CN108350367A - 流化催化裂化的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本文描述了通过流化催化裂化将轻质燃料馏分和重质燃料馏分裂化的方法和系统。所述裂化方法可以包括将轻质燃料馏分和来自催化剂再生器的催化剂供入第一反应器，在所述第一反应器中将所述轻质燃料馏分裂化而产生至少部分裂化的轻质燃料馏分，将所述至少部分裂化的轻质燃料馏分和催化剂从所述第一反应器输送到第二反应器，将所述重质燃料馏分供入所述第二反应器，在所述第二反应器中将所述重质燃料馏分和所述至少部分裂化的轻质燃料馏分裂化而至少产生产物燃料和废催化剂，和将所述废催化剂输送到所述催化剂再生器并在所述催化剂再生器中使所述催化剂再生。

Description

流化催化裂化的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年10月14日提交的标题为“流化催化裂化的方法和系统”(案卷SA 6013 PA)的美国专利申请号14/883,027的优先权，该申请的内容以其全文通过参考引入。
技术领域
本公开内容总体上涉及烃的化学裂化的方法和系统，更具体地说，涉及结合了串联反应器流化催化裂化单元的烃的流化催化裂化的方法和系统。
背景技术
将原油精炼以生产运输燃料和石油化工原料。典型地，通过加工和共混来自原油的蒸馏馏分以满足特定的终端用途规格而生产用于运输的燃料。在初始常压和/或减压蒸馏之后，通过各种催化和非催化方法将馏分转化成产品。催化方法一般基于反应氢的存在或不存在而分类。包括氢的方法(通常宽泛地称为加氢处理)包括，例如，主要用于脱硫和脱氮的加氢处理，和用于将较重质化合物转化成更适合于某些产品规格的较轻质化合物的加氢裂化。不添加氢的烃催化转化是另一种类型的用于某些馏分的方法。最广泛使用的该类型方法通常称为流化催化裂化(FCC)方法。将原料引入至典型地在大约480℃-大约550℃的范围中用循环催化剂料流操作的转化区。这种模式具有在较低压力(即，50psig或更低)下进行的优点。
在FCC方法中，在流化催化剂床上将原料催化裂化。来自此类方法的主要产物通常为汽油，尽管也经由FCC方法以较小的量生产其它产物，例如液化石油气和裂化瓦斯油。在再循环回到反应区之前，在再生区中，在较高温度下在空气存在下将沉积在催化剂上的焦炭烧尽。
发明内容
根据本公开内容的一个实施方案，可以通过流化催化裂化将轻质燃料馏分和重质燃料馏分裂化。所述裂化方法可以包括将轻质燃料馏分和来自催化剂再生器的催化剂供入第一反应器，和在所述第一反应器中将所述轻质燃料馏分裂化而产生至少部分裂化的轻质燃料馏分。所述第一反应器可以是流化床反应器。所述方法可以进一步包括将所述至少部分裂化的轻质燃料馏分和催化剂从所述第一反应器输送到第二反应器，将所述重质燃料馏分供入所述第二反应器，和在所述第二反应器中将所述重质燃料馏分和至少部分裂化的轻质燃料馏分裂化而至少产生产物燃料和废催化剂。所述第二反应器可以是流化床反应器。所述方法可以进一步包括将所述废催化剂输送到催化剂再生器并在所述催化剂再生器中使所述催化剂再生。
根据本公开内容的另一个实施方案，通过流化催化裂化的裂化系统可以包括第一反应器、第二反应器和催化剂再生器。所述第一反应器可以是流化床反应器并可以包括催化剂入口和轻质燃料馏分入口。所述第二反应器可以是流化床反应器并可以与所述第一反应器流体连通并可以包括重质燃料馏分入口。所述催化剂再生器可以与所述第一反应器的催化剂入口流体连通。催化剂可以从催化剂再生器循环到第一反应器到第二反应器并回到所述催化剂再生器。轻质燃料馏分可以分配在第一反应器中并可以与催化剂反应并输送到第二反应器。重质燃料馏分可以分配在第二反应器中并可以与催化剂反应。
这里所公开的技术的附加特征和优点将在随后的具体实施方式中给出，并部分地将对阅读了所述具体实施方式的本领域技术人员是显而易见的或通过实践这里所述的技术(包括随后的具体实施方式、权利要求以及附图)得到承认。
应该理解的是，上述的概述和以下的详述都是提供所述技术的实施方案，并且旨在为理解所要求保护的技术的性质和特征提供综述或框架。包括附图以提供所述技术的进一步理解，并且并入该说明书中以及构成该说明书的一部分。附图说明各个实施方案并与所述描述一起用于阐明所述技术的原理和操作。此外，附图和描述意在仅仅是说明性的，并不打算以任何方式限制权利要求的范围。
附图说明
当结合以下附图阅读时，可以更透彻地理解本公开内容的特定实施方案的以下详述，其中类似的结构用类似的附图标记表示并且其中：
图1是根据本文描述的一个或多个实施方案的串联-下行管FCC反应器设备的总体示意图；和
图2是根据本文描述的一个或多个实施方案的串联-提升管FCC反应器设备的总体示意图。
为了这种简化图示和说明，没有包括通常采用的并且对某些精炼厂操作领域熟练技术人员来说公知的多个阀门、温度传感器、电子控制器和类似物。另外，未显示常规精炼厂操作(包括FCC方法)中伴随的组件(例如，空气供应、催化剂加料斗和烟道气处理)。
