CN102250641A - 一种最大限度制乙烯、丙烯的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种最大限度制乙烯、丙烯的方法和装置，属于石油化工领域，采用双提升管反应器，可以非常灵活的调节两根提升管的进料种类；使用非石蜡基重油为原料，大大降低原料采购成本，采用多产乙烯专用催化剂，采用非常规催化裂化的反应操作条件，大大提高乙烯、丙烯、丁烯的产率，三者产率之和可达30％。
Description
技术领域
本发明涉及石油烃的催化转化工艺，属于石油化工领域。
背景技术
催化裂化技术是炼油工业发展最迅速、极为重要的二次加工装置，催化裂化反应器形式历经固定床、移动床、流化床发展到现在的提升管反应器，配套的催化剂也由小球催化剂、微球催化剂发展到现在的分子筛催化剂，形成了反应器形式多样、催化剂种类繁多的欣欣向荣的局面；目前我国已拥有100Mt/a以上的催化裂化加工能力，随着市场对轻质油需求的加大，可利用石油资源却趋向重质化和劣质化，作为重质油轻质化的重要转化过程之一的催化裂化技术显得尤为重要，近年来，我国的重油催化裂化技术得到了快速发展，已开发出许多新的工艺。
1、催化裂化汽油改质降烯烃新工艺(1)FDFCC工艺洛阳石化工程公司开发了一种灵活多效催化裂化工艺(FDFCC)。该工艺以常规FCC装置为基础，增设了一根与重油提升管反应器(第一反应器)并联的汽油改质提升管反应器(第二反应器)。重油提升管反应器采用高温、短接触、大剂油比等常规催化裂化操作条件，反应产物经分馏塔分离后得到的高烯烃含量的粗汽油进入汽油改质提升管反应器，在那里采用低温、长反应时间、高催化剂活性的操作条件对汽油进行改质，反应所需热量由重油提升管反应器生成的焦炭燃烧热提供，避免了汽油改质与重油裂化的相互影响。
工业试验表明，汽油改质提升管对催化汽油的改质效果十分显著，在不同的操作条件下，汽油的烯烃含量可降低30个体积百分点以上，RON可提高0.5～2个单位；随着汽油改质反应器操作强度和汽油改质比例的提高，柴汽比一股可提高0.2～0.7，丙烯收率也可提高3～6个百分点。
(2)MIP工艺由RIPP开发的多产异构烷烃的催化裂化工艺(MIP)突破了现有催化裂化技术对二次反应的限制，实现可控性和选择性裂化反应、氢转移反应和异构化反应，可明显降低汽油烯烃含量和增加汽油异构烷烃含量。
该工艺目前已在多家炼厂进行了工业应用，结果表明，MIP工艺使产品分布得到了优化，干气和油浆产率分别下降了0.41和0.99个百分点，液体收率增加了1.17个百分点，汽油的性质得到改善，汽油烯烃下降14.1个百分点，饱和烃含量增加了12.9个百分点，异构烷烃含量大于70％。
(3)两段提升管工艺石油大学(华东)提出的两段提升管催化裂化(TSRFCC)技术将长提升管改为两个短提升管，分别与再生器构成两路循环，一段反应生成的油气，分离产物后，进入二段提升管反应器，与再生剂接触继续进行反应，其主要工艺技术特点是反应时间短，实现了催化剂接力、高剂油比和分段进料。
该工艺可大幅度提高原料转化深度，处理量增加20％以上。轻质产品收率提高约3％，干气和焦炭降低。产品质量提高，汽油烯烃含量下降近12％，当汽油回炼时其烯烃可降到35％以下，硫和十六烷值含量略有下降。
