CN101955790A - 一种流化催化裂化油气分离和汽提设备及其方法 - Google Patents

Abstract

一种流化催化裂化油气分离和汽提设备，包括惯性分离器、预汽提器、一、二级旋风分离器、第一、二汽提器，其中惯性分离器位于预汽提器内，预汽提器的气相出口与一级旋风分离器的入口相连，一、二级旋风分离器的料腿分别伸入第一、二汽提器内，一级旋风分离器、第一、二汽提器的气相出口均与二级旋风分离器的入口相连，第一汽提器分别与预汽提器、第二汽提器均经催化剂管线相连。相应的方法包括反应油气与催化剂经惯性分离器分离后，催化剂依次经预汽提器、第一、二汽提器汽提后去再生器，所有反应油气进入一级旋风分离器进行分离，所得气相与每次汽提后的气相进入二级旋风分离器分离。该设备和方法能将反应油气快速引出装置，催化剂颗粒间隙中所携带气相烃类被快速汽提和引出，从而降低了装置内部结焦倾向。

Description

一种流化催化裂化油气分离和汽提设备及其方法

技术领域

本发明涉及催化裂化过程中的设备及其工艺。更具体地说，是通过流化催化裂化油气分离和汽提设备及方法以提高液体产品的收率，减少焦炭产率和降低沉降器内部结焦倾向。

背景技术

提升管出口区的快速分离技术的开发一直是提升管反应器研究的重要目标之一，这是因为提升管出口区的快速分离装置主要存在两大作用，一是尽快使油气在离开提升管后，迅速和催化剂分离，避免了热裂化反应，从而提高目的产品产率；二是尽量减少催化剂随油气的带出，降低旋风分离器入口的颗粒浓度，从而降低催化剂的单耗。目前，提升管出口区的快速分离装置分为惯性式气固快速分离装置和离心式分离装置。

惯性式气固快速分离装置是依靠含有大量催化剂颗粒的油气急剧改变流向时所产生的气固两相惯性差异来实现气固分离。惯性式气固快速分离装置特点是压降小，一般不超过5kPa，一次分离效率只有70～80％，分离后的油气在直径较大的沉降器内慢速上升，约20秒后才得以进入沉降器上部的旋风分离器内，将夹带的少量催化剂进一步分离出来。分离下来的催化剂都携带一定量的油气，这部分油气在沉降器内的停留时间在60秒以上。离心式分离装置是依靠气固两相混合物急剧旋转形成的强离心力场实现气固分离。离心式分离装置气固分离效率高，最高可达98％，分离后的油气从粗旋风分离器(简称粗旋)升气管排出，进入沉降器内慢速上升，约10秒后才得以进入沉降器上部的旋风分离器内，将夹带的少量催化剂进一步分离出来。粗旋料腿是在正压差下排出催化剂，所排出的催化剂颗粒间夹带了部分油气向下流动，这部分油气量约占总油气量的30％左右，这部分油气和汽提气体在沉降器内的平均停留时间仍高达10～20秒。

