CN112423874B - 利用多级催化剂反应和再生以最大化烯烃产量 - Google Patents

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Abstract

一种从烃类进料提高烯烃产量和质量的方法和系统，其包括具有串联和/或并联的多级反应区域的完全整合的多级催化剂再生区域。具有至少一个部分燃烧区域和一个完全燃烧区域的多级再生提供了独立控制以实现尽可能低的再生的催化剂温度，得到通过在一个或多个多级FCC提升管中增加催化裂化来最大化烯烃产率所需的尽可能高的催化剂/油比例。

Description

利用多级催化剂反应和再生以最大化烯烃产量
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年5月2日提交的标题为MAXIMUM OLEFINS PRODUCTIONUTILIZING MULTI-STAGE CATALYST REACTION AND REGENERATION的美国非临时专利申请系列号15/969128的优先权，其通过引用全部并入本文。
技术领域
本文所公开的实施方案涉及催化裂化反应器体系和方法，例如流化催化裂化(FCC)方法。更具体地，本文所公开的实施方案提供了利用多级(优选两级)催化剂再生方法的改进的流化催化裂化方法，其中，可以独立地控制催化剂循环，以根据预期调节用于裂化烃类原料的催化剂/油(C/O)比例，从而使烯烃产量最大化。
背景技术
常见的商业实践为通过裂化重质石油馏分来生产汽油、燃料油和柴油。实现该转化的一个主要的商业技术为流化催化裂化(FCC)。在FCC中，在不加入氢的情况下，在高温和约1至5个绝对大气压的低压下使进料石油馏分(例如真空瓦斯油、重质常压瓦斯油等)与热的活性催化剂的颗粒接触。催化剂应具有足够的数量和足够的温度，以使油原料蒸发、将油原料升高至约900°F至1100°F的裂化温度并提供反应的吸收热。油和催化剂共同(同时)流动足以进行预期转化的时间。在重质石油馏分转化为轻质馏分的过程中，焦炭沉积在催化剂颗粒上而使催化剂颗粒失活。将这些失活的催化剂颗粒从裂化石油产品中分离出来，除去挥发性烃类并输送至单独的再生器中。在再生器中，焦化的催化剂与含氧气体(例如，空气)结合，从而燃烧掉催化剂上的焦炭，并且再活化并加热催化剂。然后使经加热的再活化催化剂返回提升管，并再次与新鲜油进料混合，从而完成循环。在美国专利号4064039、4344926、4194965、3963603、4428822和3879281中更详细地描述了典型的FCC方法，其通过引用全部并入本文。
示例性现有技术的流化催化裂化方法包括Dean等人的美国专利号4332674，其公开了一种由一个提升管反应器、催化剂汽提器和多级再生器组成的单元。再生器为串联的两级再生器，其中废催化剂颗粒依次通过第一催化剂再生区域和第二催化剂再生区域(相对较低和较高的温度)。在催化剂完成如上文所述的通过再生器的循环之后，从第二级再生器中取出完全再生的催化剂，并在所需的高温下以足以使烃类进料基本完全蒸发的量将其加入到提升管反应器中。在与热的完全再生的催化剂接触时，经蒸发的烃类进料经历催化裂化，同时在提升管反应器中向上行进。在经蒸发的催化裂化的烃类产品和废催化剂均到达汽提器容器之后，从经裂化的产品中除去废催化剂，并将其送至汽提器区域以除去挥发物，然后将其送至再生器的底部部分，从而完成FCC单元循环。
美国专利号4332674的方法提供了从低温第一级再生器回收富含CO的烟道气和从高温第二级再生器回收含有过量氧气的富含CO2的烟道气。两种烟道气料流并联地从再生器中排出，并不会在任一再生器中混合。从第一级再生器中排出富含CO的烟道气在第一级再生器和第二级再生器中提供了较低的再生器温度。特别地，最低的再生器温度导致裂化重质原料所需的尽可能高的催化剂/油比例。然而，较高的再生器温度将导致低催化剂循环、高催化剂失活和对总产率的负面影响。
Miller等人的美国专利6503460公开了使用挡板的单个再生器容器的分级催化剂燃烧区域。如专利中所述，挡板可以用于在同一个催化剂床层内实现挡板上方的部分燃烧区域和下方的完全燃烧区域。然而，美国专利6503460未提供这样的结构，其中来自再生器内两个不同燃烧区域的催化剂可以用于进料至多个提升管反应器以使烯烃最大化。
