CN101993709A

CN101993709A - 一种催化裂化方法及其装置

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Publication number: CN101993709A
Application number: CN2009100657205A
Authority: CN
Inventors: 李占宝; 张聚越; 王明党
Original assignee: Sinopec Luoyang Petrochemical Engineering Corp
Current assignee: Sinopec Luoyang Guangzhou Engineering Co Ltd
Priority date: 2009-08-11
Filing date: 2009-08-11
Publication date: 2011-03-30

Abstract

本发明公开了一种催化裂化方法和装置，来自再生器的催化剂在混合段经取热与重质原料油混合进入反应器I的提升管反应器、等速床反应器和沉降器，油气去分馏塔，催化剂进入再生器进行再生；来自再生器的另一部分催化剂与轻质原料油混合进入反应器II，反应油气与催化剂化合物进入沉降器，油气进入分馏塔，催化剂进入再生器进行再生，反应器I生产合格的汽油，反应器II生产烯烃，利用一套装置满足生产汽油和化工原料的需要。

Description

一种催化裂化方法及其装置

技术领域

本发明涉及在不存在氢的情况下，烃油的催化裂化，特别一种催化裂化及其装置。

背景技术

催化裂化是石油重质馏分加工的重要二次加工工艺，在炼油工业中占有相当重要的地位。催化裂化汽油是商品车用汽油的重要来源。在提升管催化裂化装置中，石油重质馏分(包括减压蜡油、焦化蜡油、常压渣油、减压渣油、溶剂脱沥青油等)在催化裂化催化剂的作用下发生高温裂化和缩合反应，生成干气、液化气、汽油、柴油、重油(包括回炼油和油浆)和焦炭。

随着经济的快速发展，成品油消耗量日益增加，汽车尾气排放所带来的环境污染问题也越来越受到世人的重视。提高成品油产品质量、减轻环境污染是当务之急。国家环保总局颁布的《车用汽油有害物质控制标准》已于2003年4月1日起在全国范围内实施，该标准要求车用汽油硫含量低于0.08重量％，烯烃含量不大于35体积％，芳烃和苯含量分别低于40体积％和2.5体积％。而且2009年12月31日后车用汽油将开始实施满足排放标准III的汽油新质量指标，满足排放标准III的汽油新质量指标要求硫含量不大于150μg/g，汽油烯烃的含量不大于30体积％，芳烃和苯含量分别不大于40体积％和1.0体积％。

催化裂化工艺是我国炼油企业最主要的重油加工手段，目前，我国催化裂化汽油占成品汽油总量的75％以上。一般情况下催化裂化装置若未采取降低汽油烯烃含量和硫含量的措施，催化裂化汽油烯烃含量通常在40v～60v％之间，硫含量也相对较高。因此，要实现成品汽油质量达标，解决好催化裂化汽油的质量问题尤为关键。

另据国外文献预测，今后全世界对丙烯的需求将以每年5％的速度递增，而石油燃料产品的平均增长速度只有1.9％左右。根据国家经济贸易委员会预测，我国丙烯的当量需求将分别以9.6％的速度增长，预计到2010年，丙烯的当量需求将达到1448万吨。以上数据表明，目前及未来国内外市场对丙烯等化工原料的需求相当迫切。

乙烯和丙烯都是重要的石油化工基础原料，现有的生产工艺方法有：轻烃管式炉蒸汽裂解制乙烯和丙烯，其丙烯产率一般为乙烯的60％左右；通过催化裂化或催化裂解工艺，可以得到一定量的丙烯和少量的乙烯。随着丙烯应用领域的不断开发，市场对丙烯的需求量越来越大，出现了现有丙烯生产不能满足市场要求的状况。催化裂化或催化裂解工艺是以生产丙烯为主兼产乙烯的工艺，更为可贵的是该工艺具有广泛的原料适应性，具有灵活的产品调变能力，因此备受关注，涌现了许多专利技术。

为了满足生产清洁汽油的需要，ZL02139064.9和ZL02139065.7提出了利用双提升管催化裂化工艺(FDFCC工艺)对劣质汽油改质并增产丙烯，该工艺在常规催化裂化装置上增设一根与重油提升管并联的汽油提升管，但在实际工业实施过程中，虽然达到了汽油改质和增产丙烯的目标，但该方法轻油反应器回炼量大，产生的低温热较多且难以利用，汽油产品中苯含量较高，多产烯烃时，牺牲油品产量。