待生催化剂和油气快速分离后，携带少量的油气的待生催化剂就进入汽提器，汽提器的作用是要从进入再生器的待生催化剂上脱除掉吸附的和夹带的烃类。该过程是在密相流化床中实现的，其催化剂(处于乳化相)和水蒸气逆流接触。汽提过程实质上是一个化学脱附和物理脱附过程，汽提效果与汽提蒸汽用量、催化剂循环量、待生催化剂的停留时间、催化剂的孔径和表面积、操作温度和压力，以及汽提段的结构设计等因素有关。汽提段内待生催化剂所携带的烃类分成两类，一是在催化剂颗粒间隙中的气相烃，该气相烃的组成与提升管出口的产品气体组成相同，其总量占到焦炭总量的30％；二是被捕获或被吸附在催化剂孔道中的烃类，其总量占到焦炭总量的10％，此外还包括那些吸附在催化剂孔道表面的非气相状态的烃类，该烃类分成可溶性焦炭和非可溶性焦炭，可溶性焦炭也可以被汽提，而非可溶性焦炭难以被汽提。研究结果表明，当原料油中的残炭值大于6％时，非可溶性焦炭的相对数量已超过了80％，这表明原料油中的残炭值在催化裂化工艺中生成非可溶性的焦炭，是非可溶性焦炭的前身物，因此，非可溶性焦炭的相对数量与原料油的残炭值和沥青质含量直接相关的。被捕获或被吸附在催化剂孔道中的烃类是比较难以回收的，这些烃类在汽提器中可以通过裂化反应断裂为更小的分子以利于它们迅速逸出催化剂孔道，并以此方式来帮助汽提。这种烃类的汽提机理更为复杂，包括了物理和化学过程。待生催化剂颗粒间隙中所携带的气相烃类较容易被回收，这是因为回收只是一个简单的物理过程，汽提机理是通过气相烃类与水蒸气混合，被水蒸气置换，返回到沉降器稀相段。值得注意的是，在典型的汽提器条件下，被携带的气相烃类在典型的汽提条件下裂化反应仍在继续进行，尽可能地在最初阶段回收待生催化剂间隙中的气相烃类，否则，被携带的气相烃类就会因过度裂化而失去价值。

为了降低油气在沉降器内的停留时间，改善气固快速分离装置分离效率，US4,495,063公开了一种弹射式气固快速分离方法及装置，气固一次分离效率达到80～90％，气体返混率降低到20％左右。

US5,393,414公开了一种改进型的弹射式气固快速分离方法及装置，即在弹射式气固快速分离装置的外部加设一个封闭罩，降低了油气在沉降器内的平均停留时间。弹射式气固快速分离存在问题是分离效率较低，操作弹性较小。

US5,314,611公开了一种带封闭罩的旋流臂式气固快速分离，旋流臂式气固快速分离结构是采用几根水平的圆弧弯管结构，其一次分离效率一般在90％左右，可实现催化剂的高效快速分离及油气快速引出。但封闭罩外的油气滞留空间太大，易造成沉降器结焦。

US7,250,140B2公开了一种带有汽提旋风分离器的反应器。与传统的一级旋风分离器相似，反应产物进入汽提旋风分离器的上部，但与传统的一级旋风分离器的差异在于汽提旋风分离器位于沉降器内较低的位置并连接一个预汽提流化床，在待生催化剂进入主汽提器之前尽可能最早地回收夹带的产品气体。汽提旋风分离器的上下两个部分被一个设计独特的稳定器隔开，稳定器将上部强有力的离心分离区与下部静止的汽提段分开，分离效率非常高，超过99％的催化剂被分离开。汽提旋风分离器将尽可能早的阶段回收被携带的气相烃类，同时，相应地减少了携带入一级料腿的烃类，从而导致进入主汽提器的烃类减少，由此降低了沉降器稀相空间的缩合生焦倾向。尽管如此，仍有部分烃类从一级旋风分离器料腿携带到主汽提器，再加上被捕获或被吸附在催化剂孔道中的难以汽提的烃类在主汽提器被汽提。因此，沉降器稀相空间仍有一定数量的气相烃类，这些烃类在较高的温度和较长的停留时间下发生热裂化反应，部分由热缩合反应生成焦炭的前身物，尤其对于大型工业FCC装置，这种生焦倾向更加严重。此外，汽提旋风分离器在操作处于不稳定时，容易造成催化剂倒窜到主分馏塔底部。

CN1175916C公开了一种多级串联紧凑型气固快速分离及沉降方法及装置，该装置的设备包括旋流快分，下料管，旋风分离器和沉降器，其设备布置为一级旋流式快分的下部是一级汽提段，二级汽提段位于一级汽提段的下部，二级旋流式快分位于一级旋流式快分的上方，以串联方式相连接，在二级旋流式快分的上方是集气室。该方法及装置可以大幅度降低沉降器的尺寸，降低反应油气的停留时间，降低沉降器内的结焦，并能有效地改善产品分布。但该方法存在的问题是待生催化剂所携带的不同类型的烃类没有分别汽提，造成部分易汽提的烃类在沉降器内停留时间过长，发生过度裂化反应和热裂化反应。

