CN102245288A

CN102245288A - 用于催化裂化的装置、系统和方法

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Publication number: CN102245288A
Application number: CN2009801497517A
Authority: CN
Inventors: P·帕尔马斯; R·L·梅尔柏格
Original assignee: Universal Oil Products Co
Current assignee: Honeywell UOP LLC; Universal Oil Products Co
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2009-11-23
Publication date: 2011-11-16
Also published as: US20100147744A1; WO2010068399A3; US8394259B2; BRPI0922514A2; US8137631B2; WO2010068399A2; US20120136187A1

Abstract

一个典型实施方案可以为流化床催化裂化装置。流化床催化裂化装置可包括第一提升器、第二提升器和脱离区。第一提升器可适于接收在具有第一容积的第一反应容器处终止的第一进料。第二提升器可适于接收在具有第二容积的第二反应容器处终止的第二进料。通常，第一容积大于第二容积。而且，脱离区可以用于接收包括至少一种催化剂和一种或多种来自第一反应容器的产物的第一混合物，和包括至少一种催化剂和一种或多种来自第二反应容器的产物的第二混合物。通常，将第一混合物与第二混合物分离。

Description

用于催化裂化的装置、系统和方法

发明领域

本发明一般性地涉及一种用于制备例如汽油和轻质烯烃如丙烯的流化床催化裂化装置或系统。

相关技术描述

通常，裂化方法用于生产多种产物。在一个典型方法中，流化床催化裂化可将重质烃转化成轻质烃。特别地，一种优选的产物为可用于例如发动机燃料的高辛烷值汽油产物。另外，理想的还有生产其它产物如乙烯和/或丙烯。这类轻质烯烃可用于随后的聚合方法中。

然而，流化床催化裂化系统可产生不想要的副反应，这可降低一些产物如乙烯和丙烯的收率。因此，理想的是提供一种容许同时生产汽油产物和丙烯产物，同时使可降低所需产物如丙烯收率的不想要副反应最小化的系统。

发明概述

一个典型实施方案可以为一种流化床催化裂化装置。流化床催化裂化装置可包括第一提升器、第二提升器和脱离区。第一提升器可适于接收在具有第一容积的第一反应容器处终止的第一进料。第二提升器可适于接收在具有第二容积的第二反应容器处终止的第二进料。通常，第一容积大于第二容积。而且，脱离区可以用于接收包括至少一种催化剂和一种或多种来自第一反应容器的产物的第一混合物，和包括至少一种催化剂和一种或多种来自第二反应容器的产物的第二混合物。通常，将第一混合物与第二混合物分离。

另一典型实施方案可以为一种流化床催化裂化系统。该系统可包括接收沸点为180-800℃的第一进料的第一反应区。第一反应区可包括具有第一容积的第一反应容器。该系统还可包括第二反应区，其接收包括有效量的用于制备丙烯的一种或多种C₄-C₆烯烃的第二进料。第二反应区可包括具有第二容积的第二反应容器。通常，第一容积大于第二容积。

另一典型实施方案可以为一种制备汽油和丙烯的方法。该方法可包括使第一料流通过包括具有第一容积的第一反应容器的第一反应区。通常，第一料流具有180-800℃的沸点。该方法还可包括使第二料流通过包括具有第二容积的第二反应容器的第二反应区。通常，第二料流包括用于制备丙烯的有效量C₄-C₆烯烃。通常，第一容积大于第二容积。

因此，本文公开的实施方案可提供至少一种容许同时制备汽油产物和轻质烯烃如丙烯，同时使不想要的副反应最小化的装置和/或系统。通常，至少一些本文所公开的实施方案可分离产物，同时存在可在例如脱离区中促进不想要的副反应的催化剂。而且，可使用至少两个反应区，其中一个反应区具有适于轻质烯烃制备的条件。