王梅正；刘迎春“重油催化裂化装置MIP-CGP技术改造”石化技术与应用，2007.12，介绍了中国石化青岛石油化工公司采用多产异构烷烃-清洁汽油增产丙烯工艺(MIP-CGP)，对1.0Mt/a重油催化裂化装置进行技术改造。通过增加第二反应区，采用专用CGP催化剂，控制裂化深度，实现降烯烃并兼顾增产液化气和丙烯的效果。但MIP-CGP技术由于是利用降低反应温度增加停留时间的床层反应来降低烯烃，所以生焦率相对偏高，MIP滑阀调节余地较小；柴油质量差；柴汽比调节幅度小；剂油比不能灵活调节。汽油产品中苯含量较高；多产烯烃时，牺牲油品产量。

专利CN19122065提出了一种增产丙烯的催化转化方法，该工艺采用双提升管反应一再生系统，一个提升管进重油；另一个提升管回炼重油提升管生成的C4液化气，回炼C4液化气的提升管设两个反应区，第一个反应区为液化气叠合反应区，第二个反应区为液化气催化裂化及烷烃脱氢反应区。该工艺回炼C4液化气的过程比较复杂，设液化气叠合反应区与提高丙烯产率二者无相关性。

发明内容：

本发明的主要目的是提供一种催化裂化方法，用同一生产装置既可以得到清洁燃料又可以得到乙烯、丙烯等化工原料。

本发明提供一种催化裂化方法，具体步骤为：

1)来自再生器的催化剂在混合段与重质原料油混合进入反应器I的提升管反应器、等速床反应器和沉降器，反应后的油气去分馏塔，催化剂进入再生器进行再生；

2)来自再生器的催化剂与轻质原料油混合进入反应器II，反应油气与催化剂混合物进入沉降器，反应后的油气进入分馏塔，催化剂进入再生器进行再生。

本发明提供另一种流化催化裂化方法，具体步骤为：

1)来自再生器和来自2)的催化剂在混合段经取热后与重质原料油混合后进入反应器I的提升管反应器、等速床反应器和沉降器，反应后的油气去分馏塔，催化剂进入再生器进行再生；

2)来自再生器的催化剂与轻质原料油混合进入反应器II，反应油气与催化剂混合物进入沉降器，油气进入分馏，催化剂部分或者全部返回到再生器进行再生，部分或者全部回到1)。

所述是来自再生器的催化剂在混合段经取热后与重质原料油混合进入反应器I的提升管反应器、等速床反应器和沉降器

所述提升管反应器反应条件为：温度为450～580℃，压力为0.03～0.30MPa，水蒸汽与原料油的重量比为0.01～1.00，最好为0.05～0.10，催化剂与原料油的重量比为2～20，最好为6～15，反应时间为0.1～2s，最好为0.5～1.5s；

所述等速床反应器，为倒置的锥台，反应条件为；温度为400～530℃，压力为0.03～0.30MPa，空速为0.1～3h^-1，最好为0.5～1.5h^-1；

所述反应器II的反应条件为：温度为530～730℃，压力为0.03～0.20MPa，最好为0.03～0.10Mpa，水与轻质原料油比为0.01～1.00，最好为0.02～0.50；反应时间为0.5～10s，最好为1～5s；催化剂与轻质原料油重量比为2～30，最好为4～25。

所述的重质原料油为沸点大于350℃的烃类，如减压蜡油、常压渣油、减压渣油、原油中的一种或者其化合物及通过二次加工得到的重油馏分等的单组分或其混合物；

所述引入反应器II的轻质原料油馏程为C₄～350℃馏分如：C₄烃、直馏石脑油馏分、催化裂化石脑油馏分、延迟焦化石脑油馏分、管式炉蒸汽裂解石脑油馏分、热裂化石脑油馏分中的一种或者其化合物。

