CN104974788B - 一种催化裂化装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了石油化工领域的一种催化裂化装置与方法，该催化裂化装置主要由床层式反应器，汽提段，待生斜管，烧焦罐，催化剂提升管和床层式再生器组成，其特征在于：还包括裂化反应器，所述裂化反应器包括原料雾化喷嘴，预提升管，反应管，预提升分布器和快速分离器。采用本发明提供的催化裂化装置与方法，其反应时间大大缩短，从而抑制了过裂化现象的发生，降低了干气和焦炭产率，从而提高了汽、柴油产品质量。

Description

一种催化裂化装置与方法

技术领域

本发明属于石油化工领域，具体涉及石油化工催化裂化技术领域。

背景技术

催化裂化是石油二次加工中最重要的一个加工过程。近年来，针对原料油日益变重以及对环境友好燃料油品的需求，国内外各大石油公司、研究机构及大院校围绕进一步优化催化裂化反应、提高转化率、改善产品分布进行了深入的研究，各种新技术，新设备及新型催化剂不断出现，不同程度地促进了催化裂化工艺技术的的发展。然而，随着原油的重质化和劣质化，作为催化裂化反应过程的传统的提升管反应器而言，主要表现在提升管过长造成反应时间过长；催化剂在提升管中由于向下的重力作用，不可避免的产生滑落和返混现象；随着原料油的重质化以及对产品选择性要求的提高，提升管反应器因催化剂滑落和返混带来的问题也日益明显。提升管催化裂化由于催化剂积炭而使其活性和选择性下降及由于热裂化与非理想的二次反应发生等现象，这些现象对催化裂化产品的选择性和裂化产品的质量有很大的影响，如会引起干气和焦炭产率高，轻油收率低，产品质量差，催化裂化汽油中烯烃含量高等。

为了克服上述缺点，国内外各大石油公司、研究单位及石油炼制研究者做了大量工作，相继开发了不同形式的油剂短接触催化裂化技术，其目的是最大限度地克服油气和催化剂之间的返混，减少二次裂化和氢转移反应的发生，使得裂化产品的选择性好，干气、焦炭产率降低，轻质油品收率高，裂化产品的质量好。

美国专利US4985136和USP5462652都公开了一种超短接触催化裂化方法。在该方法中，催化剂以幕帘的形式向下流动，而石油烃垂直喷入该催化剂幕帘中，反应产物和催化剂水平穿过反应区后，油剂混合物快速分离；部分汽提后的催化剂不经再生直接进入催化剂混合器，与完全再生后的催化剂混合，以提高剂油比。该方法虽然通过加大剂油比的办法提高了油剂初始接触段催化剂的浓度，但是由于催化剂在自由落体过程中不可能达到原料充分转化所需的浓度，因此也存在着油剂接触效率不高，原料油转化深度不够的问题。

本发明提供的一种催化裂化装置与方法，充分利用反应管的原料油气与催化剂短时间的返混接触，可以避免由于提升管反应器过长，造成反应时间过长，干气和焦炭产率高，轻油收率低的现象发生。同时由于反应后的反应产物与反应后的催化剂在快速分离器快速分离，避免了反应产物二次反应的现象发生。从而达到降低干气、液化石油气及焦炭产率，提高轻油收率。

发明内容

本发明的目的是提供一种催化裂化装置与方法，将其应用于催化裂化工艺过程。由于反应管的长度与常规提升管反应器长度相比可以大大缩短，同时充分利用反应管中的油气与催化剂短时间的返混接触，反应后的反应产物与反应后的催化剂在快速分离器快速分离，以避免现有技术中反应产物二次反应的技术问题发生。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

