CN101134160B - 一种催化裂解生产低碳烯烃的反应装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种以催化裂化装置的高温再生烟气为热源，以石脑油等轻质油品为原料进行催化裂解反应生产低碳烯烃的生产装置。包括再生烟气物流主管路、反应器、原料预热器、水封罐等。本发明可以节省裂解反应加热炉、催化裂化装置回收烟气热能的烟气透平、一氧化碳锅炉等设备，同时又使催化裂化装置的再生烟气得到综合利用，即降低了装置建设投资，也节省了装置燃料消耗，有利于节能，可降低产品生产成本。

Description

一种催化裂解生产低碳烯烃的反应装置
技术领域
本发明涉及一种生产装置，特别是一种以催化裂化装置的高温再生烟气为热源，以石脑油等轻质油品为原料进行催化裂解反应生产低碳烯烃的生产装置。
背景技术
目前，石脑油等轻质油品生产低碳烯烃的工艺方法，既有采用管式蒸汽热裂解工艺生产低碳烯烃的技术，也有在流化催化裂化装置上，通过改变装置所用的催化剂和反应条件来生产低碳烯的工艺技术。而采为蒸汽热裂解方法生产低碳烯烃的工艺技术是一种较为成熟的技术，但这种工艺操作条件苛刻，能耗高，生产的低碳烯烃产品成本高。中国专利申请99805808.4公开了一种采用流化催化裂化工艺技术从石脑油/蒸汽进料选择性生产轻质烯烃的方法，这种流化床工艺是将适合石脑油等轻质油品裂解的催化剂与适合重油裂解的催化剂进行了混合，这就降低了催化剂中的适合石脑油等轻质油品裂解的活性，使得石脑油裂解转化率低，同时，由于流化床催化剂存在流失消耗的特点，也使得生产低碳烯烃的成本较高；专利U.S.S.R.SU 1660725 A1也公开了一种管状的反应装置，但这种管状反应装置需由外部加热设备进行辐射传热，才能满足工艺技术要求，一是装置投资大，二是由于需辐射传热，要求炉管的材质等级较高，由于又消耗大量的燃料，装置能耗高，从而使生产的低碳烯烃产品成本高。
而目前催化裂化装置的高温再生烟气物流主要是用于生产低附加值的低压蒸汽，虽然通过产生蒸汽使高温烟气物流得到了利用，降低了装置的能耗，但仍不是最佳的利用途径。
发明内容
为合理利用再生烟气物流，本发明提供了一种以催化裂化装置再生烟气物流为热源的反应装置，特别是一种催化裂解生产低碳烯烃的反应装置。
本发明所述的反应装置，包括：
一个再生烟气物流主管路(1)；
一个反应器(3)，其位于催化裂化装置再生烟气物流主管路中，利用再生烟气物流与列管反应器内的物料进行热交换，使流经该反应器的原料在其内部催化剂的作用下，进行反应；
一个原料预热器(4)，其位于再生烟气物流的主管路(1)中，但其位于反应器(3)后部，与反应器(3)顺序布置，主要用于继续回收再生烟气物流的热能，提高原料入反应器的温度；
一个前部水封罐(2)，位于反应器的前部烟气物流管路(1)中；和一个后部水封罐(5)，位于原料预热器的后部烟气物流管路中，主要是用来切断再生烟气物流通过反应器、原料预热器；
一个装配有蝶阀(8)的烟气物流旁路装置(7)，与水封罐、反应器(3)、原料预热器(4)并列布置，其作用是用来调节反应器(3)的反应温度，及在异常情况下切断反应器供热；
一个吹扫除尘装置(6)，主要是与反应器(3)、预热器(4)相连，采用气体，如低压蒸汽或压缩氮气，清除各换热单管外的催化剂粉尘，以保证较高的传热效率。
