CN1140607C - 重质石油烃高温催化接触裂解生产低碳烯烃的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种重质石油烃高温催化接触裂解生产低碳烯烃的装置，包括反应器、再生器和补热提升器，反应器包括提升管、提升管反应器出口快速分离设施、反应器沉降段和反应汽提段，再生器包括烧焦管、烧焦管出口快分、再生器沉降段、再生剂汽提段、一组单级外旋风分离器，补热提升器设于烧焦管下方。本发明满足了重质石油烃高温催化接触裂解生产低碳烯烃的工艺要求，又降低了设备的投资。

Description

重质石油烃高温催化接触裂解生产低碳烯烃的装置
本发明属于石油炼制和石油化工领域，涉及重质石油烃高温催化接触裂解生产低碳烯烃的装置，具体地讲，涉及此类装置的反应器与再生器。
重质石油烃高温催化接触裂解生产低碳烯烃的工艺，是采用流态化反应—再生技术，使重质石油烃在流化床中与固体颗粒催化剂接触，在高温和水蒸汽存在下，发生催化裂解，生成以乙烯、丙烯为主的低碳烯烃的工艺。中国专利CN1083092A、CN1218786A、CN1030313C等均公开了类似的工艺技术。在工程上应用流化催化裂化装置(以下称FCC)的反应器与再生器型式，来实现重质石油烃高温催化接触裂解生产低碳烯烃的反应和再生过程，存在诸多问题，具体分析于下：
FCC反应器与再生器的温度低，其反应温度小于550℃，再生温度小于750℃，反应器与再生器内构件较多，并多采用内置式旋风分离器，多处采用耐热合金钢，FCC反应汽提段内通常设置各种复杂的内构件，使维修和衬里施工不便；由于再生温度低，再生反应速度慢，要达到预期的烧焦效果，再生器的设备直径很大，设备的固定投资较大；随着原料日益变重，反应生焦量增大，FCC过程通常情况下热量过剩，需要在再生器增设取热器；由于FCC的剂油比小，再生剂携带的烟气进入反应器后，对后续分离系统的影响小。FCC再生器由于操作线速低，器内的气固分离依靠催化剂的自由沉降来实现，分离效率低，使得再生器的沉降段很高，直径很大，设备投资高。
重质石油烃高温催化接触裂解生产低碳烯烃的反应温度和再生温度高，其反应温度常大于700℃，再生温度大于800℃。高温反应要求严格控制二次裂化反应、缩合生焦等反应。同时高温反应和高温再生应最大限度地减少设备内部构件，充分应用非金属衬里，从而使用普通钢材，减少耐温合金钢的使用，减少投资费用，并便于维修。由于反应温度高，反应深度深，所需热量大，再生器烧焦产生的热量不能满足反应所需的热量，需要在再生部分补充燃料燃烧，以满足两器热平衡的需要。随再生剂的循环带入反应系统的杂质气体，如氮气、二氧化碳、氧气等，进入后续的乙烯回收与分离系统，会增加分离的难度。由于烧焦温度高，同时有补燃器的升温，起燃温度高，烧焦速度快，同时，重烃裂化以热反应为主，允许再生剂含碳量较高，因此，待生剂的烧焦可以采用高效烧焦管再生，以减小再生器的直径，节省设备的投资。气固分离高效分离设备和合理的布置，将减小反应沉降段和再生沉降段的设备直径。
由以上分析可知，重质石油烃高温催化接触裂解生产低碳烯烃，不同于普通流化催化裂化(FCC)过程，因此，有必要开发适合重质石油烃高温催化接触裂解生产低碳烯烃的高效反应器和再生器，本发明的目的正在于此。
本发明总的设计构思在于：一种重质石油烃高温催化接触裂解生产低碳烯烃的装置，包括反应器、再生器和补热提升器，反应器采用提升管反应器，在提升管反应器出口设快速分离设施、反应器沉降段和反应汽提段。再生器为烧焦管再生器，在烧焦管出口设快速分离设备、再生器沉降段、再生剂汽提段和一组单级外旋风分离器。烧焦管下部设补热提升器，补热提升器与烧焦管成为一体式结构。反应器与再生器和补热提升器之间由待生催化剂斜管和再生催化剂斜管相连接。
