劑向下流經(jīng)汽提塔52時，由于一系列擋板54，它交錯地階梯落下。蒸汽由分配器56導(dǎo)入汽提塔下部并以與向下階梯流動的催化劑料流呈逆流方式向上傳輸。噴嘴58從汽提區(qū)52底部導(dǎo)出催化劑并由管線60傳輸其到催化劑再生器10中。由管線62輸入的含氧料流在再生器中與催化劑接觸并燃料催化劑的焦炭，由此產(chǎn)生的焦炭燃燒付產(chǎn)品煙道氣料流經(jīng)管線64從再生器除去并提供降低了焦炭濃度的再生的催化劑。用于借燃燒焦炭除去催化劑顆粒的焦炭并將催化劑顆粒返回到反應(yīng)器提升管的公知的再生器裝置可以使用且再生的具體細(xì)節(jié)并不是本發(fā)明的重要方面。
按本發(fā)明設(shè)計的提升管為催化劑和氣體分離提供了一個獨特區(qū)域?，F(xiàn)在看一下圖1所示的提升管上部的操作，以彈狀流方式，速度6.1到30.5m/s(20到100ft/s)，催化劑密度為16到80kg/m3(1到5lb/ft3)的催化劑經(jīng)提升管段26傳輸在提升管第一區(qū)。催化劑比較均勻地向上連續(xù)流動直止到達(dá)提升管出口34。當(dāng)氣體和催化劑料流到達(dá)提升管出口34時，由于導(dǎo)出氣體和催化劑形成的壓降，在提升管中傳輸?shù)臍怏w和催化劑，其能量立即開始耗散。然而，氣體和催化劑的動量繼續(xù)帶著大量催化劑和一些氣體向上經(jīng)過出口34。在提升管第二區(qū)，由于催化劑和氣體從提升管中導(dǎo)出或提升管流動面積的增加，催化劑混合物通過提升管的速度開始下降。由于隨著驅(qū)動壓力下降催化劑顆粒速率連續(xù)下降，經(jīng)過出口34上方的顆粒相對低的速度使得在提升管第二區(qū)29形成的分離區(qū)30的催化劑顆粒的停留時間增加。分離區(qū)通常是含催化劑的提升管區(qū)且位于界面32之上。輸入到分離區(qū)的催化劑的停留時間的增加使得該區(qū)的催化劑密度高于提升管第一區(qū)的催化劑密度。向上流動的催化劑和氣體顆粒的動量使得催化劑高密度區(qū)域懸浮在提升管出口34之上。傳輸過提升管出口34的催化劑顆粒的向上的動量對分離區(qū)中較高密度區(qū)域施加一力，它也支撐催化劑較高密度區(qū)域在提升管出口34之上。因在提升管中向上傳輸?shù)妮^新的顆粒有橫過界面32的動量并提升到分離區(qū)30的頂部，從而推動其它向下的催化劑顆粒低于該界面并進(jìn)入出口34，因而穿過界面32催化劑顆粒有一個不變的交換。來自提升管和來自進(jìn)入提升管頂部40的汽提流體的料流的任何氣態(tài)組分也連續(xù)地向下進(jìn)入到出口34。為了進(jìn)一步明確起見，提升管的分離區(qū)指提升管這樣的一部分在此沿提升管流動的催化劑和氣體混合物的流速大大下降和/或提升管出口引出用于在分離設(shè)備中分離的催化劑和氣態(tài)組分。
因此，沿提升管流動的氣體組分和催化劑混合物，當(dāng)它進(jìn)入提升管第一區(qū)并穿過界面32時，速度和密度發(fā)生變化。在提升管第一區(qū)的催化劑速度在6.1到30.5m/s(20到100ft/s)的范圍內(nèi)，密度在16到80kg/m3(1到5lb/ft3)范圍內(nèi)。一旦催化劑和氣態(tài)組分流過該界面，催化劑密度將增加到至少為提升管第一區(qū)中催化劑密度的1.1到20且優(yōu)選5到20倍。
汽提汽經(jīng)敞開端40的向下流動和顆粒經(jīng)界面向分離區(qū)30的連續(xù)噴射使催化劑和氣態(tài)向下環(huán)流出分離區(qū)30。分離區(qū)30的界面32和催化劑顆粒的較高密度有助于在催化劑進(jìn)入出口34之前，從其中汽提出烴蒸汽。分離區(qū)30較高的催化劑密度提供一接觸區(qū)，該區(qū)使汽提蒸汽在催化劑進(jìn)入旋風(fēng)分離器之前對催化劑顆粒進(jìn)行附加的汽提作用。
從提升管出口輸出的催化劑可以進(jìn)入任何類型的能完成產(chǎn)品氣體與催化劑分離的分離設(shè)備。通常，出口將催化劑和氣體混合物加到一級或多級旋風(fēng)分離器中。無論使用什么樣的分離設(shè)備，它都應(yīng)該是能直接與提升管出口直接相聯(lián)且基本上密閉以防止氣態(tài)組分再進(jìn)入反應(yīng)器容器的稀釋相。當(dāng)使用旋風(fēng)分離器時，它可以是單級旋風(fēng)分離器或如圖1所示的二級旋風(fēng)分離器。該分離器以普通方式操作以將氣體組分與催化劑分離并從反應(yīng)器容器中除去氣態(tài)產(chǎn)品，同時將分離后的催化劑返回到汽提區(qū)。
