CN1919971A - 一种烃类原料双提升管催化转化装置 - Google Patents
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Abstract
一种烃类原料双提升管催化转化装置，属于石油烃类原料催化转化技术领域。包括重油提升管反应器和汽油提升管反应器，汽油提升管反应器出口与沉降器中的汽油反应油气初分离器连接，该分离器下出口管接汽油反应后催化剂储存区，该储存区与重油提升管反应器底部或/和中部连接；重油提升管反应器出口与同一沉降器内的重油反应油气初分离器连接，沉降器通过汽提器、待生立管接再生器，再生器通过再生立管与汽油提升管反应器和重油反应提升管反应器底部连接。汽油反应后催化剂储存区底部设有催化剂流与汽提器连接的出口。本发明可提高重油反应收率1～2％，降低重油反应生成汽油的烯烃含量15％，只用一个沉降器，使用常规再生器，装置简单，节省投资。
Description
技术领域
本发明属于石油烃类原料催化转化技术领域，特别涉及一种能提高催化裂化收率、改善产品质量、特别是降低汽油烯烃含量的催化转化方法及装置。
背景技术
催化裂化是石油重质馏分重要的二次加工手段。尤其在中国，约80％的汽油来自催化裂化装置。如何提高催化裂化装置的效率，改进产品质量十分重要。常规催化裂化方法和装置使用提升管反应器，其反应过程存在明显的不足。首先是再生剂温度较高，限制了反应的剂油比和重油预热温度；其次是提升管反应器后半部效率较低；另外，催化裂化装置的产品质量并不理想，尤其是汽油烯烃含量大多在45～55(v)％，不符合环保要求。
提升管反应器后半部效率低的重要原因是催化剂失活。为了提高重质原料油在催化裂化提升管反应器中的反应效率，相继出现了多种提高反应器后半部催化剂活性的发明。中国专利CN1302843A提出了催化剂接力方案，即在提升管中部进行催化剂置换，将反应过的催化剂全部分离出，置换成高活性、经降温处理的低温再生催化剂，使提升管后半段完全恢复到前半段的效率。中国专利申请99109193.0、02149313.8和200410060430.9则提出了折中方案，在提升管反应器下部反应过的低活性催化剂并不置换出，仅通过向提升管中部补充部分高活性、低温再生催化剂，从而适当的提高反应器后半部的效率。
为了改善催化剂与重质原料油接触状态、降低接触温度、提高剂油比，UOP公司在NPRA2004会议上公布了RxCAT技术。其实质是从汽提段将部分反应后的低温待生催化剂引回到提升管底部，与高温再生剂混合，使再生剂的温度降低，再与重油接触反应。但由于重油反应后的待生催化剂活性已很低，在降低催化剂温度、提高剂油比的同时，也降低了催化剂的活性。
美国专利USP3784463及中国专利申请02116786.9、02139064.9、02123817.0公布了另建提升管反应器，使汽油在单独的提升管内再进行催化转化反应的方法。其好处是可以大幅度降低汽油烯烃含量，或转化为低炭产品，形成化工原料。
汽油反应反应热较少，生焦也很少，反应过的催化剂仍有较高的活性。但在现有汽油反应过程中，一方面因汽油直接与高温再生剂接触，反应过程温差较大，致使产品选择性变差；另一方面反应后低温、低含炭、高活性的催化剂并未得到很好的利用，而是直接送入了再生器，反而对再生不利。
发明内容
本发明目的在于提供一种能提高重质原料油反应效率，提高装置总收率，又能改进目的产品品质的催化转化装置。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：一种烃类原料双提升管催化转化装置，包括重油提升管反应器和汽油提升管反应器，汽油提升管反应器出口与沉降器中的汽油反应油气初分离器连接，该分离器下出口管接汽油反应后催化剂储存区，该储存区与重油提升管反应器底部或/和中部连接；重油提升管反应器出口与同一沉降器内的重油反应油气初分离器连接，沉降器通过汽提器、待生立管接再生器，再生器通过再生立管与汽油提升管反应器和重油反应提升管反应器底部连接。