CN1183226C公开了一种流化催化裂化沉降器油气预汽提设备及预汽提方法，油气预汽提设备设有油气升气管，催化剂由粗旋风分离器的料腿进入油气预汽提设备，与汽提蒸汽逆流接触进行预汽提。料腿的出口位于密相流化催化剂的床层。预汽提出的油气经油气升气管进入粗旋风分离器的出口管或单级旋风分离器的入口水平段，预汽提后的催化剂经敞口结构的催化剂出口进入沉降器汽提段。该预汽提设备及预汽提方法可以缩短了油气在沉降器内的停留时间，从而降低了沉降器的结焦和提高了目的产物收率，但仍然存在着待生催化剂携带的气相烃类到沉降器汽提段，造成气相烃类过度裂化而失去价值。

CN101362959A公开了一种制取丙烯和高辛烷值汽油的催化转化方法，难裂化的原料先与热再生催化剂接触，在温度600～750℃、重时空速100～800h^-1、压力0.10～1.0MPa、催化剂与原料的重量比30～150，水蒸汽与原料的重量比为0.05～1.0的条件下进行裂化反应，反应物流与易裂化的原料油混合，在温度450～620℃、重时空速0.1～100h^-1、压力0.10～1.0MPa、催化剂与原料的重量比1.0～30，水蒸汽与原料的重量比为0.05～1.0的条件下进行裂化反应；待生催化剂和反应油气分离后，待生催化剂进入汽提器，经汽提、烧焦再生后返回反应器，反应油气经分离得到目的产物丙烯和高辛烷值汽油及再裂化的原料，所述再裂化的原料包含馏程为180～260℃的馏分、重芳烃抽余油。该方法丙烯的产率和选择性大幅增加，汽油的产率和辛烷值明显地提高，干气产率降低幅度高达80重％以上。该方法所生成的反应油气中含有大量的沸点大于350℃的催化蜡油，甚至含有沸点大于500℃的馏分，这些馏分较容易地吸附在待生催化剂的外表面，从而增加了汽提段汽提难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，尽快引出反应油气，且尽可能地脱除待生催化剂所携带的气相烃类，以避免气相烃类在装置内结焦。

本发明的目的是提供一种流化催化裂化油气分离和汽提设备及其方法。

本发明提供的一种流化催化裂化油气分离和汽提设备包括惯性分离器、预汽提器、一级旋风分离器、第一汽提器、二级旋风分离器和第二汽提器，其中惯性分离器位于预汽提器内部，预汽提器的气相出口与一级旋风分离器的入口经管线相连，预汽提器与第一汽提器经催化剂管线相连；一级旋风分离器的料腿伸入第一汽提器内，一级旋风分离器的气相出口与二级旋风分离器的入口经管线相连；第一汽提器与第二汽提器经催化剂管线相连，第一汽提器的气相出口与二级旋风分离器的入口经管线相连；二级旋风分离器的料腿伸入第二汽提器内；第二汽提器的气相出口与二级旋风分离器的入口经管线相连。