本发明构思的反应器、再生器和补热提升器型式，满足了重质石油烃高温催化接触裂解生产低碳烯烃的工艺条件，特别是烧焦管再生器和底部补热提升器的设计，既满足了烧焦和补热的要求，又降低了设备的投资。
下面结合附图详细说明本发明的装置。
附图及图面说明：
附图1：本发明装置所用反应器的一种典型结构示意图；
附图2：本发明装置所用反应器的另一种典型结构示意图；
附图3：本发明装置所用补热提升器和再生器的一种典型结构示意图；
附图4：本发明装置所用补热提升器和再生器的另一种典型结构示意图。
如附图1所示，本发明反应器，包括提升管11、提升管出口快分14、反应器沉降段15、反应汽提段13、集气管16和一组单级外旋风分离器17。提升管11下部接再生催化剂斜管1，将来自再生器的热再生催化剂导入提升管11。进料喷嘴12设置在再生催化剂斜管1进口上方，反应汽提段13内设汽提蒸汽分布器3，其下方接待生催化剂斜管2，将汽提后的待生催化剂导入再生器。提升管出口快分14，可选用工程上成熟的惯性快分、弹性快分、旋流式快分等型式，本发明推荐选用分离效率高的旋流式快分。反应汽提段13内，除设置蒸汽分布器3外，本发明推荐不设置其它内件，这是由于反应温度高，反应深度深，所需热量大，再生器烧焦产生的热量不能满足反应所需的热量，以及所采用的催化剂性质的不同(低比表面积，低孔容等)，因此，本发明的反应汽提段13内可不设内构件，同时也便于衬里施工和维修。外旋风分离器17的料腿可以设在稀相空间，并采用重锤或翼阀，也可以设在流化床层区，但均不伸入器壁内。本发明反应器利用提升管出口快分14和单级外旋风分离器17，可使反应油气与催化剂迅速脱离接触，以减少二次反应，并使反应器沉降段15的高度降低，节省固定投资费用。
附图2所示反应器与附图1不同点在于提升管11出口快速分离设施，附图1是由提升管出口快分14和设置于反应器沉降段15上的一组单级外旋风分离器17组成，而附图2为三级快分—一次快分14a、二次快分14b、三次快分14c组成，反应器沉降段15被相应划分为一次反应器沉降段15a、二次反应器沉降段15b、三次反应器沉降段15c，一次反应器沉降段15a和二次反应器沉降段15b通过设备环隙相连通，三次反应器沉降段15c通过催化剂输送管29与反应汽提段13上部相连通。
附图2所示反应器，省去了旋风分离器，降低了造价和维修费用。一次快分14a、二次快分14b、三次快分14c的型式本发明没有限制，成熟的快分设备和结构型式均可使用。
附图1、2中箭头方向为催化剂或油气流动方向。
附图3所示本发明的补热提升器和再生器，主要由补热提升器31，烧焦管32，再生器沉降段33，烧焦管出口快分34，集气管36，一组单级外旋风分离器37和再生剂汽提段38组成。补热提升器31设于烧焦管32下部，与烧焦管32成为一体。补热提升器31下部设补燃油进口40和补燃提升风进口41，两者可分别设置喷嘴或分布器，也可设置混合进料喷嘴或分布器。待生催化剂由反应器经待生斜管2进入补热提升器31，补热提升器31具有提高起始烧焦温度加快烧焦反应速度的作用，还具有布风提升催化剂的作用。烧焦管32不同高度上，还可根据烧焦情况，设置一个或多个补燃风进口42，以补充烧焦过程中对氧的需要。烧焦管出口快分34，可选用工程上成熟的惯性快分、弹性快分、旋流式快分等型式，本发明推荐选用分离效率高的旋流式快分。