(4)辅助反应器改质降烯烃技术中国石油大学(北京)研究开发了“催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃技术”，即在常规的FCC装置上，增设了一个辅助反应器，对裂化汽油进行改质处理，使其发生定向催化转化，裂化汽油中的烯烃在辅助反应器中进行氢转移、芳构化、异构化或者裂化等反应，使烯烃含量显著降低，而辛烷值基本不变。工业运行表明，“辅助降烯烃技术”可使裂化汽油的烯烃含量降到35％(体积分数，下同)甚至20％以下，以满足越来越严格的汽油质量标准；操作与调变灵活，通过调整改质反应器操作，可提高丙烯产率3～4个百分点。
2、重油多产乙烯和丙烯的工艺如图2所示，洛阳石化工程公司开发的HCC(Heavy Oil Contact Cracking Process)工艺是针对乙烯生产原料重质化而开发的，主要采用催化裂化的“反应-再生”工艺技术，于高温(700～750℃)和短接触时间(＜2s)的工艺条件下，实现了重油裂解制乙烯，并兼产丙烯、丁烯和轻质芳烃(BTX等)；采用的催化剂(LCM)具有活性高、选择性好、抗碱氮中毒和重金属污染能力强，水热稳定性和抗热冲击性能优良的特点。评价试验结果表明，典型石蜡基常压渣油在优化的工艺条件下，单程裂解的乙烯产率可达26％，C2～C4总烯烃产率超过50％。与石脑油管式炉裂解工艺相比，乙烯成本降低约25％。该技术未实现工业化。
发明内容
本发明区别于常规催化裂化的地方是：采用双提升管反应器，可以非常灵活的调节两根提升管的进料种类；使用非石蜡基重油为原料，大大降低原料采购成本，采用多产乙烯专用催化剂，采用非常规催化裂化的反应操作条件，大大提高乙烯、丙烯、丁烯的产率，三者产率之和可达30％。
一种最大限度制乙烯、丙烯的方法，由反应-再生、分馏、吸收稳定、余热锅炉、余热回收站组成，其特征在于：反应-再生单元流程如下：原料油自缺罐区进入原料油罐，经原料油泵升压后，通过原料油-轻燃油换热器、原料油-分馏塔-中段油换热器换热至150℃左右过入原料预处理系统，首先进电脱盐罐脱盐，然后经原料油-分馏塔二中段油换热器加热至179℃，再经原料油-循环油换热器加热至220℃左右并与从分馏塔来的回炼油混合后分六路经原料油雾化喷嘴进入重油提升管反应器，与高温催化剂接触进行原料的升温、汽化及反应，反应后的油气与待生催化剂在重油提升管出口经粗旋风分离器迅速分离后由升气管密闭进入沉降器，重油单级旋风分离器，再进一步除去携带的催化剂细粉后离开沉降器，进入分馏塔。
自分馏来的回炼粗轻油通过粗轻油-轻燃油换热器与轻燃油换热至80℃后，分四路经雾化喷嘴进入轻油提升管反应器，自单元外来的碳四馏分分两路经雾化喷嘴进入轻油提升管反应器，与高温催化剂接触进行原料的升温、汽化及反应，反应后的油汽与待生催化剂在提升管出口经粗旋风分离器迅速分离后由升气管密闭进入沉降器内轻油单级旋风分离器，再进一步除去携带在催化剂细粉后与重油旋分出来的油气一起离开沉降器，进入分馏塔。
积炭的待生催化剂自粗旋料腿及沉降器单级旋风分离器料腿进入汽提段，在此与蒸汽逆流接触以汽提催化剂携带的油汽，汽提后的催化剂沿待生立管下流，经待生塞阀、待生身催化剂分配器进入再生器，在再生器内与向上流动的主风逆流接触，完成催化剂烧焦再生，再生催化剂经再生立、斜管及再生滑阀进入提升管反应器底部，在干气的提升下，完成催化剂加速、分散过程、然后与雾化不料接触。
为防止原料油中所含重金属对催化剂造成污染，设置金属钝化剂加注系统，桶装金属钝化剂先经化学药剂吸入泵打进化学药剂罐，然后由化学药剂注入泵连续注入至提升管的进料管线上。
再生器烧焦所需的主风由主风机提供，主风自大气进入主风机1，主风机2升压后经主风管道、辅助燃烧室及主风分布管进入再生器。