应该进一步指出，附图中的箭头是指通过流体连通将一个或多个系统设备与一个或多个其它系统设备连接的管子、导管、通道或其它物理输送管线。此外，与系统设备连接的箭头限定每个给定系统设备中的入口和出口。
具体实施方式
现在将更加详细参考本发明的各个实施方案，其中这些实施方案的一些实施方案在附图中示出。任何可能的情况下，相同的附图标记将在所有附图中用于指相同或相似的部件。一般而言，本文公开了在集成FCC单元中将轻质燃料馏分和重质燃料馏分裂化的系统和方法的各个实施方案。一般而言，所述FCC单元包括串联排列的第一反应器和第二反应器，其中所述第一反应器和第二反应器是流化床反应器。将催化剂和轻质燃料馏分供入第一反应器，并将所述轻质燃料馏分至少部分裂化。将与来自第一反应器的催化剂混合的至少部分裂化的轻质燃料馏分输送到第二反应器。另外将重质燃料馏分供入第二反应器。任选地，可以将另外的新鲜催化剂供入第二反应器。在第二反应器中，将所述部分裂化的轻质燃料馏分和重质燃料馏分裂化以形成期望的产物。将废催化剂与产物分离，再生，并再次供入第一反应器和任选地，供入第二反应器。
本文所使用的“燃料”可以包括：固体碳质组合物例如煤炭、煤炭衍生的液体、焦油、油页岩、油砂、焦油砂、生物质、蜡、焦炭或类似物；液体碳质组合物例如汽油、油、石油、柴油、喷气燃料、乙醇或类似物；和气态组合物例如合成气、一氧化碳、氢气、甲烷、气态烃气体(C1-C6)、烃蒸气或类似物。
本文所使用的“重质燃料馏分”可以是比“轻质燃料馏分”重的任何燃料。在这里使用时，如果燃料平均起来具有比另一种燃料高的沸点，则它比另一种燃料重，和如果燃料平均起来具有比另一种燃料低的沸点，则它比另一种燃料轻。在一个实施方案中，所述轻质燃料馏分可以包含或主要构成自具有大约36℃-大约230℃的沸点的直馏或裂化石脑油、具有大约10℃-大约400℃的沸点的馏出油或它们的组合。在一个实施方案中，重质燃料馏分可以包含或主要构成自沸点大约370℃-大约565℃的减压馏分，例如真空瓦斯油(VGO)，加氢处理的残油例如常压蒸馏残油或减压蒸馏残油，沸点大于大约520℃的减粘裂化或蒸馏残油，或它们的组合。重质燃料馏分和轻质燃料馏分可以来自外部供给源或可以从常规蒸馏塔释放出来。例如，来自蒸馏塔的底部馏分可以单独地或与附加的原料结合地充当FCC单元的重质燃料馏分。来自蒸馏塔的更高馏分可以单独地或与附加的原料结合地充当FCC单元的轻质燃料馏分。
本文所使用的术语“下行管”是指反应器，例如流化床反应器，其中反应物沿总体向下的方向流动，例如进入反应器的顶部并离开反应器的底部。下行管可以在本文描述的向下流动FCC反应器设备的实施方案中使用。同样地，术语“提升管”是指反应器，例如流化床反应器，其中反应物沿总体向上的方向流动，例如进入反应器的底部并离开反应器的顶部。下行管可以在本文描述的向上流动FCC反应器设备的实施方案中使用。
本文所使用的“废催化剂”是指已经经历与燃料的反应并至少部分焦化的催化剂。此外，本文所使用的“再生的催化剂”是指离开催化剂再生器并至少部分不含或基本上不含焦炭的催化剂，并且“新鲜催化剂”是指新进入系统并至少部分不含或基本上不含焦炭的催化剂。
现将描述串联反应器FCC单元的实施方案和包括所述串联反应器FCC单元的工艺和方法。在示例性实施方案中，串联反应器FCC单元可以是串联-下行管FCC单元(下面参照图1描述)，或串联-提升管FCC单元(下面参考图2描述)。串联-下行管FCC单元和串联-提升管FCC单元都可以包括两个串联配置的FCC反应器，以致轻质燃料馏分在第一反应器中停留并在被转移至第二反应器之前被至少部分裂化。在第二反应器中，可以进一步将至少部分裂化的轻质燃料馏分与重质燃料馏分一起裂化。
参照图1的工艺流程图，串联-下行管FCC单元130可以包括两个下行管反应器。串联-下行管FCC单元130可以用于本文描述的方法中。串联-下行管FCC单元130包括反应器/分离器单元111，反应器/分离器单元111包括第一反应器113、第二反应器135和分离区115。串联-下行管FCC单元130还包括用于使废催化剂再生的催化剂再生器117。催化剂可以一般经过催化剂再生器117到第一反应器113中，到第二反应器135中，和回到催化剂再生器117中循环。
在串联-下行管FCC单元130的操作期间，经由转移管线119将轻质燃料馏分作为原料引入到第一反应器113中。在一些实施方案中，可以将轻质燃料馏分与用于原料雾化的蒸汽或其它合适气体引入到第一反应器113中。也可以将一定量来自催化剂再生器117的经加热的新鲜固体裂化催化剂颗粒或热的经再生固体裂化催化剂颗粒转移至在第一反应器113顶部的产出井或加料斗(未显示)。可以自能量源加热新鲜催化剂并且可以通过氧化反应加热经再生的催化剂以除去焦炭。催化剂的量可以足以将轻质燃料馏分裂化成所需产物。例如，可以经由向下引导的转移管线121例如导管或管子(通常称为转移管线或立管)转移催化剂颗粒。可以允许热催化剂流动以稳定化以确保所述热催化剂被均匀地引导到第一反应器113的混合区或原料注射部分中。在一些实施方案中，转移管线121和/或转移管线119相对于第一反应器113取向以将催化剂和轻质燃料馏分分别引入到第一反应器113的上部或顶部中。
