CN102041056A - 一种有利于加工劣质重油的催化裂化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的有利于加工劣质重油的催化裂化方法是由普通重油提升管加工密度≤0.935，残炭值≤8的重油；劣质重油提升管加工高密度＞0.935，残炭值在8-13的重油，主分馏塔分离的回炼油、油浆全部在劣质重油提升管进行再裂化。设计两个分馏塔，主分馏塔对普通重油提升管的反应油气进行分馏，由副分馏塔分馏劣质重油提升管来的油气，主分馏塔产生的油浆和回炼油全部返回劣质重油提升管进行反应，副分馏塔产生的油浆少部分返回劣质重油提升管回炼，副分馏塔产生的回炼油大部分返回劣质重油提升管回炼，主分馏塔和副分馏塔塔顶油气一同汇集到分馏塔塔顶的油气分离器进行汽水分离，由烧焦罐把参与劣质重油加工的催化剂进行高强度烧焦后进入再生器进行催化剂再生。

Description

一种有利于加工劣质重油的催化裂化方法及装置

技术领域

本发明属于催化裂化反应技术领域，主要涉及的是一种有利于加工劣质重油的催化裂化方法及装置。

背景技术

目前，国内外催化裂化工艺根据提升管的布局主要分单提升管和双提升管工艺两种。

单提升管单沉降器单分馏塔的催化工艺发展比较早，也比较成熟，代表性流程如图-2，原料油从提升管19下部进入，在反应最下面来的催化剂在上升过程中与原料油充费接触，通过一系列反应，最终得到汽油、柴油、液化气等产品组成的混合油气，在沉降器7与催化剂分离后，进入分馏塔9分离出汽油、柴油、油浆，在吸收稳定进行精细分离，得到产品。从分馏塔分离出来的回炼油、粗汽油、油浆部分反送到提升管反应器19进行进一步反应。该反应再生分离工艺，能够加工一定比例的重质原料油，优化了产品分布，汽柴油收率高，而且柴油收率得到保证，烯烃下降7-9％，异构烷烃增加明显，减低了产品中干气和油浆比例。但是该工艺对原料要求比较高，要求原料长期稳定单一，并且各指标比较优良，重质原料油参炼比例30％左右，装置规模比较小，一旦原料调整生产波动大，比较适合原料轻来源有保证的装置。

双提升催化技术主要有LOCC和FDFCC两大代表性方案，该工艺是把轻油、重油分开，分别在各自的提升该内反应，这样可以多加工重油，一般双提升管装置重质原料油加工比例可以达到总处理量的70％，也可以对汽油改质。

如图-3，FDFCC工艺采用双提升管4和19、双沉降器6和7、双分馏塔9和3、一个再生器8，工艺方案一方面提高柴汽比和汽油辛烷值，同时增产丙烯，另一方面降低汽油中烯烃和硫含量。其特点是：(1)、采用重油、汽油双提升管4和19，分别对重油和汽油在不同的提升管、沉降器中和对应的工艺下加工，一方面进行汽油改质，提高改质汽油收率，一方面进行重油深度裂解；(2)、轻油提升管4原料主要是分馏塔分离的粗汽油、回炼油、焦化汽油、石脑油、碳4等轻质油，主要目的是把重油提升管19产生的粗汽油进行改质和对部分油品进行深加工，同时对装置外围的焦化汽油进行改质，反应油气在小馏塔13中分馏，改质后的汽油直接可以出厂；(3)、重油管19加工重油和油浆，油气进入主分馏塔9，主要产品是轻柴油，其他油品主要作为轻油提升管的中间原料。可使汽油中烯烃含量下降20-30％，硫含量下降15％-25％，辛烷值提高0.5-2％，丙烯提高3-6％。

LOCC工艺与FDFCC工艺略有区别，该工艺设计轻油、重油两个提升管，一个沉降器，一个分馏塔。其特点是：(1)设计轻油、重油两个提升管，一个沉降器，轻质油、重油分别在各自的提升该内反应，油气进入共同的沉降器、共同的分馏塔中分馏。这样可以多加工重油；(2)轻油提升管原料主要是分馏塔分离的粗汽油、回炼油、焦化汽油、石脑油、碳4等轻质油，主要目的是把重油提升管产生的粗汽油进行改质和对部分油品进行深加工，同时对装置外围的焦化汽油进行改质；(3)油浆返回到重油提升管，回炼比与原料有关。

