CN1035773C - 流化催化裂化原料的流化催化裂化方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

用于FCC工艺的方法和设备，它在分离器出口处使用耗散板以快速将催化剂与产品蒸汽(气)进行分离并防止进到分离器的汽提气再夹带催化剂。该方法和设备使用转化FCC原料的升气管并将升气管的流出物直接送入分离器以从产品蒸汽(气)中分离催化剂。催化剂向下离开分离器出口并通过一系列消除切向速度的耗散板(否则涡流将产生切向速度并将导致催化剂的再夹带)。耗散板位于紧靠分离器出口下方的汽提塔中以便当催化剂离开分离器时接受之。

Description

流化催化裂化原料的流化催化裂化方法及其装置
本发明涉及流化催化裂化(FCC)的方法和装置。更具体地说，本发明涉及从FCC反应区的气体产物中分离催化剂的方法。
烃的流化催化裂化一直是用重质烃，如减压瓦斯油，生产汽油和轻质烃产品的主要方法。通过将重质烃原料中的大烃分子裂化，使长链烃破裂，得到轻质烃。这些轻质烃作为产品回收，并可直接使用或进一步加工，以提高相对于重质烃原料的辛烷产率。
自本世纪四十年代早期，就有了烃流化催化裂化的基本设备和装置。FCC方法的基本设备包括一个反应器，一个再生器和一个催化剂汽提塔。反应器中有接触区，在其中烃原料与催化剂颗粒相接触；和分离区，在其中裂化反应得到的气体产物与催化剂相分离。在催化剂汽提塔中进一步分离产物。在汽提塔中，通过与水蒸汽或其它汽提介质逆流接触，收集来自分离区的催化剂并从中除去夹带的烃。通过使原料(减压瓦斯油、拔顶油或其它沸点较高的烃)与细微的或颗粒状固体材料组成的催化剂相接触来实施FCC方法。通过以产生足够所需的流体传输的速率通入气体或蒸汽，使催化剂像流体那样传输。油与流化的物料间的接触对裂化反应起催化作用。在裂化反应过程中，焦炭沉积在催化剂上。
焦炭含有氢和碳，还可含有痕量的其它成份，如由原料带入的硫和金属。焦炭会阻塞催化剂表面的活性点(正是在这些活性点上发生裂化反应)，从而影响催化剂的催化活性。将催化剂从汽提塔转移到再生器，以通过用含氧气体氧化来除去焦炭。收集与汽提塔中的催化剂相比焦炭含量较少的备用催化剂(此后称为再生催化剂)，以再返回反应区中使用。催化剂表面上焦炭的氧化释放出大量的热量。一部分热量与焦炭氧化的气态产物(一般称之为烟道气)一起从再生器中排出，其余热量与再生催化剂一起从再生器中排出。流化催化剂连续地自反应区循环到再生区，然后再到反应区。除具有催化作用外，流化催化剂还作为将热量从一个区转移到另一个区的载体。离开反应区的催化剂可称之为用过的催化剂，即被沉积的焦炭部分减活的催化剂。各种接触区、再生区和汽提区以及在各区间传输催化剂的安排的具体细节对本领域的普通技术人员来说，都是已知的。
通过调节催化剂的温度、催化剂的活性、催化剂的量(即催化剂与油的比)以及催化剂与原料的接触时间来控制反应区内原料的转化率。调节反应温度的最常用方法是调节催化剂从再生区向反应区的循环速率，这同时使催化剂与油的比随反应温度的变化而改变。也就是说，如希望提高转化率，应提高流化催化剂从再生器向反应器的循环速率。由于再生区内的催化剂温度一般为一固定值，且比反应区温度高的多，增大从高温再生区向反应区的催化剂循环量会提高反应区的温度。
FCC反应的烃产物以气体形式回收，并转移到产品回收设施中。产品回收设施一般包括一个主塔，该塔用于冷却来自反应器的气态烃，回收通常包括塔底物料、循环油和重质汽油的一系列重质裂化产物。来自主塔的轻质物料送入浓缩段以进一步分离为其它产物流。
FCC方法中所用的催化剂颗粒的表面积较大，这归因于颗粒中有大量的孔。结果，催化剂孔内和外表面上留存有烃。尽管每个催化剂孔内留存的烃的量很小，但由于现代FCC方法中常使用大量的催化剂和高的催化剂循环速率，显著量的烃被催化剂带出反应区。
因此，通常的做法是，在将用过催化剂送入再生区之前，从中除去或汽提出烃。从工艺和经济的角度来看，从用过催化剂中除去留存的烃是很重要的。首先，进入再生器的烃会增大该再生器的烧炭负荷，并导致再生器温度过高。从催化剂中汽提烃还可将烃作为产品回收。在处理重质(分子量较大)原料时，避免不需要的烃燃烧尤为重要，因为处理这些原料时，反应过程中沉积在催化剂上的焦炭会增多(与处理较轻质原料时的积炭率相比)，并增大再生区的燃烧负荷。燃烧负荷越大，温度也越高。当温度高到一定程度时，会损害催化剂，或超过再生装置的冶金学设计极限。
