氣固並流下行與上行耦合的催化裂化反應工藝及反應裝置的製作方法
2023-06-25 19:37:51
專利名稱：氣固並流下行與上行耦合的催化裂化反應工藝及反應裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及石油流態化催化裂化與催化裂解反應器的一種新工藝及其裝置，屬於石油化工技術領域。
迄今國內外幾乎所有的FCC反應器均採用流態化提升管反應器，其技術的更新與目的產品的質量要求密切相關。在我國的成品汽油產量中，催化裂化汽油佔80m％以上，其中烯烴含量為40~65v％，明顯高於我國車用汽油烯烴含量不大於35v％的新指標，與「世界燃料規範」汽油II類指標烯烴含量小於20v％的要求相差甚遠中國石化股份公司上海高橋分公司煉油廠3#催化裂化裝置多產異構烴工藝(MIP)技術改造工程技術方案匯報，中國石化集團洛陽石油化工工程公司，2001，8。原油的日趨重質化，以及交通車輛用油指標的提高，對催化裂化輕質油的收率和質量提出了更高的要求。因此，研究與開發提高輕質油收率和質量的新型流化催化裂化與催化裂解的工藝和裝置對我國煉油工業具有重要的現實意義。
大量的實驗研究與工程實踐表明原料油催化裂化與催化裂解過程可分為兩個顯著的階段，第一階段是烴類的快速裂解反應，適宜在高溫、短停留時間和平推流下進行，可以得到更多的汽油及液化氣，此過程在0.4～0.8秒內可實現50～70％的轉化率Gartside，R.J.QC-A New Reaction System.In Fluidization VI，eds.J.R.Grace，L.W.Shemilt andM.A.Bergougnou，Engineering Floundation，New York，1989，p25-32鄧欣.下行床反應器催化裂解和催化裂化熱態試驗研究[碩士學位論文].北京清華大學化學工程系，2001，12；第二階段是沉積在催化劑上已部分縮合的重組分及焦炭，則需低溫長停留時間，進一步裂解成輕柴油、油漿和焦炭，在此過程中顆粒返混對產物組分的選擇性不大。
為了實現上述目的，本發明提出的第一種技術方案為一種氣固並流下行與上行耦合的催化裂化反應工藝，其特徵在於採用先下行後上行的反應工藝，其工藝步驟按如下順序進行(1)再生器來的新鮮催化劑、原料油先進入氣固並流下行反應段進行裂解反應，其出口溫度控制在510～535℃，氣固停留時間為0.5～1.2秒；(2)從下行反應段流出的油氣和催化劑及產品氣直接進入提升管上行反應段，經提升氣提升和降溫後，進行選擇性氫轉移和異構化反應，其出口溫度為480～510℃，氣固停留時間為1.0～4.0秒；(3)在反應器出口處經氣固快速分離器進行待生催化劑與產品氣分離，經旋風收集系統回收催化劑後通過產品出口引出反應器；待生催化劑在沉降器下部收集，在氣提蒸汽的作用下通過待生催化劑出口流出沉降器，返回再生器進行催化劑再生，進入下一個循環。
本發明的另一種技術方案是一種氣固並流下行與上行耦合的催化裂化反應工藝，其特徵在於 採用先下行後上行的反應工藝，其工藝步驟按如下順序進行(1)從再生器來的新鮮催化劑、原料油先進入氣固並流下行反應段進行裂解反應，其出口溫度控制在510～535℃，氣固停留時間為0.5～1.2秒；(2)從下行反應段流出的油氣和催化劑及產品氣進入氣固快速分離器進行油氣和催化劑顆粒的分離，再通過輕油引出閥把裂解得到得產品氣提前引出至反應器沉降器；(3)從氣固快速分離器分離下來的催化劑及吸附在催化劑上的油氣重組分進入提升管上行反應段，經提升氣提升和降溫後，繼續進行裂解反應，其出口溫度為480～510℃，氣固停留時間為1.0～4.0秒；(4)經反應器出口處的氣固快速分離器進行待生催化劑與產品氣分離，由旋風收集系統回收催化劑後通過產品出口引出反應器；待生催化劑在沉降器下部收集，在氣提蒸汽的作用下通過待生催化劑出口流出沉降器，返回再生器進行催化劑再生，進入下一個循環。
