CN101838545A - 流化催化转化进料预热及反应温度控制的方法 - Google Patents

流化催化转化进料预热及反应温度控制的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种石油流化催化转化的控制方法，原料油经加热后进入反应器，与进入反应器的循环催化剂混合后进行催化转化反应，其特征在于：控制所述反应器的反应温度时需要调节原料油的预热温度。本发明的控制方法克服了现有技术中的缺陷，提高了流化催化转化反应的选择性和转化率，改善了产品分布，提高了轻馏分的收率；且具有运转可靠，调节灵活，节约能源，节省投资的特点。

Description

流化催化转化进料预热及反应温度控制的方法
技术领域
本发明属于石油炼制领域，特别涉及烃类原料催化转化进料预热及反应温度的控制技术。
背景技术
流化催化裂化是最重要的石油化工加工工艺过程之一，目的是从重质油中制取高质量的汽油和作为石油化工原料的液化石油气。在催化裂化装置中，烃类原料在催化剂存在下发生气固相裂化反应，高温催化剂经再生处理后进入催化裂化装置发挥催化作用。提升管反应器是催化裂化装置的核心设备，现有提升管反应器包括预提升段和反应段，再生后的催化剂从催化剂进口进入预提升段，在预提升介质提升下进入反应段发挥作用。对于提升管反应器，反应温度是指提升管反应器出口温度，是流化催化转化过程的一个至关重要的独立变量。流化催化转化过程的反应温度主要影响因素有原料油流量和预热温度、循环催化剂流量和温度等。
现有技术中，影响流化催化转化过程的反应温度的主要因素中，原料油流量和预热温度采用定值控制(其中通过调节加热炉的燃料量或/和循环油浆的旁路流量或原料油的旁路流量将重质烃类原料的预热温度控制在180-230℃间，轻烃原料的预热温度很低约90℃或不预热)；由于再生器的再生温度恒温控制，所以循环催化剂的温度也保持恒定。因此，流化催化转化过程的反应温度主要是通过调节进入提升管反应器的催化剂流量来控制的(催化裂化装置操作指南，P46-49，中国石化出版社)。这样通过调节催化剂循环量来控制提升管的反应温度必然影响反应器中的催化剂活性中心数，从而影响反应的选择性和转化率，对改善产品分布和提高轻馏分的收率不利。
为了进一步优化流化催化转化过程，本发明在上述背景下提出一种新的进料预热及控制方法。
发明内容
本发明的目的是在现有流化催化转化反应器进料预热及反应温度控制方法的基础上，提出一种原料油预热及反应温度控制的方法，在保证适宜剂油比和原料油雾化效果的前提下，优化反应部分的操作，提高反应的选择性和转化率，改善产品分布，提高轻馏分的收率；且具有运转可靠，调节灵活，节约能源，节省投资的特点。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
提供一种流化催化转化进料预热及反应温度控制的方法，其特征在于：未预热或预热后的原料油经原料油加热器加热后进入反应器，与进入反应器的循环催化剂混合后进行催化转化反应，控制所述反应器的反应温度时需要调节原料油的预热温度；所述的反应器是提升管反应器、或流化床反应器，或者是它们中的任意组合。
所述原料油预热温度是40～600℃，优选90～480℃；最佳230～360℃。
所述原料油加热器是工业上使用的各种加热炉、蒸汽(或电)加热器、与工艺物流的换热器，或者是它们中的任意组合；所述工艺物流是工业上使用的任何流体，包括水、蒸汽、空气、各种油品等中的一种、两种或多种的混合物；所述的各种油品包括顶循环油、柴油、中段循环油、回炼油、油浆等；所述的原料油的预热温度通过调节加热炉的燃料量、或/和工艺物流的的参数如流量等、或/和原料油的旁路流量进行控制。