最常用的汽提催化剂的方法是使汽提气体，通常为水蒸汽，逆流通过流动的催化剂流。这种水蒸汽汽提操作以不同的效率除去催化剂夹带的气态烃以及吸附在催化剂上的烃。
通过在垂直方向上间隔一定距离设置一些挡板，使催化剂在汽提塔内从上一块挡板流向下一块挡板的向下流动时形成梯流并与汽提介质逆流接触，就能提高催化剂的汽提效率。催化剂的水平运动增加了催化剂与汽提介质间的接触，从而从催化剂中除去更多的烃。在这种安排下，位于不同高度的一系列挡板使催化剂曲折流动。通过这种安排，增大了催化剂与气体间的接触，汽提塔内不会有截面积较大的自由的垂直通道。典型的汽提塔包括汽提塔壳，一系列截面为平截头圆锥形的挡板，这些挡板使催化剂向内流向一系列同轴的圆锥形或平截头圆锥形挡板，这些挡板又使催化剂转向，向外流向外挡板。汽提介质从一系列挡板的下挡板的底端进入，又从一个挡板的底端向上一个挡板的底端持续上行。
随着FCC工艺技术的发展，反应区内的温度逐步提高。现在一般采用的温度约为975°F(525℃)。在高温下，一般会损失一些汽油组分，因为在催化作用和严格的热机理作用下，汽油组分会裂化为更轻质的烃。在525℃，一般会有1％的潜在汽油组分热裂化为更轻质的气态烃。随着温度的提高，如1025°F(550℃)，热裂化会使大多数原料损失6％或更多的汽油组分。但是，汽油的损失会由产生更多的所需轻质烯烃而得以抵销。
通过采用升气管裂化而改进FCC工艺，会减少热裂化产生的产品损失。在升气管裂化中，再生的催化剂与原料一起进入管式反应器。由于与热催化剂接触时烃和其它存在的流化介质的汽化而使气体膨胀，将上述再生催化剂与原料一起向上输送。升气管裂化改善了新鲜催化剂与油的接触，并通过消除会改变催化剂停留时间的湍流和返混而使催化剂与油的接触时间更易控制。现在，在普通升气管裂化区，催化剂与油的接触时间为1-5秒。在一些升气管反应区，采用上提气以使催化剂流分布均匀。在升气管的第一区，原料进入之前，用上提气加速催化剂，从而减少会改变催化剂与烃的接触时间的湍流。
在大多数反应器中，催化剂和转化产物再送入一个大室以初步分离催化剂和烃。分离器的开放大空间使气态烃产生湍流和返混，从而与催化剂继续接触不同的时间，并使气态烃在一定的时间内继续保持高温。因此，在分离器中会产生热裂化的问题。使用旋风分离器，通过向心力将从反应区排出的轻质烃与催化剂颗粒分离，从而最终使气态烃与催化剂相分离。
为使分离器内的热裂化降至最低的程度，先有技术中提出了一些使升气管反应器出口和旋风分离器进口直接连接的装置。在反应区内，用冲击和/或离心分离方法使大量的在反应区内与催化剂相接触的气态烃与催化剂固体颗粒相分离。将第一旋风分离器的进口和第一旋风分离器的出口与第二旋风分离器的进口直接相连(称之为“直接连接旋风分离器系统”)可在很大程度上减少烃的热裂化。遗憾的是，在大多数情况下，将旋风分离器直接相连会使FCC工艺更复杂。如果旋风分离器与升气管直接相连，FCC工艺操作中常会出现的压力起伏会使旋风分离器发生故障，并将导致催化剂被送入主塔和回收产物的分离设备中。先有技术中有一些不同的升气管和旋风分离器的安排方式，以提高与升气管直接相连的旋风分离器的操作可靠性。
克服压力起伏和催化剂转移问题的一种方法是在升气管出口连一个大容量分离设备。US-A-4,689,206的附图8绘出了这种分离设备。这种分离设备使气体产物混合物进入体积较小的普通旋风分离器之前与催化剂相分离。由于体积较大，这种分离设备不易过载，而且一般的压力起伏不会影响其操作。但是，这种大体积分离设备的分离效率较低，使下游旋风分离器的催化剂颗粒负荷增大，或需要两级旋风分离器，或需要较长的长度提高分离效率。低的分离效率是由于从该分离设备流出的气体再夹带催化剂颗粒造成的。因此，本发明提供一种克服这种与旋风分离器直接相连引起的问题的解决方案。
本发明的一个目的是提供一种用于FCC工艺中的反应器内的催化剂分离系统，该分离系统能迅速分离催化剂和气体产物，操作简便，可靠性强。
本发明的第二个目的是提供一种用于分离FCC工艺中的反应器产物和催化剂的分离系统，该分离系统不易受由于压力波动所引起的过载的影响且比较紧凑。