所述惯性分离器也被称之为旋流式快分，与提升管反应器的出口直接相连。

所述预汽提器的下部设有汽提介质入口。

所述第一汽提器和第二汽提器的下部均设有汽提介质入口，还可以在上述两个汽提器的汽提介质入口位置之上同时设有另一汽提介质入口。

所述第二汽提器还设有催化剂出口，该出口与再生器或其它汽提器相连。

本发明提供的一种流化催化裂化油气分离和汽提方法包括下列步骤：

来自提升管反应器出口的反应油气和待生催化剂经惯性分离器快速分离，其中待生催化剂经预汽提器汽提出气相烃类后进入第一汽提器，反应油气和所述气相烃类进入一级旋风分离器进行分离，分离后的待生催化剂通过其料腿进入第一汽提器，反应油气从一级旋风分离器的气相出口出来，从二级旋风分离器的入口进入；第一汽提器内的气相从其气相出口出来，从二级旋风分离器的入口进入，而经一次汽提后的待生催化剂经催化剂管线进入第二汽提器，第二汽提器内的气相从其气相出口出来，从二级旋风分离器的入口进入，而经二次汽提后的待生催化剂经催化剂管线进入再生器进行烧焦；分别来自一级旋风分离器的反应油气、第一汽提器的气相、第二汽提器的气相进入二级旋风分离器，分离后的待生催化剂通过其料腿进入第二汽提器，分离后的油气从二级旋风分离器的气相出口离开进入后续的分离系统进行分离。

所述第一汽提器用于汽提待生催化剂颗粒间隙中所携带的气相烃类，汽提时间小于1.5分钟，最好小于1分钟。

所述第二汽提器用于汽提被捕获或被吸附在催化剂孔道中的烃类和可溶性焦炭以及由二级旋风分离器料腿所携带的少量的气相烃类，汽提时间为2～15分钟，最好为3～8分钟。

每个汽提器所用的汽提介质一般均为水蒸汽。

本发明与现有技术相比具有下列技术效果：

(1)、反应油气与催化剂快速分离，并且反应油气快速引出；

(2)、待生催化剂颗粒间隙中所携带的气相烃类被快速汽提和快速引出；

(3)、一级旋风分离器料腿所携带的气相烃类也被快速汽提和引出；

(4)、被捕获或被吸附在催化剂孔道中的烃类以及可溶性焦炭可以实现充分汽提；

(5)、降低了焦炭中的氢含量和降低沉降器内部结焦倾向；

(6)、适合于大型催化裂化装置的气固分离和待生催化剂的汽提。

附图说明

附图为本发明的设备及方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所提供的方法进行进一步的说明，但并不因此限制本发明。本发明并不局限于两级旋风分离和两级汽提，还可以在二级旋风分离和两次汽提之后按类似的连接方式再增加一级或多级，图示的提升管反应器可以为同轴式也可以是非同轴式。

附图为本发明的设备及方法流程示意图。

本发明提供的流化催化裂化油气分离和汽提设备包括惯性分离器2、预汽提器3、一级旋风分离器6、第一汽提器8、二级旋风分离器14和第二汽提器11，其中每级旋风分离器均设置多个旋风分离器，每个旋风分离器均设置入口、气相出口和料腿，第一汽提器8、第二汽提器11均设置催化剂入口、汽提介质入口、气相出口和催化剂出口。

其中惯性分离器2与提升管反应器1的出口直接相连，并位于预汽提器3的内部，预汽提器3的气相出口与一级旋风分离器6的入口经管线5相连，预汽提器3与第一汽提器8经催化剂管线4相连；一级旋风分离器6的料腿6A伸入第一汽提器8，一级旋风分离器6顶部的气相出口与二级旋风分离器14的入口经管线7相连；第一汽提器8的催化剂出口与第二汽提器11的催化剂入口经催化剂管线10相连，第一汽提器8的气相出口与二级旋风分离器14的入口经管线7相连；二级旋风分离器14的料腿14A伸入第二汽提器11；第二汽提器11顶部的气相出口与二级旋风分离器14的入口经管线7相连。