所述循环催化剂为任何碳含量的再生催化剂或不完全再生催化剂，或者是任何碳含量的冷再生催化剂、热再生催化剂、待生催化剂，或者是它们中的任意两种或多种的混合物。
所述待生催化剂可以是所述提升管反应产物分离后的待生催化剂，也可以是双或多提升管催化转化装置中的其他提升管反应产物分离后的待生催化剂。
所述再生催化剂是指完全再生的再生催化剂或两段再生后的二段再生催化剂；半再生催化剂是指不完全再生的再生催化剂或两段再生的一段再生催化剂。
当然，本发明的方法可单独实施，也可联合实施，可与许多其他工艺和控制方法中的一种、两种或多种联合使用，不构成对本发明构思的任何具体实施方式的限制。
所述控制方法应用于冷再生催化剂循环催化裂化装置时，控制所述反应器的反应温度时，除了调节原料油的预热温度外，还可以调节循环的冷再生催化剂温度、或/和循环催化剂流量、或/和冷激剂的流量控制。所述循环的冷再生催化剂温度通过调节再生催化剂冷却器的流化介质或取热介质的参数如流量等控制。
冷、热再生催化剂混合或待生催化剂、再生催化剂混合后进入反应器时，控制所述反应器的反应温度时，除了调节原料油的预热温度外，还可以调节循环的混合催化剂温度，或/和调节一路、两路或多路所述循环催化剂的流量，或/和冷激剂的流量。
所述的气态或液态冷激剂是水、任何轻烃包括液化石油气等、任何油品包括汽油、回炼油、澄清油、馏分油等以及各种催化剂包括任何碳含量的冷再生催化剂、任何碳含量的待生催化剂等中的一种、两种或两种以上的混合物。
所述的原料油是重质烃类原料，或者是轻烃原料；是气态或液态或气液混合物。
所述的重质烃类原料是任何蜡油(馏分油)包括直馏蜡油(馏分油)、焦化蜡油(馏分油)、加氢裂化尾油等中的一种、两种及两种以上的混合物，所述的蜡油(馏分油)馏分包括高密度环烷基或环烷中间基蜡油(馏分油)等；是全馏分，例如初馏点至560℃左右的馏分；或者是其中的部分窄馏分，例如，450～520℃馏分；或者是任何重油包括直馏蜡油(馏分油)、焦化蜡油(馏分油)、加氢裂化尾油、常压渣油、减压渣油、热裂化重油、减粘重油、页岩油、合成油、原油、煤焦油、回炼油、油浆、脱沥青油、重柴油在内的油品中的一种、两种及两种以上的混合物。
所述的轻烃原料是液化石油气包括主要由丙烷、丙烯组成的C3馏分，或者是主要由丁烷、丁烯组成的C4馏分，或者是主要C3～C5组成的任意比例的混合物；或者是轻油包括直馏汽油、凝析油、催化裂化汽油、热裂化汽油、减粘汽油、焦化汽油、裂解制乙烯汽油在内的汽油中的一种、两种、多种及其任意比例的混合物；是全馏分汽油如初馏点至220℃左右的馏分或其中的部分窄馏分如初馏点至80℃的馏分。
本发明的反应温度控制的方法可以是自动控制，也可以是手动控制。
本发明的原料油预热及反应温度控制的方法应用广泛，可用于各种流化催化裂化过程包括重油催化裂化、蜡油催化裂化、轻烃(液化石油气、碳四、碳五、汽油等)催化转化等，也可用于其它气固流态化反应烧焦过程包括渣油预处理、甲醇制乙烯、流化焦化、灵活焦化等；可单独用于各种流化催化裂化过程的一个提升管反应器(或流化床反应器)各反应区；或者同时用于具有不同功能的两个或多个提升管反应器中的一个、两个或多个提升管反应器(或流化床反应器)各反应区包括用于双提升管催化裂化装置的重油提升管和汽油提升管、加工不同原料的两个或多个提升管等中的一个或两个提升管反应器各反应区。所述的提升管反应器带有或不带有流化床反应器，带有或不带有预提升区。
流化催化转化工艺及装置为成熟工业过程，本领域普通技术人员对其组合型式、操作和控制过程非常清楚，对提升管反应器的操作条件(如原料预热温度、反应温度、反应压力、接触时间、剂油比等)的选择和催化剂的选用也非常清楚，均不构成对本发明构思的任何具体实施方式的限制。
本发明的方法与现有技术相比有如下优点：
1)剂油比可保持恒定。