本发明的第三个目的是提供一种旋风型分离器，该分离器接收所有来自FCC反应器升气管的物料，分离效率高，不易受由于压力波动所引起的过载的影响。
本发明的第四个目的是提供一种FCC方法，该方法能迅速分离气体产物和催化剂，使过度裂化减至最小，而且不易受压力波动或反应器系统操作条件的变化所引起的过载的影响。
通过提供一种分离系统使本发明的上述目的得以实现。该分离系统直接与FCC工艺中的升气管的出口相连，在分离器中进行基本旋风操作，并在分离器下方安置分散板或耗散板以改善催化剂的分离效果并防止催化剂的再夹带，从而该分离系统能提供高效分离。上述分散板或耗散板位于紧靠外涡流的下方，而大多数旋风操作会形成外涡流。一般来说，涡流会有切向速度，如不将其分散，就会形成湍流，而湍流又会再夹带已分离下来的催化剂颗粒。与分散板相接触，就能分散切向速度，并减少紧靠在涡流下方的湍动。当将分散板插入涡流中以降低颗粒速度并防止再夹带时，分散板还可用来捕获催化剂颗粒。
因此，在本发明的一个实施方案中，本发明提供一套流化催化剂裂化装置，包括一个反应器和一个管式升气管。该管式升气管有接收原料和催化剂的进口端和出口端。在反应器中有一个加长的分离器，该分离器有上端和下端。该分离器的上端有一个与升气管的出口直接相连的切向进口，在顶部有一个中心气体出口，在其下端有一个开口端，该开口端的最外部没有封闭，以不妨碍流体和颗粒的流动。在分离器的正下端，有一个汽提塔。该汽提塔有一个直接与分离器的开口端相连的进口，还有一个从该汽提塔中排出催化剂的出口。在汽提塔上有加入汽提气体的装置。在汽提塔中有一个隔离区，该隔离区包括至少两个垂直的分散板或耗散板，且位于分离器的开口端的下方。
在本发明的一个较窄的实施方案中，本发明提供一套流化催化裂化装置，包括一个反应器和一个管式升气管。该管式升气管有接收原料和催化剂的进口端和出口端。在反应器中有一个加长的分离器，该分离器有上端和下端。该分离器的上端有一个与升气管的出口直接相连的切向进口，在顶部有一个中心气体出口。其下端有垂直延伸的侧壁，开口端，以及在垂直延伸的侧壁的底部沿圆周方向的一些开口。在紧靠分离器的下方有一个汽提塔，该汽提塔的上端位于反应器内，且分离器的下端插入该汽提塔的上端。在该汽提塔内，至少有两个耗散板。该耗散板从汽提塔壁向内延伸，每个耗散板与汽提塔的中心线处于同一平面。且每个耗散板在水平和垂直方向延伸并在紧靠分离器的敞口底部下方框出一个自由区。耗散板有一个中心区，该中心区的顶部位于分离器下端的下方。该汽提塔的下端有一个催化剂出口，在耗散板中心区的顶部和催化剂出口之间，至少有一个内汽提挡板和至少一个外汽提挡板。该汽提塔还带有将汽提流体引入汽提塔的装置。一个涡流稳定器延伸入分离器的下端。在一优选的实施方案中，所述涡流稳定器直径小于分离器敞口底部的直径的20％且所述敞口底部除了所述涡流稳定器外不封闭。还有将气体从反应器的开放空间排出的装置。
在本发明的一个更窄的实施方案中，本发明提供一套流化催化裂化装置，包括一个反应器和一个管式升气管。该管式升气管有接收原料和催化剂的进口端和出口端。在反应器中有一个加长的分离器，该分离器有上端和下端。该分离器的上端有一个与升气管的出口直接相连的切向进口，在顶部有一个中心气体出口。其下端有垂直延伸的侧壁，开口端，以及在垂直延伸的侧壁的底部沿圆周方向的一些开口。具有上端区和下端区的汽提塔的至少一部分位于反应器内。汽提塔的上端区固定在分离器的下端，汽提塔的下端区固定在反应器的下端。在汽提器的上端区和下端区间的滑动接头将两个端区连结在一起。汽提塔上还有使汽提塔内部与反应器内部相连的装置。汽提塔的上端区的直径大于分离器下端的直径。汽提塔的上端区至少有两个耗散板，，该耗散板从汽提塔壁向内延伸，每个耗散板与汽提塔的中心线处于同一平面。耗散板有一个中心区，该中心区位于分离器下端的下方。耗散板还有一个外部区，该外部区自中心区顶部向上延伸至高于分离器的开口端。在耗散板底部，至少有一个汽提挡板。汽提塔的下端区有一个位于反应器内的上端，和一个位于反应器之外的下端。汽提塔下端区的下端有一个催化剂出口，和一个向汽提塔引入汽提气体的分配器。汽提塔下端区的上端有至少一个位于其中的汽提挡板。一个涡流稳定器延伸入分离器的下端。在反应器的底部有引入流化气体的装置。一个旋风分离器接收来自分离器的气体出口的气体产物和催化剂。该旋风分离器有一个将催化剂送回反应器的下悬管。第一导管将气体产物从气体出口直接送入旋风分离器。第二导管将气体产物从旋风分离器送入产物回收设备。该流化催化装置还包括将流化气体排出反应器的装置。