汽油反应后催化剂储存区底部设有催化剂流出口，该流出口与汽提器连接。
汽油反应后的催化剂进口设置于重油提升管进料口上方6～15m处。
重油提升管反应器中部催化剂进入口以上部分为流化床型式或者常规提升管型式。
本发明通过在沉降器内设置隔板，将沉降器内的空间分成两个区，较小的区用于储存汽油反应后的催化剂，较大的区与汽提段连接，用于安装重油提升管出口气固分离器和反应油气一级旋风分离器。汽油提升管出口设催化剂旋风分离器，分离出的催化剂从料腿送入沉降器内的汽油催化剂储存区，使汽油反应后的催化剂与重油反应后的催化剂隔开，重油反应后的催化剂则直接进入沉降器下方的汽提器。沉降器汽油反应催化剂储存区与重油提升管中部和底部间设置催化剂输送管，使汽油反应后的催化剂返回重油提升管再进行重油反应。其返回量分别由滑阀控制。多于重油反应需要的部分汽油反应后的催化剂，通过沉降器内隔板顶部或底部的开口进入催化剂汽提器。在以提高收率为主要目的时，汽油反应后的催化剂优先或全部送入重油提升管底部，其催化剂输送量按重油提升管底部未与原料油接触前的催化剂混合温度600～650℃控制，最好控制在620～650℃。在以降低重油提升管生成的汽油烯烃含量为主要目的时，汽油反应后的催化剂优先或全部送入重油提升管中部，其催化剂输送量以重油提升管反应温度降低不超过30。以降低重油提升管生成的汽油烯烃含量为主要目的时，重油提升管中部进剂口(催化剂进口)以上部分采用流化床形式提升管，气体表观流速5～10m/s，以有足够的时间进行烯烃转化；以提高重油反应收率为主要目的时，重油提升管中部进剂口以上部分为常规提升管，气体表观流速10～20m/S。
本发明反应装置包括两个提升管反应器，共用的反应沉降器、汽提段、催化剂再生器，催化剂输送管。提升管反应器由催化剂混合、预提升段，反应段，出口管，催化剂进入管组成。
本发明的重油反应过程为：再生催化剂经再生立管在原料进入口下方的预提升段进入重油反应器；同时，经过汽油反应器反应后的部分低温催化剂从沉降器经输送管进入重油提升管底部，两股催化剂混合，形成温度比再生催化剂低的催化剂物流；原料油和回炼油经喷嘴雾化后进入提升管，与催化剂接触并沿反应器上行，同时进行催化裂化反应；部分汽油反应后的催化剂也经输送管进入重油提升管中部，与提升管内的反应物流混合，使重油提升管内的剂油比提高，同时也提高了催化剂活性，提高提升管效率，改善产品质量；重油完成反应后进入沉降器，在沉降器分离出催化剂，反应油气经管线排出；分离出的催化剂在汽提器内被蒸汽置换出所夹带油气后，经待生立管返回再生器。
本发明的汽油反应过程为：再生催化剂经再生立管在汽油进入口下方进入汽油反应器，汽油经喷嘴雾化后自入口进入，与催化剂接触并上行，进行催化转化反应；反应油气进入沉降器内的汽油初旋风分离器，分离出的催化剂进入汽油催化剂储存区，汽油油气则再经旋分器进一步分离催化剂后，排出反应系统；储存区的汽油反应后的催化剂经输送管分别进入重油反应器底部和中部。
本发明再生器内的催化剂经不同的管道(再生立管)进入汽油和重油反应器，但经共同的汽提器和待生立管返回再生器。本发明汽油反应部分只用提升管反应器，不设汽油反应沉降器和催化剂汽提器。
本发明的重油和汽油两套反应系统，使重质原料油和汽油分别在各自的反应器内，按各自要求的反应条件进行催化转化；汽油反应后的催化剂不再直接进入再生器，而是进入重油反应器，实现催化剂在两个反应系统完全共用；无需使再生催化剂与其他介质换热或降温，即可实现重油低接触温度、大剂油比反应工况；由于汽油反应温度一般较低，汽油反应后的催化剂补充到重油提升管中部，可提高重油反应催化剂的活性，提高提升管效率。