可以将轻质燃料馏分注入第一反应器113的混合区中。例如，轻质燃料馏分可以经过原料注射喷嘴进入第一反应器113。在一些实施方案中，原料注射喷嘴可以紧邻着将经再生的催化剂颗粒引入第一反应器113的位置设置。在一些实施方案中，例如，多个注射喷嘴可用来帮助轻质燃料馏分和催化剂的全面和均匀混合。当轻质燃料馏分在第一反应器113中接触热催化剂时，裂化反应开始进行。烃裂化产物、未反应的原料和催化剂混合物的反应蒸气迅速地流过第一反应器113的其余部分并进入第二反应器135。在一些实施方案中，第二反应器135可以是下行管。在一些实施方案中，第一反应器113和第二反应器135都可以是下行管。
在一些实施方案中，第一反应器113和第二反应器135串联配置，藉此第一反应在第一反应器113中进行，将第一反应的产物的至少一部分转移至第二反应器135，并且第二反应在第二反应器135中进行。在一些实施方案中，串联构造可以包括彼此邻接的第一反应器113和第二反应器135，其中合适的流体连接允许第一反应器113和第二反应器135之间的流体连通，例如第一反应器113中的出口直接引导到第二反应器135中的入口中。在这样的实施方案中，第一反应器113和第二反应器135可以彼此物理接触，但是无须必然彼此物理接触。例如，第一反应器113和第二反应器135可以被釜、鼓、容器或其它类似反应器中的隔板分离。在其它实施方案中，串联构造可以包括从第一反应器113到第二反应器135的连接管线或导管。在这样的实施方案中，第一反应器113可以与第二反应器135物理隔离。
在串联-下行管FCC单元130的操作期间，重质燃料馏分可以经由转移管线120注入第二反应器135。在一些实施方案中，当将重质燃料馏分注入第二反应器135中时，可以将重质燃料馏分与用于原料雾化的蒸汽或另一种适合的气体混合。可以通过任何适合的装置例如经过原料注射喷嘴将重质燃料馏分注入第二反应器135中。第二反应器135可以包括混合区，重质燃料馏分被注入到其中。在一个实施方案中，第二反应器135可以经过具有到第二反应器135的入口的转移管线122接收另外的新鲜催化剂，在所述入口附近将第一反应器113的产物引入第二反应器135中。新鲜催化剂从转移管线121，第一反应器113的与催化剂混合的至少部分裂化的轻质燃料馏分产物，和重质燃料馏分从转移管线120的分开注射可以促进第二反应器135中的反应组分的全面和均匀混合。本文所使用的“至少部分裂化的轻质燃料馏分”是指已经进行了(例如，在第一反应器113)至少一些裂化，但是裂化不一定进行到所需的最终量的轻质燃料馏分。在一些实施方案中，轻质燃料馏分的进一步裂化在第二反应器135中发生。一旦重质燃料馏分在第二反应器135中接触催化剂，裂化反应就在重质燃料馏分和至少部分裂化的轻质燃料馏分中的一种或两种中发生。在一些实施方案中，转移管线122和/或转移管线120相对于第二反应器135取向以将催化剂和重质燃料馏分分别引入到第一反应器113的上部或顶部中。
当裂化在第二反应器135中发生时，烃裂化产物、未反应的原料和催化剂混合物的反应蒸气迅速地流过第二反应器135的其余部分并进入在反应器/分离器单元111底部的快速分离区115。可以将裂化和未裂化的烃经过导管或管子123引导到本领域中已知的常规产物回收段。
如有必要温度控制，可以在第二反应器135的底部附近紧接着分离区115之前提供淬火注射。这种淬火注射迅速地减小或停止裂化反应并可以用于控制裂化深度，例如，以提高工艺灵活性。
可以如下控制第一反应器113中的反应温度，即第一反应器113的出口温度：打开和关闭控制经再生的催化剂从催化剂再生器117到第一反应器113顶部中的流动的催化剂滑动阀(未显示)。在其中经过转移管线122将新鲜催化剂注入第二反应器135中的实施方案中，也可以通过催化剂进入第二反应器135的流速控制第二反应器135的反应温度。吸热裂化反应所要求的热的至少一部分可以由已经在催化剂再生器117中的再生方法中获得热的经再生的催化剂供给。通过改变热经再生的催化剂的流速，可以在第一反应器113和/或第二反应器135中控制操作苛刻度或裂化条件以产生期望产量的燃料产物例如，轻质烯烃和汽油作为第一反应器113、第二反应器135或两者的产物。
串联-下行管FCC单元130(例如在反应器/分离器单元111中)可以包括用于将燃料与废催化剂分离的汽提器131。在穿过汽提器131后，可以将废催化剂转移至催化剂再生器117。催化剂从分离区115流到汽提器131的下段，该下段包括催化剂汽提段，经过转移管线133将适合的汽提气，例如蒸汽引入其中。汽提器131可以包括数个挡板或规整填料(未显示)，向下流动的废催化剂按与流动汽提气逆流地在所述挡板或规整填料上通过。向上流动的汽提气(典型地是蒸汽)用来“汽提”或除去残留在催化剂孔隙中或催化剂颗粒之间的任何附加的烃。