反应器可以是由多个单管反应器组成的列管式反应器，每根列管反应器可以是外部带有翅片和不带有翅片的反应器，优选为带有翅片的列管反应器。带有的翅片可以是任意形式的翅片，列管反应器外部带有的翅片其翅片延长方式优选与列管反应器长度方向相同。列管反应器上的翅片是由长50mm～100mm，宽5mm，高5mm，翅片左右间距为20mm～30mm的一系列翅片组成的一个集合体。列管反应器的列管排数为2排～40排，优选20排～30排；单管反应器的内径可以是40mm～80mm，优选50mm～60mm。
本发明所述的反应装置可以用于催化裂解生产低碳烯烃，其加热热源为催化裂化装置的再生烟气物流。所说的再生烟气物流，可以是未经过烟气透平做功的催化裂化装置催化剂的高温再生烟气物流，也可以是经过烟气透平做功的催化裂化装置的催化剂高温再生烟气物流，但不能是经过取热降温后的催化裂化装置催化剂再生烟气物流。
反应器的列管内装填有沸石分子筛催化剂，优选ZSM-5分子筛或ZSM-5分子筛与MCM-49分子筛的的混合成份，这样的分子筛通过进行磷和镧改性后，具有非常好的低温裂化性能，可以满足石脑油等轻质油品的低温裂解要求。
下面结合附图对本发明作详细说明。
附图1为以催化裂化装置的再生烟气物流为热源，以石脑油等轻质油品为原料的催化裂解生产低碳烯烃的反应装置。其中：
1-再生烟气物流主管路；
2-前部水封罐
3-反应器
4-原料预热器
5-后部水封罐
6-吹扫除尘装置
7-烟气物流旁路装置
8-蝶阀
从催化裂化装置再生器顶部出来的高温再生烟气物流通过烟气物流主管路(1)在反应器前部水封罐(2)前分为两部分，一部分烟气物流经过前部水封罐(2)后，再流过反应器(3)和原料预热器(4)，为石脑油等轻质油品的原料预热和反应提供热量，供热后的再生烟气物流再经过后部水封罐(5)后进入再生烟气物流的后处理装置；一部分烟气物流通过带有可调高温蝶阀(8)的烟气物流旁路(7)后再与流过水封罐(5)后的再烟气物流合并，进入再生烟气物流的后处理装置。
来自催化裂化装置的粗石脑油或来自常减压装置的直馏石脑油等轻质油品原料，首先进入该反应装置的原料预热器(4)，与再生烟气物流换热后通过大家熟知的列管反应器原料集合器经再分配后，进入预先装填好的适合石脑油等轻质油器进行催化裂解的催化剂列管反应器(3)内，进行催化裂解反应生成含有乙烯、丙烯及碳四烯烃的反应产物，从每个列管反应器出来的反应产物进入反应产物集合器后，送入催化裂化装置与催化裂化的反应产物一起进行分离处理。
在生产过程中或生产末期，可使用吹扫除尘装置(6)对反应器(3)和原料预热器(4)进行吹扫除尘操作，以提高反应器(3)和原料预热器(4)的传热效果和利于检修工作，吹扫除尘装置及安装与一般锅炉的吹扫装置及安装方法相似。
本发明可以节省裂解反应加热炉、催化裂化装置回收烟气热能的烟气透平、一氧化碳锅炉等设备，同时又使催化裂化装置的再生烟气得到综合利用，即降低了装置建设投资，也节省了装置燃料消耗，有利于节能，降低产品生产成本。
具体实施方式
现结合实施例对本发明详细描述。
实施例1
采用附图1所示的反应装置。在反应器装置投用前，在列管反应器中装填已制备好的催化剂，可预先投用原料预热装置(4)，进行反应器装置(3)外冷循环，并全开烟气物流旁路中的高温蝶阀(8)，对反应器装置(3)前后的两个水封罐(2，5)已进行了注水水封操作，待催化裂化装置操作正常后，先解除反应器装置(3)的后部水封罐(5)的水封作用，再解除反应器装置(3)的前部水封罐(2)的水封作用，使再生烟气物流部分流过反应装置(3)，待反应器装置(3)内温度达到250℃以上时，可以将预热后的原料切入反应器装置(3)中进行裂解反应，随着烟气物流旁路蝶阀(8)的开度减少，流过反应器装置(3)的烟气物流的增大，反应温度逐渐升高，反应过程逐渐加大，通过调节旁路系统的蝶阀(8)开度，保持反应温度控制在550℃~700℃之间，进行正常的裂解反应操作，反应产物不断从反应装置(3)中引出送入催化裂化装置区，与催化裂化装置的反应产物合并后进行统一分离处理。