定义

如本文所用，术语“料流”可包括各种烃分子，例如直链、支链或环状烷烃、烯烃、二烯烃和炔烃，和任选其它物质，例如气体如氢气，或杂质如重金属，和硫和氮化合物。进料还可包括芳族和非芳族烃。此外，烃分子可简写为C₁、C₂、C₃...C_n，其中“n”表示一个或多个烃分子中的碳原子数。

如本文所用，术语“富含”可意指通常料流中至少50摩尔％，优选70摩尔％一种化合物或一类化合物的量。

附图简述

图1为典型流化床催化裂化系统和装置的示意性描绘。

图2为典型系统和装置的第一和第二反应区的示意性截面描绘。

图3为一个典型脱离区的示意性俯视和平面图。

图4为另一典型脱离区的示意性俯视和平面图。

图5为另一典型反应区的示意性描绘。

详述

参考图1-2，流化床催化裂化(下文可简写为“FCC”)系统10或流化床催化裂化装置50可包括第一反应区100、第二反应区250、汽提区410、再生区420和分离区440。通常，第一反应区100可包括在第一反应容器220中终止的第一提升器200。第一提升器200可接受可包括沸点为180-800℃的烃料流的第一进料208。特别地，第一进料208可包括瓦斯油、真空瓦斯油、常压瓦斯油、焦化瓦斯油、加氢处理瓦斯油、加氢裂化装置未转化油和来自料流204和/或料流450的常压渣油中至少一种，如下文所述。此外，图中的工艺流程线可互换地被认为是例如线、管、导管、进料、混合物或料流。特别地，线、管或导管可含一种或多种进料、混合物或料流，或线、管或导管可涵盖一种或多种进料、混合物或料流。

通常，将第一进料208供入提升器200的底部，在那里它与可包括两种组分的催化剂结合。这类催化剂组合物公开于例如US 7,312,370B2中。通常，第一组分可包括用于FCC领域中的任何熟知催化剂，例如活性无定形粘土型催化剂和/或高活性结晶分子筛。沸石可作为分子筛用于FCC方法中。优选，第一组分包括大孔沸石如Y型沸石、活性氧化铝材料、粘合剂材料，包括硅石或氧化铝，和惰性填料如高岭土。

通常，适于第一组分的沸石分子筛具有大的平均孔径大小。通常，具有大孔径大小的分子筛具有由大于10，通常12个元环限定、开口有效直径大于0.7nm的孔。大孔的孔径大小指数可以为31以上。合适的大孔沸石组分可包括合成沸石，例如X和Y型沸石、发光沸石(mordent)和八面沸石。可优选基于催化剂的沸石比例，稀土含量为不大于1.0重量％(下文可简写为“重量％”)稀土金属氧化物的Y型沸石作为第一组分。

第二组分可包括中或更小孔的沸石催化剂，例如ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-38、ZSM-48和其它类似材料。其它合适的中或更小孔的沸石包括碱沸石(ferrierite)和毛沸石。第二组分优选具有分散在基体中的中或更小孔的沸石，所述基体包括粘合剂材料如硅石或氧化铝和惰性填料如高岭土。第二组分还可包括一些其它活性材料如β-沸石。这些组合物可具有10-50重量％或更大的结晶沸石含量和50-90重量％的基体材料含量。含40重量％结晶沸石材料是优选的，可使用具有更大结晶沸石含量的那些。通常，中和更小孔的沸石特征在于具有小于或等于0.7nm的有效孔开口直径、10或更少元的环和小于31的孔径大小指数。

总混合物可含有1-25重量％第二组分，即中至小孔结晶沸石，优选大于或等于1.75重量％。当第二组分含40重量％结晶沸石，余量为粘合剂材料时，混合物可含4-40重量％第二催化剂，优选含量为至少7重量％。第一组分可包含余量催化剂组合物。通常，混合物中第一和第二组分的相对比例在整个FCC系统100中基本不变。作为催化剂混合物中第二组分的高浓度中或更小孔沸石可改善轻质烯烃的选择性。