為了使輕油收率有進一步的提高，本發明對上述兩種催化裂化反應工藝，還採用在提升管反應段的不同高度處噴入從分餾塔過來的回煉油、油漿或油渣，參與裂化反應。
根據本發明提供的上述兩種催化裂化反應工藝，本發明分別提供了實施兩種催化裂化反應工藝的反應裝置一種氣固並流下行與上行耦合的催化裂化反應器裝置，主要包括催化裂化反應器，設置在反應器入口處的催化劑分布裝置，設置在反應器出口處的氣固快速分離器以及反應器旋風收集系統，沉降器，提升氣入口，氣提蒸氣入口以及待生催化劑出口，其特徵在於所述的催化裂化反應器採用氣固並流下行反應段和提升管上行反應段相耦合的結構。
一種氣固並流下行與上行耦合的催化裂化反應器裝置，主要包括催化裂化反應器，設置在反應器入口處的催化劑分布裝置，設置在反應器出口處的氣固快速分離器以及反應器旋風收集系統，沉降器，提升氣入口，氣提蒸氣入口以及待生催化劑出口，其特徵在於所述的催化裂化反應器採用氣固並流下行反應段和提升管上行反應段相耦合的結構，在所述氣固並流下行反應段的出口處設有中間氣固快速分離器，並在所述分離器與沉降器之間設有輕油引出閥及連接管。
本發明由於採用了先下行後上行的工藝特點，和現有技術相比有汽油收率和質量更高的優點。採用下行反應器能夠消除上行反應器催化劑返混現象，使徑向流動趨於均勻，減少二次裂化，通過超短接觸(停留時間分布窄，能夠滿足1秒以下的接觸時間要求)，充分利用催化劑的初始活性，可提高汽油的選擇性，降低幹氣與焦炭的生成，使汽油收率比提升管反應器提高約6.6％左右。從下行反應段出來的催化劑顆粒及其沉積在上面的重質成分可以在提升管反應段進一步裂解反應。採用本發明的反應裝置，既保持了提升管反應器原有的優點，又通過分段反應和中間氣固快速分離達到高的轉化率和輕油及液化氣收率。另外，在不安裝中間氣固快速分離器時，可在上行反應段內進行選擇性氫轉移和異構化反應，降低輕質油的烯烴含量。該裝置結構簡單，操作簡便，便於對舊裝置進行改造。
本發明的工作原理是將催化裂化反應器分為兩個反應段——氣固並流下行反應段和上行反應段。首先通過氣固並流反應段順重力場下行，在該反應段內以一次裂化反應為主，反應溫度高，接觸時間短，停留時間分布均一，可以降低幹氣及焦炭生成，提高輕油及液化氣生成量。然後從下行反應段出來的油氣與催化劑混合物或催化劑與新補充進來的回煉油再進入提升管上行反應段進一步進行裂解反應，這時反應溫度稍低，接觸時間長。在第一反應段(下行床)出口可以安裝中間快速氣固分離裝置，也可以不安裝中間快速氣固分離裝置。①當安裝快速氣固分離裝置時，下行反應段出來的油氣和催化劑混合物經分離後，油氣產品直接進入反應器沉降器，可有效地抑制二次裂化反應，增加輕油收率。被分離下來的催化劑顆粒及其附帶的油氣，通過提升氣(可為H2O或幹氣)提升後進入提升管上行反應段進一步裂解，提高輕油收率。②當不安裝中間快速氣固分離裝置時，從下行反應段出來的油氣和催化劑混合物被提升氣降溫提升後，直接進入提升管上行反應段，通過低溫長接觸時間，進行選擇性氫轉移和異構化反應，提高汽油中的異構烷烴的含量，降低烯烴含量。本發明還可以在提升管上行反應段的不同高度處噴入由分餾塔過來的油漿、回煉油或油渣，參與裂化反應或進行選擇性氫轉移及異構化反應，其目的是為了進一步提高輕油的收率，降低汽油中的烯烴含量。
圖2為本發明的另一個具體的實施例，是一種在下行反應段出口處不安裝快速氣固分離裝置的氣固並流下行和上行耦合的催化裂化與催化裂解反應器裝置的結構示意圖。
另一種情況是在氣固並流下行反應段出口處不安裝中間氣固快速分離器8，流出下行段的油氣和催化劑及產品氣直接進入提升管上行反應段9，經提升氣提升和降溫後，繼續進行反應，這種操作的目的是進行選擇性氫轉移和異構化反應，提高汽油中的異構烴和芳烴含量，降低烯烴含量。
實施例採用氣固並流下行和上行耦合的反應裝置可用於摻煉減壓渣油或全渣油催化裂化生產輕油的工藝過程，這時下行反應段的出口溫度控制在525℃，上行反應段出口溫度控制在500℃；下行段反應區的停留時間大致為0.8秒，上行段反應區的停留時間大致為2.0秒；反應區空速範圍(WHSV)為10～25h-1；劑油比可操作範圍為5～20，再生器密相溫度為700℃。在上述操作範圍內汽油烯烴含量可降低至20v％左右，其它各項指標均可以保持大致不變或略有提高。