通过本发明流化催化裂化方法，重质原料油经反应器I加工可以得到符合新标准的清洁汽油，也就是汽油的烯烃小于30体积％、苯含量小于体积1％，并可以得到6％～10％的丙烯；经反应器II加工的原料可以最大量生产乙烯、丙烯，乙烯产率可以达到6～15％，丙烯产率以达到15～35％。

本发明的突出优点：反应器I的提升管反应器的剂油比可以在较大范围调节；反应器I的等速床反应器的催化剂床层径向分布均匀，改善了油气接触效果，提高了油气转化率。汽油质量能够符合新标准的清洁汽油标准，柴油质量与传统催化裂化工艺柴油性质基本一致；采用本发明另一优点为可以得到最大量的汽油产率的同时，可以生产出更多的乙烯、丙烯，乙烯产率可以达到6～15重量％，丙烯产率以达到8～35重量％，以原料计。

本发明提供一种流化催化裂化装置，由反应器I、反应器II、沉降器和再生器组成，其特征在于：反应器I由混合段、提升管反应器和等速床反应器组成，混合段出口与提升管反应器入口相连、提升管反应器出口与等速床反应器入口相连、等速床反应器出口与沉降器入口相连。

反应器II为一个或多个独立的反应器，反应器II为上行提升管式、下行管式反应器、密相流化床反应器或者密相流化床反应器。

在所述的反应器I的混合段和等速床反应器设置取热器，所述的取热器为内取热器或者外取热器。

本发明提供另一种流化催化裂化装置由反应器I、反应器II、沉降器和再生器组成，其特征在于：反应器I、反应器II出口分别与不同沉降器相连，与反应器II出口相连的沉降器底部分别与再生器和反应器I的混合段相连。

所述的应器II下部设置有催化剂取热段，取热器为外取热器或者内取热器。利用应器II下部设置有催化剂取热段，调节反应器II内的剂油比，控制反应器II的反应温度。与现有技术相比：本发明利用在混合段的取热器使重质原料油与催化剂混合时，催化剂的温度相对较低，可以减少热裂化反应，得到比较理想的产品分布和所需的汽柴油产品。

由于催化剂的温度相对较低，在原料与催化剂混合时，可以采取较大的剂油比，有较多的催化剂活性中心提供给需要发生反应的原料，可以提高原料发生催化裂化反应效率，可以降低非目标产物的产率，提高目标产物的产率，实现效益最大化。

附图说明

图1为本发明一种流化催化裂化装置图。

图2为本发明另一种流化催化裂化装置图。

1、混合器，2、等速床反应器，3、提升管反应器，4第二提升管反应器，5、第一沉降器，6-再生器，7-再生斜管，8-再生斜管，9-轻质原料油，10-重质原料油，11-第二沉降器，12-待生管，13-催化剂管线，14，15-取热器

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明，但并不限制本发明。

如图1所示：

本发明提供的反应器I与反应器II共用一个沉降器的方法流程示意图。

来自再生器6的高温催化剂经催化剂再生斜管7进入到反应器I下部的催化剂混合段1，高温催化剂在此与设置在催化剂混合段1的取热器15中的取热介质进行热交换调节催化剂的降温达到提升管反应器3所需反应温度，与重质原料油10接触进入提升管反应器3并发生催化裂化反应，从提升管反应器3出来的混合物流进入到等速床反应器2，在此与取热器14中的取热介质进行热交换，通过控制取热量控制混合物流温度达到等速床反应器2需求的温度，混合物流进一步发生催化裂化、氢转移等反应、异构化等反应，从等速床反应器2出来的混合物流通过导管4进入沉降器5，在沉降器5内反应产物与积炭的催化剂进行分离，积炭催化剂经汽提后进入再生器6进行烧焦再生并循环使用，反应产物去分离系统进行分离；

来自再生器6的高温催化剂经催化剂再生斜管8进入到反应器II的下部与轻质原料油9混合近入反应器II进行发生催化裂化反应，从反应器II出来的反应油气与催化剂进入沉降器5，在沉降器5内反应产物与积炭的催化剂进行分离，积炭催化剂经汽提后进入再生器6进行烧焦再生并循环使用，反应产物去分离系统进行分离。