通常，可提供第一进料208和催化剂混合物接近第一提升器200的底部。通常，第一提升器200用在进料注入点以上密度为小于320kg/m³的稀相条件操作。通常通过喷嘴将第一进料208引入第一提升器200中。通常，第一进料208的温度为140-320℃。此外，也可在初始进料点的下游引入额外量的进料。任何合适的流化或提升用气体如蒸汽和/或轻质烃料流可随第一进料208一起使用。

另外，在一个理想实施方案中，第一反应区100可在低烃分压下操作。通常，低烃分压可促进轻质烯烃的制备。因此，第一提升器200压力可以为170-250kPa，烃分压为35-180kPa，优选70-140kPa。相对低的烃分压可以通过使用量为进料208的10-55重量％，优选15重量％的蒸汽作为稀释剂而实现。可使用其它稀释剂如干气体实现等效的烃分压。

一种或多种烃和催化剂上升到转化第一进料208的反应容器220中。通常进料208在第一提升器200中反应形成一种或多种产物。第一提升器200可在任何合适温度下操作，通常在150-430℃的温度下操作。典型提升器例如公开于US 5,154,818和US 4,090,948中。

产物可在第一提升器200中上升并在第一反应容器220中离去。通常，产生包括丙烯和汽油的产物。随后可通过装置如一个或多个回荡臂226协助将催化剂分离，并沉降到第一反应容器220的底部。另外，包括一种或多种产物和任何剩余的携带的催化剂的第一混合物324可上升到壳80包含的脱离区300中。

通常，第一反应容器220形成第一容积。而且，尽管容器220被描述为反应容器，应当理解可存在其它过程，例如催化剂与离开第一提升器200的烃的分离。特别地，尽管将催化剂与烃分离，但在第一反应容器220中仍发生一些反应。

通常，脱离区300可包括分离装置，例如一个或多个如下文所述的旋风分离器以将产物从催化剂颗粒中分离出来。浸入管(dip leg)可使催化剂降至壳80的基底上，其中开口可容许废催化剂进入第一反应容器220中至密相催化剂床212。典型的分离装置和回荡臂例如公开于US 7,312,370B2中。

催化剂可通过汽提区410，其中可将吸收的烃通过与蒸汽逆流接触而从催化剂表面上除去。典型的汽提区例如公开于US 7,312,370B2中。然后，催化剂可如下所述再生。

离开脱离区300的一种或多种产物可作为产物料流通过管228排至分离区440。通常，分离区440可接收产物料流228和如下文所述来自脱离区300的其它产物料流288。通常，分离区440可包括一个或多个蒸馏塔。这类区例如公开于US 3,470,084中。分离区440通常可产生几种产物。作为实例，丙烯产物可经由管434离开，汽油产物可经由管438离开，包括C₄-C₁₀，优选C₄-C₆烯烃的料流可作为进料经由管264离开。在该优选实施方案中，料流可主要包括C₄-C₆烯烃，因此可以被参考。特别地，取决于分离区440中的塔，可得到各种料流。作为实例，C₄料可由C₃/C₄分流器的底部得到，C₅-C₆料可由脱丁烷塔得到，和/或C₅-C₆塔顶馏出物可由高压石脑油分流器得到。如下文所述，这类料流可作为第二进料264提供。另外，分离区440还可提供包含较重馏分的料流450，其可再循环并包括在进料208中。