由于本发明的方法中，不是通过调节催化剂循环量来控制反应温度，所以反应中催化剂活性中心数更稳定，提升管反应器可采用更适宜的反应时间和更适宜的反应温度，优化了反应部分的操作，提高了反应的选择性和转化率，改善了产品分布。
2)原料油雾化效果好。
较高的原料油预热温度降低了原料油的粘度，改善了原料油雾化效果(本发明中哪些技术手段导致了良好的原料油雾化效果？请进一步说明)；对轻烃原料，可采用气相进料，从而改进了油剂接触效果，可提高反应的选择性和转化率，从而降低焦碳和干气产率。
3)反应温度调节更加灵活。
4)能量利用效率高。
用低温位的热量加热原料油，提高了催化转化工艺过程的能量回收率和利用效率。
附图说明
下面结合附图详细说明本发明的内容，附图是为了说明本发明而绘制的，不构成对本发明构思的任何具体实施方式的限制。
附图1：为本发明的一种具体实施方式。
附图2：为本发明的另一种具体实施方式。
具体实施方式
实例1
如附图1所示：采用本发明的进料预热及反应温度控制的方法的催化转化装置，包括沉降器1，提升管反应器包括预提升区2、提升管第一反应区3、第二反应区7、再生器4，再生催化剂输送管8(包括控制阀12)，再生催化剂冷却器5和流化介质流量控制阀10(用于调节再生催化剂冷却器的流化介质流量进而调节冷再生催化剂的温度)，原料油加热器6和控制阀11(用于调节原料油的旁路流量进而调节原料油的预热温度)。
预热后的重油原料20，温度约200～230℃，经过本发明的原料油加热器6用加热介质21加热升温后，与用预提升介质23提升输送来的冷再生催化剂混合进入重油提升管反应器第一反应区3，在或不在水蒸汽存在下进行裂化反应；第一反应区主要操作条件如下：原料油加热温度为360℃、反应温度500℃、反应压力为0.1l～0.4MPa，接触时间1秒，催化剂与原料重量比(剂油比)为12。
重油提升管第一反应区3或/和重油提升管(第二反应区)的反应温度通过调节原料油的旁路控制阀11进而调节原料油的预热温度；或/和通过调节再生催化剂冷却器的流化介质22流量控制阀10进而调节冷再生催化剂的温度；或/和通过调节冷激剂24的流量(未画出控制系统)进行控制。
或/和设置热再生催化剂或待生催化剂输送管(包括控制阀)与重油提升管反应器相连，冷再生催化剂、待生催化剂、热再生催化剂在重油提升管反应器预提升区2(即循环催化剂混合器)混合后温度达到均衡，通过调节一路、两路或多路所述循环催化剂的流量进行控制。
离开第一反应区3的反应产物与催化剂的混合物沿提升管与冷激剂24混合降温后进入第二反应区7进行反应，然后进入沉降器进行催化剂与油气的分离，得到汽油、液化气、柴油和少量的干气。
实例2
如附图2所示：采用本发明的进料预热及反应温度控制的方法的催化转化装置，包括沉降器1，提升管反应器包括预提升区2、提升管反应区3、再生器4，再生催化剂输送管8(包括控制阀12)，再生催化剂冷却器5和流化介质流量控制阀10(用于调节再生催化剂冷却器的流化介质流量进而调节冷再生催化剂的温度)，原料油加热器6和控制阀11(用于调节加热介质21的旁路流量进而调节原料油的预热温度)。
未预热的轻烃原料(汽油)20，温度约40℃，经过本发明的原料油加热器6加热介质21加热升温后，与冷再生催化剂混合进入轻烃提升管反应器反应区3，在水蒸汽存在下，在原料油加热温度为230℃，反应温度400℃、反应压力为0.1l～0.4MPa条件下接触，接触时间15秒，催化剂与原料重量比为5，进行催化转化反应。
轻烃提升管的反应温度通过调节加热介质21的控制阀11进而调节原料油的预热温度进行控制；或/和通过调节再生催化剂冷却器的流化介质22流量控制阀10进而调节冷再生催化剂的温度进行控制；
