CN107828442B - 用于在流化催化裂化工艺中的增强的污染物除去的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

用于将污染物捕集添加剂与裂化催化剂分离的系统可以包括污染物去除容器，其具有用于接收被污染的裂化催化剂、被污染的污染物捕集添加剂、新鲜的污染物捕集添加剂和流化气体的一个或多个流体连接。在污染物去除容器中，废催化剂可以与污染物捕集添加剂接触，其可以具有大于裂化催化剂的平均粒度和/或密度。可以提供一种分离器，用于将塔顶流从污染物去除容器分离成包含裂化催化剂和提升气体的第一流，以及包含污染物捕集添加剂的第二流。循环管线可用于将在第二分离器中回收的污染物捕集添加剂转移到污染物去除容器，允许污染物捕集添加剂积聚在污染物去除容器中。底部产品管线可以用于从污染物去除容器回收污染物捕集添加剂。

Description

用于在流化催化裂化工艺中的增强的污染物除去的方法和 装置
技术领域
本申请公开的实施方式总体上涉及用于从催化剂除去污染物的方法和装置。更具体地，本申请公开的实施方式涉及从流化催化裂化(FCC)催化剂中，增强的污染物(例如铁，钙和磷)除去。
背景技术
致密油和页岩油的兴起提供了大量的石油资源。然而，由于石油性质和化学组分的不同，这也给加工带来了显著的挑战。特别地，为了在精炼厂使用FCC处理致密/页岩油，和传统的处理常规的原油相比，一个大的挑战是高含量的非常规金属(例如铁和钙)。
例如，高含量的金属、钙和其他金属，可导致铁和钙沉积到催化剂的表面。沉积的铁和钙可在催化剂上形成厚的金属外壳，导致油蒸汽扩散性的损失。这导致转化率的损失以及焦炭和其他重油产物的增加。高含量的铁和钙在催化剂上的沉积可能改变催化剂的性质，影响催化剂的循环以及导致加工和性能问题。
为了最小化这些非常规金属的影响，特别是在具有较高污染物含量的致密/页岩油，精炼者通常必须显著增大其日常催化剂加入量以减轻金属沉积到催化剂和促进催化剂的循环。然而，这会显著增加运营成本。
已经提出不同的方法和添加剂以从催化剂除去金属。已经提出用添加剂，例如在提升管反应器(riser reactor)中作为稀释剂，或者又例如在催化剂冷却器中和催化剂接触。和这些方法和添加剂相关的专利包括美国专利号8197669，6610255，5286691，5260240，5174890，4465588等。
发明内容
本文公开的实施方式提供了从催化剂中污染物(例如铁、钒、钙、磷和其他)的有效除去。由于金属污染物(例如铁)的高迁移率，本文的实施方式使用污染物捕集添加剂，又在此被成为金属捕集添加剂，以优先吸收污染物，减少污染物沉积的催化剂表面的含量，以及维持催化剂活性。
在一个方面，本文公开的实施方式涉及烃的裂化系统。该系统可以包括用于使裂化催化剂与烃原料接触的第一反应器，以将至少一部分烃原料转化成轻质烃。可以提供用于将较轻质烃与废裂化催化剂分离的分离器，并且可以使用进料管线将分离的废裂化催化剂从分离器供给到催化剂再生器。催化剂输送管线可以将一部分废裂化催化剂从催化剂再生器转移到污染物去除容器。污染物去除容器可以用于使废催化剂与平均粒度和/或密度大于裂化催化剂的污染物捕集添加剂接触。第二分离器将来自污染物去除容器的塔顶流分离成包含裂化催化剂和提升气体的第一流和包含污染物捕集添加剂的第二流。提供循环管线用于将在第二分离器中回收的污染物捕集添加剂转移到污染物去除容器，并且提供底部产物管线以从污染物去除容器回收污染物捕集添加剂。还可以提供用于将第一流转移到催化剂再生器的流动管道。
在另一方面，本文公开的实施方式涉及从催化剂中除去污染物的方法。该方法可以包括将包含污染物的催化剂进料到污染物去除容器，以及将污染物捕集添加剂供给到污染物去除容器，其中污染物捕集添加剂的平均粒度和/或密度大于催化剂。催化剂和污染物捕集添加剂可以用提升气体流化，使催化剂与污染物捕集添加剂接触，并将污染物从催化剂转移到污染物捕集添加剂。该方法还包括从污染物去除容器中排出包含提升气体、污染物捕集添加剂和具有减少量污染物的催化剂的第一流。污染物捕集添加剂可以与第一流分离，产生包含污染物捕集添加剂的循环流及包含提升气体和催化剂的催化剂产物流，且所述催化剂具有减少量的污染物。循环流中的污染物捕集添加剂可以返回到污染物去除容器。
在另一方面，本文公开的实施方式涉及从催化剂再生和除去污染物的方法。该方法可以包括将包含污染物的催化剂进料到污染物去除容器，以及将污染物捕集添加剂进料到污染物去除容器中，其中污染物捕集添加剂具有大于催化剂的平均粒度和/或密度。用提升气体使催化剂和污染物捕集添加剂流化可提供使催化剂与污染物捕集添加剂接触，并将污染物从催化剂转移到污染物捕集添加剂，以及从污染物去除容器中排出第一流，包括提升气体、污染物捕集添加剂和具有减少的污染物量的催化剂。污染物捕集添加剂可以与第一流分离，产生包含污染物捕集添加剂的循环流以及包含提升气体和催化剂的催化剂产物流，且所述催化剂具有减少量的污染物。循环流中的污染物捕集添加剂可以返回到污染物去除容器。该方法还可以包括从污染物去除容器中排出包含污染物捕集添加剂的第二流，将催化剂产物流输送到催化剂再生器，以及将催化剂与提升气体分离并在催化剂再生器中的再生催化剂。
