CN104204144B - 用于流化催化裂化的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一个典型实施方案可以为流化催化裂化方法。该方法可包括将来自第一提升管反应器的第一催化剂和来自第二提升管反应器的第二催化剂送入具有第一阶段和第二阶段的再生容器中。第一催化剂可送入再生容器的第一阶段且第二催化剂可送入再生容器的第二阶段中。一般而言，第一阶段位于第二阶段以上。

Description

用于流化催化裂化的方法和设备

早期国家申请的优先权要求

本申请要求2012年3月21日提交的美国申请No.13/425,657的优先权。

发明领域

本发明一般性地涉及用于流化催化裂化的方法和设备。

相关技术描述

催化裂化可由较大的烃产生多种产物。通常，将较重烃进料，例如减压瓦斯油供入催化裂化反应器如流化催化裂化反应器中。可由该系统产生各种产物，包括汽油产物和/或轻质产物如丙烯和/或乙烯。

在该系统中，可使用单一反应器或双反应器。尽管使用双反应器系统可导致额外的资金成本，但是可操作反应器中的一个以适于使产物如轻质烯烃，包括丙烯和/或乙烯最大化的条件。

在双反应器系统中，通常使用阀将催化剂传送至提升管反应器和再生器中以及从提升管反应器和再生器传送催化剂。然而，这些阀上的压差可改变，从而容许不同的磨损速率。该缺点可增加维护停工期，特别是由于具有不同磨损速率的阀导致的，装置通常停工以容许置换各个阀。因此，装置可能停工多次以置换各个阀。理想的是降低阀上压差的标准偏差或变化以提供在所有阀上的磨损一致性并降低维护停工期。

发明概述

一个典型实施方案可以为流化催化裂化方法。该方法可包括将来自第一提升管反应器的第一催化剂和来自第二提升管反应器的第二催化剂送入具有第一阶段和第二阶段的再生容器中。第一催化剂可送入再生容器的第一阶段且第二催化剂可送入再生容器的第二阶段中。一般而言，第一阶段位于第二阶段以上。

另一典型实施方案可以为流化催化裂化设备。该流化催化裂化设备可具有第一提升管反应器、第二提升管反应器和再生容器，所述再生容器包含在第二阶段以上的第一阶段。通常，第一提升管反应器将废催化剂传送至第一阶段中，第二提升管反应器将废催化剂传送至第二阶段中。

另一典型实施方案可以为流化催化裂化方法。该方法可包括将废第一催化剂通过第一管线从第一提升管反应器送入再生容器中，并将再生的第一催化剂通过第二管线从再生容器送入第一提升管反应器中；和将废第二催化剂通过第三管线从第二提升管反应器送入再生容器中并将再生的第二催化剂通过第四管线从再生容器送入第二提升管反应器中。一般而言，再生容器具有在第二阶段以上的第一阶段，其中将废第一催化剂供入第一阶段中并将废第二催化剂供入第二阶段中。

本文公开的实施方案可通过使废第二催化剂从第一阶段移动返回至再生容器的下部第二阶段中而降低压力变化。由于降低废第二催化剂返回，因此可得到更接近地匹配设备的其它阀的压差的其它竖管头部。

定义

如本文所用，术语“料流”可以为包含各种烃分子如直链、支化或环状烷烃、烯烃、二烯烃和炔烃，及任选其它物质如气体如氢气，或杂质如重金属，以及硫和氮化合物的料流。料流还可包含芳族和非芳族烃。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。作为选择，“料流”可包含其它气体代替烃分子，例如氧气和空气。

如本文所用，术语“区”可指包括一个或多个设备件和/或一个或多个分区的区域。设备件可包括一个或多个反应器或反应容器、加热器、交换器、管、泵、压缩机和控制器。另外，设备件如反应器、干燥器或容器可进一步包括一个或多个区或分区。

如本文所用，术语“富”可意指料流中的化合物或一类化合物的量通常为至少50摩尔％，优选70摩尔％。

如本文所用，术语“基本”可意指料流中的化合物或一类化合物的量通常为至少80摩尔％，优选90摩尔％，最佳地99摩尔％。

如本文所用，术语“催化剂”可意指单一催化剂或催化剂的混合物。此外，术语“第一催化剂”和“第二催化剂”可意指相同类型的催化剂或催化剂混合物，例如ZSM-5沸石和Y型沸石的混合物。一般而言，术语“第一催化剂”和“第二催化剂”指催化剂的位置、来源或目的地，例如相反类型的第一提升管反应器和第二提升管反应器。

如本文所用，术语“重量百分数”可简写为“重量％”。

如本文所用，术语“流化催化裂化”可简写为“FCC”。

如本文所用，本文公开的所有压力为绝对压力且千帕可简写为“kPa”。

如本文所用，术语“提升管反应器”通常意指用于流化催化裂化方法中的反应器，其可包括提升器、反应容器和汽提器。通常，这种反应器可包括在提升器底部提供催化剂，催化剂行进至反应容器，反应容器具有将催化剂与烃分离的机制。