用于本發(fā)明的適宜的汽提區(qū)可以是任何類型能從催化劑中除去吸附的烴的汽提區(qū)。在大多數(shù)情況下，汽提區(qū)將由圖1所示的通常的擋板設(shè)計組成，其中催化劑顆粒逆流地與向上流動的汽提流接觸、用于本方的汽提流的量與用于FCC操作的通常量相同且通常為每1000kg催化劑1到3kg汽提流。
在汽提管上端的分離區(qū)有一種基本上防止催化劑從提升管中流出的裝置。最簡單的形式是通過在出口34之上安裝一提升管延長段66以使催化劑包含在提升管的分離區(qū)中。在某些情況下，與提升管中間區(qū)直徑相同的延伸端66能提供一足夠的長度以防止催化劑顆粒從提升管頂部釋出。然后在許多情況下，對延伸段66簡單的延長端可能需要比能在反應(yīng)器容器28使用的長度長。
圖2-4示出了一些用于提升管端的其它裝置，這些裝置將降低為防止任何可觀量的催化劑從提升管頂部釋出在提升管端所需延伸長度。這些裝置也提供了一種在提升管的分離段增加催化劑密度的方法。
圖2示出了用于圖1所示的提升管上端的一種裝置。在這種裝置中，出口34位于提升管26中區(qū)之上。在該出口之上，提升管有一段擴(kuò)大直徑段68。提升管的該擴(kuò)大部能用來快速耗散可能延及過出口34的任何速度的噴射。此外，增大直徑部有可能捕獲游移到開口頂部70之上的任何催化劑顆粒。作為另外的抑制催化劑顆粒的方法，提升管端能安裝一任選的擋板72。擋板72堵塞提升管開口端且直接防止任何催化劑顆粒射出提升管開口端。擋板72的裝置也可提供一環(huán)形開口74。為使汽提蒸汽進(jìn)入到分離區(qū)上端，開口74是必需的。環(huán)形開口74的設(shè)計可使汽提蒸汽流進(jìn)入到提升管頂部維持正壓降。而且與催化劑和氣體料流在提升管中移動有關(guān)的動能的衰減將導(dǎo)致進(jìn)入分離區(qū)上部的催化劑流動模型的坍塌從而界面76在提升管段26的催化劑和氣體的低密度料流和位于界面76之上的相對高密度催化劑段之間形成。
在本發(fā)明的另一種裝置中，提升管上段在包括提升管出口更長的提升管區(qū)段放大。圖3示出了這樣的裝置，其中隨提升管中間段26之后為一放大段78。提升管出口34′是在放大段78的側(cè)壁中形成的。當(dāng)催化劑從區(qū)段26流到放大段78時，混合物流速下降，由此在料流流過出口34′之前耗散其能量。在低于出口端34對料流能量的初始耗散降低了分離區(qū)催化劑顆粒的動量從而使催化劑更易被遏制在提升管開口頂部80之下。動能的衰減和催化劑床層的坍塌(當(dāng)該床層的連續(xù)落回到分離區(qū)的放大段時)將再一次在高催化劑密度上部區(qū)域和低催化劑密度的下部區(qū)域之間建立一個界面82。
圖4表明了改進(jìn)提升管端部以防止催化劑從提升管端部流出的另一種裝置。在這種裝置中，中間段26后接口端34(它也示出在圖1中)。在出口端34之上，提升管有一端部84，它用一個頭蓋密閉，但有一個或多個孔口開口90。頭蓋88偏轉(zhuǎn)大部分可能射出提升管端部并進(jìn)入到反應(yīng)器容器的催化劑。孔口開口90對汽提蒸汽流的進(jìn)入和經(jīng)該孔口開口游移出的催化劑再進(jìn)入提供一限制流路。這種裝置特別適合用于高速率提升管，其中當(dāng)催化劑顆粒撞擊能將催化劑偏轉(zhuǎn)出孔口90的頭蓋88時，催化劑顆粒仍有比較高的速度提升管的放大延伸段92捕獲經(jīng)孔口90進(jìn)入的任何偏移的催化劑。在延伸段92的催化劑經(jīng)孔口90落回到并再返回到以界面32′操作的分離區(qū)30′中。
圖5示出了為防止催化劑移出提升管頂部的另一種裝置。提升管的中間區(qū)和出口與圖1和4示出的裝置相同。提升管上端94用頭蓋96密閉。小直徑噴嘴從頭蓋96頂部向上延伸和/或從提升管側(cè)面向外延伸。噴嘴98為汽提蒸汽流返回到分離區(qū)30″提供一限制孔口。當(dāng)汽提蒸汽經(jīng)噴嘴98進(jìn)入分離區(qū)30″時，沿噴嘴延伸段產(chǎn)生一正壓降從而防止催化劑顆粒經(jīng)噴嘴98端部流出或偏出。
權(quán)利要求