在异常情况下，如催化裂化装置操作异常等，通过调节烟气物流旁路(7)上的高温蝶阀(8)开度，使烟气物流尽量走旁路(7)系统，同时对反应器(3)前部的水封罐(2)进行注水水封操作，待前部水封罐(2)水封操作完成后，再进行预后部水封罐(5)的注水水封操作，使原料预热(4)和反应装置(3)与催化裂化装置的高温再生烟气物流隔离开来，从而进行该系统的检维修作业。
实施例2
列管反应器中装填有经过磷、镧改性后的ZSM-5分子筛催化剂，在反应温度580℃，反应时间10小时，空速为2，蒸汽/油重量比为0.7的情况下，以大庆直馏石脑油为原料的反应结果：乙烯收率15％，丙烯收率24％，丁烯收率8％。
实施例3
列管反应器中装填有经过磷、镧改性后的ZSM-5分子筛催化剂，在反应温度600℃，反应时间12小时，空速为2，蒸汽/油重量比为0.65的情况下，以大庆直馏石脑油为原料的反应结果：乙烯收率15.8％，丙烯收率26.4％，丁烯收率8.3％。
实施例4
列管反应器中装填有经过磷、镧改性后的ZSM-5与MCM-49进行了1∶1混合后的催化剂，反应温度为640℃，反应时间为7小时，空速为2，蒸汽/油重量比为0.7的情况下，以大庆直馏石脑油为原料的反应结果：乙烯收率18.1％，丙烯收率28.2％，丁烯收率8.9％。

Claims (8)

1.一种以催化裂化装置再生烟气物流为热源的反应装置，包括
一个再生烟气物流主管路(1)；
一个反应器(3)，其位于催化裂化装置再生烟气物流主管路中，利用再生烟气物流与列管反应器内的物料进行热交换，使流经该反应器的原料在其内部催化剂的作用下，进行反应；
一个原料预热器(4)，其位于再生烟气物流主管路(1)中，但其位于反应器(3)后部，与反应器(3)顺序布置；
一个前部水封罐(2)，位于反应器的前部再生烟气物流主管路(1)中；和一个后部水封罐(5)，位于原料预热器的后部再生烟气物流主管路中；
一个装配有蝶阀(8)的烟气物流旁路装置(7)，与水封罐、反应器(3)和原料预热器(4)并列布置；
一个吹扫除尘装置(6)，与反应器(3)和原料预热器(4)相连。
2.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于其中的反应器是由多个单管反应器组成的列管式反应器。
3.根据权利要求2所述的反应装置，其特征在于其中的列管排数为2排至40排，其中的单管反应器的内径为40mm至80mm。
4.根据权利要求2所述的反应装置，其特征在于其中的列管式反应器为由外部带有翅片或不带有翅片的列管反应器。
5.根据权利要求2所述的反应装置，其特征在于其中的列管式反应器内装填沸石分子筛催化剂。
6.根据权利要求4所述的反应装置，其特征在于其中的列管反应器外部带有的翅片的翅片延长方式与列管反应器长度方向相同。
7.根据权利要求4所述的反应装置，其特征在于其中的列管反应器上的翅片是由长50mm～100mm，宽5mm，高5mm，翅片左右间距为20mm～30mm的翅片组成的一个集合体。
8.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于其中的再生烟气物流是未经过烟气透平做功的催化裂化装置催化剂的高温再生烟气物流，或是经过烟气透平做功的催化裂化装置的催化剂高温再生烟气物流，但不能是经过取热降温后的催化裂化装置催化剂再生烟气物流。
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