CN202829956U - 一种石油烃催化裂解装置 - Google Patents

Abstract

一种石油烃催化裂解装置，包括再生器（2）、贯穿再生器（2）的提升管反应器（1）、提升管反应器出口外的封闭罩（3）和旋风分离器（5）；所述提升管反应器出口经封闭罩（3）顶部的出口管与旋风分离器（5）的入口连通，所述旋风分离器（5）的气体出口与集气管（7）连通，旋风分离器（5）的催化剂出口连通封闭罩（3），所述封闭罩（3）下部连通再生器（2），所述提升管反应器（1）的底部伸出再生器（2）之外。本实用新型提供的石油烃催化裂解装置中，提升管反应器位于再生器内，并取消了沉降段和汽段器，结构简单且紧凑，缩减了装置的散热总表面积，可用于烃油裂解生产低碳烯烃，降低了能耗，并可提高了低碳烯烃产率。

Description

一种石油烃催化裂解装置

技术领域

本发明涉及一种石油烃催化裂解装置。 

背景技术

乙烯、丙烯作为石油化工的重要基础有机原料，在石油化学工业中起着举足轻重的作用，在烃类裂解制乙烯和丙烯的生产技术中，管式炉热裂解法在世界乙烯和丙烯生产中占主导地位，约98%以上的乙烯和约67%的丙烯来自于管式炉裂解技术。随着丙烯衍生物需求量的增加，通过热裂解法联产得到的丙烯产率已不能满足国内外市场上对丙烯日益增长的需求，近10年来，世界丙烯需求的增长率一直高于乙烯。预计在今后20年间，世界丙烯需求的增长率将超过乙烯的一倍，因此，提高丙烯/乙烯产率已成为急待解决的问题。此外，蒸汽裂解技术存在着能耗和设备投资过高、裂解原料选择范围较窄，环境污染较严重等问题。近年来，催化工作者将更多的注意力转向其它生产低碳烯烃的新技术研究，其中包括催化裂解制低碳烯烃技术。 

催化裂解是深度催化裂化技术，工艺核心仍是反应-再生系统。典型的反应再生系统的主要装置包括提升管反应器、沉降器和再生器。在炼油厂流化催化裂化提升管反应顶端出口处均安装有气固快速分离装置，以实现油气与催化剂的分离。分离后的油气在直径较大的 沉降器内上升，一般约20秒后才得以进入沉降器上部的旋风分离器（简称顶旋），在顶旋内进一步分离油气夹带的催化剂颗粒，之后进入集气室，再经油气管线引出。分离的催化剂落入沉降器的下部床层，这些分离出来的催化剂粘附和夹带着一定量的油气，油气需要在沉降器下部床层的汽提器中用蒸汽汽提出来，汽提出来的这部分油气需要约60秒以上的时间上升到沉降器上部顶旋的入口。由于这部分油气在沉降器大空间内的停留时间较长，而使催化裂化反应后的油气在沉降器内的总平均停留时间可能长达20-30秒，油气的返混率高，易于发生高温二次过裂化反应，使低碳烯烃收率降低。沉降器大空间的存在很难实现油气和催化剂的快速分离和油气的快速引出，因此，减小沉降器内的不必要空间，乃至取消沉降器，开发无沉降器的催化裂化工艺装置对催化裂化装置增产低碳烯烃至关重要。 

催化裂解工艺的裂解反应热较大，裂解反应所需热量较常规催化裂化或其它催化转化方法要多，自身裂解反应生成的焦炭燃烧释放的热量往往不能满足反应-再生系统热平衡需求，尤其是轻质石油烃含氢量较高，反应过程中生焦量较少，更是不可避免地遇到反应供热不足的难题。 

CN1319643A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，该装置包括反应器、再生器和补热提升器，反应器采用提升管反应器，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器，再生器为烧焦管再生器，包括烧焦管、烧 焦管出口快分、再生器沉降段、再生剂汽提器、一组单级外旋风分离器，补热提升器设于烧焦管下部，与烧焦管成为一体结构，反应器与再生器和补热提升管之间由待生催化剂斜管和再生催化剂斜管相连接。 