再生器产生的烟气经7组两级旋风分离器分离催化剂，进入三级旋风分离器进一步分离催化剂，再经双动滑阀及降压孔板降压后进入余热锅炉回收烟气的热能，烟气温度降到180℃以下，最后经烟囱排入大气。
开工用的催化剂由冷催化剂罐或热催化剂罐用非净化压缩空气输送至再生器，正常补充催化剂可由催化剂小型自动加料器通过小型加料线输送至再生器，CO助燃剂由助燃剂加料斗、助燃剂加料罐用非净化压缩空气经小型加料管线输送至再生器。
三级旋风分离器回收催化剂，由三旋催化剂储罐用非净化压缩空气间断送至废催化剂罐子，定期由槽车运出单元。
一种最大限度制乙烯、丙烯的装置，包括重油提升管反应器、轻油提升管反应器、再生器和沉降器及汽提段，其特征在于：所述的重油提升管反应器采用折叠式提升管，分为上、下两段，下段为预提升段，上段为进料及反应段，重油提升管反应器进料设一排六只高效原料油雾化喷嘴，一排二只急冷油雾化喷嘴，一排二只酸性水雾化喷嘴，出口采用二组旋风分离器；所述的轻油提升管反应器也采用折叠式提升管，分为上、下两段，下段为预提升段，上段为进料及反应段，轻油提升管反应器设一排四只粗轻油雾化喷嘴，一排二只碳四馏分雾化喷嘴，一排二只急冷油雾化喷嘴，一排二只酸性水雾化喷嘴，出口采用一组粗旋风分离器；所述的沉降器及汽提段置于再生器上方，其中重油油汽系统采用四组单级高效旋风分离器，轻油油气系统采用一组单级高效旋风分离器，单级旋分出口油气在油汽集合室混合，重油和轻油系统共用汽提段，汽提段设八层改进型环形挡板，整个汽提段插入再生器中；所述的再生器采用大小筒结构，再生器上包括七组两级高效旋风分离器，主风分布管和待生塞阀套筒及待生催化剂分配器。
本发明以重油为原料，在较高的反应温度、较深的反应深度，较低的油气分压，较高的剂油比，并在添加了择型分子筛的专用催化剂作用下进行热裂解和催化裂解反应，粗轻油、碳四馏分进轻油提升管反应器，以增产乙烯，生产较多的乙烯，丙稀及高辛烷值轻油。
重油反应器和轻油反应器分列，分馏系统共用；重油提升管反应器反应完的油气与轻油提升管的反应器反应完的油气在同一个沉降器内经各自独立旋分分离系统分离催化剂颗粒以后混合进入一个分馏塔；采用同轴式两器布置方案，以减少设备投资、减少占地，同时该类型单元具有技术先过，操作简单、搞事故能力强、能耗低等特点。
附图说明
图1为本发明催化裂化装置的布图；图2为现有常规催化裂化装置布置图。
具体实施方式
如图1所示，本发明是一种最大限度制乙烯、丙烯的装置，包括重油提升管反应器R22101A、轻油提升管反应器R22101B、再生器R22102和沉降器R22101及汽提段R22103，所述的重油提升管反应器R22101A采用折叠式提升管，分为上、下两段，下段为预提升段，上段为进料及反应段，重油提升管反应器R22101A进料设一排六只高效原料油雾化喷嘴RA1，一排二只急冷油雾化喷嘴RA2，一排二只酸性水雾化喷嘴RA3，出口采用二组旋风分离器；所述的轻油提升管反应器R22101B也采用折叠式提升管，分为上、下两段，下段为预提升段，上段为进料及反应段，轻油提升管反应器设一排四只粗轻油雾化喷嘴RB1，一排二只碳四馏分雾化喷嘴RB2，一排二只急冷油雾化喷嘴RB3，一排二只酸性水雾化喷嘴RB4，出口采用一组粗旋风分离器；所述的沉降器R22101在再生器R22102上方，其中重油油汽系统采用四组单级高效旋风分离器，轻油油气系统采用一组单级高效旋风分离器，单级旋分出口油气在油汽集合室混合，重油和轻油系统共用汽提段R22103，汽提段设八层改进型环形挡板，整个汽提段R22103插入再生器R22102中；所述的再生器R22102采用大小筒结构，再生器R22102上包括七组两级高效旋风分离器，主风分布管和待生塞阀套筒及待生催化剂分配器。