可将料流264供入第二反应区250中，所述反应区可包括在第二反应容器280中终止的第二提升器260。料流264可包括至少50摩尔％气相组分。优选全部料流264，即至少99摩尔％为气相。通常，当进入第二提升器260中时，料流264的温度可以为120-500℃。优选，料流264的温度为不小于320℃。通常，料流264的温度应为至少高于组分的沸点，上限为催化剂的沸点。通常，第二提升器260可经由接收来自再生区420的再生催化剂的导管408接收与上述第一提升器200相同的催化剂。第二提升器260可在任何合适条件，例如425-705℃的温度和40-700kPa的压力下操作。通常，第二提升器260的停留时间可以为小于3秒，优选小于1秒。典型的提升器和/或操作条件例如公开于US 2008/0035527A1和US 7,261,807B2中。通常，料流264和催化剂可上升到第二反应容器280并通过一个或多个回荡臂282。在第二反应容器280中，可将催化剂与烃产物分离。催化剂可降至第二反应容器280中的密相催化剂床292。来自第二再生区250的催化剂可通过阀296通过导管294至汽提区410中。通常，第二反应区250可在条件下操作以将C₄-C₆烯烃转化成一种或多种轻质烯烃，例如乙烯和/或丙烯，优选丙烯。

然后，包括一种或多种产物和携带的催化剂的第二混合物286可离开第二反应区250，进入脱离区300中，下文中会进一步详细描述它。在一个优选实施方案中，可保持丙烯与来自第一反应容器220的一种或多种产物分离并经由管288离开至分离区440。

可将第一反应区100和第二反应区250中使用的催化剂与烃分离。这样，催化剂可沉降到汽提区410中并经受用蒸汽汽提，随后再生。

然后汽提的催化剂经由导管404可进入可包括再生容器430的再生区420中。再生容器430可在任何合适条件如600-800℃的温度和160-650kPa的压力下操作。典型的再生容器例如公开于US 7,312,370B2和US7,247,233B1中。然后，可将再生的催化剂分别通过导管406和408供到第一提升器200和第二提升器260中。

参考图2-3，脱离区300可包括第一旋风分离器单元320和第二旋风分离器单元360。尽管称作单元320和360，应当理解单元320和360也可被认为是区或分区320和360。特别地，来自第一反应容器220、包括一种或多种产物和携带的催化剂的第一混合物324可向上上升到脱离区300中。另外，来自第二反应容器280、包括丙烯和其它产物以及携带的催化剂的第二混合物286也可被供至脱离区300。

参考图1-3，脱离区300可包括具有多个旋风分离器，例如2-60个旋风分离器的第一旋风分离器单元320。在该优选实施方案中，第一旋风分离器单元320可包括旋风分离器332、334、336、338、342、344、346、348、350和352。第一旋风分离器单元320可将一种或多种烃产物与催化剂分离。特别地，可将包括一种或多种烃产物如汽油产物，和催化剂的第一混合物324供至第一旋风分离器单元320。作为实例，旋风分离器342可分离催化剂并经由浸入管358将它供至密相催化剂床212，然后至汽提区410。一种或多种烃产物可经由第一出口84向上上升到壳80的通风系统90中。另外，第二旋风分离器单元360可接受包括催化剂和一种或多种产物如丙烯的第二混合物286。通常，丙烯收率可以为基于总烃重量15-20重量％。但是丙烯收率可以为任何量。应当理解可存在其它烃，例如甲烷和乙烯，以及较重烃如丁烯和戊烯。第二旋风分离器单元360可包括1-30个旋风分离器。在该典型实施方案中，第二旋风分离器单元360可包括第一旋风分离器382和第二旋风分离器384。第二混合物286可进入第二旋风分离器单元360中，可将催化剂分离并供至浸入管388以使催化剂返回汽提区410中。因此可将第一混合物324与第二混合物286分离。

丙烯产物可经由第二出口88向上上升到通风系统90中，并任选保持与来自第一反应容器220的的一种或多种产物，通常为汽油产物分离。这样，可将汽油产物经由管228提供，丙烯产物可经由管288提供。或者，丙烯产物和汽油产物可在通风系统90中结合并经由单管供至分离区440。通常，优选在催化剂的存在下保持汽油和丙烯产物分离以防止不想要的副反应。另外，烷烃可在系统10中再循环。因此，分离产物228和288可防止烷烃积聚在第二进料264中。尽管描绘了进入相应提升器200和260底部的进料208和264，但应当理解进料可以在沿着提升器200和/或260的任何高度处提供。