其它现有技术的FCC方法使用单个催化剂再生区域和串联的两个反应区域，例如，提升管裂化反应区域，随后是床层裂化反应区域。来自单级再生器的完全再生的催化剂进入提升管反应器的下部，并裂化油进料以产生产品，例如，富含石油的产品。这些产品从提升管反应器的顶部离开，并进入由反应器锥体和下方的汽提器部分支撑的催化剂床层反应区域。当来自提升管反应器的产品离开提升管反应器的顶部时，其在床层裂化反应区域中进一步裂化，导致富含石油的产品进一步分解为更轻质的烯烃。该方法产生大于40％的LPG，其中约20％为丙烯。该方法需要高催化剂/油比例(例如，高达12)、高苛刻度的操作(即反应器出口温度的范围为1025°F至1150°F)以及高蒸汽消耗(降低烃类进料的分压)。美国专利号4980053公开了类似的方法。
然而，例如美国专利号4980053中公开的技术限于处理轻质原料(例如真空瓦斯油)。轻质原料提供较低的焦炭产率，从而导致当在单级全燃烧模式再生器中燃烧焦炭时产生在1250°F和1350°F之间的合理的再生器温度。此外，所述方法需要在期望的反应温度下具有较高的催化剂循环率，从而使烯烃产率最大化，但是由于缺少对通过系统的催化剂循环的独立控制，因此这可能无法实现。催化剂循环与再生器温度紧密相关，再生器温度又与提升管中的焦炭产率和再生器中的焦炭燃烧紧密相关。重质原料(例如残余油等)提供较高的焦炭产率，从而导致当在单级再生器中燃烧焦炭时产生更高的再生器温度。高再生器温度会限制影响产品产率的催化剂循环，还会导致催化剂失活。
Gauthier等人的美国专利号8491781公开了一种方法，其中将来自同一再生器单元的完全再生的催化剂进给至并联运行的两个单独的提升管反应器。所述两个提升管反应器包括主要提升管反应器和另一个附加的二级提升管反应器或附加提升管反应器，所述主要提升管反应器用于裂化重质烃类馏分(通常为残余油)，所述附加提升管反应器用于裂化由轻汽油(C5-150℃)构成的一种或多种轻质进料，从而使丙烯产率最大化。二级提升管反应器在比主要提升管反应器更高苛刻度的条件下操作，以将汽油催化裂化为丙烯。二级提升管反应器的进料通常包括大量的长链烯烃(通常具有5个或更多个碳原子)，所述长链烯烃源自通过FCC裂化重质进料而产生的汽油，或源自C4+烯烃低聚单元，或源自产生长链烯烃的任何其它方法。
然而，在美国专利号8491781的方法中，两个提升管反应器均供给有来自同一再生区域的催化剂(即完全再生的催化剂)料流。基于各个提升管反应器的出口温度和共用的再生器温度设定催化剂循环。如果在恒定的提升管出口温度下仅在二级提升管反应器中需要附加循环，由于共用的再生器用于向两个提升管提供催化剂，则在不影响主要提升管反应器的情况下无法增加循环。增加二级提升管反应器的催化剂循环的唯一方法是增加提升管苛刻度，即在更高出口温度下操作，但这会导致较高的干燥气体产量。
发明内容
综上所述，因此本发明的目的为提供一种整合系统，其中多级催化剂再生系统联接有多级反应系统，以增强瓦斯油或残余油或混合物的催化裂化，从而使烯烃最大化。更具体地，本发明的目的为提供这种具有灵活性的方法以产生更多的烯烃，特别是丙烯。所公开的方法利用两级催化剂再生方法来独立地控制和调节催化剂循环。至少一级再生提供部分燃烧，一级提供完全燃烧，从而通过从部分燃烧再生工艺中排出富含CO的烟道气以在部分燃烧再生和完全燃烧再生中产生受控的最低再生器温度。
通过如下说明和本发明的优选实施方案的详细讨论，本发明的其它目的将变得明显。
根据实施方案，公开了一种利用多级催化剂再生从烃类进料提高烯烃产量的改进的方法。所述方法包括：a)从多级催化剂再生器将部分再生的催化剂从至少一个催化剂部分再生区域输送至二级提升管反应器，并将完全再生的催化剂从至少一个催化剂完全再生区域输送至初级提升管反应器；b)在初级提升管反应器的第一反应区域中裂化烃类进料，以产生包括烯烃的第一裂化产品以及废催化剂，并在反应器容器中传输第一裂化产品和废催化剂至床层裂化反应区域，以产生第二裂化产品；c)在反应器容器中从废催化剂中分离第一裂化产品和第二裂化产品；d)回收包括烯烃的第一裂化产品和第二裂化产品，并从裂化产品中分离未裂化的底部产品和部分裂化的产品；e)在二级提升管反应器中裂化包括步骤(d)的未裂化的底部产品、部分裂化产品和裂化产品中的至少一种的循环进料，以产生第三裂化产品和额外的废催化剂；f)从额外的废催化剂中分离并回收包括烯烃的第三裂化产品，并将额外的废催化剂输送至反应器容器；以及g)将来自反应器容器的废催化剂传输至包括催化剂部分再生区域和催化剂完全再生区域的多级催化剂再生器，其中使废催化剂部分再生以提供部分再生的催化剂，并将一部分的部分再生的催化剂输送至催化剂完全再生区域以提供完全再生的催化剂。