在另一方面，本文公开的实施方式涉及烃的裂化方法。该方法可以包括在提升管反应器中使裂化催化剂与烃原料接触以将烃原料中的烃转化为更轻的烃，其中烃原料还包含一种或多种选自铁、钙和磷的污染物。可以从包括烃和污染的裂化催化剂的提升管反应器中回收流出物。该方法还包括从流出物中的被污染的裂化催化剂中分离烃以回收烃产物流和包含被污染的裂化催化剂的固体流，将固体流中的被污染的裂化催化剂转移到催化剂再生容器中，并将一部分来自催化剂再生容器的被污染的裂化催化剂抽出，并将抽出的部分送入污染物去除容器。污染物捕集添加剂也可以被供给到污染物去除容器，其中污染物捕集添加剂具有大于裂化催化剂的平均粒度和/或密度。裂化催化剂和污染物捕集添加剂可以用提升气体流化，从而使催化剂与污染物捕集添加剂接触并将污染物从催化剂转移到污染物捕集添加剂，并且便于从污染物去除容器中排出塔顶流，其包括提升气体、污染物捕集添加剂和具有减少的污染物量的裂化催化剂。污染物捕集添加剂可以与塔顶流分离，产生包含污染物捕集添加剂的循环流和包含提升气体和裂化催化剂的催化剂产物流，所述催化剂具有减少量的污染物。该方法还可以包括将循环流中的污染物捕集添加剂返回到污染物去除容器，从污染物去除容器中排出包含污染物捕集添加剂的底部流，将催化剂产物流输送到催化剂再生器，并将催化剂与提升气体分离并在催化剂再生器中再生催化剂。
本文公开的其它实施方式可以涉及用于从裂化催化剂分离污染物捕集添加剂的系统，可以包括污染物去除容器，其具有用于接收污染的裂化催化剂、污染的污染物捕集添加剂、新鲜的污染物捕集添加剂和流化气体的一个或多个流体连接。在污染物去除容器中，废催化剂可与污染物捕集添加剂接触，其中污染物捕集添加剂可具有比裂化催化剂更大的平均粒度和/或密度。可以提供一种分离器，用于将来自污染物去除容器的塔顶流分离成包含裂化催化剂和提升气体的第一流，以及包含污染物捕集添加剂的第二流。循环管线可以用于将在第二分离器中回收的污染物捕集添加剂转移到污染物去除容器，从而允许污染物捕集添加剂积聚在污染物去除容器中。可以提供底部产物管线以从污染物去除容器回收污染物捕集添加剂。
从以下描述和所附权利要求将明白其它方面和有点。
附图说明
图1是根据本文公开的一个或多个实施方式的用于从FCC催化剂中分离使用的污染物捕集添加剂并将其从系统库催化剂中除去的方法的简化过程流程图。
图2是根据本文公开的一个或多个实施方式的用于裂化烃和生产轻质烯烃的改进方法的简化工艺流程图。
图3-6是根据本文公开的一个或多个实施方式的系统和方法中的有益的分离器的简化过程流程图。
具体实施方式
本文公开的实施方式一般涉及用于从催化剂中除去污染物的方法和装置。更具体地，本文公开的实施方式涉及从流化催化裂化(FCC)催化剂中的污染物(例如铁、钙和磷)的增强的除去。在另一个方面，本文公开的实施方式涉及从单元库存(unit inventory)连续分离和除去，并且添加新鲜的污染物捕集添加剂。
本文公开的实施方式的可以使用用于从裂化催化剂中分离污染物捕集添加剂的分类器(classifier)/分离器。这个设备可被联接到现有的FCC汽提器或者再生器容器。如上简述，在一些实施方式中，用于从裂化催化剂中分离污染物捕集添加剂的系统可以包括污染物去除容器，其具有一个或多个用于接收污染的裂化催化剂、污染的污染物捕集添加剂、新鲜的污染物捕集添加剂和流化气体的流体连接。在污染物去除容器中，失效的催化剂可以和污染物捕集添加剂接触，其中所述污染物捕集添加剂可以具有大于所述裂化催化剂的平均颗粒尺寸和/或密度。可以提供分离器用来将来自污染物去除容器的塔顶馏分分离成为包含裂化催化剂和提升气体(lifting gas)的第一流以及包含污染物捕集添加剂的第二流。循环管线可以用于将在第二分离器中回收的污染物捕集添加剂转移到污染物去除容器，从而允许污染物捕集添加剂积聚在污染物去除容器。可以提供底部产物管线，以用来从污染物去除容器回收污染物捕集添加剂。
可以使用根据本文实施方式的系统提供的连续的从单元库存分离和除去以及加入新鲜的污染物捕集添加剂，以使FCC催化剂的失活基本上最小化或者改善催化剂的动态活性，并改善所需的产物产率和选择性。如将在下面进一步描述，这种污染物去除系统可以有益于裂化过程。
根据本文实施方式的用于从催化剂中去除污染物的方法，可以包括将含污染物的催化剂进料到污染物去除容器。催化剂可能被化合物或金属污染，导致催化剂的用于将化合物转化为所需的最终产物的活性或性能的降低。
该方法还可以包括将污染物捕集添加剂进料到污染物去除容器。有益的污染物捕集添加剂是在污染物去除容器中的条件下对污染物具有比催化剂更高的亲和性的化合物及结构。因此污染物可以被优先吸收或保留在污染物捕集添加剂上。为了促进污染物捕集添加剂和催化剂的分离，污染物捕集添加剂可具有大于催化剂的平均粒度和/或大于催化剂的密度。
在污染物去除容器产生的污染物捕集添加剂和被污染的催化剂的混合物可以用提升气体流化。使混合物流化导致催化剂与污染物捕集添加剂和催化剂紧密接触，将污染物从催化剂转移到污染物捕集添加剂。提升气体可以以足以使催化剂颗粒和一部分污染物捕集添加剂颗粒流化的速率供应到污染物去除容器。