或/和设置热再生催化剂或待生催化剂输送管(包括控制阀)与重油提升管反应器相连，冷再生催化剂、待生催化剂、热再生催化剂在重油提升管反应器预提升区2(即循环催化剂混合器)混合后温度达到均衡，通过调节一路、两路或多路所述循环催化剂的流量进行控制，使其保持在最佳值。
离开提升管反应器的反应产物与催化剂的混合物沿提升管进入沉降器进行催化剂与油气的分离，得到汽油、液化气、柴油和少量的干气。

Claims (9)

1.一种流化催化转化进料预热及反应温度控制的方法，其特征在于未预热或预热后的原料油经过原料油加热器加热后进入反应器，与进入反应器的循环催化剂混合后进行催化转化反应；所述反应器的反应温度通过调节原料油的预热温度进行控制；所述的反应器是提升管反应器、或流化床反应器，或者是它们中的任意组合；所述原料油经加热器加热的温度是40～600℃。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的原料油加热器是工业上使用的任何加热或换热设备，包括各种加热炉、蒸汽或电加热器、与工艺物流的换热器，或者是它们中的任意组合；所述工艺物流是工业上使用的任何流体，包括水、蒸汽、空气、各种油品等中的一种、两种或多种的混合物；所述预热后的原料油的预热温度采用工业上使用的任何控制方法等中的一种、两种或多种，包括通过调节加热炉的燃料量、工艺物流的流量或原料油的流量进行控制；所述的原料油是重质烃类原料，或者是轻烃原料，是气态或液态或气液混合物；所述的各种油品包括顶循环油、柴油、中段循环油、回炼油、油浆等；所述循环催化剂为任何碳含量的再生催化剂或不完全再生催化剂，或者是任何碳含量的冷再生催化剂、热再生催化剂、待生催化剂，或者是它们中的任意两种或多种的混合物；所述的控制方法单独实施，或联合实施，与许多其他工艺和控制方法中的一种、两种或多种联合使用。
3.权利要求2所述的方法，其特征在于：所述反应器的反应温度通过调节原料油的加热温度、或/和循环的冷再生催化剂温度、或/和循环催化剂流量、或/和冷激剂的流量进行控制。
4.权利要求2所述的方法，其特征在于：冷、热再生催化剂混合或待生催化剂、再生催化剂混合后进入反应器时，所述反应器的反应温度通过调节原料油的加热温度、或/和循环的混合催化剂温度、或/和调节一路、两路或多路所述循环催化剂的流量、或/和冷激剂的流量进行控制。
5.权利要求2所述的方法，其特征在于：所述反应器的反应温度通过调节原料油的旁路流量进而调节原料油的加热温度、或/和通过调节再生催化剂冷却器的流化介质流量进而调节冷再生催化剂的温度、或/和通过调节循环催化剂流量或/和冷激剂的流量进行控制。
6.权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述原料油加热温度是90～480℃。
7.权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述原料油加热温度是230～360℃。
8.权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述反应温度控制的方法是自动控制，或是手动控制。
9.权利要求1-8所述的方法的应用，其特征在于：所述方法广泛用于各种流化催化裂化过程，包括重油催化裂化、蜡油催化裂化、轻烃催化转化；或用于其它气固流态化反应烧焦过程，包括渣油预处理、甲醇制乙烯、流化焦化、灵活焦化；或者单独用于各种流化催化裂化过程的一个催化裂化反应器的各反应区，或者同时用于具有不同功能的两个或多个反应器的各反应区，包括用于双提升管催化裂化装置的重油提升管和汽油提升管、加工不同原料的两个或多个提升管等中的一个或两个提升管反应器各反应区。
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