在串联-下行管FCC单元130中，可以经过转移管线125输送经汽提催化剂或废催化剂，例如，通过来自经过转移管线127供给并进入催化剂再生器117底部的燃烧空气的提升力输送。这种废催化剂(也可以与附加的燃烧空气接触)经历受控燃烧，经由该受控燃烧将所述废催化剂上的任何积累焦炭烧尽。经由导管129从催化剂再生器117除去烟道气。在催化剂再生器117中，可以将由副产物焦炭的燃烧产出的热分别经由转移管线121和转移管线122中的催化剂转移至第一反应器113和任选地，转移至第二反应器135。因此，第一反应器113和/或第二反应器135中的吸热裂化反应所要求的热能的至少一部分可以由催化剂再生器117中的催化剂再生期间产生的热提供。
串联-下行管反应器(即，下行管)的重要性质一般包括在反应器的顶部以向下流动引入原料，与向上流动反应器(即，提升管)相比短的停留时间，和高的催化剂/燃料比，例如大约20:1-大约30:1。
一般而言，适合的串联-下行管FCC单元130的第一反应器113和/或第二反应器135的操作条件包括：大约550℃-大约700℃，在某些实施方案中，大约580℃-大约630℃，在其它实施方案中，大约590℃-大约620℃的反应温度；大约1kg/cm2-大约20kg/cm2，在某些实施方案中，大约1kg/cm2-大约10kg/cm2，在其它实施方案中，大约1kg/cm2-大约3kg/cm2的反应压力；大约0.1秒-大约30秒，在某些实施方案中，大约0.1秒-大约10秒，在其它实施方案中，大约0.2秒-大约0.7秒的接触时间(在反应器中)；和大约1:1-大约60:1，在某些实施方案中，大约1:1-大约30:1，在其它实施方案中，大约10:1-大约30:1的催化剂/原料比。
参照图2的总体工艺流程图，可以用于根据本公开内容的系统和方法的串联-提升管FCC单元230可以包括两个提升管反应器。所述两个提升管可以包括串联的第一反应器233和第二反应器219。串联-提升管FCC单元230包括具有第一反应器233、第二反应器219、反应区213和分离区215的反应器/分离器211。串联-提升管FCC单元230还包括用于使废催化剂再生的催化剂再生器217。
可以将轻质燃料馏分作为原料经由转移管线223输送到第一反应器233。在一些实施方案中，轻质燃料馏分可以在转移管线223中伴有用于原料雾化的蒸汽或其它合适气体。原料的雾化可以促进与一定量经加热的新鲜或经再生的固体裂化催化剂颗粒掺合和紧密接触，所述固体裂化催化剂颗粒对于第一反应器233中的轻质燃料馏分的所需裂化是足够的。可以经由转移管线221将催化剂颗粒从催化剂再生器217输送到第一反应器233。在形成被引入到第一反应器233中的悬浮体的条件下使轻质燃料馏分和裂化催化剂接触。
在使用串联-提升管FCC单元230的连续方法中，裂化催化剂和轻质燃料馏分的混合物向上经过第一反应器233。在第一反应器233中，热裂化催化剂颗粒通过碳-碳键裂解将烃分子催化裂化。烃裂化产物、未反应的原料和催化剂混合物的反应蒸气迅速地流过第一反应器233的其余部分并进入第二反应器219。在一些实施方案中，串联构造可以包括彼此邻接的第一反应器233和第二反应器219，其中合适的流体连接允许第一反应器233和第二反应器219之间的流体连通，例如第一反应器233中的出口直接引导到第二反应器219中的入口中。在这样的实施方案中，第一反应器233和第二反应器219可以彼此物理接触，但是无须必然彼此物理接触。例如，第一反应器233和第二反应器219可以被釜、鼓、容器或其它类似反应器中的隔板分离。在其它实施方案中，串联构造可以包括从第一反应器233到第二反应器219的连接管线或导管。在这样的实施方案中，第一反应器233可以与第二反应器219物理隔离。
在使用串联-提升管FCC单元230的连续方法中，将重质燃料馏分作为原料经由转移管线235注入第二反应器219中。在某些实施方案中，可以使用用于原料雾化的蒸汽或另一种适合的气体注射重质燃料馏分。在一个实施方案中，第二反应器219可以经过具有到第二反应器219的入口的转移管线237接收另外的新鲜催化剂，在所述入口附近将第一反应器233的产物引入第二反应器219中。来自第一反应器233的至少部分裂化的轻质燃料馏分(本身混合有第一反应器233中发生的反应所涉及的催化剂)在第二反应器219中与来自转移管线237的重质燃料馏分完全和均匀地混合。一旦重质燃料馏分接触第二反应器219中的催化剂，裂化反应就发生。此外，可以在第二反应器219中将至少部分裂化的轻质燃料馏分(第一反应器233的产物)进一步裂化。烃裂化产物、未反应的原料和催化剂混合物的反应蒸气迅速地流过第二反应器219的其余部分。随着反应进行，反应组分向上移动经过提升管。
在第一反应器233、第二反应器219和反应区213中的反应期间，如FCC操作中常规的那样，裂化催化剂可能变得结焦。在焦化催化剂中，与活性催化部位的接触受限制或被隔绝。可以使用FCC单元中已知的任何适合的构造(一般称为串联-提升管FCC单元230中的分离区215，例如，位于反应器/分离器211顶部，在反应区213上面)将串联-提升管FCC单元230的反应产物与焦化催化剂分离。分离区215可以包括本领域中普通技术人员已知的任何适合的设备例如，旋风分离器。反应产物可以经过转移管线225排出。