如所述，图中的工艺流程线可互换地指例如管线、管道、进料、产物或料流。

附图简述

附图为一个典型流化催化裂化设备的示意性描述。

详述

参考附图，一个典型流化催化裂化设备100可包含第一提升管反应器200、第二提升管反应器300和再生容器400。一般而言，第一提升管反应器200可包含在第一反应容器240中终止的第一提升器220。第一提升器220可接收可具有180-800℃的沸程的进料210。通常，进料210可以为瓦斯油、减压瓦斯油、常压瓦斯油和常压渣油中的至少一种。作为选择，进料210可以为重循环油和淤浆油中的至少一种。一般而言，进料210可以为新鲜进料，或者接收来自例如具有一个或多个蒸馏塔的产物分离区的再循环料流。

一般而言，进料210可在第一提升器220上的任何合适高度提供，通常在提升用气体以上提供，所述提升用气体在第一提升器220的底部提供。如果需要的话，进料210可在足以提供向上流进料和/或催化剂的良好分散的距离处提供。尽管没有描述，混合室也可在第一提升器220的底部提供。一个典型的混合室公开于例如US 5,451,313中。催化剂可经由管线230从第二反应容器240再循环以提高催化剂:油比。

催化剂可以为单一催化剂或不同催化剂的混合物。通常，催化剂包含两种组分，即第一组分和第二组分。这类催化剂混合物公开于例如US7,312,370和US 2010/0236980中。

通常，第一组分可包括FCC领域中使用的任何催化剂，例如活性无定形粘土型催化剂和/或高活性结晶分子筛。沸石可在FCC方法中用作分子筛。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(包括二氧化硅或氧化铝)和惰性填料如高岭土。

第二组分可包括中孔或更小孔的沸石催化剂，例如MFI沸石，例如ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-38、ZSM-48中的至少一种，和其它类似材料。其它合适的中孔或更小孔的沸石包括碱沸石和毛沸石。第二组分优选具有分散在基体中的中孔或更小孔的沸石，所述基体包括粘合剂材料如二氧化硅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。优选第一和/或第二组分中的至少一种为具有任何合适的硅:铝比的MFI沸石，例如大于15的硅:铝比。

第一提升管反应器200中的总混合物可包含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％第二组分。第一组分可占催化剂组合物的余量。

一般而言，第一进料210和第一催化剂或催化剂混合物可接近第一提升器220底部提供。通常第一进料210具有140-320℃的温度。此外，也可将其它量的进料引入初始进料点下游。

另外，在一个理想实施方案中，第一提升管反应器200可在低烃分压下操作。一般而言，低烃分压可促进轻质烯烃的制备。因此，第一提升器220压力可以为170-450kPa，具有35-180kPa，优选70-140kPa的烃分压。较低的烃分压可通过使用蒸汽或干气作为稀释剂实现以达到相同的烃分压。

一种或多种烃和催化剂上升到转化第一进料210的反应容器240中。通常，进料210在第一提升器220内反应以形成一种或多种产物。第一提升器220可在任何合适温度下操作，通常在150-580℃，优选520-580℃的温度下操作。典型的提升器公开于US 5,154,818和US 4,090,948中。

随后，催化剂可借助任何合适的装置，例如外壳250内包含的悬臂(swirl arm)254分离，并沉降于第一反应容器240的底部。另外，第一反应容器240可包含分离装置，例如一个或多个旋风分离器258以将产物从催化剂颗粒中进一步分离出来。料腿(dip leg)可使催化剂降至第一反应容器240的底部，其中开口可容许废催化剂进入致密催化剂床中。典型的分离装置和悬臂公开于例如US 7,312,370 B2中。催化剂可通过汽提区，在那里吸收的烃可通过与蒸汽逆流接触而从该催化剂的表面上除去。典型的汽提区公开于例如US 7,312,370 B2中。其后，催化剂可通过通过管线270进入再生容器400中而再生。再生的催化剂可经由管线280返回提升器220中。

离开分离区的一种或多种产物可进入反应容器240的通风室260中。通常，产生包括丙烯和汽油的产物。其后，产物流214可从第一反应容器240进入例如具有一个或多个蒸馏塔的产物分离区中以进一步加工。这类区公开于US 3,470,084中。通常，产物分离区可产生几种产物，例如丙烯产物和汽油产物。

包含第二提升器320和第二反应容器340的第二提升管反应器300可接收进料310，所述进料310可与进料210相同或不同。此外，也可使用如上所述第二催化剂或催化剂混合物。第一催化剂和第二催化剂可以是相同或不同的。通常，第二提升管反应器300可包含在反应容器340中终止的提升器320。