本重油裂解制乙烯、丙烯装置采用提升管技术，以非石蜡基重油为原料，在较高的反应温度、较低的油气分压、较深的反应深度、较高的剂油比，并在专用催化剂作用下进行热裂解和催化裂解反应，生产较多的乙烯、丙烯及高辛烷值混合轻芳烃。从稳定操作、保证单元长周期运转及环境保护角度出发，设计中考虑添加CO助燃剂、油浆阻垢剂等助剂，为完全再生提供保障，并避免或减缓油浆系统的结垢，为整个系统长周期高效率运转创造条件。
原料性质：密度(20℃)：910～980kg/m3；残碳(wt％)：3.0～9.0工艺流程：原料预热到一定温度后，在提升管内与高温催化剂接触反应，经快速分离后，过热油气进入分馏塔分离出不同馏分，催化剂经沉降器汽提段后至再生器烧焦，并循环反应。
主要参数：反应温度：520～650℃。
与现有催化裂化家族工艺相比，乙烯的总产率可达4％-10％(对原料)，而一股催化裂化家族工艺是以多产丙烯或油品、少产干气和焦炭为目的，乙烯的收率一股只占原料的0.5～2.0％。
工艺流程简述：单元由反应-再生、分馏、吸收稳定、主风机系统、余热锅炉、余热回收站组成，各部分流程叙述如下：1、反应-再生部分原料油自罐区进入原料油罐，经原料油泵升压后，通过原料油-轻燃油换热器、原料油——分馏塔1一中段油换热器换热至150℃左右过入原料预处理系统，首先进电脱盐罐脱盐，然后经原料油-分馏塔二中段油换热器加热至179℃，再经原料油-循环油浆换热器加热至220℃左右并与从分馏塔1来的回炼油混合后分六路经原料油雾化喷嘴进入重油提升管反应器R22101A，与高温催化剂接触进行原料的升温、汽化及反应，反应后的油气与待生催化剂在重油提升管出口经粗旋风分离器迅速分离后由升气管密闭进入沉降器R22101，重油单级旋风分离器，再进一步除支携带的催化剂细粉后离开沉降器，进入分馏塔T22201；自分馏来的回炼粗轻油通过粗轻油-轻燃油换热器与轻燃油换热至80℃后，分四路经雾化喷嘴进入轻油提升管反应器R22101B，自单元外来的碳四馏分分两路经雾化喷嘴进入轻油提升管反应器R22101B，与高温催化剂接触进行原料的升温、汽化及反应，反应后的油汽与待生催化剂在提升管出口经粗旋风分离器迅速分离后由升气管密闭进入沉降器R22101内轻油单级旋风分离器，再进一步除去携带在催化剂细粉后与重油旋分出来的油气一起离开沉降器，进入分馏塔T22201；积炭的待生催化剂自粗旋料腿及沉降器单级旋风分离器料腿进入汽提段，在此与蒸汽逆流接触以汽提催化剂携带的油汽，汽提后的催化剂沿待生立管下流，经待生塞阀、待生身催化剂分配器进入再生器R22102，在再生器R22102内与向上流动的主风逆流接触，完成催化剂烧焦再生，再生催化剂经再生立、斜管及再生滑阀进入提升管反应器底部，在干气的提升下，完成催化剂加速、分散过程、然后与雾化不料接触；为防止原料油中所含重金属对催化剂造成污染，设置金属钝化剂加注系统，桶装金属钝化剂先经化学药剂吸入泵打进化学药剂罐，然后由化学药剂注入泵连续注入至提升管的进料管线上；再生器烧焦所需的主风由主风机提供，主风自大气进入主风机B22101升压后经主风管道、辅助燃烧室F22101及主风分布管进入再生器R22102；再生器R22102产生的烟气经