提升气体可以包括蒸汽、空气或氧气、氮气或其他流化气体(fluidization gas)。污染物去除容器中的条件可以保持在足以促进颗粒之间污染物迁移的温度。由于污染物捕集添加剂对污染物具有较高的亲和力，催化剂和污染物捕集添加剂之间的相互作用的净效应是从催化剂颗粒中除去污染物。
流化颗粒混合物可以作为塔顶馏分从污染物去除容器中排出，并且可以包括提升气体、污染物捕集添加剂和现在具有减少量的污染物的催化剂。然后可以基于颗粒尺寸和/或密度分离塔顶混合物。固体分离器可以是旋风分离器或者其他容器或设备，其中物体和气体在公共入口引入，并通过惯性力、重力和离心力的组合，基于尺寸和/或密度分离颗粒，优选较小和/或较不致密的催化剂颗粒携带到固体分离器的蒸气出口，而较大和/或更致密的污染物捕集添加剂通过密相立管(dense phase standpipe)或料腿(dipleg)返回到污染物去除容器。
如上所述，保持流化条件以将催化剂和污染物捕集添加剂两者携带到固体分离器中。分离的污染物捕集添加剂可以返回到污染物去除容器中，以与污染的催化剂颗粒持续接触。在污染物去除容器中，一定含量的污染物捕集添加剂可以积聚在容器的底部，并且可以连续或间歇地抽出并送出以用于再生或适当处置。
可能与各种烃原料相遇的污染物可以包括：铁、铜、磷、钒、镍和钠等中的一种或多种。这种污染物可对催化剂有不利影响，所述催化剂例如是用于将较重的烃转化为轻质烃的裂化催化剂，包括FCC催化剂。各种污染物可能会破坏裂化催化剂并降低其活性。污染物也可能堵塞孔或通过催化剂孔降低扩散性，抑制催化剂的有效性。
如上所述，污染物捕集添加剂应该比催化剂对污染物具有更高的亲和性。因此，使用特定类型的污染物捕集添加剂可能取决于要靶向的特定污染物。在本文公开的实施方式中有益的污染物捕集添加剂可包括由FCC催化剂供应商制造的市售钒/镍/铁捕集器(添加剂)。在一些实施方式中，金属捕集添加剂可以包括具有钙、锡、铯或其他金属的氧化镁和/或氧化铝基载体，用于提高有效捕集铁、铜、磷、钒、镍、钠、钙或其他可能含在烃原料中的污染金属。目前的重点是从FCC催化剂(主要负责催化裂化)有效地除去这些污染物，以尽量减少提升管反应器的有害影响。
为了提高固体分离效率，污染物捕集添加剂可具有比裂化催化剂更大的粒度和/或更高的密度。举例来说，裂化催化剂，例如常规用于商业FCC单元的基于Y型沸石的FCC裂化催化剂可以具有在约20微米至约200微米范围内的典型颗粒尺寸，并且可以具有在约0.60g/cc至约1.1g/cc的表观堆积密度。根据本文实施方式的FCC及其家族裂化方法中使用的这些催化剂/添加剂可以包括单一类型的催化剂或催化剂的混合物。
在本文实施方式中有益的污染物捕集添加剂可具有比使用的裂化催化剂/添加剂更大的粒度，例如约20微米至约350微米范围内的粒度。另外或替代地，污染物捕集添加剂可以具有大于催化剂的堆积密度，例如约0.7g/cc至约1.2g/cc范围内的密度。
污染物捕集添加剂和催化剂之间的尺寸和/或密度的差异可有助于固体分离器中的分离。本文的实施方式可以使用分类器/分离器来分离污染物捕集添加剂与催化剂。该设备可以联接到现有的FCC汽提器或再生器容器。
污染物去除容器中的操作条件可以包括：将提升气以一定的流量进给到污染物去除容器中，从而在鼓泡床(bubbling bed)、湍流床(turbulent bed)、快速流化(fastfluidization)或气动输送流动状态(pneumatic transport flow regimes)下操作。例如，床可以在鼓泡/湍流状态(例如，在约0.01至约1.0m/s的表观气速范围内)操作，在常规湍流状态下表观气速范围为0.5至1.2m/s操作，以及在快速流化或气动输送状态取决于实际的颗粒密度的较高表观气速操作。
本文公开的实施方式可以提供许多益处，包括：改进的污染物捕集添加剂与FCC催化剂分离，连续去废/使用的污染物捕集添加剂的能力和添加新鲜添加剂的能力；当金属效应不显著时，提升管反应器和再生器与污染物转移添加剂的脱耦合的灵活性；以及在污染物去除容器中，相对于催化剂增加污染物转移添加剂的浓度的能力，这在系统库存中的添加剂浓度太低时尤其有用。与其他固体分离概念(例如“颗粒沉降速度和最小流化/鼓泡速度的差别”)相比，本文实施方式中采用的分离装置可提供更宽的操作灵活性。
根据本文的一些实施方式，结合用于再生催化剂的催化剂再生器，可以使用用于将污染物从催化剂转移到污染物捕集添加剂的上述系统和方法。使用后的催化剂，如FCC催化剂，可能积累了各种污染物。污染的裂化催化剂和污染物捕集添加剂可以被供给到污染物去除容器。污染物捕集添加剂可具有大于催化剂的平均粒度和/或密度。
催化剂和污染物捕集添加剂然后可以用提升气体流化，使催化剂与污染物捕集添加剂接触，并将污染物从催化剂转移到污染物捕集添加剂。污染物去除容器可以用提升气体流化，以从污染物去除容器中排出包括提升气体、污染物捕集添加剂和具有减少的污染物量的催化剂的第一流。
