CN1109091C - 重油流化催化裂化重叠式两段再生技术 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于重油和/或渣油流化催化裂化结焦催化剂的重叠式两段再生方法，该方法包括：重叠布置的两个再生器，一段再生在上，二段再生在下，两个再生器之间用低压降分布板连为一体，充分利用含一定过剩氧量的二段再生烟气作为一段再生燃烧气，以节约含氧气体用量即节约能源和生产费用；而且两个再生器只需用一条烟道和一台双动滑阀或蝶阀，结构简单，便于控制；同时，由于减少设备，布置紧凑，占地少，降低了建设投资。

Description

重油流化催化裂化重叠式两段再生技术
本发明涉及重油和/或渣油流化催化裂化含碳催化剂烧焦再生技术。更具体地说，本发明涉及在重油和/或渣油反应过程中，催化剂上因沉积大量的焦炭致使催化剂活性严重下降，必需送至再生器中，在高温下导入含氧气体，将绝大部分焦烧去，以恢复催化剂的活性。
在石油炼制的二次加工工艺中，流化催化裂化加工工艺由于能够经济、合理地处理较重、较劣原料，例如，重油和/或渣油，而生产辛烷值较高的汽油和经济效益好等优点，受到炼油厂商的重视。过去所用的原料，多为减压蒸馏所产蜡油。近来，由于原油价格上涨，原油本身趋重等因素，炼油厂商为更充分地利用原油，追求更高的经济效益，因而更多地转向加工或掺炼常压蒸馏塔底重油和/或减压蒸馏塔底渣油。以便在消耗同样多原油的条件下，生产出更多的轻质液体油品。但是，在重油和/或渣油中，残碳值和有害金属含量较高，在反应过程中，催化剂将沉积大量的焦碳，致使催化剂活性严重下降，为此必须将此积碳在催化剂的再生过程中绝大部分烧去，以恢复其活性。同时，由于现代所用的催化剂，多为对积碳极为敏感的超稳Y(USY)分子筛催化剂，对再生催化剂上的积碳有一个极限要求[低于0.05-0.1(重)％]；而且，由于积碳量大将导致产品分布差和生焦量大使反应-再生系统热量不平衡。并为了将待生催化剂上的焦碳烧减至工艺所要求的程度，以充分恢复催化剂的活性，为了在高温烧焦再生过程中避免或减少催化剂的水热失活和为了保持反应-再生系统的热平衡，需要开发一种经济合理的，能满足上述要求的再生方法。
与本发明相关的专利CN85106455A和CN85108854A虽然也提出了一段再生在上，二段再生在下的重叠式两段再生方法，但未提出本发明采用低压降分布板将两个再生器连为一体，第一再生器供空气采用分布环，两段再生只有一条烟道和一个双动滑阀或蝶阀的综合技术方案。同时，与本发明相比，CN85106455A未提及含过剩氧高的二再烟气作为一再燃烧气以节省含氧气体用量的节能技术，对第一和第二段再生温度，虽已笼统提出649-816℃，优选为704-760℃的权项要求，但未明确提出第一段再生的温度明显低于第二段再生，因而达不到在第一段再生较低温度下几乎烧去全部焦中的氢，因而在温度较高的第二段再生中，可避免或减少催化剂水热失活的目的；CN85108854A也未提及第一段和第二段再生烟气的利用和控制条件，未提及任何再生温度条件限定。
本发明的目的就是提出一种新型的重油流化催化裂化重叠式两段再生技术，不仅能满足上述需要，而且具有减少含氧气体用量，节约能源，只需一个烟道，装置结构紧凑，调节灵活，运转可靠，减少占地，节省投资的特点。
本发明是一种用于对重油和/或渣油流化催化裂化已结焦的待生催化剂进行重叠式再生的方法，该方法包括：重叠布置的两个再生器，再生方法的流程顺序为一段再生在上部，二段再生在下部；两个再生器之间用特制的低压降分布板连为一体，以保持两个再生器所需的操作压力和操作温度，将积碳的待生催化剂烧焦，使烧焦后的再生催化剂上的积碳，达到能满足恢复催化剂活性的要求；第二再生器烟气通过低压降分布板进入第一再生器，以确保第一再生器密相床流化；第一再生器通过主风管供空气采用1个或多个分布环分配；两段再生器只有一条烟道和一个双动滑阀或蝶阀，即只有一段再生所产生的烟气从烟道排出。
在加工康氏残碳值含量为1-12重％的反应原料时，待生催化剂沉积的含碳量为0.6-1.4重％。此待生催化剂从待生催化剂斜管送入第一段再生器的上部，部分含氧气体(一般是空气)从一段再生器下部进入，第二段再生器的含氧烟气全部通过二段再生器顶部的低压降分布板进入一段再生器的底部，分布板的压降为0.0008-0.004MPa。第一段再生器的温度为650-720℃，再生器顶的压力为0.1～0.28MPa(表压)，一段再生烟气从一段再生器顶部排出，其含氧量为0-0.8体％，第一段再生器为逆流烧焦，密相床温度高于稀相床温度10～30℃，第一段再生烧焦量为50-90重％，以及烧去全部氢，第二段再生烧焦量为50-10重％。半再生催化剂经半再生斜管送入二段再生器的下部，大部分含氧气体(一般为空气)从二段再生器底部进入，第二段再生器的温度为650-780℃，顶部压力为0.13-0.31MPa(表压)，二段再生烟气含氧量为2-10体％，供一段再生烧焦之用，以降低含氧气体的用量，节约能源，一段和二段再生烟气全部从一段再生器顶部排出，只需要一个烟道。再生催化剂从二段再生催化剂斜管排出，再生催化剂含碳量为0.01-0.1重％，再生催化剂返回提升管反应器重复使用。
