和fcc單元操作一起的鏈烷烴族石腦油的輔助裂化的製作方法

2023-06-25 07:04:56

專利名稱：：和fcc單元操作一起的鏈烷烴族石腦油的輔助裂化的製作方法
技術領域：
：本發明涉及和流化催化裂化工藝操作一起的提高輕質烴如乙烯、丙烯和丁烯與汽油的產量。
背景技術：
：丙烯是僅次於乙烯的第二重要的石化原料結構單元。丙烯傳統上是作為來自用於生產乙烯的蒸汽裂化和用於生產汽油的煉油廠流化催化裂化工藝的副產品獲得的。丙烯的需要的凸出增長已經開始超過了乙烯，使得現有工藝不能滿足今後丙烯的需要。為了滿足丙烯的市場需求，可能利用催化鏈烷烴族石腦油裂化工藝。烯屬石腦油的催化裂化是眾所周知的並且目前在全部類型的加工各種原料的FCC裝置中應用。重複利用的裂化石腦油、來自FCC、減粘裂化裝置或焦化裝置的烯屬石腦油在具有基礎原料的FCC提升管反應器中容易地被轉化為丙烯。由重複利用所生產的汽油在辛烷和芳族化合物含量方面是高的。現有技術的FCC工藝都不能在沒有顯著改變的情況下有效地裂化輕質直餾("LSR")石腦油。流化催化裂化，或FCC,是眾所周知的並且廣泛使用的用於將重質烴、瓦斯油和渣油轉化為輕質烴級分的工藝。一般地說，用於裂化的流化催化顆粒的接^。當重質進料接觸熱;崔化劑並且裂化為輕質;物時，碳質沉積物，一般被稱為焦炭，在催化劑上形成並且使其失活。失活的或者用過的催化劑與裂化產物分離，汽提掉可除去的烴並且被通入再生器，其中在空氣存在下焦炭從催化劑中燒掉而產生基本上再生過的催化劑。燃燒產物從再生器中作為煙道氣除去。加熱的再生過的催化劑然後被循環回到FCC裝置中的反應區。FCC工藝的概述提供在USP5,372,704中，其全部公開內容引入本文作為參考。已經建議了各種方法和裝置用於提高或增加來自FCC裝置的特定產品物流的產量。有時候，已經提供了輔助反應器及其他處理容器來處理特別的級分或反應產物物流。在有些情況下，提供了多個反應4器，每一個具有不同的進料，以便取得特別期望的產物物流。例如，USP4，090，949描述了一種提高劣質的烯屬汽油的質量的方法，使用兩個提升管反應器，其中的一個接收典型的氣體進料物流，而第二個用於裂化主要由劣質的烯屬汽油組成的進料物流。反應器溫度為450°F-900°F並且催化劑-烯屬汽油的比值為1-40，停留時間為1-30秒。在USP3,856,659中公開了一種在流化床或並聯提升管反應器中使用多個裂化區的工藝。在這種整合工藝的一個方面中，來自原油蒸餾裝置的鏈烷烴族石腦油進料與重複利用的裂化石腦油(烯屬的)混合併且被進料到提升管反應器之一。典型的操作溫度為900°F-1，300°F，劑/油比為3-20,停留時間為1-10秒。在USP4,297,203中公開了一種在延長的輸送管，或提升器中，使用獨立的多個具有向上方向的流化反應器的工藝。來自第一提升管反應器的裂化石腦油原料被回收並且，與另一烴進料物流一起，被循環回到第二提升器。反應器溫度稍微低於先前實例中的。在USP4,830,728中公開了一種用於提質或裂化直餾石腦油的方法，使用Y型沸石的單一催化劑，或者Y沸石ZSM-5的組合。在這種工藝中，在提升管反應器中乙烯與直餾石腦油混合。這種工藝提及了提高直餾石腦油的質量，所述直餾石腦油與循環的裂化材料混合併且被注入到單獨的上流式提升管反應器中。顯然，該工藝的目的是在兩個提升管反應區中提高石腦油的質量，其中在第一個提升管中催化裂化瓦斯油和/或渣油，在第二個提升管中和在密相流化反應器中催化裂化乙烯和被催化裂化過的石腦油循環物和/或其它石腦油。