CN102465006A - 一种催化裂化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种催化裂化方法及实现所述方法的装置，属于石油化工技术领域。催化裂化在主反应器和辅助轻质原料反应器中进行，来自再生器的再生催化剂在主反应器第一反应区与原料油接触反应，反应混合物向上经分流器分离出催化剂；分离出的催化剂直接流入汽提段，反应油气沿输送管向上进入主反应器第二反应区；来自辅助轻质原料反应器的待生催化剂先进入催化剂补充区，并从该催化剂补充区向上进入主反应器第二反应区，与来自第一反应区的反应油气混合，使油气继续反应；反应结束后分离油气和催化剂，油气经油气出口管线引出送入后续分馏系统，催化剂则流入汽提段，与第一反应区中经分流器分离出的催化剂一起，汽提并进入再生器再生。

Description

一种催化裂化方法及装置

技术领域

本发明涉及石油化工技术领域，特别是涉及一种石油烃类原料催化裂化方法及装置。

背景技术

催化裂化装置是最主要的汽油生产装置，世界绝大部分车用汽油来自催化裂化装置，常规催化裂化采用提升管反应器。

现有提升管反应器的最大弊端是提升管过长，提升管出口处的催化剂活性只有初始活性的1/3左右，因此，在提升管反应器的后半段，催化剂活性及选择性已急剧下降，催化作用变差，热裂化反应及其他不利二次反应增加，不但限制了单程转化率的提高，同时导致催化汽油烯烃含量高达45％以上，远不能满足汽油的新标准要求。随着催化剂活性的降低，催化反应的选择性必然下降，副反应自然增加。

要提高催化过程的单程转化率，核心问题是提高现有提升管反应器后半段的催化剂活性，石油大学在CN99213769.1提出了用于催化裂化的两段串联式提升管反应器，该反应器由两结构相同提升管头尾相接串联而成，该技术通过采用两段接力式的反应装置，强化了常规提升管催化裂化反应过程，从而提高了催化剂的有效活性和选择性；但该技术限于原理，缺乏可操作的实施办法；工程实施时相当于建设两套上下重叠的催化裂化装置，投资费用高，实施可能性很小。

CN00122845.5公开了一种烃油的两段催化裂化方法，使烃油首先在第一反应器中与裂化催化剂接触并反应，所生成的油气送入第二反应器中与含有五元环高硅沸石的催化剂接触并反应，所生成的油气送入分馏塔进行分离。该方法两反应器中的催化剂是组成和性质不同的催化剂，虽然使第一反应器的反应油气与第二反应器中的新鲜催化剂接触，提高了第二反应器中的产品选择性，但该方法采用了两种催化剂，两套反应-再生系统，投资费用较高。

CN00134054.9公开了一种两段提升管催化裂化新技术，将提升管分为上下两段，第一区催化剂来自再生器，第一区反应结束，催化剂、油气通过设置在第一区末端的中间分流器分离，仅油气继续进入第二反应段反应；第二反应段的催化剂为来自再生器的经过外取热器取热的再生催化剂。该技术是在反应第二段(即后半段)用高活性的经取热的低温再生催化剂与油气继续接触反应，提高了第二段的催化剂活性，提高了单程转化率。但该技术中第一区分离出来的催化剂在进入再生器前必须经过汽提，同时再生催化剂必须由输送介质输送才能进入第二段，汽提蒸汽、输送介质将全部进入第二段，势必影响到第二段的反应；若限制汽提蒸汽量，则会影响到汽提效果，进而影响再生过程；从外取热器底部到第二反应段入口高度差几十米，输送介质量很大，需要消耗大量能耗；且该技术需要两个沉降器，两个汽提段，投资大幅增加。

发明内容

在上述两段催化裂化方法的基础上，本发明的目的在于提供一种既能改善产品分布和产品质量又降低工程投资和方便工程实施的催化裂化方法，本发明同时提供了实现该方法的装置。

本发明采用的技术方案如下：

一种催化裂化方法，催化裂化在主反应器和辅助轻质原料反应器中进行，来自再生器的再生催化剂在主反应器第一反应区与原料油接触反应，反应混合物向上经分流器分离出催化剂；分离出的催化剂直接流入汽提段，反应油气沿输送管向上进入主反应器第二反应区；来自辅助轻质原料反应器的待生催化剂先进入催化剂补充区，并从该催化剂补充区向上进入主反应器第二反应区，与来自第一反应区的反应油气混合，使油气继续反应；反应结束后分离油气和催化剂，油气经油气出口管线引出送入后续分馏系统，催化剂则流入汽提段，与第一反应区中经分流器分离出的催化剂一起，汽提并进入再生器再生。

在上述的催化裂化方法中，进一步地，所述主反应器第一反应区的反应混合物向上经分流器分离出全部催化剂；或所述主反应器第一反应区的反应混合物向上经分流器分离出全部催化剂的40-90％。