在再生器内热量仍然过剩时，可以从一段再生器下部排出一部分催化剂，送到外取热器进行冷却，冷却后的催化剂，一部分返回一段再生器，一部分送往第二段再生器。中国石化北京设计院设计的外取热器和外取热技术已获中国和美国专利，专利号为CN90101048，US5,242,012和US5,351,749。
由于本发明为重油流化催化裂化重叠式两段再生，且一段在上部，二段在下部，两段之间采用低压降分布板连接，有利于充分利用二段再生含一定量过剩氧的烟气，因而可节约含氧气体用量，即可节约其动力约20％左右，从而降低生产费用；由于本发明只需一条烟道和一台双动滑阀或蝶阀，结构简单，控制方便；由于减少了设备，且为重叠式布置，与并列式布置相比，设备紧凑，占地少，约可节省投资30％左右；同时，由于严格控制第一段再生器的过剩氧含量，再生烟气在再生器稀相和烟道无后燃现象发生，可确保第三级旋风分离器和烟机长周期安全生产和获得最大的回收功率。
下面结合附图来进一步详细叙述本发明的实施例。
图1是本发明重油和/或渣油流化催化结焦待生催化剂，在重叠式两段再生器中分段烧焦，使再生催化剂含碳量达到反应工艺的要求，并在再生过程中充分利用含氧气体，以节约能源的工艺优选实施方案的流程图。
实施例：
如图1所示的重油流化催化裂化重叠式两段再生系统中，包括重叠布置的两个再生器，再生方法的流程顺序为第一段再生器2在上部，第二段再生器6在下部，两个再生器之间用特制的低压降分布板7连为一体，以保持两个再生器所需的操作压力和操作温度，将积碳的待生催化剂烧焦，满足恢复催化剂活性的要求；第二再生器6的烟气通过低压降分布板7进入第一再生器2，以确保第一再生器密相床流化；第一再生器通过主风管3供空气并采用分布环16进行分配；两段再生只有一条烟道4和一台双动滑阀或蝶阀，即只有一段再生所产生的烟气从烟道4排出。
如图1所示，重油流化催化裂化重叠式两段再生的具体工艺过程和操作条件如下：从待生催化剂斜管1将来自提升管反应器、加工含康氏残碳为4-10％的原料的、含碳量为0.8-1.2重％的待生催化剂送入第一段再生器2的上部，在第一段再生器2的下部通过含氧气体输送管3送入含氧气体(一般为空气)作为燃烧气用来烧焦，从第二段再生器6排出的含过剩氧为5-7体％的烟气通过分布板7进入一段再生器2的底部，作为燃烧气用来烧焦。一段再生器含过剩氧为0-0.4体％的烟气从一段再生器的烟道4排出，送往一氧化碳锅炉。一段再生器2中的温度为660-690℃，器顶压力为0.14-0.26MPa(表压)，一段再生器为逆流烧焦，密相床温度高于稀相床10～30℃，一段再生器的烧焦量为60-80重％，氢几乎全部烧去，其下部的半再生催化剂，从半再生斜管5送入二段再生器6的下部。大股含氧气体(一般为空气)从含氧气体管道8送入二段再生器6的底部，经气体分布器9进行流化烧焦。其烟气经分布板7送入第一段再生器2作一段再生烧焦用的燃烧气，分布板7的压降为0.0009～0.003MPa。第二段再生器内温度为660-760℃，器顶压力为0.17-0.29MPa(表压)。二段再生器烧去催化剂上的焦碳量为40-20重％。在一段和二段再生热量不平衡时，从一段再生器2的下部排出一部分半再生催化剂，经管线10送往外取热器11进行取热。调压气体(一般为空气)从供气管12送入外取热器的下部，冷却后的半再生催化剂经管线14送往二段再生器6，调压气体经管线13逸入一段再生器2。外取热器的内部结构详见专利CN90101048或US5,242,012和US5,351,749。第二段再生器6中的再生后已恢复活性的催化剂含碳量为0.01-0.05重％，经再生催化斜管15送往提升管反应器的下部，供催化反应使用。
表1至表4为本实施例在两种反应原料条件下(即方案1和方案2)的数据，其中：
表1为反应原料的性质
表2为平衡催化剂的性质
表3为本装置的物料平衡
表4为本装置的液体产品性质
表1 反应原料
    名称     方案1     方案2     备注
    密度(20℃ g/cm3)     0.8946     0.9147
    残碳(电炉法)重％     4.85     6.04
    元素分析 重％
    C     86.9     86.2
    H     12.8     12.2
    S     0.34     0.4
    N     0.26     0.27
   金属含量分析 wtppm
    Ni     7.6     12
    V     1.2
    ＜350℃ 馏出率％     9     11
    ＜500℃ 馏出率％     52     58
表2 平衡催化剂性质
  名称     方案1     方案2   备注