无论是LOCC工艺和FDFCC工艺，在生产过程中，由于现在很多石化企业都上马了完备的汽油、柴油深加工装置，轻油改质在对应的汽油、柴油深加工装置进行，轻油不再进入原设计的轻油提升管进行反应，造成很多装置的轻油提升管停车闲置，对整个装置的产能和效益带来影响。同时，由于重油越来越重，焦炭产率越来越高，单靠一根重油提升管加工原料，原料的性质会限制在一定范围，比如密度、残炭值要控制在合理范围，否则导致生焦率很高、沉降器和旋风等油气系统结焦甚至堵塞管线造成停车，导致产品液体收率严重下降，导致装置能力及能耗严重背离等情况，催化剂再生和损耗问题越来越突出，装置规模与焦炭的矛盾越来越突出。双提升管工艺面临轻油提升管由于没有轻质原料和实际作用不大而无用武之地的实际问题，而常规的单提升管又面临解决不了重油参炼比高的现状。为了解决催化装置原料油性质越来越差、劣质重油参炼比高的实际工况，亟待发明一种有利于加工劣质重油的双提升管催化工艺方法及装置。

发明内容

本发明的目的是提出有利于加工劣质重油的催化裂化方法及装置。解决现有双提升管生产过程出现的原料油品质偏差大、劣质油生焦率高、结焦影响、催化剂再生等问题。将原来双提升管工艺以加工重油和轻质油调质为主的工艺改为以加工普通重油为主，同时能进行劣质重油和油浆深度加，并可控制焦炭产率和催化剂的活性与使用周期。

本发明实现上述有利于加工劣质重油的催化裂化方法的技术方案是：由普通重油提升管加工密度≤0.935，残炭值≤8的重油；由劣质重油提升管加工高密度＞0.935，残炭值在8-13的重油，同时对主分馏塔分离的回炼油、油浆进行再裂化；由主分馏塔对普通重油提升管的反应油气进行分馏，由副分馏塔分馏劣质重油提升管来的油气，主分馏塔产生的油浆和回炼油全部返回劣质重油提升管进行反应，副分馏塔产生的油浆少部分返回劣质重油提升管回炼、副分馏塔产生的回炼油大部分返回劣质重油提升管回炼，主分馏塔和副分馏塔塔顶油气一同汇集到分馏塔塔顶的油气分离器进行汽水分离；由烧焦罐把参与劣质重油加工的催化剂进行高强度烧焦后进入再生器进行催化剂再生。

主要包括主分馏塔、副分馏塔、再生器、分馏塔顶油气分离器、副分馏塔柴油汽提塔、主分馏塔油浆混合罐及主分馏塔轻柴油汽提塔，普通重油提升管、劣质油提升管、普通重油沉降器、劣质重油沉降器和烧焦罐，所述普通重油提升管的顶端与重油沉降器的沉降器旋风分离器连接、下部与再生器连接，所述劣质重油提升管的顶端与劣质重油沉降器连接、下部与再生器连接；所述烧焦罐连接在劣质重油沉降器下端，烧焦罐的上部通过烟气管道与再生器的上部连接、下部与再生器的待生催化剂分配器连接；所述主分馏塔的回炼油线经主分馏塔油浆混合罐与灌区来的劣质重油进行混合降温后经进入劣质重油提升管；所述副分馏塔的回炼油线、油浆线均与劣质重油提升管连通；所述主分馏塔油浆混合罐的入口一路与主分馏塔连接、另一路经原料油换热器与原料油泵连接、出口与劣质重油提升管的进料口连接；所述劣质重油提升管的顶端与劣质重油沉降器连接、下部通过再生催化剂斜管与再生器连接；