基于尺寸和/或密度的污染物捕集添加剂可以与第一流分离，产生包含污染物捕集添加剂的循环流和包含提升气体和催化剂的催化剂产物流，且催化剂具有减少量的污染物。循环流中的污染物捕集添加剂可以返回到污染物去除容器中，以继续与另外的被污染的催化剂接触。包含污染物捕集添加剂的第二流也可以从污染物去除容器中排出。
可以将具有减少量的污染物的催化剂产物流(包括提升气体和催化剂)进料到催化剂再生器中。在催化剂再生器中，催化剂可以与提升气体分离，并且还可以进行再生。
根据本文的一些实施方式，可以使用用于将污染物从催化剂转移到污染物捕集添加剂的上述系统和方法结合用于裂化烃的系统，其可以包括例如用于再生催化剂的催化剂再生器和提升管反应器。用于裂化烃的方法可以包括例如在提升管反应器中使裂化催化剂与烃原料接触以将烃原料中的烃转化成较轻质烃，其中烃原料可以包括一种或多种污染物，所述污染物选自由铁、钙和磷组成的组。流出物可以从提升管反应器回收，所述流出物包括烃和被污染的裂化催化剂。
烃可以与流出物中的被污染的裂化催化剂分离以回收烃产物流和包含被污染的裂化催化剂的固体物流。流出物可以通过气体/固体分离而分离，并且催化剂可以进一步与汽提剂接触以除去另外的烃。在烃分离/除去之后，然后可将被污染的裂化催化剂转移到催化剂再生容器中以进行再生。
在再生期间，一部分被污染的裂化催化剂可以从催化剂再生容器中取出并进料至污染物去除容器。污染物捕集添加剂也可以被供给到污染物去除容器。污染物捕集添加剂可具有大于催化剂的平均粒度和/或密度。
催化剂和污染物捕集添加剂然后可以用提升气体流化，使催化剂与污染物捕集添加剂接触并将污染物从催化剂转移到污染物捕集添加剂。污染物去除容器可以用提升气体流化，以从污染物去除容器中排出包括提升气体、污染物捕集添加剂和具有减少的污染物量的催化剂的第一流。
基于尺寸和/或密度的污染物捕集添加剂可以与第一流分离，产生包含污染物捕集添加剂的循环流以及包含提升气体和催化剂的催化剂产物流，所述催化剂具有减少量的污染物。循环流中的污染物捕集添加剂可以返回到污染物去除容器中，以继续与另外的被污染的催化剂接触。包含污染物捕集添加剂的第二流也可以从污染物去除容器中排出。
可以将具有减少量的污染物的催化剂产物流(包括提升气体和催化剂)反馈到催化剂再生器中以便继续再生。
根据本文实施方式的用于裂解烃的系统因此可以包括第一反应器，例如提升管反应器，用于使裂化催化剂与烃原料接触以将至少一部分烃原料转化为较轻质烃。该系统还可以包括用于将较轻质烃与废裂化催化剂分离的第一分离器。
可以提供进料管线以将分离的废裂化催化剂从分离器返回到催化剂再生器。同样地，可以提供催化剂输送管线，用于将一部分废裂化催化剂从催化剂再生器转移到污染物去除容器。
污染物去除容器可以用于使废催化剂与平均粒度和/或密度大于裂化催化剂的污染物捕集添加剂接触。可以使用第二分离器来从污染物去除容器中分离塔顶物流。第二分离器可以流体地连接到(i)用于将在第二分离器中回收的污染物捕集添加剂转移到污染物去除容器的循环管线，或者(ii)用于将具有降低的污染物水平的催化剂转移到催化剂再生器的塔顶产物线，以用于继续再生。
第二分离器可以用于基于尺寸和/或密度差异分离催化剂或其它颗粒。在本文的一些实施方式中，分离器可以具有至少一个入口，并且还可以具有用于从载气(carriergas)分离颗粒的最少两个出口，并且可以设置在污染物去除容器的内部或外部。载气带着颗粒进入分离器，因此可以在颗粒上施加惯性力、离心力和/或重力，使得一部分颗粒和载气在第一出口中被收集，一部分颗粒与载气一同在第二出口中被收集。分离器中的力的组合可以具有(相对于入口浓度)富集出口流的粒度和/或密度的效果。分离器可以在容器/室内部具有额外的载气分布或流化，以在颗粒上施加额外的力，这可以有助于增强分级(classification)。
现在参考图1，示出了用于从催化剂中除去污染物的系统的简化流程图。催化剂再生器10可以经由流动管线12接收来自汽提器(未示出)的废催化剂，其可以包括单一类型的催化剂或催化剂混合物。新鲜的催化剂可以通过催化剂添加管线14加入到再生器10中，旧催化剂可以通过催化剂排出管线16从再生器10除去。废催化剂的再生和新鲜催化剂的活化可以通过本领域已知的加热和/或氧化进行，产生通过流动管线18回收的烟道气(fluegas)。
通过流动管线20将催化剂连续地或间歇地从再生容器10移出，并被运送到污染物去除容器22。通过流动管线24将污染物捕集添加剂添加到污染物去除容器22中。添加的污染物捕集添加剂可以包括新鲜的和/或再生的污染物捕集添加剂。由于这些金属污染物在污染物去除容器22的操作条件下的高迁移率，与催化剂相比，污染物捕集添加剂将优先吸收金属污染物。
提升气体通过流动管线26引入污染物去除容器22的下部。提升气体可以是例如蒸汽、空气或氧气、氮气或其它流化气体或其混合物。提升气体的流动可能足以在湍流床、鼓泡床或快速流化状态中操作污染物去除容器中的颗粒床。
提升气体流速应该足以将包括催化剂和至少一部分污染物捕集添加剂的固体通过流动管线30提升到固体分离器32。与进料到污染物去除容器中的催化剂相比，在固体分离器32中催化剂颗粒具有减少量的污染物，可以与污染物捕集添加剂颗粒分离。污染物捕集添加剂可以经由料腿或立管34返回到污染物去除容器，并且催化剂可以通过流动管线36运送，将催化剂返回到再生器10中。