一种催化裂化装置，主要由反应沉降器，汽提段，待生斜管，烧焦罐，催化剂提升管和再生器组成，所述再生器包括再生器稀相段及再生器密相段、再生器旋风分离器组、烟气集气室和再生空气分布器，所述的反应沉降器包括沉降器稀相段、沉降器密相段、沉降器旋风分离器组和反应产物集气室，其特征在于：还包括裂化反应器，所述裂化反应器包括原料雾化喷嘴、预提升管、反应管、预提升分布器和快速分离器，所述预提升器分布器设置在预提升管底部，预提升管内部同轴设置有进料雾化喷嘴，预提升管下部与再生斜管相连通，预提升管顶部与反应管同轴连通，反应管插入到快速分离器中部并同轴连通，反应管出口设置有人字伞帽；所述快速分离器底部连通催化剂输送管，快速分离器顶部连通反应产物输送管，催化剂输送管通入沉降器密相段，反应产物输送管与沉降器旋风分离器组相连通，预提升管下部通过再生斜管与再生器底部相连。

本发明一种催化裂化装置，其进一步特征在于：所述的裂化反应器中的预提升管直径为0.2～2.0m，长度为1.0～5.0m，所述的裂化反应器中的反应管直径为0.15～1.5m，长度为0.5～10.0m。

本发明一种催化裂化装置，其进一步特征在于：所述催化剂提升管底部连通烧焦罐，顶部出口与再生器内的再生器旋风分离器组相连通。

本发明一种催化裂化装置，其进一步特征在于：所述的快速分离器中部采用圆形筒体，上部采用正圆锥形筒体，下部采用斜圆锥形筒体。快速分离器底部连通催化剂输送管；快速分离器顶部连通反应产物输送管。

本发明一种催化裂化装置，其进一步特征在于：所述的再生斜管与预提升管构成的夹角为15～58°。

本发明一种催化裂化装置，其进一步特征在于：采用的进料雾化喷嘴和预提升管同轴设置。

本发明一种催化裂化装置，其进一步特征在于：所述的进料雾化喷嘴采用常用的套管式喷嘴，主要用于原料油充分雾化。进料雾化喷嘴的长度是预提升管长度的1/5～4/5，进料雾化喷嘴底部设置有原料油入口和水蒸气入口。

本发明一种催化裂化装置，其进一步特征在于：所述烧焦罐底部设置有烧焦空气分布器。

本发明一种催化裂化装置，所述的反应器组件中的管线与连通件均采用金属不锈钢材料，用内衬隔热衬里加工制成。

本发明还提供一种催化裂化方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、再生后的再生催化剂，经再生斜管流入到预提升管内，沿着预提升管向上流动，原料油及水蒸汽分别从原料雾化喷嘴经充分雾化后喷出，与再生催化剂接触后进入到反应管，经过反应后，反应产物和待生剂进入到快速分离器中，在快速分离器中，反应产物向上进入反应产物输送管，携带少量的催化剂颗粒进入沉降器旋风分离器组，分离后进入反应产物集气室；

B、进入到快速分离器中的待生剂由于自身的重量沿着快速分离器向下流入催化剂输送管，催化剂输送管与沉降器密相段相连通，待生剂向下流入沉降器密相段，经汽提后流入待生斜管，汽提出的反应产物穿过沉降器密相段及沉降器稀相段，经由沉降器旋风分离器组进入反应产物集气室；

C、汽提后的待生剂进入烧焦罐与来自底部的烧焦空气分布器的空气发生烧焦反应后进入催化剂提升管，催化剂提升管与再生器内的再生器旋风分离器组相连通，在烧焦罐和催化剂提升管中经过部分烧焦的催化剂与烧焦反应生成的一氧化碳和二氧化碳及未参加反应的氧气氮气经再生器旋风分离器组分离，分离后的催化剂向下流入再生器密相段进一步进行烧焦反应；经过充分烧焦后的催化剂经再生立管及再生斜管流入预提升管进行循环反应。

本发明一种催化裂化方法，其进一步特征在于：所述的催化剂提升管底部连通烧焦罐，烧焦罐底部设置有烧焦空气分布器，烧焦空气通过烧焦空气分布器进入烧焦罐，烧焦罐的温度为550～650℃，可以烧去待生剂焦炭20～30％的焦炭；催化剂提升管烧焦温度为550～650℃，可以烧去待生剂焦炭含量10～20％。再生器烧去待生剂剩余焦炭含量。