根据本发明的另一个实施方案，本发明提供了一种利用上述任何实施方案所描述的FCC装置将FCC原料流化催化裂化的方法。该方法包括下述步骤：将FCC催化剂和FCC原料送入升气管反应区，并使FCC原料在升气管反应区与FCC催化剂相接触，以将原料转化为产品蒸汽(气)；将气体产物混合物和用过的FCC催化剂从升气管直接送入分离器的进口，并将上述混合物从上述进口沿切向引入分离器，以在分离器内形成产品蒸汽(气)的内涡流和外涡流；用分离器内的涡流稳定器稳定内涡流；将催化剂颗粒从分离器底部直接送入位于分离器下方的汽提器的顶部。该方法包括将汽提气体送入汽提塔中并与催化剂颗粒相接触，以从催化剂颗粒上解吸烃；使解吸的气态烃与汽提气体一起在汽提器内向上流动，通过一些垂直放置的分离板，通过位于分离板的中心区之上、分离器之下的汽提器的开放空间，离开汽提器的顶部，进入分离器的底部；在耗散板中心区之下的汽提塔内保持较紧密的催化剂床层；经过中心出口从分离器顶部抽出产品蒸汽(气)和气态物流；将产品蒸汽(气)和气态物流从中心出口送入分离器以回收额外的催化剂颗粒；从分离器中回收产物流；将催化剂颗粒从反应器送入汽提塔下部；从汽提塔下端除去用过的催化剂并将其送至再生区；通过氧化除焦，在再生区再生FCC催化剂；将从再生区出来的FCC催化剂送入升气管反应区。
附图1为含有本发明分离系统的反应器升气管、反应器和再生器的截面剖视图；
附图2为附图1所示反应器中分离部分的细节放大图；
附图3为附图2的放大的分离区于3/3处的剖面图；
附图4为附图1所示第二汽提部分的详细截面；
附图5为附图1所示反应器的上部的放大视图。
FCC工艺的原料通常为瓦斯油，如轻质瓦斯油或减压瓦斯油，其它的源于石油的FCC工艺原料可包括具有柴油沸程的烃类混合物或更重质的烃，如拔顶油。原料流最好由沸点高于约230℃的烃类混合物组成，特别是高于约290℃。上述沸点由相应的ASTM测定方法测定，通常将加工重质原料，如常压拔顶油的FCC工艺称做渣油裂化工艺，或残渣裂化工艺。本发明的方法和设备可用于FCC工艺或渣油裂化操作。为方便起见，本说明书的其它部分只提FCC工艺。
FCC工艺的原料的化学组成和结构将影响沉积在反应区中催化剂上的焦炭的量。通常原料的分子量越高、康拉逊残炭越多、庚烷不溶物越多和碳/氢比越高，则在用过的催化剂上沉积的焦炭越多。另外，化合物氮越多(如在页岩衍生油中发现的)，则在用过的催化剂上沉积的焦炭也越多。炼制重质原产如脱沥青油分馏操作的常压塔底馏分(通常称为拔顶油)将导致上述因素中的某些或全部增加，因而导致在用过的催化剂上的焦炭含量增加。用于此处的术语“用过的催化剂”是指在反应区用过的催化剂，它将被输送到再生区以除去沉积的焦炭。该术语决不意味着催化剂颗粒全部失去催化活性
反应区(由于广泛使用垂直管，所以通常称之为“升气管”)维持在高温条件下，通常包括高于427℃。优选反应区维持在裂化条件下，该条件包括温度从480℃至590℃和压力从65到601KPα，但优选小于376KPα。基于进入升气管底部的催化剂和烃的重量，催化剂/油比例可以高达20∶1，但优选在4∶1到10∶1之间。通常氢气不加到升气管中，尽管加氢气是本领域已知的。有时，水蒸汽可通到升气管中。催化剂在升气管中的平均停留时间最好小于5秒。用于该工艺中的催化剂类型可从各种可商购的催化剂中选择。含有沸石基料的催化剂是优选的，但如果需要，老式的无定形催化剂也能使用。FCC反应区操作的进一步信息可由U.S-A-4,541,922和U.S-A-4,541,923中获得。
FCC工艺单元包括反应区和催化剂再生区。本发明适用于反应器和再生区的任何组合。不论如何组合，均应通过原料与流化催化剂颗粒在高温和中等正压下于升气管中接触，将其转化。在本发明中，催化剂与原料的接触和原料的转化发生在升气管中。该升气管包括一个基本垂直的管且该管的流出物流到分离器中。一个或多个附加的固汽分离设备(几乎总是旋风分离器)通常位于大的分离器内的顶部。分离器和旋风分离器将反应产品与被气流携带的催化剂相分离。一个或多个管从旋风分离器和分离区排出气体。经初步分离后，用过的催化剂被送到位于分离器正下方的汽提区。对于本发明来说，汽提塔应位于分离区之下，汽提塔上部应装有用于在分离器出口处分散湍动的设备。催化剂经过汽提区后，它可被送到反应器或经过一个或多个附加汽提步骤。