已经积累了一定量的金属或其它污染物的废污染物捕集添加剂可以经由流动管线38从污染物去除容器22的底部排出。然后可以再生或以其他方式适当地处理抽出的污染物捕集添加剂。
将金属捕集添加剂直接引入污染物去除容器22而不是再生器10可用于产生(和催化剂相比)相对高浓度的金属捕集添加剂局部环境。
与经历再生的FCC催化剂相比，金属捕集添加剂的性质也可以被定制为具有更大的颗粒尺寸和/或更高的颗粒密度。当被携带的催化剂和金属捕集添加剂的固体混合物通过固体分离器32时，分离器被设计成将较重和/或更大的金属捕集添加剂与较轻和/或更小的FCC催化剂分离。FCC催化剂优选返回到再生器10，而绝大多数金属捕集添加剂将通过料腿或立管下落并返回污染物去除容器22，导致容器22中更高浓度的金属捕集添加剂。
固体分离器32可以是旋风分离器或其它设备或容器，其中固体和气体在公共入口并通过惯性力、重力和离心力的组合引入，颗粒基于尺寸和/或密度分离，优选携带较小和/或较不致密的FCC催化剂颗粒到再生器10的蒸汽出口，而大部分较大和/或更致密的污染物捕集添加剂通过密相立管或料腿返回到污染物去除容器32。下面参考图3-6描述在本文的各种实施方式中有益的固体分离器32。
现在参考图2，示出了用于裂化烃原料以产生较轻质烃的系统的简化流程图，其中相同的附图标记表示相同的部分。本文的实施方式可以用于催化裂化烃进料，例如轻质、中质或重质烃进料(例如真空瓦斯油和/或重质渣油)，以提供高产率的轻质烯烃，如丙烯和乙烯、芳烃和高辛烷值的汽油或中间馏分。为了实现这一目标，将污染物去除容器与诸如提升管反应器的流化催化裂化反应器整合。
催化剂再生容器10和污染物去除容器22的操作如上所述。在催化剂再生容器10中，从提升管反应器和污染物去除容器回收的废催化剂被再生。在再生之后，催化剂可以经由流动管线50从再生容器进料到提升管反应器3(并流流动反应器)。
在提升管反应器3中，诸如蒸汽的提升气体1和一个或多个烃进料2与催化剂接触以使至少一部分烃裂化形成较轻的烃。除了提升蒸汽之外，还可以提供与烃进料2分开注入诸如C4烯烃和石脑油的进料流，并且可以在进料口2的上游注入，例如靠近提升管的J弯头的Y部分，或如图所示的进口2的下游。作为提升管操作的一个例子，通过位于第一提升管反应器3的底部附近的一个或多个进料喷射器2注入重质石油残渣进料。重质石油进料接触通过J型弯管引入的热再生催化剂。催化剂例如可以是Y型沸石基催化剂，其可以单独使用或与其它催化剂如ZSM-5或ZSM-11组合使用。然后可以从提升管反应器3回收流出物，流出物包括裂化烃产物和废催化剂馏分。
进料蒸发所需的热量和/或将进料的温度提高到所需的反应器温度(例如在500℃至约700℃的范围内)的热量，以及用于吸热的热量(反应热)可以由来自再生器10的热再生催化剂提供。提升管反应器3中的压力通常在约1barg至约5barg的范围内。
将来自提升管反应器的流出物(裂化烃和废催化剂)进料到分离容器8以将废催化剂馏分与裂化烃产物分离。然后可以分离裂解的烃产物(包括轻质烯烃、C4烃、石脑油烃和较重的烃)以回收所需的产物或产物馏分。例如，在大部分裂化反应完成后，产物混合物、未转化的进料蒸气和废催化剂流入容纳在旋风收集容器8中的两级旋风分离器系统。两级旋风系统包括主旋风分离器4，用于从蒸气中分离废催化剂。废催化剂通过主旋风分离器的料腿5排出到汽提器9中。第一级旋流器4分离的蒸气夹带的细小催化剂颗粒在第二级旋风分离器6中分离。所收集的催化剂通过料腿7排出到汽提器9中。蒸气从第二级旋风分离器6排出通过次级旋风出口，然后通过反应器蒸气管线11被引导到主分馏器/气体设备(未示出)，以回收包括所需烯烃的产物。
通过料腿5,7回收的废催化剂在汽提塔9中进行汽提，以通过蒸汽(通过蒸汽分配器(未示出)引入到汽提塔9的底部)的逆流接触来除去间隙蒸气(被捕集在催化剂颗粒之间的烃蒸气)。废催化剂然后通过废催化剂立管13和提升管线15转移到再生器10中。可以通过分配器17将一小部分燃烧空气引入以帮助废催化剂的平滑转移。
焦化或废催化剂通过在致密再生器床25的中心的废催化剂分配器排出。燃烧空气由位于再生器床25的底部的空气分配器27引入。然后将沉积在催化剂上的焦炭通过与燃烧空气的反应而在再生器10中烧尽。例如，再生器10可以在约640℃至约750℃的范围内的温度和约1barg至约5barg的压力下操作。催化剂细粉与来自污染物去除容器烟道气、提升气体一起携带，可以被收集在第一级旋风分离器19和第二级旋风分离器21中，并通过相应的料腿排出到再生器催化剂床中。从第二级旋风分离器21的出口回收的烟道气通过再生器集气室被引导到烟道气管线18，用于下游废热回收和/或功率回收。
在一些实施方式中，如图3所示，分离器32可以是U形惯性分离器，以分离颗粒。分离器可以以U形的形式构建，在顶部具有入口70，在U的另一端具有气体出口84，且在U形分离器的底部具有主固体出口80。