七组两级旋风分离器分离催化剂，进入三级旋风分离器CY22104进一步分离催化剂，再经双动滑阀及降压孔板降压后进入余热锅炉回收烟气的热能，烟气温度降到180℃以下，最后经烟囱排入大气；开工用的催化剂由冷催化剂罐V22101或热催化剂罐V22103用非净化压缩空气输送至再生器R22102，正常补充催化剂可由催化剂小型自动加料器通过小型加料线输送至再生器，CO助燃剂由助燃剂加料斗V22110、助燃剂加料罐V22111用非净化压缩空气经小型加料管线输送至再生器R22102；三级旋风分离器回收催化剂，由三旋催化剂储罐用非净化压缩空气间断送至废催化剂罐子V22110，定期由槽车运出单元。
原料预处理系统为了节省投资，简化流程，本工程不设置常减压蒸馏单元，外购重质原料油直接进催化制烯烃单元处理，但原料油含盐量较高，因此必须配置原料预处理系统，以满足催化裂化工艺要求，重质原料预处理系统由电脱盐单元组成；再生工艺方案再生方案的选择考虑两个因素：其一是降低再生催化剂的定碳，使催化剂性能得以充分发挥，其二是避免采用过于苛刻的再生条件，恢复并保护催化剂活性，本单元采用单段再生，催化剂定碳小于0.1％。
1、采取加CO助燃剂的完全再生方案采用该方案后，平均氧浓度的提高可使再生剂含碳明显降低，对于单段再生的效果更加明显。
2采用较低的再生温度较低的再生温度有利于提高剂油比并保护催化剂活性，为反应进料提供更多的催化剂活性中心。
在提升管反应系统中采用了下列措施1、采用专利工艺，实现大剂油比，多产干气尤其是乙烯的目的。
2、采用高效雾化喷嘴并采用较高的原料油预热温度(220℃)，以降低原料进喷嘴的粘度，确保原料的雾化效果及油气接触效果。
3、设置预提升段，使催化剂与油气接触前，以接近活塞流的形式向上运动，为催化剂和油滴均匀接触创造条件，提升介质为自产干气，可减轻催化剂水水失活并降低蒸汽消耗。
4、采用CAS提升管出口粗旋与单级旋分密闭连接专利技术，从根本上消除沉降器结焦。
5、采用高效汽提技术，设计主要从改进汽剂接触即改进档板结构，改善蒸汽分配及增加催化剂停留时间三方面入手，在较低的蒸汽耗量下取得理想的汽提效果。
采取上述的借施使得催化剂在从进入提升管反应器至离开沉降器汽提段的整个过程中均处于催化状态，通过预提升段尽可能地使催化剂流动均匀，采用高效雾化喷嘴使催化剂与良好雾化并均匀分布的原料油雾滴接触，达到瞬间汽化，反应的目的，使用快分和油汽快速导出技术减少过裂化反应及热裂化反应，使反应油气在高温区的停留时间尽可能缩短，加之完善的汽提设施，从而达到提高轻质油收率，降低焦炭产率之目的。
由于分馏、吸收稳定、主风机系统、余热锅炉、余热回收站部分技术与现有党规基本一致，在此就不再赘述。
本发明从稳定操作、保证单元长周期运转及环境保护角度出发，设计中考虑添加CO助燃剂、油浆阻垢剂等助剂，为完全再生提供保障，并避免或减缓油浆系统的结垢，为整个系统长周期高效率运转创造条件。
Claims (7)
1.一种最大限度制乙烯、丙烯的方法，由反应-再生、分馏、吸收稳定、余热锅炉、余热回收站组成，其特征在于：反应-再生单元流程如下：