所述第一汽提器8和第二汽提器11的下部分别设有汽提介质入口a、c，还可以在上述两个汽提器的汽提介质入口位置之上同时设有另一汽提介质入口b、d。

所述第二汽提器11还设有催化剂出口，该出口与再生器或其它汽提器相连。

本发明提供的流化催化裂化油气分离和汽提方法流程如下：

提升管反应器1出口的反应油气和待生催化剂进入惯性分离器2进行快速分离，其中待生催化剂在预汽提器3内，经来自管线16的汽提蒸汽汽提出气相烃类后，经管线4进入第一汽提器8，反应油气和所述气相烃类均经管线5进入一级旋风分离器6进行分离，分离后的待生催化剂经料腿6A进入第一汽提器8，汽提蒸汽经管线17从入口a或者入口a和b进入第一汽提器8的下部，汽提待生催化剂颗粒间隙中所携带的气相烃类，汽提待生催化剂颗粒间隙中所携带的气相烃类，汽提后的待生催化剂经管线10进入第二汽提器11。汽提后的油气经管线9与一级旋风分离器分离的油气经管线7混合，进入二级旋风分离器14，进行气固快速分离，分离后的油气经管线15进入后续的分离系统(图中未示出)，分离后的催化剂经料腿14A也进入第二汽提器11，与来自第一汽提器8的待生催化剂混合，汽提蒸汽经管线18从入口c或者入口c和d进入第二汽提器11的下部，汽提被捕获或被吸附在催化剂孔道中的烃类、可溶性焦炭和二级旋风分离器14的料腿14A所携带的气相烃类，汽提后的油气经管线7返回到二级旋风分离器14入口，汽提后的待生催化剂经管线12进入再生器32，在经管线31进入再生器32的含氧空气作用下进行焦炭燃烧反应，再生烟气由管线33引出，再生后的催化剂经管线22进入提升管反应器的下部，预提升介质经管线21进入提升管反应器底部，提升再生催化剂与原料油接触，原料油由管线23进入提升管反应器，反应后形成了出口的油气和催化剂。

Claims (10)

1.一种流化催化裂化油气分离和汽提设备，其特征在于该设备包括惯性分离器、预汽提器、一级旋风分离器、第一汽提器、二级旋风分离器和第二汽提器，其中惯性分离器位于预汽提器内部，预汽提器的气相出口与一级旋风分离器的入口经管线相连，预汽提器与第一汽提器经催化剂管线相连；一级旋风分离器的料腿伸入第一汽提器内，一级旋风分离器的气相出口与二级旋风分离器的入口经管线相连；第一汽提器与第二汽提器经催化剂管线相连，第一汽提器的气相出口与二级旋风分离器的入口经管线相连；二级旋风分离器的料腿伸入第二汽提器内；第二汽提器的气相出口与二级旋风分离器的入口经管线相连。

2.按照权利要求1的设备，其特征在于所述预汽提器的下部设有汽提介质入口。

3.按照权利要求1的设备，其特征在于所述第一汽提器和第二汽提器的下部均设有汽提介质入口。

4.按照权利要求3的设备，其特征在于所述汽提介质入口位置之上同时设有另一汽提介质入口。

5.按照权利要求1的设备，其特征在于所述预汽提器、第一汽提器和第二汽提器还设有催化剂出口。

6.一种流化催化裂化油气分离和汽提方法，其特征在于该方法包括下列步骤：来自提升管反应器出口的反应油气和待生催化剂经惯性分离器快速分离，其中待生催化剂经预汽提器汽提出气相烃类后进入第一汽提器，反应油气和所述气相烃类进入一级旋风分离器进行分离，分离后的待生催化剂通过其料腿进入第一汽提器，反应油气从一级旋风分离器的气相出口出来，从二级旋风分离器的入口进入；第一汽提器内的气相从其气相出口出来，从二级旋风分离器的入口进入，而经一次汽提后的待生催化剂经催化剂管线进入第二汽提器，第二汽提器内的气相从其气相出口出来，从二级旋风分离器的入口进入，而经二次汽提后的待生催化剂经催化剂管线进入再生器进行烧焦；分别来自一级旋风分离器的反应油气、第一汽提器的气相、第二汽提器的气相进入二级旋风分离器，分离后的待生催化剂通过其料腿进入第二汽提器，分离后的油气从二级旋风分离器的气相出口离开进入后续的分离系统进行分离。

7.按照权利要求6的方法，其特征在于所述第一汽提器的汽提时间小于1.5分钟。

8.按照权利要求6或7的方法，其特征在于所述第一汽提器的汽提时间小于1分钟。

9.按照权利要求6的方法，其特征在于所述第二汽提器的汽提时间为2～15分钟。

10.按照权利要求6或9的方法，其特征在于所述第二汽提器的汽提时间为3～8分钟。

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