将不同尺寸的固体颗粒的混合物72与载气流一起通过入口70引入，惯性分离力通过不超过一圈(turn)被施加在固体上，分离不同尺寸的固体颗粒。更大或更重的固体颗粒78优选地从部分74/76中向下进入到连接至U形底部的立管或料腿80，同时较轻或更小的固体颗粒优先地被气流一起携带到出口82，其中混合物84的小颗粒和气体可以被回收。在U型分离器底部的固体出口80(用于将较大颗粒流回到容器22的立管或料腿的入口)应足够大以适应所需的颗粒流速。
通过控制进入向下立管并离开主气流出口的气体流速，可以操纵U形惯性分离器的总体分离效率和将较重或较大颗粒与较轻或较小颗粒分离的选择性。这延伸到完全密封的料腿，其中离开料腿的唯一气流是由离开的颗粒流夹带的气流。
在一些实施方式中，可以在出口部分80的顶部附近提供气体分布器(gassparger)75或额外的蒸汽/惰性气体，例如靠近立管入口的顶部。提供在分离器内的额外的提升气体可以进一步促进较重或较大的固体颗粒与更轻或更小的固体颗粒的分离，因为额外的气体可以优先将较轻的固体颗粒提升到气体出口84，导致更好的固体分级。
入口70、出口82和整个U形分离器(包括区域74,76)中的U形分离器的横截面面积可以被调节以操纵装置内的表观气体速度以控制分离效率和选择性。在一些实施方式中，一个或多个分离器壁的位置可以是可调节的，或者可移动挡板可以设置在分离器的一个或多个部分内，其可以用于控制分离效率和选择性。在一些实施方式中，系统可以包括在出口82下游的粒度分析器，使得能够通过U形分离器实时调整流动结构以实现所需的分离。
串联连接的U型惯性分离器或U型惯性分离器和旋风分离器的组合的利用可以提供灵活性，以允许同时实现目标总体分离效率和较大颗粒对较小颗粒的目标选择性。
金属捕集添加剂相对于催化剂的相对高浓度以及金属捕集添加剂的流化和循环增加了催化剂与容器22中的捕集添加剂碰撞的可能性，从而使金属污染物被捕集到添加剂表面。该方法也用作将催化剂再生与添加剂添加/收回进行分离的方法，从而为FCCU操作者带来巨大的经济效益。总而言之，本文实施方式的FCC方法在污染物去除容器22中产生富含金属捕集添加剂的环境，其可以显著增加金属捕集添加剂的捕集效率，并最小化加工单元的添加剂添加量，促进紧致油和页岩油(其包括金属污染物如铁、钙、磷等，其通常不与常规原油相关)的加工。
本文的实施方式描述了通过固体分离器分离的催化剂或颗粒混合物以及反应器内混合物内的催化剂的有效优选浓度。如图1和图2所示，集中在容器22中的颗粒被示出为从固体分离器32返回到靠近容器22的顶部。本文中的实施方式还考虑通过流动管线34将颗粒从固体分离器返回到容器22的中部或下部，并且颗粒返回的位置可以取决于混合物中的催化剂金属捕集添加剂类型，以及反应器容器内所需的催化剂/添加剂梯度以及其它可能的因素。本文的实施方式还考虑将催化剂返回到容器内的多个位置。
除了相对于图3描述的U型颗粒分离器之外，图4-6示出了用于本文实施方式的各种额外的分离器。参考图4，用于基于尺寸和/或密度分离催化剂或其它颗粒的挡板室分离器900可以包括入口910，例如水平导管。包含在水平导管中的蒸气和颗粒然后在被挡板914偏转之前进入腔室912。腔室912连接到第一垂直出口916和第一水平出口918。挡板914可以位于腔室912的中间，靠近入口910或靠近腔室的水平出口918。挡板可以在一角度或可移动的，使得挡板可以用于偏转更多或更少的催化剂颗粒，并且可以被配置为用于特定的颗粒混合物。
本文中的方法可以利用挡板室分离器900将更大和/或更致密的颗粒与载气(如烃反应流出物)中所含的较小和/或较不致密的颗粒分离。挡板室分离器900可以被构造成：将至少一部分第二颗粒类型与载气和第一颗粒类型分离，经由第一垂直出口916回收第二颗粒类型并通过第一水平出口918回收包括载气和第一颗粒类型的混合物。分离器还可以包括设置在第一垂直出口内或附近的分配器(未示出)，其用于引入流化气体，有助于将第一颗粒类型与第二颗粒类型进一步分离。
现在参考图5，示出了根据本文实施方式使用的百叶窗分离器(louverseparator)。类似于所说明和描述的其它分离器，百叶窗分离器1000可以用于基于尺寸和/或密度分离催化剂或其它颗粒。百叶窗分离器1000可以包括连接到腔室1012的垂直入口1010，其中腔室的一个或多个垂直侧面1014配备有狭窄的狭缝出口1016，其可以被描述为百叶窗。百叶窗的数量可以根据应用而变化，例如要分离的所需颗粒混合物，并且百叶窗的角度可以是可调节的，以便控制通过和离开百叶窗出口的蒸气量。腔室1012也连接到腔室底部的第一垂直出口1014。
本文的方法可以利用百叶窗分离器1000将更大和/或更致密的颗粒与载气(如烃反应流出物)中所含的较小和/或较不致密的颗粒分离。百叶窗分离器1000可以构造成：将第二颗粒类型的至少一部分与载气和第一颗粒类型分离，经由第一垂直出口1014回收第二颗粒类型并经由百叶窗出口1016回收载气和第一颗粒类型。分离器还可以包括布置在第一垂直出口内或附近的分配器(未示出)，其用于引入流化气体，促进第一颗粒类型与第二颗粒类型的进一步分离。