原料油自缺罐区进入原料油罐，经原料油泵升压后，通过原料油-轻燃油换热器、原料油-分馏塔-中段油换热器换热至150℃左右过入原料预处理系统，首先进电脱盐罐脱盐，然后经原料油-分馏塔二中段油换热器加热至179℃，再经原料油-循环油换热器加热至220℃左右并与从分馏塔来的回炼油混合后分六路经原料油雾化喷嘴进入重油提升管反应器，与高温催化剂接触进行原料的升温、汽化及反应，反应后的油气与待生催化剂在重油提升管出口经粗旋风分离器迅速分离后由升气管密闭进入沉降器，重油单级旋风分离器，再进一步除去携带的催化剂细粉后离开沉降器，进入分馏塔；自分馏来的回炼粗轻油通过粗轻油-轻燃油换热器与轻燃油换热至80℃后，分四路经雾化喷嘴进入轻油提升管反应器，自单元外来的碳四馏分分两路经雾化喷嘴进入轻油提升管反应器，与高温催化剂接触进行原料的升温、汽化及反应，反应后的油汽与待生催化剂在提升管出口经粗旋风分离器迅速分离后由升气管密闭进入沉降器内轻油单级旋风分离器，再进一步除去携带在催化剂细粉后与重油旋分出来的油气一起离开沉降器，进入分馏塔。
2.如权利要求1所述的一种最大限度制乙烯、丙烯的方法，其特征在于：所述的积炭的待生催化剂自粗旋料腿及沉降器单级旋风分离器料腿进入汽提段，在此与蒸汽逆流接触以汽提催化剂携带的油汽，汽提后的催化剂沿待生立管下流，经待生塞阀、待生身催化剂分配器进入再生器，在再生器内与向上流动的主风逆流接触，完成催化剂烧焦再生，再生催化剂经再生立、斜管及再生滑阀进入提升管反应器底部，在干气的提升下，完成催化剂加速、分散过程、然后与雾化不料接触。
3.如权利要求1所述的一种最大限度制乙烯、丙烯的方法，其特征在于：为防止原料油中所含重金属对催化剂造成污染，设置金属钝化剂加注系统，桶装金属钝化剂先经化学药剂吸入泵打进化学药剂罐，然后由化学药剂注入泵连续注入至提升管的进料管线上。
4.如权利要求1所述的一种最大限度制乙烯、丙烯的方法，其特征在于：再生器烧焦所需的主风由主风机提供，主风自大气进入主风机1，主风机2升压后经主风管道、辅助燃烧室及主风分布管进入再生器。
5.如权利要求1所述的一种最大限度制乙烯、丙烯的方法，其特征在于：再生器产生的烟气经7组两级旋风分离器分离催化剂，进入三级旋风分离器进一步分离催化剂，再经双动滑阀及降压孔板降压后进入余热锅炉回收烟气的热能，烟气温度降到180℃以下，最后经烟囱排入大气。
6.如权利要求1所述的一种最大限度制乙烯、丙烯的方法，其特征在于：开工用的催化剂由冷催化剂罐或热催化剂罐用非净化压缩空气输送至再生器，正常补充催化剂可由催化剂小型自动加料器通过小型加料线输送至再生器，CO助燃剂由助燃剂加料斗、助燃剂加料罐用非净化压缩空气经小型加料管线输送至再生器。
7.一种最大限度制乙烯、丙烯的装置，包括重油提升管反应器、轻油提升管反应器、再生器和沉降器及汽提段，其特征在于：所述的重油提升管反应器采用折叠式提升管，分为上、下两段，下段为预提升段，上段为进料及反应段，重油提升管反应器进料设一排六只高效原料油雾化喷嘴，一排二只急冷油雾化喷嘴，一排二只酸性水雾化喷嘴，出口采用二组旋风分离器；所述的轻油提升管反应器也采用折叠式提升管，分为上、下两段，下段为预提升段，上段为进料及反应段，轻油提升管反应器设一排四只粗轻油雾化喷嘴，一排二只碳四馏分雾化喷嘴，一排二只急冷油雾化喷嘴，出口采用一组粗旋风分离器；所述的沉降器及汽提段置于再生器上方，其中重油油汽系统采用四组单级高效旋风分离器，轻油油气系统采用一组单级高效旋风分离器，单级旋分出口油气在油汽集合室混合，重油和轻油系统共用汽提段，汽提段设八层改进型环形挡板，整个汽提段插入再生器中；所述的再生器采用大小筒结构，再生器上包括七组两级高效旋风分离器，主风分布管和待生塞阀套筒及待生催化剂分配器。
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