含有来自烃原料的流化裂化的焦炭沉积物的催化剂颗粒经过转移管线227从反应区213和/或分离区215到催化剂再生器217。在催化剂再生器217中，焦化催化剂接触含氧气体流，例如纯氧或空气，后者经由转移管线229进入催化剂再生器217。催化剂再生器217可以按典型的FCC操作中已知的构造和条件操作。例如，催化剂再生器217可以作为流化床操作以产生包含燃烧产物的再生尾气，所述再生尾气经过转移管线231排放。可以经过转移管线221和任选地，经过转移管线237将热经再生的催化剂从催化剂再生器217分别转移到第一反应器233的底部和第二反应器219的底部，以便与烃原料(即，轻质燃料馏分或重质燃料馏分)掺合，正如上面所述那样。
一般而言，适合的串联-提升管FCC单元230的第一反应器233和/或第二反应器219的操作条件包括：大约480℃-大约700℃，在某些实施方案中，大约500℃-大约620℃，在其它实施方案中，大约500℃-大约600℃的反应温度；大约1kg/cm2-大约20kg/cm2，在某些实施方案中，大约1kg/cm2-大约10kg/cm2，在其它实施方案中，大约1kg/cm2-大约3kg/cm2的反应压力；大约0.1秒-大约10秒，在某些实施方案中，大约1秒-大约5秒，在其它实施方案中，大约1秒-大约2秒的接触时间(在反应器中)；和大约1:1-大约60:1，在某些实施方案中，大约1:1-10:1，在其它实施方案中，大约8:1-大约20:1的催化剂/原料比。
可以将适合于特定装料和所需产物的催化剂输送至流化催化裂化反应器(一个或多个)。在某些实施方案中，为了促进烯烃的形成和最小化烯烃消耗反应(例如氢-转移反应)，将FCC催化剂混合物用于FCC单元，包括FCC基础裂化催化剂和FCC催化剂添加剂。
特别地，FCC基础裂化催化剂的基体可以包括天然或合成沸石，其包括一种或多种Y-沸石、粘土(例如高岭土、蒙脱石、埃洛石和膨润土)，和/或一种或多种无机多孔氧化物(例如氧化铝、二氧化硅、氧化硼、氧化铬、氧化镁、氧化锆、氧化钛和二氧化硅-氧化铝)。适合的FCC基础裂化催化剂可以具有0.5g/mL-1.0g/mL的堆积密度、50μm-90μm的平均粒径、50m2/g-350m2/g的表面积和0.05mL/g-0.5mL/g的孔体积。
除FCC基础裂化催化剂之外，适合的FCC催化剂混合物还可以包含含有择形沸石的FCC催化剂添加剂。这里所涉及的择形沸石是指其孔径小于Y-型沸石的沸石，以致仅仅具有有限形状的烃可以经过其孔隙进入沸石。适合的择形沸石组分包括例如ZSM-5沸石、沸石ω、SAPO-5沸石、SAPO-11沸石、SAPO34沸石和五元环-型硅铝酸盐。FCC催化剂添加剂中择形沸石的含量一般在大约20wt％-70wt％，在某些实施方案中，大约30wt％-60wt％的范围内。
适合的FCC催化剂添加剂可以具有0.5g/mL-1.0g/mL的堆积密度、50μm-90μm的平均粒径、10m2/g-200m2/g的表面积和0.01mL/g-0.3mL/g的孔体积。
在一些实施方案中，FCC催化剂混合物可以含有60wt％-95wt％FCC基础裂化催化剂，基于所述FCC催化剂混合物的总重量。FCC催化剂混合物可以含有5wt％-40wt％FCC催化剂添加剂，基于FCC催化剂混合物的总重量。如果FCC催化剂混合物中的FCC基础裂化催化剂的重量比例低于60wt％，或如果FCC催化剂混合物中的添加剂的重量比例高于40wt％，则不可以获得最佳轻质馏分烯烃产率，原因在于原料燃料(即，重质燃料馏分和/或轻质燃料馏分)的低转化率。如果FCC催化剂混合物中的FCC基础裂化催化剂的重量比例高于95wt％，或如果FCC催化剂混合物中的FCC催化剂添加剂的重量比例低于5wt％，则不可以获得最佳轻质馏分烯烃产率，尽管原料燃料有高转化率。
在包括根据这里的实施方案的串联反应器FCC单元，例如图1的串联-下行管FCC单元130或图2的串联-提升管FCC单元230的方法中，所述轻质燃料馏分的总停留时间包括第一反应器113，233中的第一平均反应时间和第二反应器135，219中的第二平均反应时间。在另一方面，重质燃料馏分的总停留时间仅包括第二反应器135，219中的单一平均反应时间。此外，所述重质燃料馏分在第二反应器135，219中的单一平均反应时间与也正在第二反应器135，219中被裂化的轻质燃料馏分的第二平均反应时间一起发生。因此，串联反应器FCC单元中的轻质燃料馏分的总停留时间比重质燃料馏分的总停留时间长。因此，串联反应器FCC单元可以具有等于轻质燃料馏分的总停留时间/重质燃料馏分的总停留时间之比的停留时间比。在各种实施方案中，根据这里的实施方案的串联反应器FCC单元可以具有至少1，至少2，至少5，或至少10，例如1-20，2-20，2-10，2-5，或5-20的停留时间比。不希望受理论束缚，据信在上述范围中的停留时间比是示例性的，因为轻质和重质燃料馏分具有不同的反应性。例如，石脑油可能反应性不如VGO并且可能要求更高的停留时间来反应。
在包括根据这里的实施方案的串联反应器FCC单元，例如图1的串联-下行管FCC单元130或图2的串联-提升管FCC单元230的方法中，所述串联反应器FCC单元在特定的方法期间可以具有大于催化剂/重质燃料比的催化剂/轻质燃料比。