在一个优选实施方案中，进料310可以为一种或多种C₄-C₁₀烯烃。进料310可通常在通过例如分馏进一步加工以后至少部分地衍生自产物流214。通常，进料310可在提升用气体如蒸汽和/或轻质烃以上供入第二提升器320中。一般而言，在进入第二提升器320中时，进料310的温度可以为120-600℃。通常，进料310的温度应至少在各组分的沸点以上。另外，进料310可直接供入第二提升器320中，催化剂具有经由管线330从第二反应容器340再循环以提高催化剂:油比。

第二提升管反应器300可在温度，优选560-620℃的温度下操作。通常可在第二提升器320底部提供可接收催化剂的室。这类混合室公开于例如US 5,451,313中。

一般而言，第二反应容器340可包含催化剂，优选ZSM-5沸石，和任选其它催化剂，优选Y型沸石。理想地，第二反应容器340中的催化剂是第一反应容器240中相同类型的催化剂。

第二提升器320可以以任何合适的条件操作，例如425-705℃的温度，优选560-620℃的温度，和170-450kPa的压力，优选200-250kPa的压力。通常，第二提升器320的停留时间可以小于4秒，优选小于3.5秒。典型的提升器和/或操作条件公开于例如US 2008/0035527 A1和US 7,261,807B2中。

一般而言，进料310和催化剂可上升到第二反应容器340中，且催化剂和烃产物可使用任何合适的装置分离，例如悬臂354。产物烃可在外壳350内上升，并进入通风室360中。其后，产物可作为包含乙烯和/或丙烯的产物流314离开。催化剂颗粒以及一些烃可进入至少一个旋风分离器358中以将催化剂与烃进一步分离。催化剂颗粒降至第二反应容器340内的致密催化剂床上。

第二催化剂可如上所述直接供入汽提区中并经受料流的汽提和随后的再生。废催化剂可经由管线370供入再生容器400中并经由管线380返回。

再生容器400可包含被壁或隔离物430分隔的第一阶段420和第二阶段440。第一阶段420可包含一个或多个旋风分离器450，在该典型实施方案中可包含一组两阶段旋风分离器450，但可使用任何合适的数量。再生容器400可接收接近第二阶段440的空气流404，所述空气流404可包含再生的催化剂。一般而言，第二阶段440可以用过量氧气操作，且贫氧气体可向上通过被各自的盖帽434覆盖的管道432进入第一阶段420中。可将其它空气供入第一阶段420中。第一阶段420在部分燃烧条件下操作，其中烟道气流460离开再生容器400的顶部。催化剂可通过包含阀448的外导管438从第一阶段420离开以被接收到第二阶段440中。其后，再生的催化剂可通过管线280供入第一提升器220中，并经由管线380供入第二提升器320中。

再生容器400可在任何合适的条件，例如600-800℃的温度和160-650kPa的压力下操作。其它典型的再生容器公开于例如US 7,312,370B2和US 7,247,233 B1中。

提及催化剂至再生容器400中和从再生容器400中的传送，管线270可称为第一管线270，管线280可称为第二管线280，管线370可称为第三管线370，且管线380可称为第四管线380。一般而言，第一管线270和第三管线370分别与第一反应容器240和第二反应容器340各自的汽提区连通以提供废催化剂。通常，第一管线270将催化剂供入第一阶段420中，且第三管线370将催化剂供入再生容器400的第二阶段440中。第二管线280和第四管线380与第二阶段440连通以将催化剂供入各提升器220和320中以提供再生的催化剂。通常各管线270、280、370和380包含各自的阀274、284、374和384。

一般而言，各个阀274、284、374和384具有产生阀上的压差的静压头。作为实例，阀274可具有在第一提升管反应器200或上游侧上300-350kPa的压力和在再生容器400或下游侧上250-300kPa的压力。类似地，阀284可具有在再生容器400或上游侧上350-400kPa的压力和在第一提升管反应器200或下游侧上300-350kPa的压力。同样，阀374可具有在第二提升管反应器300或上游侧上400-450kPa的压力，和在再生容器400或下游侧上300-350kPa的压力；且阀384可具有在再生容器400或上游侧上350-400kPa的压力和在第二反应器提升器300或下游侧上250-300kPa的压力。通常，各个阀274、284、374和384与其它阀相比的压力差最小化，所以所有四个阀上的压差的标准偏差最小化。

通常，管线370的出口378可接近位于再生容器400的第二阶段440的管线380的入口382。尽管仅分别确定了管线370和380的出口378和入口382，但管线270、280、370和380也具有入口和出口。由于第二提升管反应器300产生最小量的焦炭，可行的是将来自第一阶段420的废催化剂改送至第二阶段440中。通常，第二提升管反应器300加工需要较不严格条件的较轻进料以制备产物。所有四个阀274、284、374和384上的压差的标准偏差不大于20kPa或10kPa。