本发明一种催化裂化方法，其进一步特征在于：所述的再生器的温度为550～720℃，顶部的操作压力为0.05～0.4MPa。

本发明一种催化裂化方法，其进一步特征在于：所述的裂化反应器油剂反应时间为0.1～1.0秒，反应温度为460～530℃，，剂油比为4～15，原料预热温度50～400℃，再生催化剂温度550～720℃，反应操作压力为0.05～0.4MPa。

本发明一种催化裂化方法，其进一步特征在于：所述反应沉降器的温度为450～530℃，操作压力为0.05～0.4MPa。

本发明一种催化裂化方法，其进一步特征在于：所述汽提段的温度450～530℃。

本发明一种催化裂化方法，其进一步特征在于：所述的催化原料可以是汽油、柴油、馏分油，常压渣油及掺炼减压渣油。催化剂可以是催化裂化催化剂，催化剂微反活性55～65。

与现有技术相比，采用本发明，具有如下的优点：

1、本发明提供的催化裂化装置与方法与常规催化裂化提升管相比，反应管的长度相对较短，其反应时间大大缩短，从而抑制了过裂化现象的发生，降低了干气和焦炭产率。

2、本发明提供的催化裂化装置与方法，其反应管的原料油气与催化剂在向上流动过程中，进行可控的短时间返混接触，使得来自再生器的再生催化剂充分参与反应，相对超短接触催化裂化方法，原料油转化深度大大提高。

3、本发明提供的催化裂化装置与方法，在反应管出口设置了快速分离器，反应后的反应产物与反应后的催化剂在快速分离器实时分离，避免了反应产物二次反应的现象发生，减少了二烯烃及炔烃的浓度，降低了裂化气产率，从而提高了汽、柴油产品质量的安定性。

4、本发明提供的催化裂化装置与方法，催化剂提升管上设置有烧焦罐。充分利用烧焦罐、催化剂提升管烧焦能力，从而降低再生器烧焦的负荷，增大原料的处理量。

附图说明

图1是本发明一种催化裂化装置的工艺流程示意图。

图中所示附图标记为：1-再生斜管，2-预提升分布器，3-原料油入口，4-水蒸汽入口，5-原料雾化喷嘴，6-预提升管，8-反应管，9-催化剂输送管，10-快速分离器，11-人字伞帽，12-反应产物输送管，20-烧焦空气，21-催化剂提升管，22-烟气集气室，23-烟气导流管线，24-再生器旋风分离器组，25-再生器稀相段，26-再生器密相段，27-再生空气分布器，28-再生立管，29-再生滑阀，30-沉降器旋风分离器组，31-反应产物集气室，32-反应产物导流管线，33-沉降器稀相段，34-沉降器密相段，35-汽提段，36-汽提蒸汽分布器，37-待生斜管，38-待生滑阀，39-烧焦空气分布器，40-烧焦罐。

下面结合具体实施实例对本发明作进一步详细描述，但是，这些实施例并不是用来以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

下面结合附图1，说明本发明一种催化裂化装置与方法的具体工艺流程。

由本发明所提供的催化裂化装置主要由催化剂提升管21，再生器稀相段25及再生器密相段26，再生立管28，再生斜管1，裂化反应器的原料雾化喷嘴5，预提升管6，反应管8，预提升分布器2，催化剂输送管9，快速分离器10，反应产物输送管12，沉降器稀相段33，沉降器密相段34，汽提段35，待生斜管37，待生滑阀38等组成。

首先再生后催化剂，经再生斜管1流入到裂化反应器的预提升管6内，在预提升管6的底部设置有预提升分布器2和原料雾化喷嘴5；进入到预提升管6内催化剂在预提升气的作用下，沿着到预提升管6向上流动，原料油及水蒸汽分别从原料雾化喷嘴5的原料油入口3，水蒸汽入口4进入到原料雾化喷嘴5，经充分雾化后喷出，与再生催化剂接触后进入到反应管8，在裂化反应器的反应管8内，油剂反应时间为0.1～1.0秒，反应温度为460～530℃，剂油比为4～15，原料预热温度50～400℃，反应操作压力为0.05～0.4MPa；经过反应后，反应产物和待生剂进入到快速分离器中，在快速分离器中，反应生成的反应产物向上通过快速分离器10上部进入反应产物输送管12，反应产物输送管12与沉降器旋风分离器组30相连通。反应产物裂携带少量的催化剂颗粒经过沉降器旋风分离器组30分离后，进入反应产物集气室31最后经过反应产物导流管线32进入产品分馏回收系统。