1.一種進(jìn)料的流化催化裂化方法，所述方法包括(a)將所述進(jìn)料[24]和再生的催化劑顆粒[12]輸入到反應(yīng)器提升管的下端[22]，向上傳輸所述催化劑和進(jìn)料通過所述提升管第一區(qū)的中間段[26]，借此將所述進(jìn)料轉(zhuǎn)化成氣體產(chǎn)品并通過在所述再生的催化劑沉積焦炭形成用過的催化劑從而在提升管出口[34]下端得到具有第一催化劑密度的用過的催化劑和氣體產(chǎn)品的第一混合物；(b)經(jīng)提升管出口[34]從所述提升管導(dǎo)出用過的催化劑和氣體產(chǎn)品的第二混合物；(c)在沒有可觀量的催化劑從所述提升管輸出的條件下，將用過的所述催化劑和氣體產(chǎn)品的第一混合物至少一部分從所述提升管的第一部分[22，26]向上輸入到位于所述提升管下游端的催化劑顆粒懸浮體，所述懸浮體位于包括分離區(qū)的所述提升管的第二區(qū)[29]，所述分離區(qū)的大部分長度在所述提升管出口[34]之上延伸并提供一個位于所述提升管出口[34]之上有第二催化劑密度的區(qū)域，所述第二催化劑密度高于所述第一催化劑密度；(d)將汽提蒸汽流輸入到所述分離區(qū)；(e)將所述的催化劑顆粒和氣體氣品的第二混合物輸入到顆粒分離器[38]；(f)從所述分離器[38]中回收氣體產(chǎn)品流[44]；(g)將所述催化劑顆粒從所述分離器[38]輸入到汽提區(qū)[52]并經(jīng)所述汽提區(qū)[52]向上傳輸汽提氣[56]并產(chǎn)生所述氣態(tài)汽提蒸汽流；和(h)將用過的催化劑從所述汽提區(qū)[52]傳輸?shù)皆偕鷧^(qū)[10]并將所述的用過的催化劑與再生氣[62]在所述再生區(qū)[10]中接觸以燃燒所述催化劑上的焦炭以生產(chǎn)用于傳輸[12，14]到所述反應(yīng)器提升管的再生催化劑顆粒。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述的第一混合物以6.1到30.5m/s的速率進(jìn)入到提升管的所述的第二區(qū)〔29〕。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述的提升管出口34位于所述分離器底部或低于該底部。
4.權(quán)利要求1或2的方法，其中所述的第一催化劑密度為16到18kg/m3，所述第二催化劑密度是第一催化劑密度的1.1到20倍。
5.權(quán)利要求1，2或3的方法，其中所述提升管的所述分離區(qū)橫截面積大于所述提升管所述第一區(qū)〔20，26〕的橫截面積。
6.權(quán)利要求1到4任一項的方法，其中所述提升管的下游端〔40〕被堵塞以提供一個限制的開口。
7.權(quán)利要求1到5任一項的方法，其中催化劑沖擊所述分離區(qū)的橫斷面。
8.一種用于流化催化裂化進(jìn)料的設(shè)備，所述設(shè)備包括(a)一個其上部〔26〕位于反應(yīng)器〔28〕之中的向上直立的提升管管段〔22，26〕;(b)由在所述上部〔26〕的所述提升管側(cè)壁所限定的提升管出口〔34〕;(c)由所述提升管上部所限定的且在所述提升管出口〔34〕延伸長度至少為提升管一個直徑的分離室〔29〕;(d)由所述提升管在所述分離室〔29〕所限定的汽提蒸汽進(jìn)口〔40〕;(e)一個與所述提升管出口〔34〕閉路連通的用于從產(chǎn)品蒸汽中分離催化劑的顆粒分離器〔38〕;(f)一個位于所述分離區(qū)〔29〕之下并與所述反應(yīng)器容器〔28〕連通的汽提器〔52〕;和(g)用于從所述汽提器〔52〕中輸出催化劑并傳輸催化劑到再生器〔10〕的管線〔60〕。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過使用新型的反應(yīng)器提升管分離器結(jié)構(gòu)改進(jìn)FCC方法的操作。所述新型結(jié)構(gòu)在位于靠近旋風(fēng)分離器進(jìn)口或其之上的分離區(qū)將催化劑懸浮以獲得一個較在提升管中流動的催化劑的密度高的催化劑密度。懸浮的催化劑強(qiáng)化了分離區(qū)從產(chǎn)品蒸汽中分離催化劑的能力。提升管以防止任何可觀量的產(chǎn)品蒸汽從其上端排出的方式操作。這樣的裝置也為排放汽提蒸汽到密閉的反應(yīng)器旋風(fēng)分離器系統(tǒng)提供了一個簡便方法。
文檔編號C10G35/00GK1107502SQ94102538
公開日1995年8月30日 申請日期1994年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月13日
發(fā)明者I·B·塞廷卡亞 申請人:環(huán)球油品公司