说明性实施方案

以下实施例意欲进一步阐述主题流化催化裂化设备。对本发明实施方案的这些阐述不意欲将本发明的权利要求限于这些实施例的特定细节。这些实施例基于工程计算和用类似方法的实际操作经验。

一个典型流化催化裂化设备可具有两个与再生容器连通的提升管反应器。特别地，两个管线(共同地包含阀1和3)可将来自提升管反应器各自的汽提区的催化剂供入再生容器的第一阶段中。两个管线(共同地包含阀2和4)可将来自再生容器的第二阶段的再生催化剂供入提升管反应器的各提升器中。各个管线可包含各自的阀。各个提升管反应器可具有239kPa的压力且再生容器具有281kPa的压力。表1描述了阀上的压力：

表1

	上游压力(kPa)	下游压力(kPa)	差(kPa)
				阀1	331	283	48
阀2	368	314	54
				阀3	303	283	20
阀4	368	285	83

关于阀1-4的差的和为205kPa，具有51kPa的平均值且具有26kPa的标准偏差。标准偏差通过下式计算：

$\sqrt{\frac{\mathrm{\Σ}{(x-\stackrel{\‾}{x})}^2}{(n-1)}}$

其中：x为观察值；

为观察值的平均值；且

n为观察值的数目。

另一典型流化催化裂化设备可具有两个与再生容器连通的提升管反应器。特别地，两个管线可将来自提升管反应器各自的汽提区的催化剂供入再生容器的第一阶段和第二阶段中。两个管线可将来自再生容器的第二阶段的再生催化剂供入各自的提升器中。各个管线可具有各自的阀。该典型流化催化裂化设备描述于附图中。各个提升管反应器具有239kPa的压力且再生容器具有281kPa的压力。表2描述了阀上的压力：

表2

	上游压力(kPa)	下游压力(kPa)	差(kPa)
				阀274	331	283	48
阀284	368	314	54
				阀374	406	330	76
阀384	368	285	83

关于阀274、284、374和384的差的和为261kPa，具有65kPa的平均值，且具有17kPa的标准偏差。所有四个阀上的压差的标准偏差的这一降低可导致阀更均匀地磨损。这可通过使来自第一阶段420的管线370的出口378移至再生容器400的第二阶段440通过提高管线370中的阀374上的压头而实现。因此，管线370的压头可通过延长阀374以上的管道长度而提高。阀374上游侧上的这一压力提高可提高阀374上的压差以更接近地匹配其它三个阀274、284和384的压差。因而，与当单独的阀磨损时必须停机相反，可在单一停工期进行所有四个阀的维护。

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 (10)

1.流化催化裂化方法，其包括：

A)将来自第一提升管反应器的第一催化剂送入具有第一阶段和第二阶段的再生容器中，其中第一阶段位于第二阶段以上；

B)将来自第二提升管反应器的第二催化剂送入再生容器中，其中将第一催化剂送入再生容器的第一阶段中，将第二催化剂送入再生容器的第二阶段中；和

C)将来自再生容器第二阶段的再生催化剂送入第一提升管反应器和第二提升管反应器中。

2.根据权利要求1的方法，其中第一提升管反应器在170-450kPa的压力下操作。

3.根据权利要求1或2的方法，其中第二提升管反应器在170-450kPa的压力下操作。

4.根据权利要求1的方法，其中第一和第二提升管反应器在基本相同的压力下。

5.根据权利要求1或2的方法，其进一步包括第一管线、第二管线、第三管线和第四管线，第一管线将来自第一提升管反应器的第一催化剂传送至再生容器，第二管线将第一催化剂从再生容器传送至第一提升管反应器，第三管线将来自第二提升管反应器的第二催化剂传送至再生容器，第四管线将第二催化剂从再生容器传送至第二提升管反应器。

6.根据权利要求5的方法，其中第一管线包含第一阀，第二管线包含第二阀，第三管线包含第三阀，第四管线包含第四阀。

7.根据权利要求6的方法，其中使所有四个阀上的压差的标准偏差最小化。

8.根据权利要求7的方法，其中使所有四个阀上的压差的标准偏差不大于20kPa。

9.根据权利要求1或2的方法，其中第一阶段包含一个或多个旋风分离器。

10.流化催化裂化设备，其包含：

A)第一提升管反应器；

B)第二提升管反应器；和

C)再生容器，其包含在第二阶段以上的第一阶段，其中第一提升管反应器将废催化剂传送至第一阶段，第二提升管反应器将废催化剂传送至第二阶段，其中再生容器的第二阶段传送再生催化剂至第一提升管反应器和第二提升管反应器。