並列式複合提升管循環反應-再生裝置的製作方法

2023-05-28 12:57:11 1

專利名稱：並列式複合提升管循環反應-再生裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種並列式複合提升管循環反應-再生裝置。
背景技術：
乙烯、丙烯是重要的基本有機合成原料。目前，乙烯、丙烯的生產主要依賴蒸汽熱 裂解。約90 %的乙烯和61 %的丙烯來自蒸汽熱裂解過程，該工藝雖然已在全球範圍內得 到廣泛應用，但仍存在不盡人意之處，尤其是反應需要高溫(800 1200°C )，能耗大，低附 加值的幹氣收率高。如果引入催化劑，採用催化裂解的方法，則可使反應溫度降低50 200°C，減少能耗和幹氣的生成，並提高丙烯選擇性，所以目前不少研究者都致力於催化裂 解制乙烯、丙烯的研究。輕烴、輕油催化裂解制乙烯、丙烯過程，和重油催化裂化相比，原料碳數低，難裂 解，而且目的產物為氣體，所以反應需要高溫。將輕烴、輕油催化裂解和重油催化裂化耦合 在一起，可以利用重油反應過程的富餘熱量，於是發展出一系列雙提升管技術，此類技術是 在傳統的重油流化催化裂化技術的基礎上，增加了一根和裂解重油類似的提升管，通過裂 解輕烴、輕油來增產乙烯、丙烯，如W099/57230、US2002/01899732002、ZL03126213. 9。其中， W099/57230公布的雙提升管技術是兩根提升管反應系統分別裂解重油和汽油，並各自使用 不同類型的催化劑，通過兩套相互獨立的提升管反應器、再生器和沉降器形成兩路催化劑 循環。裂解汽油的提升管採用的反應溫度在500 650°C間。該技術的丙烯收率可達到 16. 8 %。US2002/01899732002中推出的雙提升管技術依然是重質原料油先進第一個提升管 反應，反應產物中的汽油餾分再進第二個提升管反應器反應，但採用一種催化劑，有一個沉 降器和再生器，即沉降器下部為汽提段，汽提段下方經待生催化劑輸送管和再生器相連；再 生器下部通過兩根再生斜管分別與兩根提升管反應器的下部相連；兩根提升管反應器的上 部均與沉降器內的氣固快速分離器相連。Mobil與Kellogg公司聯合開發的MAXOFINtmI 藝類似於US2002/01899732002所述的技術，在最大量生產丙烯的條件下，第一根和第二根 提升管頂部溫度分別為537°C和593°C、劑油比分別為8. 9和25，乙烯和丙烯的收率分別為 4. 30%和 18. 37%。這些雙提升管技術中所增加的裂解輕烴、輕油的提升管反應器和裂解重油的提升 管反應器形式一致，即兩根提升管反應器均在沉降器和再生器外部。此類技術，雖然和輕 烴、輕油單獨反應相比，在一定程度上提高了供給輕烴、輕油裂解的熱量，然而重油反應得 到的結焦催化劑再生時產生的熱量有限，較難實現輕烴和輕油在高於650°C的條件下裂解。 另外，循環流化床技術中反應所需熱量和進入提升管反應器的再生催化劑的量直接相關， 重油催化裂化適宜的反應溫度比輕烴、輕油催化裂解低，因此上述技術中輕烴、輕油和重油 反應在催化劑循環量和反應溫度的調控方面存在較難調和的矛盾，從而使得重油和輕烴、 輕油反應可調節的反應條件範圍縮小，甚至難以在各自適宜的條件內進行反應，經濟效益 有所降低。

發明內容