在USP5,372,704中描述了一種方法，其在再裂化反應器中使用用過的催化劑以便將FCC石腦油或其它熱產生的烯屬石腦油受限轉化為輕質產物，其中產物石腦油的辛烷值增加。這種工藝的操作條件是比較溫和的，溫度為800。F-1，100°F，停留時間為1-100秒。一種工藝，其中和FCC裝置一起裂化直餾的(virgin)鏈烷烴族石腦油進料物流，以主要地生產由乙烯、丙烯和丁烯組成的輕質烯烴，和汽油。因此本發明的目的是提供一種工藝，其中，作為來自外部來源如5原油常壓蒸餾塔、拔頂裝置的級分，作為來自加氫處理裝置或加氫裂化裝置的副產物物流取出的直餾的鏈烷烴族石腦油進料物流，或者來自提取工藝的其它高級鏈烷烴族石腦油物流，被進一步裂化而提供輕質反應產物物流o本發明的進一步的目標是提供這樣的工藝，所述工藝能夠有效地利用用於FCC裝置中的相同的催化劑來運轉。本發明的又一個目標是提供一種新工藝，其用於有效地將鏈烷烴族石腦油原料裂化以生產由乙烯、丙烯、丁烯和汽油組成的輕質烴產物物流，所述反應產物物流能夠被單獨地回收並且進一步分餾以便回收單獨的組分，或者與來自FCC裝置的流出物物流結合用於進一步的分餾。術語"鏈烷烴族石腦油進料"應被理解為包括任何烴進料，其沸點範圍在戊烷(C5)烴至高達約450。F,其包含40wt。/。-80wt。/。的鏈烷烴組分，具有極少的烯烴組分。其餘的組分將是環烷烴、芳族化合物和烯烴，以組成遞減的順序。這種鏈烷烴族石腦油進料通常來自原油或其它常壓分餾塔，但還可以來源於其它生產含鏈烷烴的烴的工藝。例如，在精煉和石化業中已知的加氫處理工藝將從烯屬和芳族類型的進料物流中產生鏈烷烴，其可被用於本發明的實施中。術語"鏈烷烴族石腦油"還將被理解為包括輕質直餾(LSR)石腦油，或直餾石腦油，如從原油蒸餾裝置中獲得的那種，並且還將包括來自提取工藝的高級鏈烷烴族石腦油進料物流，其全部是本領域已知的。
發明內容上述目標和進一步的優點通過本發明的改進工藝和裝置而獲得，其中向現有的FCC工藝單元操作添加下流式流化催化反應器作為輔助反應器。輔助的下流式反應器系統，使用了與FCC裝置中所用的相同的熱再生過的催化劑。再生過的催化劑和源自獨立於FCC裝置的來源的直餾的鏈烷烴族石腦油進料物流被引入並且在反應區之上的下流式反應器的上部中充分地混合。混合物通過反應區，停留時間為0.1秒-5秒，優選地0.2秒-2秒，其中反應區操作溫度為900°F-1,200°F。在反應區中，催化劑與石腦油的比值，還稱為劑油比，為10wt%-80wt%,優選的糹乘作範圍為20wt%-50wt%。劑油比的測定是操作苛刻度的指標並且其測定是本領域眾所周知的。這種工藝的有效操作取決於由直餾的鏈烷烴族石腦油進料組成的單一進料物流的引入。較低的停留時間和較高的20-5Owt%的劑油比是對於鏈烷烴族石腦油進料物流特定的。將其它烴引入輔助的下流式反應器的進料物流中將不利地影響期望的輕質烴反應產物的收率。下流式反應器提供若干優點，包括相對容易的分離期望的最終產物與其它組分。本發明的改進工藝能夠與現有技術FCC裝置一起使用，無論它們使用上流式或下流式反應流程的提升管裂化或是床層裂化來將石腦油催化轉化為期望的輕質烴。Fcc催;匕劑，有或者沒有催:劑添加齊:適用於這種工藝改進。、'參考附圖以下將更詳細地描述本發明的裝置和方法，其中圖1是現有技術的典型的FCC裝置和工藝的簡化示意圖；和圖2是本發明的裝置和工藝的實施方案的簡化示意圖。具體實施例方式如上所指出的，本發明的方法和裝置可以與許多現有技術已知的FCC工藝裝置一起使用。參考圖1，圖示描述了典型的現有技術FCC工藝。反應器容器(10)接收烴，或油，原料(12)，其被允許進入提升管反應器(14)的下端，其中它與新鮮的和/或再生過的催化劑混合，後者是通過管道(22)輸送的。