在上述的催化裂化方法中，进一步地，来自再生器的再生催化剂在进入主提升管反应器之前先进行冷却降温。

在上述的催化裂化方法中，进一步地，来自再生器的再生催化剂在进入主反应器之前先进行冷却降温。

在上述的催化裂化方法中，进一步地，辅助轻质原料反应器反应后的待生催化剂部分回流至辅助轻质原料反应器底部的预提升段。

在上述的催化裂化方法中，进一步地，辅助轻质原料反应器催化裂化反应后的反应油气和催化剂用独立的气固分离系统实现催化剂分离，油气进入独立的分馏系统。

本发明还提供了一种催化裂化装置，包括主反应器和辅助轻质原料反应器，主反应器自下而上至少设置有第一反应区、输送管和第二反应区，其特征在于：第一反应区与输送管之间断开，在第一反应区出口设置有催化剂分流器；输送管与第二反应区之间设有催化剂进入通道；沉降器、汽提段之间由上、下两层隔板隔开形成催化剂补充区，上述催化剂进入通道位于催化剂补充区内；主反应器与沉降器、催化剂补充区、汽提段上下连体布置；催化剂补充区、辅助轻质原料反应器之间设置有催化剂接力管；沉降器与汽提段之间设置有催化剂回流管；沉降器设置有油气出口管线。

进一步地，所述辅助轻质原料反应器出口设置有第二沉降器，第二沉降器设置有第二油气出口管线，用于单独引出辅助反应器的反应油气；或者所述辅助轻质原料反应器和主反应器共用沉降器，沉降器内设置有两级辅助轻质原料反应器出口气固旋分器和第二油气出口管线，用于单独引出辅助反应器的反应油气；或者所述辅助轻质原料反应器和主反应器共用沉降器，且两反应器共用出口气固旋分器和油气出口管线，用于引出两反应器的混合油气。

更进一步地，所述催化剂接力管一端与催化剂补充区连通，一端与辅助轻质原料反应器或第二沉降器连通，用于向催化剂补充区引入辅助轻质原料反应器的待生催化剂。

另外，在与所述主反应器底部的预提升段连通的再生管路上设置催化剂冷却器，用于对输入预提升段的再生催化剂进行冷却降温。

进一步地，辅助轻质原料反应器设置有催化剂回流管，该催化剂回流管下端与辅助轻质原料反应器底部的预提升段连通；催化剂回流管上设置有滑阀，用于控制催化剂回流量。

进一步地，所述催化剂补充区与汽提段之间的隔板为带孔隔板。

在本发明的技术方案中：

(1)主反应器、辅助轻质原料反应器优先选用提升管反应器；两反应器可设置一排到多排进料喷嘴；辅助轻质原料反应器的反应原料可以是混合C4组分、轻汽油等轻质烃类原料；

(2)第一反应区出口分流器的设计，可以实现对催化剂分离比例的控制；

(3)汽提段的蒸汽和油气，以及第一反应区的油气和部分催化剂通过输送管送入第二反应区；

(4)输送管和第二反应区可不直接连通，其中间断开区域形成催化剂进入通道；或者输送管和第二反应区直接连通，而在连通管壁上水平方向间隔均匀布置圆孔等催化剂进入通道，进入催化剂补充区的辅助轻质原料反应器的待生催化剂由催化剂进入通道进入第二反应区；

(5)催化剂补充区设有流化蒸汽，使该区的催化剂保持流化状态，均匀的进入第二反应区，有利于反应油气与催化剂的充分接触；

(6)催化剂补充区与沉降器之间设置的隔板，使沉降器内的催化剂不返回催化剂补充区；

(7)催化剂补充区与汽提段之间的隔板可以为带孔隔板，开孔的设计只允许部分汽提段的蒸汽、油气以及第一反应区的油气通过隔板上的开孔进入催化剂补充区，而催化剂补充区的催化剂不进入汽提段；

(8)主反应器、辅助轻质原料反应器的反应油气可根据工程实施要求进行油气混合或油气单独处理；

(9)从辅助反应器中引出一部分催化剂进入主反应器或/和返回辅助反应器底部，催化剂引出量通过相应的催化剂接力管或催化剂回流管上的滑阀控制。

本发明方法中，主反应器中反应过程为：来自再生器的再生催化剂由再生立管进入主反应器底部的预提升段，在预提升介质的作用下向上进入第一反应区，与经进料喷嘴进入的雾化重质原料接触参与催化反应，反应混合物向上经分流器分离出的催化剂直接进入汽提段，反应油气则沿输送管向上，与从催化剂补充区进入的辅助轻质原料反应器的待生催化剂一起进入第二反应区，接触混合并继续反应；反应结束后经沉降器分离出的油气经油气出口进入后续分馏系统，催化剂则流入催化剂补充区下部的汽提段，与第一反应区中经分流器分离出的催化剂一起，汽提出催化剂中夹带的油气，返回再生器再生；