再生器沉降段33下部设置分布器35，分布器35可进蒸汽，此时可对再生催化剂先进行初步汽提，也可进空气，此时起辅助燃烧的作用，对再生催化剂进行进一步的烧焦。再生剂汽提段38由再生剂导管44与再生器沉降段33下部相连通，为方便衬里施工，再生剂汽提段38可以是无内构件汽提段，也可以是高效规整填料式汽提段。汽提蒸汽进入底部汽提分布器43，汽提出的杂质气体由上部导管39返回再生器沉降段33上部进入再生烟气，经汽提后的再生催化剂经再生斜管1进入反应器。单级外旋风分离器37的料腿可以设在再生器沉降段33的稀相空间，并采用重锤或翼阀，也可以设在再生器沉降段33下部的流化床层区，但不伸出器壁。
附图3所示本发明再生器下部设置了补热提升器31，解决了反应再生过程自身热平衡存在严重供热不足的问题，满足了两器热平衡的需要，同时，由于设在再生器的下部，提高了焦炭的起燃温度。由于烧焦温度高，同时有补热提升器31的升温，起燃温度高，烧焦速度快，因此本发明待生催化剂剂的烧焦采用烧焦管32的型式，大大减小了设备的直径，使设备直径可以减少一倍以上，从而节省了设备的投资。设置的再生剂汽提段38使用蒸汽将再生剂中的氮气、二氧化碳、氧气等汽提出来进入再生烟气，减少了这些惰性气体随再生剂的循环而带入反应系统，再进入产品的回收与分离的系统的可能性，降低了产品分离的难度。由于烧焦管气体线速较高，烧焦管出口采用快速分离设施和外旋风分离器来分离烟气与催化剂，分离效率高，减小了再生器沉降段33的直径和高度，减少了再生器的内构件。
附图4所示再生器与附图3的不同点仅在于；再生剂汽提段38直接设于再生器沉降段33下部，与再生器沉降段33相连通，并与烧焦管32同轴布置。这样使设备的布置更紧凑。
附图3、4中箭头方向为催化剂或烟气流动方向。

Claims (5)

1、一种重质石油烃高温催化接触裂解生产低碳烯烃的装置，包括反应器、再生器和补热提升器(31)，反应器采用提升管反应器，包括提升管(11)、提升管反应器出口快速分离设施、反应器沉降段(15)和反应汽提段(13)，再生器为烧焦管再生器，包括烧焦管(32)、烧焦管出口快分(34)、再生器沉降段(33)、再生剂汽提段(38)、一组单级外旋风分离器(37)，补热提升器(31)设于烧焦管(32)下部，与烧焦管(32)成为一体结构，反应器与再生器和补热提升器(31)之间由待生催化剂斜管(2)和再生催化剂斜管(1)相连接。
2、如权利要求1所述装置，其特征在于：提升管反应器出口快速分离设施由提升管出口快分(14)和设置于反应器沉降段(15)上的一组单级外旋风分离器(17)组成。
3、如权利要求1所述装置，其特征在于：提升管反应器出口快速分离设施由一次快分(14a)、二次快分(14b)、三次快分(14c)组成，反应器沉降段(15)由一次反应器沉降段(15a)、二次反应器沉降段(15b)、三次反应器沉降段(15c)组成，一次反应器沉降段(15a)和二次反应器沉降段(15b)通过设备环隙相连通，三次反应器沉降段(15c)通过催化剂输送管(29)与反应汽提段(13)上部相连通。
4、如权利要求1或2或3所述装置，其特征在于：再生剂汽提段(38)由再生剂导管(44)与再生器沉降段(33)下部相连通，上部由导管(39)与再生器沉降段(33)上部相连通，再生器沉降段(33)下部设置分布器(35)。
5、如权利要求1或2或3所述装置，其特征在于：再生剂汽提段(38)直接设于再生器沉降段(33)下部，与再生器沉降段(33)相连通，并与烧焦管(32)同轴布置。
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