本發明為解決輕烴、輕油和重油耦合催化裂解過程中，採用提升管反應器進行循 環反應再生時，輕烴、輕油和重油的反應難以在各自適宜條件下反應的技術問題，提供一種 新的並列式複合提升管循環反應_再生裝置。該方法用於多產乙烯、丙烯的重油催化裂化 過程中，具有乙烯、丙烯收率高，經濟性好的優點。為解決上述問題，本發明採用的技術方案如下一種並列式複合提升管循環反 應-再生裝置，主要包括至少一個內嵌提升管反應器1、外置提升管反應器19、再生器2、沉 降器3 ；沉降器3內部設有氣固旋風分離器8和氣固快速分離器25，頂部開有產品出口 12， 下部為汽提段4，汽提段4在再生器2內部，經待生催化劑輸送管18和再生器2相連；再生 器2內部設有氣固旋風分離器24，上部開有煙氣出口 16，下部分別通過再生斜管5和20與 內嵌提升管反應器1的下部和外置提升管反應器19的下部相連；內嵌提升管反應器1的上 部出口與沉降器3內的氣固快速分離器25相連，中部為主反應區，位於再生器2內部，下部 位於再生器2外部，並設有至少一個進料噴嘴11 ；外置提升管反應器位於再生器2外部，上 部出口與沉降器3內的氣固快速分離器25相連，下部設有進料噴嘴22 ；沉降器3和內嵌提 升管反應器1相互並列。上述技術方案中，內嵌提升管反應器1可為2 3根；各內嵌提升管反應器1的主 反應區可以變徑，位於再生器2下部催化劑密集的密相區部分的管徑小，位於再生器2上部 催化劑密度低的稀相區部分的管徑大，從而形成兩個反應區，適合再生器2密相床和稀相 床溫差較大的情況，以減少提升管不同部位溫度差異過大而引起的變形，管徑比優選範圍 為0. 5 0. 9 ；各內嵌提升管反應器1的進料噴嘴10可設置至少2個，進輕烴、輕油或回煉 未反應的輕烴、輕油。外置提升管反應器19可為2 3根；各外置提升管反應器19的進料 噴嘴10可設置至少2個，進重油或回煉未反應的重油。再生器2的密相區內設有燃料油氣 噴嘴15，可噴燃料油氣來提高再生器溫度。沉降器3內的氣固旋風分離器8和再生器2內 的氣固旋風分離器24均為1 3級。輕烴、輕油原料優選混合C4氣體、石腦油、FCC汽油、輕柴油或加氫尾油，重油原料 優選常壓蠟油、常壓渣油、減壓蠟油或減壓渣油。各內嵌提升管反應器1的平均反應溫度為 570 680°C，反應壓力為0. 1 0. 35MPa，劑油比為6 40(重量比)，反應器內催化劑密 度為50 400千克/米3，油氣進入反應器處線速度為0. 5 8米/秒；各外置提升管反應 器19的平均反應溫度為470 550°C，反應壓力為0. 1 0. 35MPa，劑油比為4 12 (重量 比)，反應器內催化劑密度為50 100千克/米3，油氣進入反應器處線速度為4 13米/ 秒；再生器2溫度為650 750°C。催化劑選自至少一種孔徑為0. 4 0. 65納米的矽鋁、鋁磷、矽磷鋁分子篩或複合 分子篩，載體為適宜的多孔性基體材料混合物，多孔基體材料包括高嶺土、氧化鋁、氧化矽、 氧化鎂、氧化鋯、氧化釷、氧化鈹等，其本身具有酸性，有一定催化性能，基體也可以是共凝 膠形式。本發明所述的產物收率定義為單位時間生成的乙烯、丙烯質量除以原料量，轉化 率定義為(100-未轉化的原料)/100X100%。停留時間為提升管反應器體積除以油氣對數 平均體積流量，其中油氣對數平均體積流量為提升管出口和入口油氣體積流量之差除以油 氣出口和入口平均體積流量之商的對數。劑油比(C/0)為催化劑循環量(噸/小時)與總進料量(噸/小時)之比。本發明提出將裂解輕烴、輕油的提升管反應器置於再生器內部，並引入燃料油氣 線。這樣，一方面輕烴、輕油裂解過程可以利用再生器內部的高溫氛圍提供反應所需熱量， 並減少提升管反應器的熱量損失，實現輕烴、輕油高溫催化裂解制乙烯、丙烯；另一方面， 重油催化裂化過程可以不受輕烴、輕油裂解的影響，在相對溫和的條件下生產優質汽柴油。 採用本發明的技術方案可保證輕烴、輕油裂解的提升管反應器內平均反應溫度達到570 680°C，劑油比為6 40 ；重油催化裂化的平均反應溫度為470 550°C，劑油比為4 12。 在兩根提升管反應器分別以大慶減壓蠟油、FCC輕汽油為原料，採用含USY和ZSM-5兩種分 子篩的催化劑，大慶減壓蠟油的反應溫度為500°C、劑油比為6，FCC輕汽油的反應溫度為 670°C、劑油比為35時，乙烯和丙烯單程收率為26. 73%，取得了較好的技術效果。