如图2所示，本发明提供的反应器I与反应器II分别用各自的沉降器的方法流程示意图。

来自再生器6的高温催化剂经催化剂再生斜管7进入到反应器I下部的催化剂混合段1，高温催化剂在此与设置在催化剂混合段1的取热器15中的取热介质进行热交换调节催化剂的降温达到提升管反应器3所需反应温度，与重质原料油接触进入提升管反应器3并发生催化裂化反应，从提升管反应器3出来的混合物流进入到等速床反应器2，在此与取热器14中的取热介质进行热交换，通过控制取热量控制混合物流温度达到等速床反应器2需求的温度，混合物流进一步发生氢转移反应、异构化等反应，从等速床反应器2出料的混合物流通过管线4进入沉降器5，在沉降器5内反应产物与积炭的催化剂进行分离，积炭催化剂经汽提后进入再生器6进行烧焦再生并循环使用，反应产物去分离系统进行分离；

来自再生器6的高温催化剂经催化剂再生斜管8进入到反应器II的下部与轻质原料油9混合近入反应器II进行发生催化裂化反应，从反应器II出来的反应油气与催化剂进入沉降器11，在沉降器11内反应产物与积炭的催化剂进行分离，沉积炭催化剂经汽提后部分或者全部经催化剂管线13进入到反应器I的催化剂混合段1，部分经待生管12进入再生器6进行烧焦再生并循环使用，反应产物去分离系统进行分离。

下面通过实施例进一步说明本发明，并不限制本发明。

实施例1

所用重质原料油A的主要性质列于表1，轻质原料为重质原料油A裂化生成的液化气。实验采用单程通过的操作方式，实验在图1的装置进行，催化剂为RSC-2006。重质原料油A在反应器I中进行，反应器I中的提升管反应器的反应温度为515℃，反应压力为0.11Mpa(表压)，水油比为0.05，反应时间为1.1s，剂油比为9.5；等速床反应段的反应温度为500℃，反应压力为0.11MPa(表压)，反应空速为1.5h^-1；轻质原料碳四液化气在轻质原料反应器II进行反应，反应器II的反应温度为610℃，反应压力为0.11Mpa(表压)，水油比为0.02，反应时间为3.2s，剂油比为20。实验结果列于表2，汽油主要性质列于表3。由表2、表3可以看出，丙烯及汽油产率分别比对比例高3.2％、3.55％，且汽油的质量达到清洁汽油的质量标准。对比例1

对比例与实施例1的主要差别在于，重质原料反应器为一不带任何附加结构的提升管反应器。催化剂为RSC-2006，重质原料反应器的反应温度为500℃，轻质原料反应器的反应温度为610℃。实验结果列于表2，汽油主要性质列于表3。

实施例2

实验所用重质原料A，轻质原料为直馏汽油的主要性质列于表1，。实验采用单程通过的操作方式，实验在类似图2的实验装置进行，催化剂为恩格哈特公司的多产烯烃催化剂。重质原料油A在重质原料油反应器中进行，重质原料油反应器中的提升管反应段的反应温度为520℃，等速床反应段的反应温度为505℃，直馏汽油在轻质原料反应器进行，轻质原料反应器的反应温度为620℃。实验结果列于表3，汽油主要性质列于表4。由表3、表4可以看出，丙烯及汽油产率分别比对比例高4.0％、1.5％，且汽油的质量达到清洁汽油的质量标准。

对比例2

对比例与实施例2的主要差别在于，重质原料油反应器为一不带任何附加结构的提升管反应器。催化剂与实施例2相同，重质原料油反应器的反应温度为505℃，轻质原料反应器的反应温度为620℃。实验结果列于表3，汽油主要性质列于表4。

表1原料性质

项目	原料A	直馏汽油
			密度(20℃)/g.cm^-3	0.92	0.71
硫含量/μg.g^-1	2400	350
			镍，μg/g	6.5	/
钒，μg/g	1.8	/
			残炭，重量％	4.1	/
辛烷值	/	62

表2物料平衡

项目

实施例1

对比例1

产品分布，重量％
			干气	4.0	5.9
液化气	27.10	22.0
			其中丙烯	10.9	7.70
汽油馏分	42.15	38.6
			柴油馏分	16.75	21.5
油浆	2.50	4.0
			焦炭+损失	7.5	8.0
合计	100	100