本发明工艺是在国内一套80wt/n双提升管、双沉降器、双分馏塔的催化装置上进行了一系列试验后确定的。最初的设计方案为FDFCC双提升管、双沉降器、双分馏塔工艺，目的是多产烯烃、汽油进行降烯烃调质，但是由于市场原因汽油不需要降烯烃调质可以直接进入市场，小提升管、小分馏塔处于停产状态，大提升管加工重油50wt/n。

针对上述情况，方案一提出将小提升管改成重油提升管的工艺方案，即两个提升管的油气线并在一起同进一个主分馏塔，双提升管经过相应改造后同时进重油，生产半年左右，得到如下结果：处理量由50wt/n重油变为加工重油63wt/n，其他相关数据见图4所示。但是后期由于原料油变差，残炭偏高(13)，小提升管在加工过程中出现旋风、沉降器结焦的情况，生产造成波动。

针对方案一后期的生产情况，提出用双提升管、双沉降器、双分馏塔工艺的第二种工艺方案，即重油提升管及主分馏塔系统进重油，小提升管主要进行主分馏塔的回炼油、油浆、部分重油的裂解，结果主提升该生产很平稳，处理量达到60wt/n，小提升管也开到10wt/n，生产基本正常，但是重油变差后，也出现结焦现象，小提升管生焦明显偏高，具体实验数据见图5。

问题还存在小提升管处理量提不上去的问题，而且再生温度达到710℃催化剂再生效果不理想，催化剂消耗高的问题，正是由于上述生产数据，在分析上述生产情况基础上提出了本专利发明工艺方案，较好解决了双提升管生产过程出现的原料油品质偏差大、劣质油生焦率高、结焦影响、催化剂再生等问题，做到根据原料合理设计工艺、把原料的影响控制在合理范围、有针对性处理生产中出现的生焦、结焦、再生、处理量、收率等问题。

与现有单提升管和双提升管催化裂化装置工艺相比，本发明提出的这种双提升管、双沉降器、双分馏塔、单烧焦罐、单再生器的催化工艺有以下优点：1、大提升管、小提升管根据各自优点，分别处理不同的原料，大提升管作为装置主反应器可以通过长期稳定的生产来稳定装置的相关收益，小提升管则可以对主反应的下脚料和一定比例的劣质油进行深加工，提高原料的收率和附加值；2、两个提升管系统基本独立，小提升管系统偶尔出现生产波动不会干扰主管、主分馏塔的生产，主管由于不进行油浆回炼，生产环境相对变好，更有利于进行提高收率、提高处理量的重要工作，而小提升管也可以根据原料灵活地、有针对性地选用不同的工艺参数加工不同的油品油；3、小提升管、第二沉降器、烧焦罐形成一个相对的空间可也有针对性地对参与小提升管重油反应的催化剂进行催化剂预再生，由于该工艺针对性强，可以用较小的设备、较少的风量实现催化剂烧焦，操作简单有效；4、与其它工艺，产品汽柴比、汽油辛烷值、轻油收率的调节都增加一种手段，从理论上讲该工艺与其他工艺比要适合加工重质油，而且再生、重油加工比例、收率提高、能耗都有一定改观。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为现有单提升管催化裂化装置的结构示意图。

图3为现有FDFCC双提升管催化裂化装置的结构示意图。

图4为本发明改造方案一生产数据统计表。

图5为本发明改造方案二生产数据统计表。

图中：1、重油提升管再生滑阀，2、再生器塞阀，3、小提升管再生催化剂滑阀，4、劣质油提升管，5、烧焦罐，6、劣质重油沉降器，7、普通重油沉降器，8、再生器，9、主分馏塔，10、分馏塔顶油气分离器，11、主分馏塔油浆泵，12、主分馏塔柴油泵，13、副分馏塔，14、副分馏塔油浆泵，15、副分馏塔柴油汽提塔，16、副分馏塔柴油泵，17、主分馏塔油浆混合罐，18、油浆混合罐油浆泵、19、普通重油提升管、20、普通重油提升管原料油喷嘴、21、烧焦罐再生滑阀、22、烧焦罐烟气管线、23、主分馏塔轻柴油汽提塔，24、粗汽油泵，25、酸性水泵，26、重原料油换热器，27、重原料油泵。