圖1為本發明所述裝置的結構示意圖。圖1中，1為內嵌提升管反應器；2為再生器；3為沉降器；4為汽提段；5為內嵌提 升管的再生斜管；6為內嵌提升管的再生滑閥；7為待生塞閥；8為沉降器內旋風分離器；9 為空氣分布器；10為內嵌提升管的噴嘴；11為輕烴、輕油類原料；12為裂解氣；13為提升介 質；14為再生空氣；15為燃料油氣噴嘴；16為煙氣出口 ；18為待生催化劑輸送管；19為外 置提升管反應器；20為外置提升管的再生斜管；21為外置提升管的再生滑閥；22為外置提 升管的噴嘴；23為重油類原料；24為再生器內旋風分離器；25為氣固快速分離器。輕烴、輕油原料11經進料噴嘴10進入內嵌提升管反應器1中，與再生催化劑接 觸，反應生成含有低碳烯烴的產物攜帶待生催化劑經過氣固快速分離器25進入沉降器3和 汽提段4 ；重油原料23經進料噴嘴22進入外置提升管反應器19中，與分子篩催化劑接觸， 反應生成的產物攜帶待生催化劑經過氣固快速分離器25進入沉降器3和汽提段4 ；旋風分 離器8分離出來的大部分催化劑進入汽提段4，而氣相產品以及部分未被旋風分離器8分 離的催化劑進入下一級旋風分離器進行再次分離；氣相產品12經出口管線進入後續的分 離工段；被旋風分離器8分離出的待生催化劑經過汽提後經過待生催化劑輸送管18和待生 塞閥7，進入再生器2中燒炭再生，焦炭燃燒生成的煙氣經再生器內旋風分離器24，從煙氣 出口 16進入後續的能量回收系統；再生完成的催化劑通過內嵌提升管的再生斜管5進入內 嵌提升管1，經外置提升管的再生斜管20進入外置提升管19 ；提升介質13使內嵌提升管1 和外置提升管19中的再生催化劑向上運動，和分別和原料11、23接觸反應。下面通過實施例對本發明作進一步的闡述。
具體實施例方式實施例1在圖1所示的裝置上，進行了多產乙烯的2組實驗，反應原料、催化劑、反應條件及 結果如表1所示。內嵌式提升管反應器規格為Φ40毫米X4毫米X4. 5米，沒有變徑。外 置式提升管反應器規格為Φ25毫米X2.5毫米X6米，沒有變徑。沉降器規格為Φ80毫 米X6毫米X 1.5米，其中旋風分離器為一級。再生器規格為Φ325毫米X8毫米X4米， 其中旋風分離器為一級。內嵌式提升管反應器嵌套於再生器內部，下部位於再生器外部的地方裝有一個進料噴嘴。再生器內距底部2米的平面上設有三個燃料油氣噴嘴，等分排布， 通入甲烷氣體進行燃燒，甲烷流量為80毫升/分鐘。混合C4中丁烯的質量百分含量為73. 8% (其中順_2_ 丁烯的質量百分含量為 23. 48%，反-2- 丁烯的質量百分含量為48. 86%,1-丁烯的質量百分含量為1. 46% )，正丁 烷的質量百分含量為26. 2% ；FCC輕汽油主要為戊烯、己烯，質量百分含量分別為36. 4%和 34. 1 % ；大慶減壓蠟油的密度為0. 88克/釐米3，H的質量百分含量為13.52%，飽和分的質 量百分含量為85. 82%，芳香分的質量百分含量為11. 54%，膠質的質量百分含量為2. 64%； 大慶常壓渣油的密度為0. 90克/釐米3，H的質量百分含量為12. 63%,飽和分的質量百分 含量為47. 54%,芳香分的質量百分含量為29. 82%，膠質的質量百分含量為22. 61 %，浙青 質的質量百分含量為0.03%。