權利要求
1.一種氣固並流下行與上行耦合的催化裂化反應工藝，其特徵在於採用先下行後上行的反應工藝，其工藝步驟按如下順序進行(1)從再生器來的新鮮催化劑、原料油先進入氣固並流下行反應段進行裂解反應，其出口溫度控制在510～535℃，氣固停留時間為0.5～1.2秒；(2)從下行反應段流出的油氣和催化劑及產品氣直接進入提升管上行反應段，經提升氣提升和降溫後，進行選擇性氫轉移和異構化反應，其出口溫度為480～510℃，氣固停留時間為1.0～4.0秒；(3)在反應器出口處經氣固快速分離器進行待生催化劑與產品氣分離，經旋風收集系統回收催化劑後通過產品出口引出反應器；待生催化劑在沉降器下部收集，在氣提蒸汽的作用下通過待生催化劑出口流出沉降器，返回再生器進行催化劑再生，進入下一個循環。
2.一種氣固並流下行與上行耦合的催化裂化反應工藝，其特徵在於採用先下行後上行的反應工藝，其工藝步驟按如下順序進行(1)從再生器來的新鮮催化劑、原料油先進入氣固並流下行反應段進行裂解反應，其出口溫度控制在510～535℃，氣固停留時間為0.5～1.2秒；(2)從下行反應段流出的油氣和催化劑及產品氣通過中間氣固快速分離器進行油氣和催化劑顆粒的分離，再通過輕油引出閥把裂解得到的產品氣提前引出至反應器沉降器；(3)從氣固快速分離器分離下來的催化劑及吸附在催化劑上的油氣重組分進入提升管上行反應段，經提升氣提升和降溫後，繼續進行裂解反應，其出口溫度為480～510℃，氣固停留時間為1.0～4.0秒；(4)經反應器出口處的氣固快速分離器進行待生催化劑與產品氣分離，由旋風收集系統回收催化劑後通過產品出口引出反應器；待生催化劑在沉降器下部收集，在氣提蒸汽的作用下通過待生催化劑出口流出沉降器，返回再生器進行催化劑再生，進入下一個循環。
3.按照權利要求1或2所述的氣固並流下行與上行耦合的催化裂化反應工藝，其特徵在於在提升管上行反應段的不同高度處噴入從分餾塔過來的回煉油、油漿或油渣，參與裂解反應。
4.實施如權利要求1所述的一種氣固並流下行與上行耦合的催化裂化反應裝置，主要包括催化裂化反應器，設置在反應器入口處的催化劑分布裝置，設置在反應器出口處的氣固快速分離器以及反應器旋風收集系統，沉降器，提升氣入口，氣提蒸氣入口以及待生催化劑出口，其特徵在於所述的催化裂化反應器採用氣固並流下行反應段和提升管上行反應段相耦合的結構。
5.實施如權利要求2所述的一種氣固並流下行與上行耦合的催化裂化反應裝置，主要包括催化裂化反應器，設置在反應器入口處的催化劑分布裝置，設置在反應器出口處的氣固快速分離器以及反應器旋風收集系統，沉降器，提升氣入口，氣提蒸氣入口以及待生催化劑出口，其特徵在於所述的催化裂化反應器採用氣固並流下行反應段和提升管上行反應段相耦合的結構，並在所述氣固並流下行反應段的出口處設有中間氣固快速分離器，所述的中間氣固快速分離器與沉降器之間設有輕油引出閥及引出管。
全文摘要
氣固並流下行與上行耦合的催化裂化反應工藝及反應裝置,涉及一種石油流態化催化裂化工藝及反應裝置。本發明採用了先下行後上行的反應工藝,並通過在下行反應段出口處設置或不設置氣固快速分離器的兩種結構形式,提高汽油和液化氣的收率,降低幹氣與焦炭的生成量;或進行選擇性氫轉移和異構化反應,提高汽油中異構烴和芳香烴的含量,降低烯烴含量。此外本發明還採用將由分餾塔過來的回煉油、油漿或渣油在提升管上行反應段的不同高度噴入,參與裂解反應或選擇性氫轉移及異構化反應,進一步提高了輕油的收率,降低汽油中的烯烴含量。該裝置結構簡單,操作簡便,便於對舊裝置進行改造。
文檔編號C10G11/00GK1371960SQ0210383
公開日2002年10月2日 申請日期2002年3月29日 優先權日2002年3月29日
發明者魏飛, 羅國華, 李志強, 金湧 申請人:清華大學