本发明仅用一个沉降器，采用分区的办法实现重油反应和汽油反应催化剂的分隔。本发明实现汽油反应和重油反应催化剂的串接，使汽油反应后的催化剂得以优化重油反应条件。本发明无需特殊的再生方式，使用简单的常规再生器即可。装置简单，节省投资。
本发明能使重油反应转化率提高3～5个百分点，重油反应生成汽油烯烃含量降低10～20个百分点(v)；汽油提升管使汽油烯烃含量降低至20％(v)以下，辛烷值增加一个单位。
附图说明
图1为本发明结构示意图(重油反应提升管反应器采用常规提升管型式，沉降器与重油提升管底部和中部之间均设置汽油反应后催化剂输送管)；图1-1为汽油反应后催化剂储存区与沉降器其它部分关系示意图；图2为本发明第二种结构示意图(重油反应提升管反应器采用流化床型式，以降低重油反应生产汽油烯烃含量，沉降器与重油提升管底部和中部之间均设置汽油反应后催化剂输送管)；图3为本发明第三种结构示意图(重油反应提升管反应器采用常规提升管型式，沉降器与重油提升管底部设置汽油反应后催化剂输送管)；图4为本发明第四种结构示意图(重油反应提升管反应器采用常规提升管型式，沉降器与重油提升管中部之间设置汽油反应后催化剂输送管)。
具体实施方式
180～250℃的原料油，350℃左右的回炼油、油浆被喷嘴雾化后，经入口11进入重油提升管反应器10，与催化剂混合后被气化，以10m/s左右的初流速沿提升管向上边流动边反应，在500～550℃温度环境下，经2～4秒左右时间完成催化裂化反应，然后从出口管18进入沉降器30，被气固分离器31、32分离出催化剂，油气经油气管线33流出装置；40～150℃的汽油经入口21进入汽油提升管反应器20，与催化剂接触，气化后，以7～15m/s的速度边向上流动边反应，在400～530℃温度、剂油比6～12环境下，经3～6s时间完成反应后，经出口管28进入沉降器30，被气固分离器35分离出催化剂，经油气管线33流出装置；再生器70内的再生催化剂分别经立管71、71B进入各反应器底部，完成反应后，经重油提升管反应器出口管18进入反应沉降器30，进行气固分离，分离出的催化剂则在汽提器50内与蒸汽接触，置换出夹带的油气，然后从待生立管80进入再生器，与空气75接触在650～720℃温度下进行再生，完成循环。进入汽油提升管反应器20的再生催化剂，完成反应后，在沉降器30内被汽油油气初旋风分离器35分出，经料腿36进入汽油催化剂储存区37，再从催化剂输送管14、14B送入重油提升管反应器10，15、15B为滑阀，16B为汽油反应后催化剂入口；38为隔板，39为汽油反应后催化剂储存区37底板上所设开口，使多余催化剂进入再生器。重油裂化及汽油反应的反应温度由滑阀73、73B控制。16、26分别为重油提升管反应器和汽油提升管反应器再生催化剂进管，13、23为提升介质，81为滑阀。
实施例1、反应物料为：管输常压重油100t/h重油，汽油进料为重油反应自产汽油；主要目的使重油反应生产汽油的烯烃含量降低。重油预热220℃，汽油40℃；原料油分四路进入重油反应提升管，回炼油在原料油入口上方分两路进入重油反应提升管，汽油分两路进入汽油反应器；汽油反应后的催化剂从原料油入口上方10m处进入重油提升管；汽油催化剂进入口下方重油裂化反应温度515℃，反应时间0.8s；汽油催化剂进入口以上的部分，重油反应温度490℃，反应时间2.2s；汽油反应温度430℃，反应时间3.5s；再生温度690℃。
本实施例使用附图1或附图4的装置。在使用附图1所示的装置时，关闭催化剂输送管14上的阀门15。该装置中，在重油提升管反应器10(采用常规提升管型式)旁并联一个与其共用沉降器30和再生器70的汽油提升管反应器20，汽油提升管反应器20出口与沉降器30内的初旋风分离器35连接，使完成汽油反应的催化剂先进入由隔板38在沉降器30中隔出的催化剂储存区37，再从催化剂输送管14B进入重油提升管中部。