本发明方法中，辅助轻质原料反应器中反应过程为：一部分再生催化剂由再生立管进入辅助反应器内，在提升介质作用下，向上与经进料喷嘴进入的雾化轻质原料接触参与催化反应，反应混合物沿反应器向上流动，在辅助反应器中部，一部分反应过的尚有活性的待生催化剂经催化剂接力管流入主提升管的催化剂补充区，并由催化剂进入通道进入第二反应区，参与主反应器的反应，辅助轻质原料反应器内的其余反应物流继续沿反应器上行，完成轻质原料的催化反应，反应结束后油气和催化剂进入沉降器分离出催化剂，油气可单独引出，或者与主反应器的反应油气混合；催化剂则进入沉降器与主反应器的催化剂一起，流入催化剂补充区下部的汽提段，进行汽提、再生过程。

当辅助反应器单独设置第二沉降器时，辅助反应器中的反应混合物沿反应器向上流动，并在第二沉降器中进行气固分离，分离出的待生催化剂由催化剂接力管进入主反应器的催化剂补充区，并由催化剂进入通道进入第二反应区，参与主反应器的反应；反应油气则经第二沉降器上的第二油气出口单独引出，不与主反应器反应油气混合。

采用本发明的技术方案，至少具有以下有益效果：

(1)本发明在主反应器第一反应区出口分离出由于结焦而失活的催化剂，在第二反应区用来自辅助轻质原料反应器的高活性的待生催化剂进行置换，明显提高第二反应区的催化剂活性，总体强化了主反应器的催化反应选择性，有效减少了热反应及不利的二次反应；

(2)本发明提供的催化裂化装置，采用主反应器与沉降器、催化剂补充区、汽提段连体布置，有效解决了以往技术中存在的置换失活催化剂、增加分离设备同时考虑汽提的工程实施难题；失活催化剂的分离、置换、待生催化剂的汽提，均可以在本发明的主反应器中同时实现，互不影响，且装置设备制造简单、不因催化剂分离、催化剂汽提额外占用场地，经济性显而易见；

(3)本发明的技术方案中，即使在设置第二沉降器的情况下，辅助反应器与主反应器也可以实现共用汽提段，工程实施简单，投资大幅减少。

附图说明

图1-3为本发明的催化裂化装置示意图。

图中编号说明：10主反应器；11第一反应区；12催化剂补充区；13第二反应区；14、21进料喷嘴；15分流器；16隔板；17输送管；18催化剂进入通道；19预提升段；20辅助轻质原料反应器；22接力管；23、31催化剂回流管；30沉降器；32汽提段；33分布管；34待生立管；35第二沉降器；40再生器；41、42再生立管；43催化剂冷却器；50、51、52油气出口。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围包括但是不限于此：

实施例1：

某炼油厂催化裂化装置设计如图1所示，采用220℃的重油经喷嘴14雾化后，进入主提升管反应器10的第一反应区11内，与640℃左右的再生催化剂混合气化后，沿第一反应区11向上流动，并不断反应，反应时间1.0s，反应温度520℃，反应结束混合物经分流器15分离出催化剂，油气沿输送管17向上，进入第二反应区13内；同时，自辅助轻质原料提升管反应器20引出的待生催化剂进入催化剂补充区12，并进入第二反应区13，与进入第二反应区13的反应油气接触混合并继续反应，反应温度510℃，反应时间1.5s。预热60-70℃沸点低于85℃的轻汽油由喷嘴21雾化后进入反应器20，与640℃左右的再生催化剂混合并不断反应，反应时间2.5s，反应温度520℃；两反应器反应结束后，油气进入共用的沉降器30内，分离出催化剂的混合油气经出口管线50引出；催化剂则通过催化剂回流管31流入汽提段32内，汽提出催化剂中夹带的油气，返回再生器40再生。本实施例中，自辅助轻质原料提升管反应器20引出的待生催化剂引出量通过催化剂接力管22上的滑阀进行控制。

本实施例与已有技术相比，单程转化率平均提高10％以上，液收增加2％左右。

实施例2：

某炼油厂催化裂化装置设计如图2所示，在再生立管41上设置催化剂冷却器43，辅助轻质原料提升管反应器20设置催化剂回流管23；反应器20与主反应器10共用沉降器30，但不共用气固分离器，两反应器油气分开处理，其余部分装置结构同图1。本实施例中，重油原料与600℃左右的再生催化剂在第一反应区11内接触反应；自反应器20回流的待生催化剂循环量通过催化剂回流管23上的滑阀进行控制，回流量为40％；反应器20的反应原料为混合C4组分。本实施例中，提升管反应器10第一反应区的反应温度500℃，反应时间1.0s；第二反应区的反应温度495℃，反应时间1.5s；提升管反应器20的反应温度510℃，反应时间2.4s；第一反应区11及辅助反应器20的热裂化副反应大大减少，与已有技术相比，主反应器单程转化率平均提高12％以上，液收增加3％左右。