具体实施方式

结合附图，给出本发明的实施例如下，但本发明不局限以下实施例。

本实施例所述的有利于加工劣质重油的催化裂化方法的工艺过程包括主反应部分、副反应部分和再生系统部分。

如图1所示：主反应工艺是将密度≤0.935，残炭值≤8的原油通过普通重油提升管原料油喷嘴20进入普通重油提升管19与通过普通重油提升管再生滑阀1进入的再生催化剂充分混合，进行裂解反应形成油气进入重油沉降器7，通过重油沉降器7的重油沉降器旋风分离器分离油气中的催化剂，其中油气通过油气线进入主分馏塔9，油气在主分馏塔9分馏成塔顶油气、轻柴油、回炼油、油浆等，也包括中段取热的一些侧线。其中塔顶油气通过冷却后进入分馏塔塔顶油气分离器10，轻柴油在主分馏塔轻柴油汽提塔23经过汽提后，气相部分返回主分馏塔9，液相部分通过轻柴油泵12进入贫吸收剂和轻柴油两路流程，回炼油送至劣质重油提升管4回炼，而油浆经过一系列换热后一部分油浆返回主分馏塔9调节主分馏塔温度，另外一部分油浆通过油浆管线送到油浆混合罐17。

副反应工艺如下，灌区来的高密度＞0.935、残炭值在8-13的重油经过换热升温至220-240℃后，在主分馏塔油浆混合罐17与主分馏塔9的回炼油浆、回炼油混合，进入劣质重油提升管4，混合油气与小提升管再生催化剂滑阀3来的高温再生催化剂混合，为尽可能防止重芳烃缩合形成焦炭，整个反应控制在2.0-3.0秒以内，反应温度控制在560-590℃，提升管出口温度控制在505-515℃，通过高温短停留时间保证催化反应深度，并控制热裂解程度朝有利。劣质重油提升管所加工的原料油由独立的原料油泵27、原料油换热器26进入，换热后的原料油进入主分馏塔油浆混合罐17与主分馏塔9来的油浆混合后再进入劣质重油提升管4的进料段。反应油气进入劣质重油沉降器6，通过劣质重油沉降器6的旋风分离器把油气中的催化剂分离下来，没有催化剂的油气通过油气管线进入副分馏塔13，副分馏塔13把油气分馏成塔顶气相、柴油、回炼油、油浆，同时也包括相关侧线。塔顶气相通过管线与主分馏塔9的塔顶油气管线连通，一同进入分馏塔顶油气分离器10，分离成富气、粗汽油、酸性水，富气送到气压机吸收稳定等流程；粗汽油通过粗汽油泵24一部分回炼一部分出装置；酸性水通过酸性水泵25至污水系统。副分馏塔13产生的柴油进入副分馏塔柴油汽提塔15，塔顶气返回副分馏塔，液相通过副分馏塔柴油泵16经过一系列冷却后一小部分做吸收剂，大部分作为产品出装置。副分馏塔13产生的油浆通过塔底油浆泵返回副分馏塔13，调节塔底温度，液位控制阀用来控制油浆抽出量。抽出油浆一部分油浆经过分析后，以一定比例返回到劣质重油提升管4回炼，其余油浆通过副分馏塔液控阀并通过换热冷却后去罐区作为化工原料油储存。

再生系统工艺是把普通重油提升管19反应的催化剂在普通重油沉降器7分离出来，汇集到重油沉降器，待生(指等待烧焦再生，以下同)的催化剂通过普通重油沉降器7汽提段、待生立管、待生滑阀(21)、待生催化剂分配器有控制地进入再生器8，待生催化剂在再生器8烧焦再生去除焦炭恢复活性变成再生催化剂循环使用。参与劣质重油提升管4反应的催化剂在通过劣质重油沉降器6的旋风分离器把油气中的催化剂分离下来，该催化剂通过汽提段、待生立管、待生滑阀相关设备处理后进入烧焦罐5，由于劣质重油提升管4生焦率比较高，参与反应的催化剂含有大量的焦炭，再生困难，因此，通过设置烧焦罐5就把高强度的烧焦焦炭除去，烧焦后的催化剂通过烧焦罐再生滑阀21流量控制进入再生器8进行进一步再生，变成再生催化剂。烧焦罐5内的烟气通过上部的烧焦罐烟气管线22进入再生器8高温烧掉催化剂表面附着的焦炭，再生器8内的所有烟气通过内部的旋风分离器分离后基本没有催化剂的烟气进入常规的三旋和余热回收系统。该流程与其他工艺包相同，在此不做详细描述。