催化剂/轻质燃料比是FCC催化剂/轻质燃料馏分的重量比。催化剂/轻质燃料比如下测定：用从催化剂再生器117，217进入第一反应器113，233和/或第二反应器135，219的催化剂的总流速除以进入第一反应器113，233的轻质燃料馏分的流速。例如，在其中经再生的催化剂直接进入第一反应器113，233和第二反应器135，219的实施方案中，催化剂/轻质燃料比计算为(1)从催化剂再生器117，217进入第一反应器113，233的FCC催化剂和(2)从催化剂再生器117，217进入第二反应器的催化剂的流速之和除以进入第一反应器113，233的轻质燃料馏分的流速。在其中经再生的催化剂仅直接进入第一反应器113，233的实施方案中，催化剂/轻质燃料比计算为进入第一反应器113，233的FCC催化剂的流速除以进入第一反应器113，233的轻质燃料馏分的流速。
催化剂/重质燃料比是FCC催化剂/重质燃料馏分的重量比。催化剂/重质燃料比如下测定：用从催化剂再生器117，217进入第一反应器113，233和/或第二反应器135，219的催化剂的总流速除以进入第一反应器113，233的重质燃料馏分的流速。例如，在其中经再生的催化剂直接进入第一反应器113，233和第二反应器135，219的实施方案中，催化剂/重质燃料比计算为(1)从催化剂再生器117，217进入第一反应器113，233的FCC催化剂和(2)从催化剂再生器117，217进入第二反应器的催化剂的流速之和除以进入第二反应器135，219的重质燃料馏分的流速。在其中经再生的催化剂仅直接进入第一反应器113，233的实施方案中，催化剂/轻质燃料比计算为进入第一反应器113，233的FCC催化剂的流速除以进入第二反应器135，219的重质燃料馏分的流速。
单元催化剂比定义为催化剂/轻质燃料比和催化剂/重质燃料比的比例在上述串联反应器FCC单元的示例性实施方案中，包括串联反应器FCC单元的方法可以具有大于1，大于1.5，大于2，大于5，或大于10，例如1.1-20，2-20，2-10，2-5，或5-20的单元催化剂比。不希望受理论束缚，据信在上述范围中的单元催化剂比是示例性的，因为轻质和重质燃料馏分与催化剂具有不同的反应性。例如，石脑油可能反应性不如VGO并要求较多催化剂来反应。
虽然图1和2描述了包括两个反应器的系统的实施方案，但是这里认为所述FCC单元可以包括超过两个串联的反应器，例如但不限于串联排列的三个、四个或甚至五个反应器。此外，应当理解，本文描述的系统不限于串联的两个下行管或两个提升管。例如，串联连接的一个或多个提升管和一个或多个下行管在这里被考虑，例如串联的提升管和下行管或串联的下行管和提升管。
实施例
将通过以下实施例进一步阐明通过流化催化裂化将轻质燃料馏分和重质燃料馏分裂化的方法和系统的各个实施方案。实施例性质上是说明性的，并不应该理解为限制本公开内容的主题。
实施例1
在微活性试验单元(MAT单元)中使用ASTM方法D3907在高强度FCC条件下将轻直馏石脑油(LSRN)(其组成在表1中给出)裂化。在650℃和48催化剂/燃料比下将所述石脑油裂化。使所述轻质石脑油转化并产生产物，如表2所示。
表1
wt.％ 正链烷烃 异链烷烃 烯烃 环烷烃 芳族化合物 总计
C-4 0 0 0 0 0 0.0
C-5 28.8 8.0 0 2.2 0 39.0
C-6 26.4 27.7 1.4 3.5 0 59.1
C-7 0 0.58 1.3 0 0 1.9
C-8 0 0 0 0 0 0
总计 55.2 36.4 2.7 5.7 0 100.0
表2
实施例2
在MAT试验单元中使用ASTM方法D3907在高强度FCC条件下将加氢处理的真空瓦斯油(其性质在表3A和3B中给出)裂化。表3A提供了真空瓦斯油的各种性质，表3B报道了规定体积百分率的真空瓦斯油沸腾时的温度。在650℃和5.8催化剂/燃料比下将所述加氢处理的真空瓦斯油裂化。产物产率示于表4中。
表3A
比重 0.8967
硫，wt ppm(1) <300
氮，wt ppm <170
总芳族化合物，％wt(2) 38.5
康氏法碳，％wt <0.2
沃森K系数(3) 12.17
Ni(ICP)，ppm wt <0.1
V(ICP)，ppm wt <0.2
表3B
表4
原料 加氢处理VGO
转化率，wt.％ 87.56
C3＝，wt.％ 25.49
总残留气体，wt.％ 38.60
汽油，wt.％ 21.83
LCO，wt.％ 8.62
HCO，wt.％ 3.82
焦炭，wt.％ 1.64
总计，wt.％ 100.00
实施例3
将加氢处理的真空瓦斯油(100体积份)(示于图3中)和直馏馏分石脑油(10体积份)(它们的性质示于表1和3中)在串联的分离反应器(石脑油接着VGO)中在高强度FCC条件中裂化。采用50的催化剂/轻质燃料比和6的催化剂/重质燃料比在650℃下将这两种原料裂化。产物产率示于表5中。
表5
原料 产率
转化率，W％ 90.91
C3＝，W％ 26.65
总残留气体，W％ 40.74
汽油，W％ 28.48
LCO，W％ 8.62
HCO，W％ 3.82
焦炭，W％ 1.69
总计，W％ 110.00