催化剂经汽提后，它可进到再生区，在FCC工艺中催化剂连续进行从反应区到再生区再到反应区的循环。因此催化剂可起逐区传热的载体作用并提供所须的催化活性。从再生区抽出的催化剂称为“再生的催化剂”。加到再生区的催化剂与含氧气体如空气或富氧空气在促进焦炭燃烧的条件下接触。这将导致催化剂温度的上升并产生从再生区排出并称之为烟道气流的大量热气体。再生区通常在600℃到800℃之间操作。FCC反应区和再生区操作的进一步信息可从U.S-A-4,431,749；U.S-A一4,419,221和U.S-A4,220,623得到。
催化剂再生区最好在136到601KPα压力下操作。被加到再生区的用过的催化剂可含0.2％到5％(重量)的焦炭。该焦炭主要由碳组成且可含3％到15％(重量)的氢，以及硫和其它元素。焦炭的氧化将产生普通燃烧产品：二氧化碳、一氧化碳和水。借助一步或多步再生操作，再生区可采取几种组合。再生区操作的进一步变化可通过在稀相或浓相中再生流化催化剂来实现。术误“稀相”是指密度小于320kg/m3的催化剂/气体混合物。类似地术语“浓相”是指密度等于或大于320kg/m3的催化剂/气体混合物。有代表性的稀相操作条件常包括密度在15到150kg/m3的催化剂/气体混合物。
图1示出了被改进以并入本发明的分离系统的传统的FCC反应器/再生器的布置。在其基本操作中，原料经喷嘴进到升气管10的下端，在此它与来自再生催化剂管线14的新鲜再生催化剂接触。阀16控制加到升气管10的催化剂速率。水蒸汽也可经喷嘴12随原料加入以达到所希望的原料速度并有助于原料向催化剂颗粒流中分散。原料烃在升气管中与催化剂接触而裂化，用过的催化剂和产品蒸汽(气)从升气管10上部经水平管段18排出。从管段18排出的催化剂和产品蒸汽(气)混合物直接进到分离器20中。反应器19中包括汽提气，用过的催化剂和产品蒸汽(气)。在分离器20中与汽提气和产品蒸汽(气)分离后的催化剂向下进入汽提塔22中。经喷嘴24进入汽提塔22的水蒸汽与催化剂颗粒逆流接触以从催化剂中汽提出多余的烃。催化剂经喷嘴26从汽提塔22排出并进入到第二催化剂汽提塔28。经喷嘴30进入汽提塔28的水蒸汽再一次与催化剂颗粒逆流接触以除去其中多余的烃。汽提气和分离后的烃上升经过汽提塔28和22并以下面将详细描述的方式经分离器20和中心气体出口32抽出。集管34将汽提流体和产品蒸汽(气)导入旋风分离器36，在此进一步将催化剂颗粒与汽提流体和产品蒸汽(气)分离。集管38从旋风分离器36中收集汽提流体和产品蒸汽(气)并经管40从反应器中排出。来自集管38的产品蒸汽(气)和汽提流体进到通常用于回收FCC产品的分离设备中。
所有来自反应器段的用过的催化剂被直接送到再生器中。由旋风分离器36收集的用过的催化剂经下悬管42下落并在反应器19的壁和汽提塔22的外壁间集积成致密床层44。许多孔口46(下面将详细描述)将催化剂从床层44输送到汽提塔22内部。汽提烃后，用过的催化剂经用过的催化剂管线48以由阀50控制的速率从容器28底部抽出。
在再生器52中，氧化催化剂颗粒表面的焦炭，并产生含有H2O，CO和CO2作为燃烧产品的烟道气，由此将催化剂再生。催化剂经喷嘴54进入再生器52并与经喷嘴56进到再生器中的空气接触。本发明不需要特殊类型的再生系统。再生器52通常操作一个在其下部的致密床层58。某些横切再生器底部的分布设备将空气分布在该再生器的整个横断面上。各种此类分布设备对本领域技术人员是熟知的。另外，本发明能借助具有多级焦炭燃烧的再生区来实施。此外，再生区能完成CO完全燃烧或部分燃烧。在如图1所示的致密床操作中，烟道气和夹带的催化剂颗粒从床层58上升。第一级旋风分离器60收集烟道气并对催化剂颗粒和烟道气进行初步分离，催化剂颗粒经下悬管62返回到床层58的，烟道气经管线64输送到二级旋风分离器66中。催化剂颗粒与烟道气的进一步分离在旋风分离器66中进行，催化剂颗粒经下悬管68返回到床层58，烟道气经收集室70和烟道气管线72离开旋风分离器66上端和再生器。