根据另一个实施方案，公开了一种在利用多级催化剂再生的两级反应容器中从烃类进料提高烯烃产量的方法。所述方法包括：a)从多级催化剂再生器将完全再生的催化剂从至少一个催化剂完全再生区域输送至初级提升管反应器；b)在初级提升管反应器中裂化烃类进料，以产生第一裂化产品和废催化剂；c)在初级提升管反应器顶部的床层裂化反应区域中进一步裂化第一裂化产品，以产生包括烯烃的第二裂化产品；d)在包括床层裂化反应区域的反应器容器中从废催化剂中分离包括烯烃的第一裂化产品和第二裂化产品；e)回收包括烯烃的第一裂化产品和第二裂化产品；以及f)将来自反应器容器的废催化剂传输至包括至少一个催化剂完全再生区域和至少一个催化剂部分再生区域的多级催化剂再生器，其中使废催化剂在催化剂部分再生区域中部分再生以提供部分再生的催化剂，并将部分再生的催化剂运输至催化剂完全再生区域以提供完全再生的催化剂。
用于串联的多级(即两级或更多级)催化剂再生(其中第一级为部分燃烧)的方法通过从第一级再生器中排出富含一氧化碳(CO)的烟道气来提供最低的再生的催化剂温度，从而导致使烯烃最大化所需要的尽可能高的催化剂/油比例。所述方法提供了从串联的第一区域至第二区域或连续区域的催化剂流，然而空气入口和烟道气排放优选并联，以使部分燃烧区域中的CO产量最大化，并使再生的催化剂温度最小化。然而，如果需要增加灵活性，则空气入口和烟道气排放可以串联。部分燃烧第一级再生在缺氧环境下操作，其需要较少的空气，并且由于从第一级再生区域转移至第二级再生区域的焦炭较少，因此第二再生区域需要的空气更少，因此总体上减少了燃烧催化剂上的焦炭所需要的空气的量。
所述方法适用于具有高焦炭产率的重质原料，可以通过两级再生(在第一再生区域中使用部分燃烧燃烧模式，随后在第二再生区域中使用完全燃烧燃烧模式)容易地处理重质原料。可以独立地控制每个再生区域中的焦炭燃烧程度，其进一步控制再生器的温度并可用于根据需要调节催化剂循环。该实施方案为处理轻质进料至重质进料的各种类型的原料提供了灵活性。
本文公开的实施方案减小了的第二级再生器及其内部构件的尺寸。因此，进一步降低了设备成本。使进给至二级提升管的完全再生的催化剂和部分再生的催化剂结合以最大程度地优化二级提升管操作。
附图说明
在附图中示例显示整个发明的各个实施方案，其中：
图1为流化催化裂化装置的示意图，所述流化催化裂化装置包括整合有提升管反应器的串联的两级催化剂再生，所述提升管反应器提供提升管中的第一级反应区域以及第二级床层裂化反应区域。
图2为流化催化裂化装置的示意图，所述流化催化裂化装置包括整合有双提升管技术(即初级提升管反应器和二级提升管反应器)的串联的两级催化剂再生，其中初级提升管反应器提供提升管中的第一级反应区域以及第二级床层裂化反应区域，并将部分再生的催化剂加入至二级提升管反应器中。
图3为流化催化裂化装置的示意图，所述流化催化裂化装置包括整合有双提升管技术(即初级提升管反应器和二级提升管反应器)的串联的两级催化剂再生，其中初级提升管反应器提供第一级反应区域和第二级床层裂化反应区域，并将完全再生的催化剂和部分再生的催化剂加入至二级提升管反应器中。
图4为流化催化裂化装置的示意图，所述流化催化裂化装置包括具有单个再生器容器的两级催化剂再生，所述再生器容器包括两个催化剂再生区域。所述装置包括双提升管技术(即初级提升管反应器和二级提升管反应器)，其中初级提升管反应器提供第一级反应区域和第二级床层裂化反应区域，二级提升管与初级提升管反应器的床层裂化反应区域流体连通。
图5为流化催化裂化装置的示意图，所述流化催化裂化装置包括具有单个再生器容器的两级催化剂再生，所述再生器容器包括两个催化剂再生区域。所述装置包括双提升管技术(即初级提升管反应器和二级提升管反应器)，其中初级提升管反应器提供第一级反应区域和第二级床层裂化反应区域。
图6A为对于API为24.9且CCR为2.4的进料，再生器温度对催化剂/油比例和丙烯产率的影响的图表说明。