第1組實驗中FCC汽油和大慶減壓蠟油的質量比為4 6， 第2組實驗中混合C4和大慶常壓渣油的質量比為2 8。實驗所用催化劑的製備方法將HZSM-5分子篩、超穩Y型分子篩、載體和粘結劑機 械混合，加入適量水、HCl和H3PO4，控制PH值不小於3，漿液攪拌均勻後於500°C下噴霧成 型。所得混合分子篩催化劑中，分子篩與基質的質量比為3 6.9，？205含量為1%;擬511-5分 子篩的矽鋁摩爾比SiO2Al2O3為38，超穩Y型分子篩的矽鋁摩爾比SiO2Al2O3為8 ；ZSM-5和 Y分子篩的質量比為2 8;基質為高嶺土和三氧化二鋁的混合物，兩者的質量比為2 8。再生器內的溫度為680 730°C。表1
權利要求
一種並列式複合提升管循環反應 再生裝置，主要包括內嵌提升管反應器(1)、外置提升管反應器(19)、再生器(2)、沉降器(3)；沉降器(3)內部設有氣固旋風分離器(8)和氣固快速分離器(25)，頂部開有產品出口(12)，下部為汽提段(4)，汽提段(4)在再生器(2)內部，經待生催化劑輸送管(18)和再生器(2)相連；再生器(2)內部設有氣固旋風分離器(24)，上部開有煙氣出口(16)，下部分別通過再生斜管(5)和(20)與內嵌提升管反應器(1)的下部和外置提升管反應器(19)的下部相連；內嵌提升管反應器(1)的上部出口與沉降器(3)內的氣固快速分離器(25)相連，中部為主反應區，位於再生器(2)內部，下部位於再生器(2)外部並設有至少一個進料噴嘴(11)；外置提升管反應器位於再生器(2)外部，上部出口與沉降器(3)內的氣固快速分離器(25)相連，下部設有進料噴嘴(22)；沉降器(3)和內嵌提升管反應器(1)相互並列。
2.根據權利要求1所述的並列式複合提升管循環反應_再生裝置，其特徵在於所述進 料噴嘴(11)和(22)分別至少為2個。
3.根據權利要求1所述的並列式複合提升管循環反應_再生裝置，其特徵在於再生器 (2)的密相區處設有燃料油氣噴嘴(15)。
4.根據權利要求1所述的並列式複合提升管循環反應_再生裝置，其特徵在於所述的 氣固旋風分離器⑶和(24)均為1 3級。
5.根據權利要求1所述的並列式複合提升管循環反應_再生裝置，其特徵在於所述的 再生器(2)內部的內嵌提升管反應器(1)的主反應區位於密相床中的管徑小，位於稀相床 中的管徑大，管徑比為0. 5 0. 9。
6.根據權利要求1所述的並列式複合提升管循環反應_再生裝置，其特徵在於內嵌提 升管反應器⑴為2 3根。
7.根據權利要求1所述的並列式複合提升管循環反應_再生裝置，其特徵在於外置提 升管反應器(19)為2 3根。
全文摘要
本發明涉及一種並列式複合提升管循環反應-再生裝置，主要解決現有輕烴、輕油和重油耦合催化裂解過程中，採用提升管反應器進行循環反應再生時，輕烴、輕油和重油的反應難以在各自適宜條件下反應的問題。本發明通過採用反應-再生裝置主要包括內嵌提升管反應器1、外置提升管反應器19、再生器2、沉降器3；內嵌式提升管反應器1的下部在再生器2的外部，中部的主反應區設在再生器2內部；外置式提升管反應器19在再生器2外部；沉降器3、汽提段4和內嵌提升管反應器1相互並列的技術方案較好地解決了該問題，可用於多產乙烯、丙烯的重油催化裂化工業生產中。
文檔編號C10G11/14GK101992046SQ200910057830
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月31日 優先權日2009年8月31日
發明者李曉紅, 王洪濤, 謝在庫, 金永明 申請人:中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院