為這種簡化示意圖和說明的目的，沒有包括通常使用的並且本領域技術人員眾所周知的許多閥門、溫度傳感器、電子控制器等。在這種連續過程中，催化劑和FCC反應器進料物流的混合物向上通過提升管進入反應區，其中溫度、壓力和停留時間還被控制在通常範圍內並且與用於該工藝的一種或多種催化劑的操作性能、裝置的結構、原料的類型和特性和各種的其它參數相關，這些是本領域技術人員眾所周知的並且不構成本發明的部分。反應產物通過管道(16)取出，用於回收和/或進一步在煉油廠中處理。來自FCC裝置的用過的催化劑經由輸送管(18)取出，用於輸送到再生器(20)的下部，所述再生器(20)最便利地位於相對緊密地接近FCC裝置(IO)。通過輸送管(18)進入的用過的催化劑接觸到至少通過管道(24)進入的空氣物流，用於任何累積的焦炭的受控燃燒。經由管道(26),從再生器中除去煙道氣，提高了再生過的催化劑的溫度，從而為反應器容器(10)中的吸熱裂化反應提供熱量。參看圖2,現在將描述本發明的方法。應當理解的是反應器(IO)和再生器(20)包括與結合圖1描述的那些共有的部件並且其描述和功能將不再複述。圖2中描述的新的裝置部件和操作方法涉及下流式反應器(30),其經由輸送管(28)熱接收再生過的催化劑，其被引入容器(30)的上部。進料管線(32)將來自除FCC裝置以外來源的鏈烷烴族石腦油進料物流引入以便與自再生器(20)進來的再生過的催化劑混合。石腦油和催化劑的混合物進入反應區(34)，其被維持在900°F-1,200°F的溫度。催化劑與石腦油的比值為20wt%-50wt%。混合物在反應區中的停留時間為約0,2秒-約2秒。雖然各種催化劑可用於所述工藝中，但是應當理解的是用於主FCC裝置中的相同的催化劑還被用於在下流式反應器(30)中的鏈烷烴族石腦油進料物流的催化裂化。在實施本發明中，優選地，單獨地或者與ZSM-5催化劑結合地使用Y型沸石催化劑。如本領域技術人員會理解的，催化劑添加劑還可以與這些系統中的任一種一起使用。催化劑系統的選擇不構成本發明的部分。繼續參考圖2，通過管線(34)回收輕質反應產物物流。根據本發明的方法，包含乙烯、丙烯、丁烯、汽油和來自裂化反應的任何其它副產物的輕質烴反應產物物流被取出並且可以在分開的回收段(未示)中單獨地進行回收或者與來自FCC裝置的反應產物物流結合用於進一步的分餾和最後的回收。汽提蒸汽通過管線(36)進入，從用過的催化劑中驅散任何可除去的烴。這些氣體從下流式反應器(30)中排出並且被引入汽提塔容器(37)的上部，其中這些結合的氣體，或蒸氣，通過旋流分離器(39)並且通過管線(34)離開汽提塔容器以便根據本領域已知的方法進行產物回收。來自下流式反應器(30)的用過的催化劑通過輸送管(40)排出，並且進入滴管(diptube),或上升式提升管，(29)的下端，所述滴管(diptube),8化劑再生器(20)的下部延伸。在這種實施方案中，經由增壓空氣管線(25)，在滴管或上升式提升管(29)的末端，空氣被引入到用過的催化劑輸送管(40)之下。下文提供了輔助的下流式反應器(30)的功能的更詳細的說明.下流式反應器(30)的結構和材料的選擇，以及特定的操作性能和參數將取決於在進料管線(32)引入的鏈烷烴族石腦油進料的特定品質和流速，這又將取決於原料的來源。下文還闡述了更詳細的操作條件。應將理解的是本發明廣泛地包涵和在流化催化裂化(FCC)裝置中石油原料的加工一起的產生主要由輕質烯烴乙烯、丙烯和丁烯，和汽油組成的產物物流的方法，所述流化催化裂化(FCC)裝置包含所規定的組成的催化劑，FCC和相關的下流式反應器催化劑進料，其是由用過的催化劑再生的，所述方法包括以下步驟a.