本实施例所述的有利于加工劣质重油的催化裂化方法的装置主要由重油提升管再生滑阀1、再生器塞阀2、小提升管再生催化剂滑阀3、劣质油提升管4、烧焦罐5、劣质重油沉降器6、普通重油沉降器7、再生器8、主分馏塔9、分馏塔顶油气分离器10、主分馏塔油浆泵11、主分馏塔柴油泵12、副分馏塔13、副分馏塔油浆泵14、副分馏塔柴油汽提塔15、副分馏塔柴油泵16、主分馏塔油浆混合罐17、油浆混合罐油浆泵18、普通重油提升管19、普通重油提升管原料油喷嘴20、烧焦罐再生滑阀21、烧焦罐烟气管线22、主分馏塔轻柴油汽提塔23、粗汽油泵24及酸性水泵25组成，普通重油提升管19的进料段设有普通重油提升管原料油喷嘴20，普通重油提升管19的顶端通过管道与重油沉降器7相关的沉降器旋风分离器接管焊接连接，普通重油提升管19下部通过再生催化剂斜管与再生器8的再生催化剂斜管焊接连接，在再生催化剂斜管中间设置有重油提升管再生滑阀1。劣质重油提升管4是一根线速很高的管(已另案申请专利)，在设计上要考虑线速、停留时间、衬里耐腐蚀性等三个因素。该提升管提升管材质为耐酸钢材，其是以烯烃为界分成进料反应区，烯烃反应区，总反应深度控制区，所述进料反应区出口为一段直径比进料段小的喉管式缩径喉管结构，在喉管处连接有低压蒸汽管；所述烯烃反应区中下段的提升管冷却段的直径大于所述进料段的直径，在提升管冷却段上设有取热管，该取热管组的入口与低压饱和蒸汽连接，出口与过饱和蒸汽线连接；所述总反应深度控制区的入口为一段直径比进料段喉管直径小的喉管式缩径喉管结构，在喉管处连接有低压蒸汽管。劣质重油提升管4的顶端通过管道与劣质重油沉降器6内部的劣质重油沉降器旋风分离器的接管焊接连接，劣质重油提升管4下部通过再生催化剂斜管与再生器8的再生催化剂斜管焊接连接，在再生催化剂斜管中间焊接一个小提升管提升管再生滑阀3。劣质重油沉降器6下端通过待生立管与烧焦罐5连接，烧焦罐5上部通过烧焦罐烟气管线22与再生器8焊接连接、下部通过再生催化剂斜管与再生器8的焊接连接，在再生催化剂斜管中间焊接一个烧焦罐再生滑阀21。主分馏塔9为普通的分馏塔，包含常规分馏塔所分布的轻柴油线、塔顶油气线、回炼油线、油浆线等，也包含各抽出线上的配套设备，即分馏塔顶油气分离器10、主分馏塔油浆泵11、主分馏塔柴油泵12、主分馏塔轻柴油汽提塔23。主分馏塔油浆混合罐17的入口一路与主分馏塔9的油浆线连接，另一路经原料油换热器26与原料油泵27连接，主分馏塔油浆混合罐17的出口与劣质重油提升管4的进料口连接。主分馏塔9的回炼油线与劣质重油提升管4连接，油浆线通过主分馏塔油浆混合罐17并与其内的劣质重油进行混合降温，然后通过油浆混合罐油浆泵18送到劣质重油提升管4的进料口。副分馏塔13为普通分馏塔，包含常规分馏塔所分布的轻柴油线、塔顶油气线、回炼油线、油浆线等，也包括各抽出线上的配套设备，即分馏塔塔顶油气分离器10、副分馏塔油浆泵14、副分馏塔柴油汽提塔15、副分馏塔柴油泵16，在此不做详细介绍。不同的是副分馏塔13的回炼油线、油浆线均与劣质重油提升管4连接，其油浆量根据分析数据部分回炼，大部分作为焦化原料送到灌区。分馏塔塔顶油气分离器10也为常规的设备，配套有粗汽油泵24和酸性水泵25，在此不做描述。