表3汽油主要性质

表4物料平衡

项目	实施例2	对比例2
			产品分布，重量％

干气	5.0	5.5
			液化气	28.8	22.0
其中丙烯	12.5	8.5
			汽油馏分	38.40	36.5
柴油馏分	17.50	23.4
			油浆	2.5	3.0
焦炭+损失	7.8	9.6
			合计	100	100

表5汽油主要性质

Claims

1.一种催化裂化方法，其特征在于：

1)来自再生器的催化剂在混合段与重质原料油混合进入反应器I的提升管反应器、等速床反应器和沉降器，油气去分馏塔，催化剂进入再生器进行再生；

2)来自再生器的催化剂与轻质原料油混合进入反应器II，反应油气与催化剂化合物进入沉降器，油气进入分馏塔，催化剂进入再生器进行再生。

2.依照权利要求1所示的一种催化裂化方法，其特征在于：提升管反应器反应条件为：温度为450～580℃，压力为0.03～0.30MPa，水蒸汽与原料油的重量比为0.01～1.00，催化剂与原料油的重量比为2～20，反应时间为0.1～2s。

3.依照权利要求1或者2所示的一种催化裂化方法，其特征在于：提升管反应器反应条件为：水蒸汽与原料油的重量比为0.05～0.10，催化剂与重质原料油的重量比为6～15，反应时间为0.5～1.5s。

4.依照权利要求1所示的一种催化裂化方法，其特征在于：来自再生器的催化剂在混合段经取热来自再生器的催化剂在混合段与重质原料油混合进入反应器I的提升管反应器、等速床反应器和沉降器

5.依照权利要求1所示的一种催化裂化方法，其特征在于：等速床反应器反应条件为；温度为400～530℃，压力为0.03～0.30MPa，空速为0.1～3h^-1。

6.依照权利要求1或者4所示的一种催化裂化方法，其特征在于：等速床反应器反应条件空速为0.5～1.5h^-1

7.依照权利要求1所示的一种催化裂化方法，其特征在于：反应器II的反应条件为：温度为530～730℃，压力为0.03～0.20MPa，水与轻质原料油重量比为0.01～1.00，反应时间为0.5～10s，催化剂与轻质原料油重量比为2～30。

8.依照权利要求1或者6所示的一种催化裂化方法，其特征在于：反应器II的压力为0.03～0.10Mpa，水与轻质原料油重量比为0.02～0.50；反应时间为1～5s，催化剂与轻质原料油重量为4～25。

9.依照权利要求1所示的一种催化裂化方法，其特征在于：重质原料油为沸点大于350℃的烃类。

10.依照权利要求1所示的一种催化裂化方法，其特征在于：重质原料油为减压蜡油、常压渣油、减压渣油、原油及二次加工得到的重油馏分中的至少一种。

11.依照权利要求1所示的一种催化裂化方法，其特征在于：轻质原料油是馏程为C₄～350℃馏分。

12.依照权利要求1所示的一种催化裂化方法，其特征在于：轻质原料油为C₄烃、直馏石脑油馏分、催化裂化石脑油馏分、延迟焦化石脑油馏分、管式炉蒸汽裂解石脑油馏分、热裂化石脑油馏分中的至少一种。

13.一种催化裂化装置，其特征在于：装置由反应器I、反应器II、沉降器和再生器组成，其特征在于：反应器I由混合段、提升管反应器、等速床反应器组成，混合段出口与提升管反应器入口相连、提升管反应器出口与等速床反应器入口相连、等速床反应器出口与沉降器入口相连。

14.依照权利要求13所示的一种催化裂化装置，其特征在于：混合段和等速床反应器设置内取热器。

15.依照权利要求13所示的一种催化裂化装置，其特征在于：混合段和等速床反应器设置外取热器。

16.依照权利要求13所示的一种催化裂化装置，其特征在于：反应器II底部设置外取热器。

17.依照权利要求13所示的一种催化裂化装置，其特征在于：反应器II底部设置内取热器。

18.依照权利要求13所示的一种催化裂化装置，其特征在于：反应器II为一个或多个独立的反应器。

19.依照权利要求13所示的一种催化裂化装置，其特征在于：反应器II上行提升管式反应器或者下行管式反应器或者密相流化床反应器或者密相流化床反应器。