图6B为对于API为27.5且CCR为0.05的进料，再生器温度对催化剂/油比例和丙烯产率的影响的图表说明。
图6C为对于API为21.3且CCR为0.2的进料，再生器温度对催化剂/油比例和丙烯产率的影响的图表说明。
具体实施方式
使用所公开的多级催化剂再生方法能够同时选择性地处理瓦斯油和残余油中包含的高沸点组分和低沸点组分。在目前公开的再生方法的第一级中，具有含烃材料(例如沉积在催化剂颗粒上的焦炭)的催化剂颗粒在所选择的一定氧气浓度和1150°F至1300°F的温度的条件下再生，从而特别燃烧与含烃材料相关的氢。这些条件造成在催化剂上留下残留水平的碳，并产生富含一氧化碳(CO)的烟道气。这种相对温和的再生用于在氢气燃烧的过程中形成的蒸汽的存在下限制局部催化剂热点，使得所形成的蒸汽不会显著降低催化剂活性。因此，从该催化剂再生级回收在剩余焦炭中基本不含氢并且包括残余碳的部分再生的催化剂，并使其通过第二级更高温度的再生器，其中剩余碳在高达1400°F的高温下基本完全燃烧为CO2。在一定条件下在足够氧存在下进行该第二级再生，以基本上燃烧所有残余碳沉积并产生富含CO2的流体气体。
从第二级中取出再生的催化剂，并在所需的高温下以足以使烃类进料基本上完全蒸发的量将其加入提升管反应器中。催化剂颗粒通常处在约1300°F至约1400°F的温度范围内，使得当热催化剂与烃类进料接触时，烃类进料可以快速蒸发，随后是进料的催化裂化。
根据图1的实施方案，提供了一种在多级催化剂再生器(200)(例如串联的两个再生器容器)中利用催化剂的两级再生来裂化烃类进料(例如渣油或重质原料)的方法。所述方法以部分燃烧燃烧模式运行第一级再生器(8)，以提供催化剂部分再生区域(4)，随后是第二级再生器(9)中以完全燃烧燃烧模式的催化剂完全再生区域(5)。图1所示的第一再生器(8)和第二再生器(9)串联整合。然而，可以以并联方式使用再生器(图1中未示出)。第一级再生器(8)中的部分燃烧再生在缺氧环境下在1150°F至1300°F的低再生器温度下运行，因此其仅燃烧催化剂上的部分(通常为50％至80％)焦炭和来自汽提器的所有夹带的烃类，以尽量减少催化剂的水热失活。用于部分燃烧区域催化剂的再生的催化剂上的碳“CRC”通常为约0.3重量％至0.9重量％。然后，将来自第一级再生器(8)的催化剂部分再生区域(4)的部分再生的催化剂转移至第二级再生器(9)中的催化剂完全再生区域(5)，其通常通过在两个再生器(8，9)之间的内部提升管线提升管(如图1所示)或外部转移管线而转移。催化剂在第二级再生器(9)中几乎完全再生，所述第二级再生器(9)在约1300°F至约1400°F下在过量氧下以完全燃烧模式运行。用于完全燃烧区域催化剂的再生的催化剂上的碳“CRC”通常为约0.01重量％至0.1重量％。两级反应区域包括初级或第一提升管反应器(1)，其从与提取井(3)流体连通的管或管道接收完全再生的催化剂(6)。初级提升管反应器(1)提供第一级反应区域和第二级反应区域。第二级反应区域在反应器容器(100)中包括提升管反应器(1)顶部的床层裂化反应区域(2)。如图1所示，反应器容器(100)可以例如为单个反应器容器，其中初级提升管反应器(1)的第一级反应区域在反应器容器(100)内与床层裂化反应区域(2)流体连通。床层裂化反应区域(2)使用约840°F至约1100°F的床层温度。
根据图1的实施方案，通过从第一级再生器(8)的催化剂部分再生区域(4)排出富含一氧化碳(CO)的烟道气端口(7)来提供具有尽可能低的温度的完全再生的催化剂。对于给定的提升管出口温度，这确保了从再生器获得尽可能高的催化剂循环，以保持相同的提升管裂化热要求，从而增加催化剂/油比例，并因此进一步增加催化裂化以使烯烃产率最大化。所述方法从现有已知的深度催化裂化(DCC)技术(基本上提供了提升管加床层裂化)进一步提高了丙烯产率和LPG产率。由于增加了催化反应，因此增加的催化剂循环导致增加的转化率、丙烯产率以及石脑油向LPG转化。
要求保护的方法可以处理轻质进料到重质进料的包括循环料流的各种类型的原料，而常规DCC技术仅限于处理轻质原料。