本装置中的吸收稳定系统、余热回收系统、催化剂补给系统、两机及主风机等，采用的仍为传统的装置和工艺方式。在此不做详细描述。

Claims (6)

1.一种有利于加工劣质重油的催化裂化方法，其特征是：设计两根重油提升管，普通重油提升管加工密度≤0.935，残炭值≤8的重油；劣质重油提升管加工高密度＞0.935，残炭值在8-13的重油，主分馏塔分离的回炼油、油浆全部在劣质重油提升管进行再裂化。设计两个分馏塔，主分馏塔对普通重油提升管的反应油气进行分馏，由副分馏塔分馏劣质重油提升管来的油气，主分馏塔产生的油浆和回炼油全部返回劣质重油提升管进行反应，副分馏塔产生的油浆少部分返回劣质重油提升管回炼，副分馏塔产生的回炼油大部分返回劣质重油提升管回炼，主分馏塔和副分馏塔塔顶油气一同汇集到分馏塔塔顶的油气分离器进行汽水分离，由烧焦罐把参与劣质重油加工的催化剂进行高强度烧焦后进入再生器进行催化剂再生。

2.根据权利要求1所述的有利于加工劣质重油的催化裂化方法，其特征是：所述劣质重油提升管(4)所加工的原料油经原料油泵(27)、原料油换热器(26)进入主分馏塔油浆混合罐(17)与主分馏塔(9)来的油浆混合后再进入劣质重油提升管(4)的进料段。

3.根据权利要求1所述的有利于加工劣质重油的催化裂化方法，其特征是：所述劣质重油提升管工艺参数与常规催化工艺参数比有些不同，反应时间控制在2.0-3.0秒以内，进料段生成烯烃反应区的反应温度控制在560-590℃，烯烃反应区温度控制在515-520℃，提升管出口温度控制在505-515℃。

4.根据权利要求1所述的有利于加工劣质重油的催化裂化方法的装置，主要包括主分馏塔(9)、副分馏塔(13)、再生器(8)、分馏塔顶油气分离器(10)、副分馏塔柴油汽提塔(15)、主分馏塔油浆混合罐(17)及主分馏塔轻柴油汽提塔(23)，其特征是：还包括普通重油提升管(19)、劣质油提升管(4)、普通重油沉降器(7)、劣质重油沉降器(6)、烧焦罐(5)，所述普通重油提升管(19)的顶端与重油沉降器(7)的沉降器旋风分离器连接、下部与再生器(8)连接，所述劣质重油提升管(4)的顶端与劣质重油沉降器(6)连接、下部与再生器(8)连接；所述烧焦罐(5)连接在劣质重油沉降器下端，烧焦罐的上部通过烟气管道与再生器(8)的上部连接、下部与再生器(8)的待生催化剂分配器连接；所述主分馏塔(9)的回炼油线经主分馏塔油浆混合罐与灌区来的劣质重油进行混合降温后经进入劣质重油提升管(4)；所述副分馏塔(13)的回炼油线、油浆线均与劣质重油提升管(4)连通；所述主分馏塔油浆混合罐(17)的入口一路与主分馏塔(9)连接、另一路经原料油换热器(26)与原料油泵(27)连接、出口与劣质重油提升管(4)的进料口连接；所述劣质重油提升管(4)的顶端与劣质重油沉降器连接、下部通过再生催化剂斜管与再生器(8)连接。

5.据权利要求4所述的有利于加工劣质重油的催化裂化方法的装置，其特征是：所述普通重油提升管(19)下部通过再生催化剂斜管与再生器(8)的再生催化剂斜管焊接连接，在再生催化剂斜管中间设置有重油提升管再生滑阀(1)。

6.据权利要求4所述的有利于加工劣质重油的催化裂化方法的装置，其特征是：所述劣质重油沉降器(6)下端通过待生立管与烧焦罐(5)连接。

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