对比例：采用已有的独立的双提升管反应技术，汽油反应和重油反应使用常规提升管；汽油反应后的催化剂直接进入再生器；重油反应部分与本发明实施例的不同的是，重油提升管中部不补充催化剂。
对比反应结果在表1中给出。可以看出，在相同的反应条件下，本发明的重油反应液体产品收率增加了0.5个百分点，生成汽油烯烃降低13个百分点。
实施例2、反应物料为：大庆常压重油100t/h重油，汽油进料为其他装置的催化汽油，40t/h；重油预热220℃，汽油40℃；重油反应原料分四路进入提升管，汽油分两路进入反应器；汽油反应后的催化剂分别进入重油反应器的底部和中部；进入重油提升管底部的比例根据重油提升管反应原料进入前催化剂的混合温度降至640℃控制，多余部分从中部进入重油提升管；汽油催化剂进入口下方的重油裂化反应温度510℃，反应时间1.1s；汽油催化剂进入口以上的部分，重油反应温度490℃，油气流速6m/s，反应时间3.5s；汽油反应温度430℃，反应时间3.0s；再生温度690℃。
本实施例装置结构见图4，与实施例1不同的是，仅在沉降器30与重油提升管反应器10中部之间设置汽油反应后催化剂输送管14B。
对比例：实施例1作为对比例，对比例重油反应部分与实施例不同的是，汽油催化剂全部进入重油提升管中部。重油提升管中部补剂口以上部分仍为常规高流速工况。
对比结果见表2。从表2数据可以看出，本发明的重油反应液体产品收率增加了0.8个百分点，汽油烯烃持平。
表1、实施例1方案与已有技术对比
| 项目 | 对比例 | 实施例 |
| 重油反应出口温度，℃汽油反应温度，℃再生温度，℃重油反应时间，s汽油反应时间，s重油反应产品：％(w)干气液化气汽油柴油油浆焦炭损失重油反应生成汽油质量硫，ppm烯烃，％(v)汽油反应后的汽油质量烯烃，％(v)硫，ppm | 5004306902.53.03.214.041.026.85.09.50.56004518480 | 4904306903.03.03.014.241.326.84.79.50.55803216470 |
表2、实施例2方案与实施例1对比
| 项目 | 对比例 | 实施例 |
| 重油反应出口温度，℃汽油反应温度，℃再生温度，℃重油反应时间，s汽油反应时间，s重油反应产品：％(w)干气液化气汽油柴油油浆焦炭损失重油反应生成汽油质量硫，ppm烯烃，％(v) | 4904306903.03.03.014.241.326.84.79.50.558032 | 4904306904.63.02.814.241.927.04.59.10.556030 |
Claims (4)
1、一种烃类原料双提升管催化转化装置，其特征在于，包括重油提升管反应器和汽油提升管反应器，汽油提升管反应器出口与沉降器中的汽油反应油气初分离器连接，该分离器下出口管接汽油反应后催化剂储存区，该储存区与重油提升管反应器底部或/和中部连接；重油提升管反应器出口与同一沉降器内的重油反应油气初分离器连接，沉降器通过汽提器、待生立管接再生器，再生器通过再生立管与汽油提升管反应器和重油反应提升管反应器底部连接。
2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，汽油反应后催化剂储存区底部设有催化剂流出口，该流出口与汽提器连接。
3、如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，汽油反应后的催化剂进口设置于重油提升管进料口上方6～15m处。
4、如权利要求3所述的装置，其特征在于，重油提升管反应器中部催化剂进入口以上部分为流化床型式或者常规提升管型式。
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