基于以上所述，现应理解本文公开了通过流化催化裂化将轻质燃料馏分和重质燃料馏分裂化的方法和系统的各个方面。根据本公开内容的第一方面，可以通过流化催化裂化将轻质燃料馏分和重质燃料馏分裂化。所述裂化方法可以包括将轻质燃料馏分和来自催化剂再生器的催化剂供入第一反应器，和在所述第一反应器中将所述轻质燃料馏分裂化而产生至少部分裂化的轻质燃料馏分。所述第一反应器可以是流化床反应器。所述方法可以进一步包括将所述至少部分裂化的轻质燃料馏分和催化剂从所述第一反应器输送到第二反应器，将所述重质燃料馏分供入所述第二反应器，和在所述第二反应器中将所述重质燃料馏分和至少部分裂化的轻质燃料馏分裂化而至少产生产物燃料和废催化剂。所述第二反应器可以是流化床反应器。所述方法可以进一步包括将所述废催化剂输送到催化剂再生器并在所述催化剂再生器中使所述催化剂再生。
在第二方面中，通过流化催化裂化的裂化系统可以包括第一反应器、第二反应器和催化剂再生器。所述第一反应器可以是流化床反应器并可以包括催化剂入口和轻质燃料馏分入口。所述第二反应器可以是流化床反应器并可以与所述第一反应器流体连通并可以包括重质燃料馏分入口。所述催化剂再生器可以与所述第一反应器的催化剂入口流体连通。催化剂可以从催化剂再生器循环到第一反应器到第二反应器并回到所述催化剂再生器。轻质燃料馏分可以分配在第一反应器中并可以与催化剂反应并输送到第二反应器。重质燃料馏分可以分配在第二反应器中并可以与催化剂反应。
第三方面包括第一方面的方法，还包括将附加的催化剂从催化剂再生器输送到第二反应器。
第四方面包括第一方面的方法或第二方面的系统，其中第一反应器和第二反应器都可以是下行管。
第五方面包括第一方面的方法或第二方面的系统，其中第一反应器和第二反应器都可以是提升管。
第六方面包括第一方面的方法或第二方面的系统，其中：所述轻质燃料馏分在第一反应器中的第一平均反应时间和所述至少部分裂化的轻质燃料馏分在第二反应器中的第二平均反应时间之和限定所述轻质燃料馏分的总停留时间；所述重质燃料馏分在第二反应器中的单一平均反应时间限定所述重质燃料馏分的停留时间；所述轻质燃料馏分的总停留时间和所述重质燃料馏分的停留时间之比限定停留时间比；和所述停留时间比为大约1至大约10。
第七方面包括第一方面的方法或第二方面的系统，其中所述轻质燃料馏分包含具有大约36℃-大约250℃的沸点的直馏或裂化石脑油、具有大约10℃-大约400℃的沸点的馏出油或它们的组合。
第八方面包括第一方面的方法或第二方面的系统，其中所述重质燃料馏分包含具有大约370℃-大约565℃的沸点的减压馏分、沸点大于520℃的残油或它们的组合，所述残油选自加氢处理的残油、常压蒸馏残油、减压蒸馏残油、减粘裂化残油、蒸馏残油或它们的组合。
第九方面包括第一方面的方法，还包括在将轻质燃料馏分供入第一反应器之前将所述轻质燃料馏分雾化，和在将重质燃料馏分供入第二反应器之前将所述重质燃料馏分雾化。
第十方面包括第一方面的方法或第二方面的系统，其中所述产物是轻质烯烃(C2-C4)，和/或汽油。
第十一方面包括第一方面的方法或第二方面的系统，其中在分离区中使所述废催化剂与第二反应器的其它产物分离。
第十二方面包括第一方面的方法或第二方面的系统，其中在分离区中使所述废催化剂与第二反应器的其它产物分离。
第十三方面包括第二方面的系统，还包括将催化剂再生器和第二反应器连接的转移管线。
第十四方面包括第二方面的系统，其中将在第一反应器中的轻质燃料馏分雾化。
第十五方面包括第一方面的方法或第二方面的系统，其中第二反应器中的催化剂的至少一部分是包含焦炭沉积物的废催化剂。
为了描述和限定本公开内容，应该指出，术语“大约”在这里用来表示可以归因于任何定量比较、值、测量或其它代表的固有不确定性程度。术语“大约”在这里还用来表示定量代表可以从给定基准改变而不会导致有争论主题的基本功能发生改变的程度。
应该指出，以下权利要求中一项或多项使用术语“其中”作为过渡短语。为了限定本发明技术，应该指出，这一术语引入权利要求中作为用来引入一系列结构特征的书面陈述的开放式过渡短语并应该按与更常用的开放性引述术语“包含”类似的方式解释。
应当理解，为性质指定的任何两个数值可以构成该性质的范围，并且由给定性质的所有给出数值形成的范围的所有组合在这里被考虑。
虽然详细地并通过参照本公开内容的特定实施方案描述了本公开内容的主题，但是应该指出，在本文公开的各种细节不应该认为是暗示这些细节涉及本文描述的各种实施方案的必要组成的元素，即使当特定元素在本发明说明书附图中的每一个中举例说明时。相反地，所附权利要求应该认为是本公开内容的宽度和本文描述的各种实施方案的相应范围的唯一代表。另外，在不脱离所附权利要求书的范围的情况下作出修改和改变是显而易见的。

Claims (20)

1.通过流化催化裂化将轻质燃料馏分和重质燃料馏分裂化的方法，所述方法包括：
将所述轻质燃料馏分和来自催化剂再生器的催化剂供入第一反应器，其中所述第一反应器是流化床反应器；
在所述第一反应器中将所述轻质燃料馏分裂化而产生至少部分裂化的轻质燃料馏分；
将所述至少部分裂化的轻质燃料馏分和所述催化剂从所述第一反应器输送到第二反应器，其中所述第二反应器是流化床反应器；