待生剂由于自身的重量沿着快速分离器10下部斜圆锥形筒体向下流动，流入催化剂输送管9，催化剂输送管9与沉降器密相段33上部相连通，待生剂在沉降器密相段34向下流入沉降器密相段34及汽提段35，在汽提段35的底部设置有汽提蒸汽分布器36，换热后的水蒸汽经汽提蒸汽分布器36进入汽提段35进行汽提，反应沉降器的温度为450～530℃，操作压力为0.05～0.4MPa。汽提段的温度450～530℃。

待生剂在汽提段35充分汽提后流入待生斜管37，待生斜管37上设置有待生滑阀38用于控制催化剂流入催化剂提升管催化剂的流量。汽提段35经水蒸汽汽提出的反应产物伴随汽提水蒸汽穿过沉降器密相段34和沉降器稀相段33最后由沉降器旋风分离器组30进入反应产物集气室31与反应产物一起由反应产物导流管线32进入产品分馏回收系统。

待生剂经过汽提段35汽提后经待生滑阀38进入催化剂提升管21底部的烧焦罐40，与来自烧焦罐40底部的烧焦空气分布器39的烧焦空气20进行烧焦反应，然后进入催化剂提升管21继续进行烧焦反应。催化剂提升管21烧焦温度550～650℃，可以烧去待生剂焦炭含量10～20％。烧焦罐的温度为550～650℃，可以烧去待生剂焦炭20～30％的焦炭。

催化剂提升管21出口端与再生器旋风分离器组24相连通，经过烧焦罐40和催化剂提升管21烧焦后的催化剂与烧焦反应生成的一氧化碳和二氧化碳及未参加反应的氧气氮气经再生器旋风分离器组24分离后，经烟气集气室22和烟气导流管线23进入烟气冷却回收系统。经分离后的催化剂向下流入再生器密相段26，与来自再生器密相段26底部的再生空气分布器27的空气逆向接触，进一步进行烧焦反应。再生器的温度为550～720℃，顶部的操作压力为0.05～0.4MPa，再生器密相段26气体线速为0.2～1.2m/s。再生器烧去待生剂剩余焦炭含量。经过充分烧焦后的催化剂经再生立管28、再生滑阀29及再生斜管1流入预提升管6进行循环反应。再生滑阀29用于控制再生催化剂的流量，从而达到控制剂油比和反应温度的作用。

实施例

按照本发明的装置结构图模拟建造的中型催化裂化试验装置，实施例在该试验装置上进行相关试验研究。对比例在中型提升管催化裂化试验装置进行模拟试验研究。

以下利用实施例说明本发明，并不限制本发明的范围。

实施例1～4中，催化剂性质见表1；催化裂化原料性质见表2；进料量均为150kg/天。

实施例1～2原料采用洛炼混合蜡油，催化剂采用洛炼工业平衡剂，进行催化裂化试验。

实施例1～2和对比例其操作条件和产品分布数据见表3。

实施例1～2与对比例汽柴油产品性质数据见表5。

实施例3～4原料采用济南混合蜡油，催化剂采用济南工业平衡剂，进行催化裂化试验。

实施例3～4和对比例其操作条件和产品分布数据见表4。

实施例3～4和对比例汽柴油产品性质数据见表6。

表1催化剂性质

表2原料性质

表3本发明实施例与对比例操作条件与产品分布数据

表4本发明实施例与对比例操作条件与产品分布数据

表5本发明实施例与对比例汽柴油产品性质数据

表6对比例与实施例汽柴油产品性质数据

Claims (11)