对分离器20和汽提塔22的操作和布置的更完全的理解可参照图2。图2示出了完全位于反应器19中的分离器20。分离器处理经水平管线18切向进入分离器20上端的用过的催化剂和产品蒸汽(气)的混合物。气体和固体切向进入分离器20，在分离器中形成了通常在传统的旋风分离器中发现的众所周知的双螺旋流型。催化剂和气体在接近分离器20外壁的二级螺旋中向下旋转，且形成内螺旋开始向上返回，使得螺旋流充满分离器20的中心，并经中心气体出口32从分离器顶部排出。气体和催化剂混合物的螺旋作用使固体颗粒在靠近分离器20壁处集积。重力作用使颗粒沿分离器20的壁向下流并经底部出口74排出。分离器的效率通过位于分离器20中心的涡流稳定器76控制双螺旋流的位置来改进。经管线18来的固体的95％通过分离器20除去，使得经管线32排出的气流仅含轻载荷的催化剂颗粒。涡流的形状也可通过使分离器20具有上部直径稍大于下部直径的平截圆锥形来改进。将分离器20设计成外螺旋线在开口74的底部或其附近结束也是优选的。这种设计与传统的旋风分离器不同，后者的长度比外螺旋线的长度长得多。分离器要求的空间可通过将其设计成外螺旋线底部伸到或仅稍低于出口74来降低。对于特定的螺旋结构要求，分离器长度将取决于其尺寸和气体流速。对于一般尺寸的分离器，其直径范围从5到10英尺(1.5到3m)，从气体和催化剂底部进口到出口74的长度是分离器最大直径的2到3倍。
当固体经出口74离开分离器20时，它可能被靠近开口74循环的气体或经开口74进入到分离器20的气体再夹带。将出口74固定在靠近分离器的外螺旋线的底部能产生将再夹带额外催化剂的湍动。从汽提塔向上流动进入到分离器中的汽提气和汽提后的烃也能再夹带催化剂颗粒。在本发明的一个实施方案中，部分催化剂颗粒经出口74下部沿圆周方向分布的一系列孔口78从出口74径向排出。通常该出口有8到24个沿其外部空间分布的孔口。这些孔口通常有12到24英寸(305到600mm)的长度和约3到6英寸(76到152mm)的宽度。这些孔口通过在靠近出口74处含涡流来改进分离效率同时使催化剂颗粒在涡流的影响下向外喷到汽提塔22外部，借此清洗气体汇集的出口74中心部分。
分离器20的开口直接伸到汽提塔22的顶部。由旋风涡流产生的螺旋气流和从汽提塔22向上流动的气体的逆流流动通常在出口74下方产生一个长的湍流区。任何湍动的影响可通过一套塔板80来降低，这些塔板起分散由螺旋气流的螺旋作用产生的任何湍动的作用。这些塔板位于开口74的底部的下方，在分散或分配板80的中心区顶部82与出口74底部之间形成开放空间84。该空间的长度用A表示且优选的等于出口74直径的一半。布置这一空间使得物流不能从塔板80的顶部82直接进入开口74底部，以便在下行的涡流与分散塔板接触前降低其速度。
分散塔板80被接到汽提塔22内壁并向内伸到塔22中心线。板80最好垂直布置。大多数情况下，至少四个分散板从塔22壁向内延伸并将在分散板区域的汽提塔横截面分成四份。板80分散延伸到开放空间84下方的任何气流的水平分量。板80也装有一个固定和支撑涡流稳定器76和汽提塔挡板88的方便的设备。板80的垂直定向妨碍了气速任何切向或水平方向的分量，从而使得任何涡流的影响不会波及塔板上部区82。另外，任何波及塔板边界82的催化剂颗粒水平冲量都被板80所制止，从而使得颗粒有一个直接向下的流轨且减少颗粒流过汽提塔的总距离。降低颗粒流过汽提塔22的路径减少了催化剂再夹带的可能性。在一优选的布置中，在汽塔的分离区包括至少两个位于分离器20敞口底部74的垂直分散塔80。所述垂直分散板80从汽塔20的壁向内延伸以限定出至少两个圆周上延伸的室，该室位于分离器20的敞口底部74的外侧下方并靠近该外侧。在一优选的布置中，至少一个分散板二分汽提塔22的横截面。至少，在中心部分82附近的分散板的直径B应至少等于出口74的直径。分散板的效果可通过使直径B至少稍大于出口74的直径来改进。汽提塔可安排成使其外径等于直径B。通过相对于直径B增大汽提塔22的直径和安装带有向外延伸到超出直径B区域并在塔板中心部分82上方的外截面86的分散板可进一步增大分散板的效果。外截面86较好伸到出口74上方，更好伸到孔口78上方。通过分散板80的截面86提供的附加区用于进一步降低切向气体速度并提供一个相对滞流区域以用于收集积累在汽提塔22外壁的催化剂颗粒。塔板截面86可直接将催化剂颗粒向下流入汽提塔中，否则催化剂颗粒将夹带在上行汽提气和旋风分离产生的螺旋气中。