提供單獨的鏈烷烴族石腦油進料物流並且將其導入靠近FCC裝置的下流式反應器的上部；b.將用於FCC裝置中的相同類型的再生過的催化劑引入下流式反應器用於與鏈烷烴族石腦油進料物流混合，催化劑與進料物流的比值為10wt%-80wt%;c.使催化劑和鏈烷烴族石腦油混合物通過下流式(downstream)反應器中的反應區，所述反應區被維持在900°F-1，200。F的溫度，停留時間為0.1秒-5秒，從而裂化石腦油；d.分離含輕質烯烴和汽油的反應產物物流與用過的催化劑；e.回收反應產物物流；和f.使來自下流式反應器的用過的催化劑通到單獨的再生器，所述再生器還包含來自FCC裝置的用過的催化劑用於再生並且循環回到FCC裝置和下流式反應器。繼續參考圖2,大約1250。F-1500°F的熱的再生過的催化劑通過常規方式，例如，通過向下導向的管道或導管(28)，一般稱為輸送管或豎管，從FCC工藝的再生器容器(20)傳遞到反應區(33)之上的下流式反應器頂部的產出井(withdrawalwell)或貯料鬥(hopper)(31)，在此使得熱催化劑流動穩定，以便均勻地導入反應區(33)的混合區或進料注射部分。穩壓管線(38)連接產出井(withdrawalwel1)(3l)的頂部至現有的再生器(20)。9石腦油原料通過進料注射噴嘴(32a)被注入到混合區，所述進料注射噴嘴(32a)緊靠再生過的催化劑進入下流式反應器(30)的引入點放置。這些多個注射噴嘴(32a)導致催化劑和油充分地和均勻地混合。一旦鏈烷烴族石腦油原料接觸熱催化劑，裂化反應發生。烴裂化產物和未反應的石腦油進料和催化劑混合物的反應蒸氣迅速地流過下流式反應器的其餘部分並且進入在反應器底部部分的快速分離區(35)。根據本領域已知的裝置和程序控制反應區中的混合物的停留時間。如果必要的話，對於溫度控制來說，緊靠在分離器之前，在靠近反應區(33)的底部，為石腦油進料、循環裂化的石腦油或其它輕質烯烴提供驟冷注射(50)。這種驟冷注射迅速地降低或停止了裂化反應並且可以用於控制裂化苛刻度並且提供了增加的工藝柔性。反應溫度，即下流式反應器的出口溫度，通過打開和關閉催化劑滑動閥(未示)來控制，所述催化劑滑動閥控制了來自產出井(withdrawalwell)(31)和進入混合區的再生過的催化劑的流動。吸熱的裂化反應所需的熱量是由再生過的催化劑供給的。通過改變熱的再生過的催化劑的流速，操作苛刻度或裂化條件可以被控制以生產出期望收率的輕質烯烴和汽油。快速分離器(35)與下流式反應器(30)的末端部分一起被放置在被稱為催化劑汽提塔(37)的大型容器的上段中。快速分離器將反應蒸氣和催化劑直接地導入汽提塔容器(37)的頂部部分中。反應器蒸氣物流從快速分離器出口向上運動到汽提塔中，與來自該容器的催化劑汽提段的汽提過的烴產物蒸氣和汽提氣結合併且通過常規的分離裝置如旋風分離器(39),其進一步分離任何夾帶的催化劑顆粒與蒸氣。捕獲在旋風分離器中的來自分離器的催化劑通過旋風分離器料腿導入到汽提塔容器(37)的底部用於排入到催化劑的床中，所述催化劑從汽提段中的快速分離器中回收。在合併的蒸氣通過旋風分離器並且離開汽提塔容器後，通過通常被稱為反應器蒸氣管線(34)的管道或導管導入到FCC
技術領域：