1.一种催化裂化装置，主要由反应沉降器，汽提段，待生斜管，烧焦罐，催化剂提升管和再生器组成，所述再生器包括再生器稀相段及再生器密相段、再生器旋风分离器组、烟气集气室和再生空气分布器，所述的反应沉降器包括沉降器稀相段、沉降器密相段、沉降器旋风分离器组和反应产物集气室，其特征在于：还包括裂化反应器，所述裂化反应器包括原料雾化喷嘴，预提升管，反应管，预提升分布器和快速分离器，预提升器分布器设置在预提升管底部，预提升管内部同轴设置有进料雾化喷嘴，预提升管下部与再生斜管相连通，预提升管顶部与反应管同轴连通，反应管插入到快速分离器中部并同轴连通，反应管出口设置有人字伞帽，所述快速分离器底部连通催化剂输送管；快速分离器顶部连通反应产物输送管，催化剂输送管通入沉降器密相段，反应产物输送管与沉降器旋风分离器组相连通，预提升管下部通过再生斜管与再生器底部相连；所述的裂化反应器中的预提升管直径为0.2～2.0m，长度为1.0～5.0m；所述的裂化反应器中的反应管直径为0.15～1.5m，长度为0.5～10.0m。

2.根据权利要求1所述的催化裂化装置，其特征在于：所述的快速分离器中部采用圆形筒体，上部采用圆正锥形筒体，下部采用斜圆锥形筒体。

3.根据权利要求1所述的催化裂化装置，其特征在于：所述的再生斜管与预提升管构成的夹角为15～58°。

4.根据权利要求1所述的催化裂化装置，其特征在于：所述的进料雾化喷嘴采用套管式喷嘴，进料雾化喷嘴底部设置有原料油入口和水蒸气入口。

5.根据权利要求1所述的催化裂化装置，其特征在于：所述催化剂提升管底部连通烧焦罐，顶部出口与再生器内的再生器旋风分离器组相连通，所述烧焦罐底部设置有烧焦空气分布器。

6.一种催化裂化方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、再生后的再生催化剂，经再生斜管流入到裂化反应器的预提升管内，沿着预提升管向上流动，原料油及水蒸汽分别从原料雾化喷嘴经充分雾化后喷出，与再生催化剂接触后进入到反应管，经过反应后，反应产物和待生剂进入到快速分离器中，在快速分离器中，反应产物向上进入反应产物输送管，携带少量的催化剂颗粒进入沉降器旋风分离器组，分离后进入反应产物集气室；

B、进入到快速分离器中的待生剂由于自身的重量沿着快速分离向下流入催化剂输送管，催化剂输送管与沉降器密相段相连通，待生剂向下流入沉降器密相段，经汽提后流入待生斜管，汽提出的反应产物及汽提后水蒸汽穿过沉降器密相段及沉降器稀相段，经由沉降器旋风分离器组进入反应产物集气室；

C、汽提后的待生剂进入烧焦罐，与来自底部的烧焦空气分布器的空气发生烧焦反应后进入催化剂提升管，催化剂提升管与再生器内的再生器旋风分离器组相连通，在烧焦罐和催化剂提升管中经过部分烧焦的催化剂与烧焦反应生成的一氧化碳和二氧化碳及未参加反应的氧气氮气经再生器旋风分离器组分离，分离后的催化剂向下流入再生器密相段进一步进行烧焦反应；经过充分烧焦后的催化剂经再生立管及再生斜管流入裂化反应器的预提升管进行循环反应；

所述的裂化反应器中的预提升管直径为0.2～2.0m，长度为1.0～5.0m；所述的裂化反应器中的反应管直径为0.15～1.5m，长度为0.5～10.0m。

7.根据权利要求6所述的催化裂化方法，其特征在于：所述烧焦罐的温度为550～650℃，所述催化剂提升管烧焦温度为550～650℃。

8.根据权利要求6所述的催化裂化方法，其特征在于：所述的再生器的温度为550～720℃，顶部的操作压力为0.05～0.4MPa。

9.根据权利要求6所述的催化裂化方法，其特征在于：所述的裂化反应器中油剂反应时间为0.1～1.0秒，反应温度为460～530℃，剂油比为4～15，原料预热温度50～400℃，再生催化剂温度550～720℃，反应操作压力为0.05～0.4MPa。

10.根据权利要求6所述的催化裂化方法，其特征在于：所述反应沉降器的温度为450～530℃，操作压力为0.05～0.4MPa。

11.根据权利要求6所述的催化裂化方法，其特征在于：所述汽提段的温度450～530℃。