当催化剂向下流动时，它与经喷嘴24进入的汽提气逆流接触。为改进汽提效率，安装圆锥形挡板以提高在汽提塔中部或下部固体颗粒和汽提气的接触。这些汽提挡板有着在FCC汽提塔中常见的圆锥形布置。在一个特定的布置中，最上面的内圆锥形挡板88接到分散板80上，下部外圆锥90接到汽提塔22的壁上。这些挡板可以是本领域技术人员已知的任何普通设计且常用于FCC汽提塔中的挡板。最好，汽提挡板带有下悬在挡板底圆锥部分的罩裙。这些罩裙能被穿孔以提高汽提流体和催化剂颗粒之间的接触效率。
图2给出了汽提塔的布置。该汽提塔的上部22′位于反应器19中，下部22″伸到反应器19内部之下。这样布置有利于固定用于从汽提塔中抽出用过的催化剂的喷嘴26。
汽提塔和分离器可以以任何在分离器20和反应器19之间热膨胀允许的方式支撑在反应器19上。一种支撑布置是将固体汽提塔固定在反应器19壳底，分离器刚性联在其上，以这样的布置，分离塔和汽提塔上部22′的热膨胀可由管线18和中心出口32或其上的集管膨胀联接来提供。
图2示出了这样一种布置，其中上部22′固定到分离塔20底部并将汽提塔上部22′和下部22″滑动联接。
催化剂床层44围绕汽提塔截面22′。反应器19下部必须有催化剂进口以将催化剂从床层44输送到汽提塔22。在图2的布置中，催化剂经孔口46以上述的方法流入汽提塔。通过分配器98分布到床层44底部的流态化气体(通常是水蒸汽)促进了催化剂经孔口46向汽提塔的传输并汽提从反应器中旋风分离器的下悬管排出的催化剂。
除了催化剂通道孔口外，图2的滑动联接布置示出了在汽提塔下部截面22′的上部的附加孔口。当分离器和汽提塔上部截面22相对于分离塔下部截面22′向下移动时，这些附加孔口为分散板提供了缺口。
这些孔口的尺寸以在反应器底部维持一致密催化剂床层为宜。该床层防止了汽提蒸汽(气)进入反应器开放空间。图3绘出了耗散板、汽提塔上部挡板、滑动联接件和孔口的俯视图。参见图3，示出了空间上互成90度角的四个耗散板，它们从汽提塔上部截面22′的外壁延伸到涡流稳定器76的外侧。涡流稳定器76居中支撑在耗散板上。在截面22′上端附近的孔口92位于耗散板80的正下方以防止耗散板底部和截面22′顶部互相干扰。孔口46沿截面22′下部周向有规则排列。这样的孔口46通常有4到16个。孔口的尺寸足以在床层44中维持一定量的催化剂并防止从汽提塔逸出的气体进入反应器19的开放空间。对于一个典型的布置，孔口46的长度为500到1000mm，宽度为300到400mm。孔口92的尺寸以对耗散板提供适当的缺口为宜，对于一个普通布置，该孔口有约250mm×250mm的尺寸将会提供适当的缺口。
经喷嘴26离开汽提塔的催化剂进入第二汽提塔28。详细地示出在图4中的汽提塔28以常规方式操作。催化剂向下经过汽提塔并侧边/侧边递级经过一系列内挡板100和外挡板102。催化剂经在支承管底部的孔口104抽出，汽提内挡板100接到支撑管106上。孔口104将催化剂送到管线48，再以上述方式输送该催化剂到再生器52中。汽提挡板100和102可以再带有附属罩裙和孔口以增加催化剂和经喷嘴30进入汽提塔中的水蒸汽之间的接触。与用过的催化剂接触的水蒸汽或其它汽提流体相对于催化剂逆流上升并经喷嘴26流出汽提塔28。
所有的汽提水蒸汽及排出的烃经上部汽提塔向上流动并进入分离器，在此它们以产品蒸汽(气)的形式经中心气管32中抽出。图5示出了反应器19的上部。分离器20的顶部伸到反应器19的上部。分离器由联到反应器19壁上的支撑腿(未示出)支撑。中心气体喷嘴32向上延伸并分岔到集管中，该集管提供有臂110的传输管32。每个臂110联接到旋风分离器36的进口112上。集管臂和旋风分离器的上部被支撑在气体出口管40上。在支臂上提供膨胀联接以适应气体管及支臂和反应器19壳之间的不同热膨胀。