现在参考图6，示出了根据本文实施方式使用的惯性分离器1100。与所说明和描述的其它分离器类似，惯性分离器1100可用于基于尺寸和/或密度分离催化剂或其它颗粒。分离器可以包括位于腔室1112的顶部并延伸到腔室1112中的入口1110。在一些实施例中，入口1110在腔室1112内的高度或布置是可调节的。分离器还可以包括一个或多个侧出口1114、1116，例如一到八个侧出口和一个垂直出口1118。分离器还可以包括设置在垂直出口1118内或附近的分配器(未示出)，用于引入流化气体。
固体颗粒或具有不同尺寸的催化剂的混合物1172与载气流一起通过入口1110引入。混合物1172中的气体基于压差优先指向出口1114、1116，且通过使颗粒和载气从腔室1112内的延伸入口1110转向流向出口1114、1116，惯性分离力被施加在固体上，惯性力分离不同的尺寸\密度的颗粒。较大和/或较重的固体颗粒1174优选地在区域1118中向下进入连接到分离器底部的立管或料腿(未示出)，而更轻和/或更小的固体颗粒1176优先被气流一起携带到出口1114、1116，其中可以回收小颗粒和气体的混合物。
在本文所述的每个分离器中，通过控制进入向下的立管/分离室以及离开主气流出口的气体流速，分离器的总分离效率和将较重或更大颗粒与较轻或较小颗粒分离的选择性可以被操纵。这延伸到完全密封的料腿，其中离开料腿的唯一气流是由离开的固体/催化剂流夹带的那些。
在一些实施方式中，可以在重/致密颗粒出口部分的顶部附近提供气体分布器或额外的蒸汽/惰性气体，例如靠近立管入口的顶部。提供在分离器内的附加提升气体可以进一步促进较重或较大的固体颗粒与更轻或更小的固体颗粒分离，因为额外的气体可以优先将较轻的固体颗粒提升到气体出口，导致更好的固体分级。
本文所述的颗粒分离器可以设置在容器的外部或内部。此外，在一些实施方式中，颗粒分离器的大颗粒和/或致密颗粒出口可以流体地连接到外部容器，例如提供将所分离的颗粒选择性地再循环或进料到期望的反应器中，以保持所需的催化剂平衡。
如上所述，本文的实施方式提供了有效地从催化剂中去除污染物。本文公开的方法的实施方方式的一个或多个上述优点和特征可以提供用于轻质烯烃生产的烃的催化裂化的改进或最佳方法。如上所述，本文公开的实施方案可以提供被污染的催化剂与捕集添加剂的改进接触，以及污染物去除方法和裂化反应器的拆分，改善整体裂化过程以及其它优点。
虽然本公开包括有限数量的实施方式，但是受益于本公开的本领域技术人员将理解，可以设计出不脱离本公开的范围的其他实施方式。因此，范围应仅由所附权利要求限制。

Claims (17)

1.一种用于裂化烃的系统，包括：
用于使裂化催化剂与烃原料接触以将至少一部分所述烃原料转化成较轻质烃的第一反应器;
用于将所述较轻烃与废裂化催化剂分离的分离器;
用于将分离的废裂化催化剂从所述分离器进料到催化剂再生器的进料管线;
用于将一部分所述废裂化催化剂从所述催化剂再生器转移到污染物去除容器的催化剂输送管线;
所述污染物去除容器，用于使所述废催化剂与平均粒度和/或密度大于所述裂化催化剂的污染物捕集添加剂接触;
第二分离器，用于将来自所述污染物去除容器的塔顶流分离成包含裂化催化剂和提升气体的第一流以及包含污染物捕集添加剂的第二流;
用于将在所述第二分离器中回收的污染物捕集添加剂转移到所述污染物去除容器的循环管线;
用于从所述污染物去除容器回收污染物捕集添加剂的底部产物管线;和
用于将所述第一流转移到所述催化剂再生器的管线，
其中所述第二分离器包括用于从所述塔顶流中分离污染物捕集添加剂的颗粒分离器，所述第二分离器包括：
用于引入包括所述提升气体、所述污染物捕集添加剂和所述裂化催化剂的所述塔顶流的入口；
用于从所述入口接收所述塔顶流的腔室，其中所述腔室被构造成将所述污染物捕集添加剂的至少一部分与所述提升气体和所述裂化催化剂分离;
回收所述污染物捕集添加剂的第一出口;
回收所述提升气体和所述裂化催化剂的第二出口;和
布置在所述第一出口内或附近的分配器，用于引入流化气体，以促进所述污染物捕集添加剂与所述裂化催化剂的进一步分离。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二分离器在所述污染物去除容器的内部。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括提升气体供给系统，其被构造成以足以使所述污染物捕集添加剂流化并将污染物捕集添加剂和催化剂携带到所述第二分离器的进料速率进料所述提升气体。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述腔室或其一部分的横截面面积是可调节的。
5.根据权利要求3所述的系统，还包括设置在所述腔室的一个或多个部分内的可移动挡板。
6.一种从催化剂中除去污染物的方法，包括：
将含有污染物的催化剂进料到污染物去除容器;
将污染物捕集添加剂进料到污染物去除容器，其中所述污染物捕集添加剂具有大于所述催化剂的平均粒度和/或密度;
使所述催化剂和所述污染物捕集添加剂用提升气体流化，使所述催化剂与所述污染物捕集添加剂接触，并将污染物从所述催化剂转移到所述污染物捕集添加剂;
从所述污染物去除容器中排出包含提升气体、污染物捕集添加剂和具有减少的污染物量的催化剂的第一流;