实施例3：

某炼油厂催化裂化装置设计如图3所示，在辅助反应器20出口单独设置第二沉降器35；辅助反应器20的待生催化剂自第二沉降器35引出，并经催化剂补充区12进入第二反应区13，两反应器油气分开处理。其余部分装置结构同图1。本实施例中，提升管反应器20的反应原料为C4组分，提升管反应器10反应条件为：第一反应区的反应温度520℃，反应时间1.0s；第二反应区的反应温度510℃，反应时间1.5s；提升管反应器20的反应温度520℃，反应时间2.5s；反应总液收增加2％左右。

最后所应说明的是：以上说明仅用以说明本发明而非限制，尽管参照较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (11)

1.一种催化裂化方法，催化裂化在主反应器和辅助轻质原料反应器中进行，其特征在于：来自再生器的再生催化剂在主反应器第一反应区与原料油接触反应，反应混合物向上经分流器分离出催化剂；分离出的催化剂直接流入汽提段，反应油气沿输送管向上进入主反应器第二反应区；来自辅助轻质原料反应器的待生催化剂先进入催化剂补充区，并从该催化剂补充区向上进入主反应器第二反应区，与来自第一反应区的反应油气混合，使油气继续反应；反应结束后分离油气和催化剂，油气经油气出口管线引出送入后续分馏系统，催化剂则流入汽提段，与第一反应区中经分流器分离出的催化剂一起，汽提并进入再生器再生。

2.根据权利要求1所述的催化裂化方法，其特征在于：所述主反应器第一反应区的反应混合物向上经分流器分离出全部催化剂；或所述主反应器第一反应区的反应混合物向上经分流器分离出全部催化剂的40-90％。

3.根据权利要求1所述的催化裂化方法，其特征在于：来自再生器的再生催化剂在进入主反应器之前先进行冷却降温。

4.根据权利要求1所述的催化裂化方法，其特征在于：辅助轻质原料反应器反应后的待生催化剂部分回流至辅助轻质原料反应器底部的预提升段。

5.根据权利要求1所述的催化裂化方法，其特征在于：所述辅助轻质原料反应器催化裂化反应后的反应油气和催化剂用独立的气固分离系统实现催化剂分离，油气进入独立的分馏系统。

6.一种实现权利要求1所述的催化裂化装置，包括主反应器和辅助轻质原料反应器，主反应器自下而上至少设置有第一反应区、输送管和第二反应区，其特征在于：第一反应区与输送管之间断开，在第一反应区出口设置有催化剂分流器；输送管与第二反应区之间设有催化剂进入通道；沉降器、汽提段之间由上、下两层隔板隔开形成催化剂补充区，上述催化剂进入通道位于催化剂补充区内；主反应器与沉降器、催化剂补充区、汽提段上下连体布置；催化剂补充区、辅助轻质原料反应器之间设置有催化剂接力管；沉降器与汽提段之间设置有催化剂回流管；沉降器设置有油气出口管线。

7.实现权利要求6所述的催化裂化装置，其特征在于：所述辅助轻质原料反应器出口设置有第二沉降器，第二沉降器设置有第二油气出口管线，用于单独引出辅助反应器的反应油气；或者所述辅助轻质原料反应器和主反应器共用沉降器，沉降器内设置有两级辅助轻质原料反应器出口气固旋分器和第二油气出口管线，用于单独引出辅助反应器的反应油气；或者所述辅助轻质原料反应器和主反应器共用沉降器，且两反应器共用出口气固旋分器和油气出口管线，用于引出两反应器的混合油气。

8.实现权利要求7所述的催化裂化装置，其特征在于：所述催化剂接力管一端与催化剂补充区连通，一端与辅助轻质原料反应器或第二沉降器连通，用于向催化剂补充区引入辅助轻质原料反应器的待生催化剂。

9.实现权利要求6所述的催化裂化装置，其特征在于：在与所述主反应器底部的预提升段连通的再生管路上设置催化剂冷却器。

10.实现权利要求6所述的催化裂化装置，其特征在于：辅助轻质原料反应器设置有催化剂回流管，该催化剂回流管下端与辅助轻质原料反应器底部的预提升段连通；催化剂回流管上设置有滑阀，用于控制催化剂回流量。

11.实现权利要求6所述的催化裂化装置，其特征在于：所述催化剂补充区与汽提段之间的隔板为带孔隔板。

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