所有产品蒸汽(气)、汽提烃、汽提汽体和流态化气体以前述的方式从分离器进入中心气体出口32。压力平衡孔口116开在中心气体管32的侧面并使反应器开放空间与气体管内部联通以从反应器开放空间排出流态化气体。孔口116的尺寸以维持反应器开放空间和中心气体管32之间适宜的压力降(通常小于0.7KPα)为宜。当然，从反应器开放空间排出气体也可通过一个位于支臂110中的排气口、旋风分离器进口112、甚或在反应器19内部或外部的另一个旋风分离器来实现。另外，本发明可使用任何数目的二级旋风分离器36，这对本领域技术人员是显而易见的。

Claims (7)

1.一种FCC原料流的流化催化裂化(FCC)的方法，所述的方法包括：
(a)送FCC催化剂和所述FCC原料流到升气管反应区(10)并在此将所述原料流与所述FCC催化剂在温度高于427℃和65～601kPa的压力下接触小于5秒以将所述原料流转化为产品蒸汽(气)；
(b)将从所述升气管中排出的所述产品蒸汽(气)和用过的FCC催化剂的混合物直接进入分离器(20)的进口并直接从所述的进口切向将所述混合的加到所述分离器(20)中以形成内和外涡流；
(c)在所述分离器(20)中用涡流稳定器(76)稳定内涡流；
(d)催化剂颗粒以闭式联通方式从所述分离器(20)的底部直接流到下面相邻的汽提塔(22)的顶部；
(f)注汽提气到所述汽提塔(22)中并使所述催化剂颗粒与所述汽提气接触以从所述催化剂颗粒中解吸烃；
(g)将解吸的烃和向上的汽提气的气流经在所述汽提塔(22)中的多个垂直耗散板(80)从所述汽提塔(22)中排出，经位于所述耗散板(80)的中心区(82)的上方和所述分离器(20)底部(74)下方的所述汽提塔(22)的开放空间(84)，离开所述汽提塔(22)的顶部并进入所述分离器(20)的底部；
(h)在低于所述耗散板(80)的所述中心区(84)下方的汽提塔(22)中维持相对致密的催化床层；
(i)经中心出口(32)从所述分离器(20)的顶部抽出所述的产品蒸汽(气)和所述气流；
(j)从所述中心出口输送所述产品蒸汽(气)和所述气流到分离器(36)中以回收额外的催化剂颗粒；
(k)从所述分离器(36)中回收产品流；
(l)从所述分离器(36)中输送催化剂颗粒到所述汽提塔(22)的下部；
(m)从所述汽提塔(22)的下端除去用过的FCC催化剂并将其输送到再生区(52)；
(n)在所述再生区(52)通过氧化除去焦炭以再生所述的FCC催化剂；和
(o)将FCC催化剂从所述再生区(52)输送到所述升气管反应区(10)。
2.一种流化催化裂化装置，它包括：
(a)一个反应器(19)；
(b)有一个原料和催化剂进口端和一个出口端的管式升气管(10)；
(c)有一个顶端和底端的位于所述反应器(19)中的加长分离器(20)，所述顶端有一个与所述升气管的出口直接联通的切向进口和一个在所述分离器(20)顶部的中心气体出口(32)，所述底端有一个敞口底部(74)，其中所述敞口底部的最外层部分是未封闭的以使得流体和颗粒通畅地流动；
(d)一个位于所述分离器(20)正下方的汽提塔(22)，所述汽提塔有一个与所述分离器(20)的所述敞口底部(74)敞开联通的进口和一个用于从该汽提塔(22)抽出催化剂的出口(26)；
(e)用于将汽提气加到所述汽提塔(22)的设备(24)和(30)；和
(f)位于所述汽提塔(22)中的隔离区，该区包括至少两个位于所述分离器(20)的所述敞口底部(74)空间下方的垂直耗散板(80)。
3.权利要求2的装置，其中一根涡流稳定器管(76)从所述敞口底部(74)伸到所述分离器(20)中。
4.权利要求3的装置，其中所述涡流稳定器(76)的直径小于敞口底部(74)的直径的20％且所述敞口底部除了所述涡流稳定器管外不封闭。
5.权利要求2，3或4的装置，其中所述的垂直隔板(80)在水平和垂直方向延伸并在紧靠所述分离器(20)的所述敞口底部(74)下方框出一个自由区。
6.权利要求2，3或4的装置，其中所述的汽提塔(22)直径大于所述分离器(20)的底部直径，所述垂直板从所述汽提塔(22)的壁向内延伸以限定出至少两个圆周向延伸的室，该室位于所述分离器的所述敞口底部(74)的外侧下方并靠近该外侧。
7.权利要求2，3或5的装置，其中所述的中心气体出口(32)与至少一个旋风分离器(36)联通，所述旋风分离器有一个用于将催化剂返回到反应器(19)的下悬管(42)和一个用于排出蒸汽产品流的蒸汽出口(40)。
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