已知的常規的產物回收段。來自快速分離器和旋風分離器料腿的催化劑流到汽提塔反應器容器(37)的下段，所述汽提塔反應器容器(37)包括催化劑汽提段，合適的汽提氣，如蒸汽通過物流管線(36)引入其中。汽提段具有數個擋板或規整填料(未示)，在其上向下流動的催化劑逆流通過流動的汽提氣。向上流動的汽提氣，其通常是蒸汽，用於"汽提"或除去任何其它保留在催化劑孔中的或催化劑顆粒之間的烴。汽提的催化劑通過上升式提升管(29)由燃燒空氣物流(25)輸送，所述上升式提升管(29)終止於典型的FCC工藝中的現有的再生器(20)中，從而燒掉任何焦炭，其是石腦油裂化過程的副產物。在再生器中，由燃燒副產物焦炭所產生的熱量被轉移到催化劑，所述副產物焦炭由裂化重質烴在典型的FCC工藝的第一反應區(IO和14)中以及由在下流式反應器(30)的區(33)中的石腦油裂化產生。再生器容器(20)可以是任何常規的先前已知的設計並且可以與本發明的改進工藝和下流式反應區一起使用。再生器-反應器管道(28)或用於再生器的再生過的催化劑輸送管的放置應是這樣的，使得其確保大量的再生過的催化劑的穩定且連續的流動，這是滿足下流式反應器的最大設計要求所需要的。對於本發明工藝的催化劑要求可以與任何通常用於FCC工藝的催化劑一起來確定，例如沸石、二氧化矽-氧化鋁、一氧化碳燃燒促進添加劑、塔底裂化添加劑、生產輕質烯烴的添加劑和任何其它通常用於FCC工藝的催化添加劑。在FCC工藝中的優選的裂化沸石是Y、REY、USY和RE-USY型沸石。為提高石腦油裂化的可能性，通常用於FCC工藝以生產輕質烯烴和提高FCC汽油辛烷值的優選的擇形催化添加劑是ZSM-5沸石晶體或其它五元高矽沸石類型催化劑結構。這種ZSM-5添加劑與常規FCC催化劑中的裂化催化劑沸石和基料結構混合併且優選地用於本發明方法中以便最大化和最優化在下流式反應器中裂化鏈烷烴族石腦油。作為對用於典型的FCC重烴原料的現有的FCC工藝的改進的本發明的特別的優點是由這些裂化反應產生的焦炭的數量。在石腦油裂化中，由於在裂化反應期間產生的焦炭的有限數量而不利地影響整個裝置的操作效率。所產生的焦炭的數量不足以在催化劑再生期間產生足夠的熱量以便使鏈烷烴族石腦油裂化反應在下流式反應器中發生。相比而言，在典型的FCC工藝中在重油或瓦斯油裂化期間所產生的焦炭大於為下流式反應器提供所需熱量的合適值。在本發明的方法中，這種熱量，在容器(20)中，在再生工藝期間，通過混合來自兩種來源的用過的催化劑，通過再生過的催化劑從再生器傳遞到下流式反應器。作為用於同時處理鏈烷烴族石腦油的現有FCC工藝的改進，本發明的進一步的優點在於產物能夠在現有的裝置的回收段中進行回收。未轉化的鏈烷烴族石腦油能夠與烯屬石腦油一起在FCC工藝中進行循環以由裂化烯屬石腦油生產附加的輕質烯烴或者用作成品汽油中的調合料。所述工藝具有這樣的優點，提供了石腦油從各個反應器中的單獨的回收以便進一步單獨的下遊處理，以及將兩種物流結合以便部分循環到FCC裝置或者進行汽油調和的備選方案。實施例使用小型中試裝置來測定用於從裂化典型的鏈烷烴族石腦油原料獲得期望的產品產率的操作條件。使用中試裝置單元來代表下流式反應器中的裂化條件。在以下實施例中，使用兩種催化劑系統來證明裂化鏈烷烴族石腦油以生產輕質烯烴收率的潛能。一種催化劑是典型的低稀土、低氫傳遞的USY型沸石催化劑，其是市售可得的。第二種催化劑系統是同樣市售可得的USY沸石裂化催化劑，摻混有擇形ZSM-5沸石類型的裂化催化添加劑。下表總結了通過在兩個催化劑系統的中試單元中改變反應器溫度來改變裂化苛刻度的影響。tableseeoriginaldocumentpage13權利要求1.一種提高源自原油蒸餾裝置的鏈烷烴族石腦油進料物流向由乙烯、丙烯、丁烯和汽油組成的輕質烴產物物流的轉化的方法，該方法包括a.