图2提供了在多级催化剂再生器(200)(例如，串联的两个再生器容器)中利用两级再生的实施方案，所述多级催化剂再生器(200)整合有串联和并联的提升管反应器和多个反应区域，其中将来自第二级再生器(9)中的催化剂完全再生区域(5)的完全再生的催化剂(6)进给至包括串联的两级反应区域的初级提升管反应器(1)。在该实施方案中，将来自第一级再生器(8)的催化剂部分再生区域(4)的部分再生的催化剂(11)进给至第二或二级提升管反应器(10)。进给至并联运行的两个提升管的催化剂来自两个单独的催化剂再生器(8，9)，从而能够独立地控制初级提升管反应器(1)和二级提升管反应器(10)的催化剂循环。初级提升管反应器(1)提供第一级反应区域和第二级反应区域，所述第二级反应区域在单个反应器容器(100)中包括提升管反应器(1)顶部的床层裂化反应区域(2)。如图2所示，反应器容器(100)可以例如为单个反应器容器，其中初级提升管反应器(1)的第一级反应区域在反应器容器(100)内与床层裂化反应区域(2)流体连通。床层裂化反应区域(2)使用约840°F至约1100°F的床层温度。根据图2所示的实施方案，初级提升管反应器(1)优选处理重质原料。将来自第一级再生器(8)中的催化剂部分再生区域(4)的部分再生的催化剂(11)进给至二级提升管反应器(10)，所述二级提升管反应器(10)优选处理轻质原料和/或循环料流(例如，未裂化的底部料流和部分裂化的产品料流)。部分裂化的产品料流包括具有进一步反应或裂化(例如，石油至丙烯)能力的产品。
如果需要增加更多的灵活性以达到某些产品规格，则可以转变初级提升管(1)和二级提升管(10)的进料料流。取决于原料，可以反转初级提升管反应器(1)和二级提升管反应器(10)的催化剂料流，即将部分再生的催化剂进给至初级提升管反应器(1)，将完全再生的催化剂进给至二级提升管反应器(10)。在该实施方案中，来自初级提升管反应器(1)的反应区域的产品蒸汽在第二反应区域中发生进一步反应以例如将来自初级提升管反应器(1)的反应区域的石脑油蒸汽转化为富含丙烯的LPG，所述第二反应区域在单个反应器容器(100)中包括提升管反应器(1)顶部的床层裂化反应区域(2)。
第一提升管反应器(1)中的蒸汽停留时间通常为约1至5秒，更优选为约2秒。保持床层裂化反应区域(2)中的催化剂床层水平，以接收约1hr-1至10hr-1的蒸汽重量每小时空间速度，从而实现富含石脑油的提升管蒸汽至富含丙烯的产品料流的转化。
要求保护的利用初级提升管反应器(1)的方法需要范围为约10psig至20psig，优选12.5psig至15psig的反应器压力，并在提升管中使用约为进料的20重量％至30重量％的料流，所述初级提升管反应器(1)提供第一级反应区域和第二级反应区域，所述第二级反应区域包括提升管反应器(1)顶部的床层裂化反应区域(2)。相比之下，常规流化催化裂化装置通常在约25psig至40psig的反应器压力下运行，并在提升管中使用约为进料的7重量％至8重量％的料流。
根据实施方案，催化剂部分再生区域(4)在低于催化剂完全再生区域(5)的温度下运行。因此，对于给定的反应器出口温度(ROT)，从催化剂部分再生区域(4)至第二提升管反应器(10)的较冷的催化剂提供了甚至更高的催化剂/油比例。此外，可以独立地控制催化剂部分再生区域(4)中催化剂的部分再生程度，并因此进一步控制催化剂部分再生区域(4)的温度，并可用于增加或减少第二提升管反应器(10)的催化剂循环。
第二提升管反应器(10)使用FCC催化剂以向反应提供热量。用于二级提升管反应器的合适的催化剂包括例如ZSM-5，其提供了石脑油至丙烯的转化。发现使用ZSM-5作为流化催化裂化添加剂可以负载极少的焦炭差，因此需要极少的再生。在来自第一级再生器的部分再生的催化剂上运行二级提升管反应器更有效。
目前要求保护的方法和装置优化了从两个催化剂再生器至并联的提升管反应器的单独催化剂进料，其提供了对提升管反应器的催化剂循环的独立控制。此外，本发明的方法减小的提升管线(即连接第一级再生器(8)和第二级再生器(9)的转移管线)上的负荷。因此，将来自第一级再生器(8)中的催化剂部分再生区域(4)的一部分的部分再生催化剂(11)进给至第二提升管反应器(10)，并将第一级再生器(8)中的催化剂部分再生区域(4)中的剩余的部分再生的催化剂转移至用于催化剂的完全燃烧和完全再生的第二级再生器(9)中的催化剂完全再生区域(5)。