将所述重质燃料馏分供入所述第二反应器；
在所述第二反应器中将所述重质燃料馏分和所述至少部分裂化的轻质燃料馏分裂化而至少产生产物燃料和废催化剂；
将所述废催化剂输送到所述催化剂再生器并在所述催化剂再生器中使所述催化剂再生。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括将附加的催化剂从所述催化剂再生器输送到所述第二反应器。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一反应器和所述第二反应器两者都是下行管。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一反应器和所述第二反应器两者都是提升管。
5.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述轻质燃料馏分在所述第一反应器中的第一平均反应时间和所述至少部分裂化的轻质燃料馏分在所述第二反应器中的第二平均反应时间之和限定所述轻质燃料馏分的总停留时间；
所述重质燃料馏分在所述第二反应器中的单一平均反应时间限定所述重质燃料馏分的停留时间；
所述轻质燃料馏分的总停留时间和所述重质燃料馏分的停留时间之比限定停留时间比；和
所述停留时间比为大约1至大约10。
6.根据权利要求1所述的方法，其中：
从所述催化剂再生器进入所述第一反应器和/或所述第二反应器的催化剂的流速除以进入所述第一反应器的轻质燃料馏分的流速限定催化剂/轻质燃料比；
从所述催化剂再生器进入所述第一反应器和/或所述第二反应器的催化剂的流速除以进入所述第二反应器的重质燃料馏分的流速限定催化剂/重质燃料比；
所述催化剂/轻质燃料比和所述催化剂/重质燃料比的比例限定单元催化剂比；和
所述单元催化剂比为大约1至大约10。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述轻质燃料馏分包含具有大约36℃-大约250℃的沸点的直馏或裂化石脑油、具有大约10℃-大约400℃的沸点的馏出油或它们的组合。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述重质燃料馏分包含具有大约370℃-大约565℃的沸点的减压馏分、沸点大于520℃的残油或它们的组合，所述残油选自加氢处理的残油、常压蒸馏残油、减压蒸馏残油、减粘裂化残油、蒸馏残油或它们的组合。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在将轻质燃料馏分供入所述第一反应器之前将所述轻质燃料馏分雾化；和
在将重质燃料馏分供入所述第二反应器之前将所述重质燃料馏分雾化。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述产物是轻质烯烃(C2-C4)，和/或汽油。
11.根据权利要求1所述的方法，其中在分离区中使所述废催化剂与所述第二反应器的其它产物分离。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述废催化剂包含焦炭沉积物。
13.通过流化催化裂化的裂化系统，所述系统包括：
包括催化剂入口和轻质燃料馏分入口的第一反应器，其中所述第一反应器是流化床反应器；
与所述第一反应器流体连通并包括重质燃料馏分入口的第二反应器，其中所述第二反应器是流化床反应器；
与所述第一反应器的催化剂入口流体连通的催化剂再生器；
从催化剂再生器循环到所述第一反应器到所述第二反应器并回到所述催化剂再生器的催化剂；
与所述催化剂反应并被输送到所述第二反应器的分配在所述第一反应器中的轻质燃料馏分；
与所述催化剂反应的分配在所述第二反应器中的重质燃料馏分。
14.根据权利要求13所述的系统，其还包括使所述催化剂再生器和所述第二反应器连接的转移管线。
15.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一反应器和所述第二反应器两者都是下行管。
16.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一反应器和所述第二反应器两者都是提升管。
17.根据权利要求13所述的系统，其中将在所述第一反应器中的轻质燃料馏分雾化。
18.根据权利要求13所述的系统，其中所述轻质燃料馏分包含具有大约36℃-大约250℃的沸点的直馏或裂化石脑油、具有大约10℃-大约400℃的沸点的馏出油或它们的组合。
19.根据权利要求13所述的系统，其中所述重质燃料馏分包含具有大约370℃-大约565℃的沸点的减压馏分、沸点大于520℃的残油或它们的组合，所述残油选自加氢处理的残油、常压蒸馏残油、减压蒸馏残油、减粘裂化残油、蒸馏残油或它们的组合。
20.根据权利要求13所述的系统，其中所述第二反应器中的催化剂的至少一部分是包含焦炭沉积物的废催化剂。
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