將鏈烷烴族石腦油的單獨的進料物流導入到下流式反應器的頂部，所述下流式反應器包含新鮮的或再生過的催化劑，具有與用於FCC裝置中的催化劑相同組成，所述FCC裝置與下流式反應器有聯繫；b.操作下流式反應器，進料物流在反應區的停留時間為0.1秒-5秒，操作溫度為900℉-1,200℉，催化劑與進料物流比值為10wt％-80wt％，從而通過裂化鏈烷烴族石腦油進料物流來生產輕質烴反應產物；c.在反應區的下遊，分離在下流式反應器裂化過程中產生的輕質烴反應產物物流與用過的催化劑；和d.回收輕質烴反應產物物流。2.權利要求1的方法，其中操作下流式反應器，進料物流停留時間為0.2秒-2秒。3.權利要求1的方法，其中催化劑與進料物流比值為20wt%-50wt%。4.權利要求1的方法，其中來自下流式反應器的回收的輕質烴反應產物物流受到分餾處理。5.權利要求1的方法，其中來自下流式反應器的回收的輕質烴反應產物物流與來自FCC裝置的流出物物流結合用於分餾處理。6.權利要求1的方法，其包括結合併且混合來自下流式反應器的用過的催化劑與來自FCC裝置的用過的催化劑並且將所結合的用過的催化劑再生以便在FCC裝置和下流式反應器中再次使用。7.權利要求6的方法，其是連續操作的。8.權利要求1的方法，其中通過旋風分離器工藝分離烴反應產物物流與用過的催化劑。9.權利要求1的方法，其包括在反應區之下將驟冷流體施加到反應產物和催化劑。10.權利要求1的方法，其包括在反應區的下遊汽提用過的催化劑。11.一種和在流化催化裂化(FCC)裝置中石油原料的加工一起的產生主要由輕質烯烴乙烯、丙烯和丁烯，和汽油組成的產物物流的方法，所述流化催化裂化(FCC)裝置包含所規定的組成的催化劑，FCC催化劑進料，其是由用過的催化劑再生的，該方法包括a.將單獨的鏈烷烴族石腦油進料物流引入靠近FCC裝置的下流式反應器的上部；b.將用於FCC裝置中的相同類型的再生過的催化劑引入下流式反應器用於與鏈烷烴族石腦油進料物流混合，催化劑與進料物流的比值為10wt%-80wt%;c.使催化劑和鏈烷烴族石腦油混合物通過下流式反應器中的反應區，所述反應區被維持在900°F-1，200°F的溫度，停留時間為O.l秒-5秒；d.分離輕質烯烴和汽油的所得的反應產物物流與用過的催化劑；e.回收反應產物物流；和f.使來自下流式反應器的用過的催化劑通到單獨的再生器，所述再生器還包含來自FCC裝置的用過的催化劑用於再生。12.權利要求11的方法，其中操作下流式反應器，進料物流停留時間為0.2秒-2秒。13.權利要求11的方法，其中催化劑與進料物流比值為20wt%-50wt%。14.權利要求11的方法，其中來自下流式反應器的回收的反應產物物流與來自FCC裝置的流出物物流結合用於分餾處理。15.權利要求11的方法，其中來自下流式反應器的回收的反應產物物流受到分餾處理。全文摘要通過下述方式提高了由乙烯、丙烯、丁烯和汽油組成的輕質烴類的產量將源自外部來源的直餾的鏈烷烴族石腦油進料物流引入輔助的下流式反應器，所述輔助的下流式反應器使用與用於裂化石腦油的相鄰的FCC裝置相同的催化劑組成，從下流式反應器取出期望的輕質烴反應產物物流，和在相同的再生器中再生催化劑，所述再生器用於再生來自FCC裝置的用過的催化劑。通過將下流式反應器的進料物流限制為可以在相對苛刻條件下加工的鏈烷烴族石腦油，最大化了期望的輕質烯烴的回收效率，同時最小化非期望的副產物的產量並且降低了催化劑上的焦炭的形成。文檔編號C10G11/00GK101501164SQ200780026599公開日2009年8月5日申請日期2007年7月13日優先權日2006年7月13日發明者克里斯多福·F·迪恩申請人:沙烏地阿拉伯石油公司