根据图3所示的另一个实施方案，将来自第二级再生器(9)中的催化剂完全再生区域(5)的完全再生的催化剂(6)通过提取井(3)进给至初级提升管反应器(1)。初级提升管反应器(1)包含两级反应区域，所述两级反应区域包括提供第一级反应区域和在单个反应器容器(100)中提升管反应器(1)顶部的第二级床层裂化反应区域(2)的初级提升管反应器(1)。根据该实施方案，主要提升管处理重质原料，并且将来自第一级再生器(8)中的催化剂部分再生区域(4)的部分再生的催化剂(11)和完全再生的催化剂(6a)进给至二级提升管反应器(10)(即第二提升管反应器(10))。二级提升管反应器(10)优选处理轻质原料和/或循环料流。取决于原料，可以反转主要提升管和二级提升管的催化剂料流，即将部分再生的催化剂和完全再生的催化剂进给至主要提升管，将完全再生的催化剂进给至二级提升管。图3的实施方案将完全再生的催化剂(6)进给至第一提升管反应器(1)，并将完全再生的催化剂(6a)和部分再生的催化剂(11)进给至第二提升管反应器(10)。向第二提升管反应器(10)加入一定比例的完全再生的催化剂(6a)和部分再生的催化剂(11)为改变优化用于第二提升管反应器(10)运行的热平衡和裂化能力所需要的催化剂上的焦炭差(即废催化剂(汽提器出口处)上的焦炭和再生的催化剂上的焦炭之间的差值)提供了灵活性，所述焦炭差以催化剂的重量百分比表示。
在图2和图3中，应注意，如图所示，来自二级提升管(10)的蒸汽可以终止于(未示出，参见例如图4)第一级反应上方的第二级床层裂化反应区域(2)或床层裂化反应区域(2)的上方并在其中进一步反应。
在现有技术的FCC两级再生方法中，来自第一级再生的所有催化剂均被转移至第二级再生。在目前公开的方法中，由于从第一级再生器(8)转移至第二级再生器(9)的焦炭较少，因此在第二级再生器(9)中需要更少的空气，并总体上减少了燃烧焦炭所需要的空气。本发明的方法减小了第二级再生器(9)及其内部构件的尺寸，因此降低了设备成本。使进给至第二提升管反应器(10)的完全再生的催化剂料流(6a)和部分再生的催化剂料流(11)结合最大程度地优化了二级提升管反应器(10)的运行。
在图4和图5中，将多级催化剂再生器结合到单个再生器容器(200a)中，进给至第一或初级提升管反应器(1)和第二或二级提升管反应器(10)的催化剂来自位于单个再生器容器(200a)内的催化剂部分再生区域和催化剂完全再生区域。内部构件/填充物(12)(例如图4和图5所示的规整填充物)可以用于实现填充物(12)上方的催化剂部分再生区域(4a)和填充物(12)下方的催化剂完全再生区域(5a)。在单个再生器容器(200a)中，填充物(12)将催化剂床层分隔为上部催化剂部分再生区域或部分再生的催化剂区域(4a)和下部催化剂完全再生区域或完全再生的催化剂区域(5a)，并减少返混以实现下部完全再生的催化剂区域(5a)部分的富含O2的环境以及上部部分再生的催化剂区域(4a)的缺少O2的环境。由于添加至上部区域的废催化剂料流较冷并由于部分燃烧(即不完全的CO燃烧)，因此上部区域温度较低。在填充物(12)上方注入低温空气或氧气或空气与氧气的混合物将降低来自下部的热烟道气的影响。上部催化剂部分再生区域(4a)中的低温部分再生的催化剂在第二提升管(10)中提供了较高的催化剂循环。因此，以部分燃烧模式运行的催化剂部分再生区域(4a)总是处于比催化剂完全再生区域(5a)更低的温度。向第二提升管反应器(10)进给部分再生的催化剂(11)提供了裂化轻质原料和使丙烯产率和LPG产率最大化所需要的更高的催化剂循环。如果需要，可以改变单个再生器容器(200a)的条件，以提供填充物上方的催化剂完全再生区域或完全再生的催化剂区域(5a)和位于填充物下方的催化剂部分再生区域(4a)。
图4和图5示出了两个不同的实施方案，作为如何将来自二级提升管(10)的蒸汽终止于床层裂化反应区域(2)或其上方的示例。在图5中，来自二级提升管反应器(10)的产品蒸汽在第一级反应区域上方的第二级床层裂化反应区域(2)中未进一步反应。
根据图4所示的实施方案，将来自填充物/内部构件(12)下方的单个再生器容器(200a)的下部催化剂完全再生区域(5a)部分的完全再生的催化剂(6)进给至用于处理中质原料至重质原料的初级提升管反应器(1)。将来自填充物/内部构件(12)上方的单个再生器容器(200a)的顶部部分的上部催化剂部分再生区域(4a)的部分再生的催化剂(11)进给至用于处理轻质原料和/或循环料流的二级提升管反应器(10)。