  堆积密度g/cm3     0.86     0.84/0.86
  骨架密度g/cm3     2.39     2.53
  孔体积cm3/g     0.24     0.32/0.37
  比表面积m2/g     108     120/122
  微反活性     61     61/59
  筛分组成
  0-20μ％     0     0
  20-40μ％     4.3     2.0/9.0
  40-80μ％     41     33.1/46
  80-110μ％     30.9     24.4/20
  ＞110μ％     23.8     40.5/25
  有害金属wtppm
  Ni     5000     8100/9170
  V     未分析     未分析
  再生催化剂含碳(重)％     0.06     0.06/0.01
表3 物料平衡
    名称   方案1   方案2   备注
    产品 重％
    干气     3.54     3.87
    液化气     14.41     12.21
    汽油     49.02     47.3
    轻柴油     19.34     20.38
    油浆     5.34     7.30
    焦碳     7.72     8.14
    损失     0.63     0.80
    合计     100.00     100.00
    汽油+轻柴油％     68.36     67.68
    转化率％     75.32     72.32
表4 液体产品性质
名称   稳定汽油方案1/方案2     轻柴油方案1/方案2   油浆方案1/方案2   备注
密度(20℃)g/cm3   0.7274/0.7316     0.8984/0.9085   0.9922/1.0713
初馏点℃   42.5/40     212/203   285/254
终馏点℃   200/197.5     350/346
＜350℃ 馏出率％     98   9/4
＜500℃ 馏出率％   78
MON   80.1
RON   91.8
十六烷值     33/32.5
凝点℃     -3.5/-6
闪点℃     95/85.5   230/230
胶质mg/100ml   4.8     152.8/102.8
酸度mgKOH/100ml   0.9     1.6
蒸汽压KPa   65.7

Claims (3)

1、用于对重油和/或渣油流化催化裂化已结焦的待生催化剂进行重叠式两段再生的方法，该方法包括：重叠布置的两个再生器，再生方法的流程顺序为一段再生在上部，二段再生在下部，其特征在于：两个再生器之间用特制的低压降分布板连为一体，以保持两个再生器所需的操作压力和操作温度，将积碳的待生催化剂烧焦，使烧焦后的再生催化剂上的积碳达到能满足恢复催化剂活性的要求；第二再生器烟气通过该低压降分布板进入第一再生器，以确保第一再生器密相床流化；第一再生器为逆流烧焦，密相床温度高于稀相温度10～30℃；第一再生器通过主风管供空气采用1个或多个分布环分配；在一段与二段再生之间设置外取热器调节密相床温度；两段再生只有一条烟道和一个双动滑阀或蝶阀，即只有一段再生所产生的烟气从烟道排出。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于其工艺条件为：反应原料的康氏残炭含量为1-12重％，待生催化剂的含碳量为0.6-1.4重％；一段再生器的温度为650-720℃，二段再生器的温度为650-780℃，一段再生器顶的压力为0.1-0.28MPa(表压)，二段再生器顶的压力为0.13-0.31MPa(表压)；分布板压降为0.0008-0.004MPa；一段再生烟气含氧量为0-0.8体％，二段再生烟气含氧量为2-10体％；一段再生烧焦量为50-90重％，二段再生烧焦量为50-10重％；再生催化剂含碳量为0.01-0.1重％。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于其工艺条件为：反应原料的康氏残炭含量为4-10重％，待生催化剂的含碳量为0.8-1.2重％；一段再生器的温度为660-690℃，二段再生器的温度为660-760℃，一段再生器顶的压力为0.14-0.26MPa(表压)，二段再生器顶的压力为0.17-0.29MPa(表压)；分布板压降为0.0009-0.003MPa；一段再生烟气含氧量为0-0.4体％，二段再生烟气含氧量为5-7体％；一段再生烧焦量为60-80重％，二段再生烧焦量为40-20重％；再生催化剂含碳量为0.01-0.05重％。
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