将所述污染物捕集添加剂与所述第一流分离，产生包含污染物捕集添加剂的循环流以及包含所述提升气体和所述具有减少的污染物量的催化剂的催化剂产物流;
将所述循环流中的所述污染物捕集添加剂返回到所述污染物去除容器;和
从所述污染物去除容器中排出包含污染物捕集添加剂的第二流。
7.权利要求6的方法，其中所述污染物包含铁、钙、镍、钒、硫、钾和磷中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的方法，还包括将所述提升气体以在使鼓泡床、湍流床或快速流化流动状态下操作的流速进料到所述污染物去除容器。
9.一种从催化剂再生和除去污染物的方法，包括：
将含有污染物的催化剂进料到污染物去除容器;
将污染物捕集添加剂进料到所述污染物去除容器中，其中所述污染物捕集添加剂具有大于所述催化剂的平均粒度和/或密度;
用提升气体流化所述催化剂和所述污染物捕集添加剂，使所述催化剂与所述污染物捕集添加剂接触，并将污染物从所述催化剂转移到所述污染物捕集添加剂;
从所述污染物去除容器中排出包含提升气体、污染物捕集添加剂和具有减少的污染物量的催化剂的第一流;
将所述污染物捕集添加剂与所述第一流分离，产生包含污染物捕集添加剂的循环流以及包含所述提升气体和所述具有减少的污染物量的催化剂的催化剂产物流;
将所述循环流中的所述污染物捕集添加剂返回到所述污染物去除容器;
从所述污染物去除容器中排出包含污染物捕集添加剂的第二流;
将所述催化剂产物流进料到催化剂再生器;并且
将所述催化剂与所述提升气体分离并在所述催化剂再生器中再生所述催化剂。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述污染物包括铁、钙、镍、钒、硫、钾和磷中的一种或多种。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括将所述提升气体以在使鼓泡床、湍流床或快速流化流动状态下操作的流速进料到所述污染物去除容器。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括通过催化剂添加管线向所述催化剂再生器进料新鲜催化剂，并且经由废催化剂排出管线从所述催化剂再生器抽出废催化剂。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述提升气体包括蒸汽、空气、氧气、氮气或其混合物。
14.一种用于裂化烃的方法，包括：
在提升管反应器中，使裂化催化剂与烃原料接触以将所述烃原料中的烃转化成较轻质烃，其中所述烃原料还包含一种或多种选自铁、钙和磷的污染物;
从包括烃和被污染的裂化催化剂的所述提升管反应器中回收流出物;
在所述流出物中分离所述烃与所述被污染的裂化催化剂，以回收烃产物流和包含被污染的裂化催化剂的固体流;
将所述固体流中的所述被污染的裂化催化剂转移到催化剂再生容器中;
将一部分所述被污染的裂化催化剂从所述催化剂再生容器中抽出并将所述抽出部分进料到污染物去除容器;
将污染物捕集添加剂进料到所述污染物去除容器，其中所述污染物捕集添加剂具有大于所述裂化催化剂的平均粒度和/或密度;
用提升气体使所述裂化催化剂和所述污染物捕集添加剂流化，使所述催化剂与所述污染物捕集添加剂接触，并将污染物从所述催化剂转移到所述污染物捕集添加剂;
从所述污染物去除容器中排出包括提升气体、污染物捕集添加剂和具有减少的污染物量的裂化催化剂的塔顶流;
将所述污染物捕集添加剂与所述塔顶流分离，产生包含污染物捕集添加剂的循环流和包含所述提升气体和所述具有减少的污染物量的裂化催化剂的催化剂产物流;
将所述循环流中的所述污染物捕集添加剂返回到所述污染物去除容器;
从所述污染物去除容器中排出包含污染物捕集添加剂的底部流;
将所述催化剂产物流进料到催化剂再生器;并且
将所述催化剂与所述提升气体分离并在所述催化剂再生器中再生所述催化剂。
15.权利要求14的方法，其中所述裂化催化剂的平均粒度在约20微米至约200微米的范围内，且密度在约0.6g/cc至约1.1g/cc的范围内。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述污染物捕集添加剂具有在约20微米至约350微米范围内的平均粒度和约0.7g/cc至约1.2g/cc范围内的密度。
17.一种用于从裂化催化剂分离污染物捕集添加剂的系统，包括：
污染物去除容器，具有用于接收被污染的裂化催化剂、被污染的污染物捕集添加剂、新鲜污染物捕集添加剂和流化气体的一个或多个流体连接，其中废裂化催化剂可与污染物捕集添加剂接触，其中所述污染物捕集添加剂可以具有大于所述裂化催化剂的平均粒度和密度;
分离器，用于将塔顶流从所述污染物去除容器分离成包含裂化催化剂和提升气体的第一流以及包含污染物捕集添加剂的第二物流;
循环管线，用于将在所述分离器中回收的污染物捕集添加剂转移到所述污染物去除容器;和
底部产物管线，用于从所述污染物去除容器回收污染物捕集添加剂。
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