根据图4所示的实施方案，将来自在单个再生器容器(200a)内的使用单独的再生区域的单个再生器容器(200a)的催化剂料流进给至并联的提升管反应器，即第一或初级提升管反应器(1)和第二或二级提升管反应器(10)。取决于原料，可以反转提升管反应器(1)和(10)的催化剂料流，即将部分再生的催化剂(11)进给至初级提升管反应器(1)，将完全再生的催化剂(6)进给至二级提升管反应器(10)。根据该实施方案，来自初级提升管反应器(1)的产品蒸汽在提升管反应器(1)的第一级反应区域上方的单个反应器容器(100)中的第二级床层裂化反应区域(2)中进一步反应，来自二级提升管(10)的产品终止于床层裂化反应区域(2)以使烯烃产率最大化。
与图3的实施方案类似，图4和图5所示的单个再生器容器(200a)的使用可适用于将部分再生的催化剂和完全再生的催化剂进给至二级提升管(10)，并将完全再生的催化剂进给至主要提升管反应器(1)，以及，将完全再生的催化剂和部分再生的催化剂进给至初级提升管反应器(1)，并将完全再生的催化剂进给至二级提升管(10)。
图4和图5的实施方案有利于处理轻质原料至重质原料(优选中质原料)，从而进一步使烯烃最大化并减少再生器空气利用、减小尺寸并降低成本。
图6A、图6B和图6C以图表形式示出了目前要求保护的方法的三个示例，其基于从轻质到重质的三种不同原料。如上所述，所公开的方法为控制再生的催化剂温度以及获得尽可能低的总体温度提供了灵活性，与现有技术相比，其导致使烯烃(特别是丙烯)最大化所需要的尽可能高的催化剂/油比例。实施例示出了降低总体再生器温度对总体催化剂循环(即催化剂/油比例和丙烯产率)的影响。图6A至图6C的图表显示，参考与本发明的方法相比而运行的现有的FCC技术，随着总体温度降低，催化剂循环和烯烃产率增加。
以上说明和示例仅用于说明本发明，而不应理解为限制本发明的范围。考虑到前述公开，对于本领域技术人员而言，各种修改将变得明显。其意图是，在所附权利要求书的范围和精神内的所有此类修改均应包含在其中。

Claims (22)

1.一种从烃类进料提高烯烃产量的方法，所述方法包括：a)从多级催化剂再生器将部分再生的催化剂从至少一个催化剂部分再生区域输送至二级提升管反应器，并将完全再生的催化剂从至少一个催化剂完全再生区域输送至初级提升管反应器；b)在初级提升管反应器的第一反应区域中裂化烃类进料，以产生包括烯烃的第一裂化产品以及废催化剂，并在反应器容器中传输第一裂化产品和废催化剂至床层裂化反应区域，以产生第二裂化产品；c)在反应器容器中从废催化剂中分离第一裂化产品和第二裂化产品；d)回收包括烯烃的第一裂化产品和第二裂化产品，并从第一裂化产品和第二裂化产品中分离未裂化的底部产品和部分裂化的产品；e)在二级提升管反应器中裂化包括步骤(d)的未裂化的底部产品、部分裂化的产品和裂化产品中的至少一种的循环进料，以产生第三裂化产品和额外的废催化剂；f)从额外的废催化剂中分离并回收包括烯烃的第三裂化产品，并将额外的废催化剂输送至反应器容器；以及g)将来自反应器容器的废催化剂传输至包括在第一再生器容器中的催化剂部分再生区域和在第二再生器容器中的催化剂完全再生区域的多级催化剂再生器，其中使废催化剂部分再生以提供部分再生的催化剂，并将一部分的部分再生的催化剂输送至催化剂完全再生区域，以提供完全再生的催化剂，其中，多级催化剂再生器内的第一再生器容器和第二再生器容器相对于催化剂流彼此串联运行。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，第三裂化产品在床层裂化反应区域中经历进一步反应。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，将一部分的完全再生的催化剂进料至二级提升管反应器。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，输送至催化剂完全再生区域的一部分的部分再生的催化剂在输送时的温度小于离开催化剂完全再生区域的完全再生的催化剂的温度。