在参考图4的另一实施方案中，脱离区可以为包括一个或多个旋风分离器，即旋风分离器510、512、514、516、518、520、522、524、526、528、530和532的脱离区500。在该典型实施方案中，丙烯产物可经由导管286提供并在脱离区500中与汽油产物结合。特别地，包括汽油产物和催化剂的第一混合物324可与包括丙烯产物和催化剂的第二混合物286在脱离区500中结合。因此，混合物可结合，且产物可随意与催化剂混合。

参考图5，提供第二反应区600的又一典型实施方案。在该典型实施方案中，壳80外部的提升器620终止于封在壳80内的反应容器660中。这样，第一反应容器220和第二反应容器660含在共同的壳80内。催化剂可随C₄-C₆烯烃的进料料流一起供至提升器620，然后将其供至如上所述第二反应容器660。导管680可将丙烯产物和催化剂供至第二旋风分离器单元360，其中至少一些催化剂可通过导管670至密相催化剂床212。在该典型实施方案中，第二旋风分离器单元360可包括具有浸入管710的旋风分离器700。如上所述，可将催化剂分离并经由浸入管710供至密相催化剂床212，然后如上所述将其转移至汽提区410用于随后的再生。产物在通风系统90中结合并离开单管228。在另一优选实施方案中，与其对应的催化剂分离的一种或多种烃可彼此分离并如上所述通过分开的产物管流出。

没有进一步描述，相信本领域技术人员可使用先前的描述，最完整程度地使用本发明。因此，前述优选的具体实施方案应理解为仅是说明性的，且不以任何方式限制公开内容的其余部分。

在前文中，除非另有指出，所有温度以℃描述，所有份和百分数为重量计。

由先前描述中，本领域技术人员可容易地确定本发明的主要特征，且可不偏离其精神和范围地作出本发明的各种变化和改进以使它适于各种用途和条件。

Claims

1.一种流化床催化裂化装置，其包含

a)第一提升器，其适于接收在具有第一容积的第一反应容器处终止的第一进料；

b)第二提升器，其适于接收在具有第二容积的第二反应容器处终止的第二进料，其中第一容积大于第二容积；和

c)脱离区，其用于接收包含至少一种催化剂和一种或多种来自第一反应容器的产物的第一混合物，和包含至少一种催化剂和一种或多种来自第二反应容器的产物的第二混合物；

其中将第一混合物与第二混合物分离。

2.根据权利要求1的装置，其中所述第一提升器适于接收包含瓦斯油、真空瓦斯油、常压瓦斯油、焦化瓦斯油、加氢处理瓦斯油、加氢裂化装置未转化油和常压渣油中至少一种的第一进料。

3.根据权利要求1或2的装置，其中第二提升器适于接收包含一种或多种C₄-C₁₀烯烃的第二进料。

4.根据前述权利要求中任一项的装置，其中第一脱离区包含：

用于将所述至少一种催化剂与所述一种或多种来自第一反应容器的产物分离的第一旋风分离器单元；和

用于将所述至少一种催化剂与所述一种或多种来自第二反应容器的产物分离的第二旋风分离器单元。

5.根据前述权利要求中任一项的装置，其还包含包围第一反应容器和第二反应容器的壳。

6.根据前述权利要求中任一项的装置，其还包含与第一反应容器连通的再生容器。

7.根据权利要求4、5或6的装置，其中第一旋风分离器单元包含2-60个旋风分离器，且第二旋风分离器单元包含1-30个旋风分离器。

8.根据前述权利要求中任一项的装置，其中第一反应区包含第一反应容器。

9.根据前述权利要求中任一项的装置，其中第二反应区包含第二反应容器。

10.根据权利要求9的装置，其还包含适于使包含在第二进料中的C₄-C₆烯烃再循环至第二反应区的分离区。