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，输送至催化剂完全再生区域的部分再生的催化剂的温度范围为1150°F至1300°F。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，离开催化剂完全再生区域的完全再生的催化剂的温度范围为1250°F至1500°F。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，烃类进料选自真空瓦斯油、重质常压瓦斯油、常压渣油、真空渣油、焦化瓦斯油、减粘裂化瓦斯油、脱沥青油、植物油。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，第一提升管反应器和二级提升管反应器的裂化产品包括一种或多种气态产品料流，所述气态产品料流包括C2烯烃、C3至C6轻质烯烃以及链烷烃、C6-C8轻质FCC汽油、轻质裂化石脑油(LCN)、包含苯和C8-C9烃类的中间FCC汽油、包含C9-C11烃类的重质FCC汽油以及其它汽油沸程产品，所述其它汽油沸程产品包括沸程为330°F至630°F的中间馏分和沸程为650°F至900°F的未裂化的底部产品。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，循环进料包括选自轻质FCC汽油(LCN)、轻质循环油(LCO)、重质循环油产品(HCO)和淤浆油的至少一种产品。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，循环进料料流包括来自其它精炼厂和石油化工单元的另外的烃类进料。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，循环进料料流为焦化石脑油。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，第一提升管反应器以840°F至1100°F的出口温度运行。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，二级提升管反应器以950°F至1200°F的出口温度运行。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，初级提升管反应器的催化剂/油(C/O)比例小于二级提升管反应器的催化剂/油比例。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，初级提升管反应器的催化剂/油(C/O)比例比二级提升管反应器的催化剂/油比例小0.2重量/重量至1重量/重量。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述废催化剂在催化剂再生之前进行被汽提。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，对来自二级提升管反应器的所述裂化产品进行淬火。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，第一再生器容器和第二再生器容器为串联的两个单独的再生器容器，所述再生器容器彼此堆叠或并排放置。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，从第一再生器容器和第二再生器容器排放的烟道气是串联或并联的。
20.根据权利要求1所述的方法，其中，床层裂化反应区域位于初级提升管反应器的顶部。
21.根据权利要求1所述的方法，其中，多级催化剂再生器包括内部构件和/或填充物。
22.一种利用权利要求1所述的方法来使烯烃产量最大化的烃类裂化系统，所述烃类裂化系统包括多级催化剂再生器和反应器容器，所述多级催化剂再生器分别向第一提升管反应器和第二提升管反应器提供部分再生的催化剂和/或完全再生的催化剂，所述第一提升管反应器具有串联的两个反应区域，每个提升管反应器接收选自烃类进料和循环进料的不同进料，所述反应器容器包含第一提升管反应器的反应区域中的一个和用于接收并将焦化的催化剂输送至多级催化剂再生器的区域。
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