CN101029250A公开了一种利用轻质烃类原料催化裂解制备低碳烯烃的方法及装置，该方法包括以轻质烃类为原料采用移动床反应器在催化裂解催化剂的作用下连续进行裂解反应生产低碳烯烃并对失活催化裂解催化剂在移动床再生器内进行连续再生的工艺。轻质烃类与连续进入移动床反应器并向下移动的催化裂解催化剂接触并发生裂解反应，生成物移出反应器的同时已移动到反应器下部的失活催化剂也移出反应器至移动床再生器再生，然后以连续方式返回反应器，实现裂解反应-再生过程的连续循环进行。同蒸汽热裂解制低碳烯烃工艺相比，该方法反应温度低、能耗少，生产低碳烯烃的选择性高。 

CN201694999U公开了一种轻油提升管催化裂化装置。该装置主要特征在于：轻油提升管反应器底部一端通过待生斜管与沉降器下降相连，另一端与再生斜管相连，解决了不同质地的轻油催化裂化的反应温度需要灵活调节的问题，提高了剂油比，相应地提高了低碳烯烃产率。 

CN102040438A提出了一种同轴式内嵌提升管反应-再生装置，旨在解决现有轻油/轻烃催化裂解过程中采用提升管反应器进行循环 反应-再生时，难以实现高温反应的问题，该装置采用了提升管反应器的主反应区位于再生器内部，且沉降器、汽提器和提升管反应器位于同一轴线上的技术方案，充分利用了再生器热量。 

WO9957230公开了一种两段流化催化裂化生产C2-C4烯烃的方法。粗柴油或渣油在一个反应系统中转化为石脑油馏分产率，该石脑油馏分产物在另一个反应系统中转化为低碳烯烃，两个反应系统采用不同的催化剂。 

US5009769公开了一种烃类裂化方法，该方法采用双提升管反应器裂化不同性质的烃类原料。蜡油和渣油注入一个提升管反应器中，在剂油比5-10、停留时间为1-4秒的条件下裂化；直馏汽油、直馏中间馏分油和催化重汽油注入另一个提升管反应器，在剂油比3-12、停留时间为1-5秒的条件下裂化，两个提升管反应器末端进入同一个沉降器中，并共用后续分馏系统。 

CN101134160A提出一种催化裂解生产低碳烯烃的反应装置，以催化裂化装置的高温再生烟气为热源，以石脑油等轻质油品为原料，进行催化裂解反应生产低碳烯烃的生产装置，由于采用列管式反应器，对于高活性的分子筛催化剂来说，难以解决催化剂的迅速失活问题。 

由于催化裂解工艺的裂化反应转化率高，反应温度高、裂化反应热大，与常规催化裂化或其它催化转化方法相比，在反应方面需要的热量较多，自身裂化生成的焦炭往往不能满足反应-再生系统自身热 平衡的需求。 

实用新型内容

本实用新型的目的是为了减少油气的二次反应，同时解决石油烃催化裂解反应过程中热量不足的问题，提供一种生产低碳烯烃的石油烃催化裂解装置。 

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种石油烃催化裂解装置，其中，所述装置包括再生器2、贯穿再生器2的提升管反应器1、提升管反应器1出口外的封闭罩3和旋风分离器5；所述提升管反应器出口经封闭罩3顶部的出口管与旋风分离器5的入口连通，所述旋风分离器5的气体出口与集气管7相连通，旋风分离器5的下部料腿连通封闭罩3，所述封闭罩3下部经待生斜管9连通再生器。 

其中，所述旋风分离器的气相出口经集气管7连通大油气收集管线24；所述提升管反应器1的底部伸出再生器2外，使得提升管反应器底部的烃油原料入口和催化剂入口位于再生器2之外。 

优选地，所述的提升管反应器1、再生器2和封闭罩3同轴。 

优选地，所述提升管反应器1出口连接气固快速分离器4。所述的气固快速分离器4具有切向开口，气固快速分离器4位于封闭罩3内。提升管反应器出口的油剂混合物经气固快速分离器4的切向开口喷出后，在封闭罩空间内形成较强的旋转流场，实现气固的快速分离，催化剂迅速落入封闭罩3内，而反应油气经封闭罩顶部的出口管、导 气管6直接进入旋风分离器5中。 

所述旋风分离器5为单级或多级串联的旋风分离器，优选地，所述的旋风分离器5为两级以上的旋风分离器，每级为一个或多个并联的旋风分离器。 

优选地，所述旋风分离器5的下部料腿8为多个，其中的部分或全部料腿伸入所述封闭罩3内，使所述旋风分离器5的催化剂出口处于所述封闭罩3内。 

优选地，所述的封闭罩3底部与再生器之间设置待生斜管9。所述的待生斜管入口连通封闭罩底部，待生斜管的出口连通再生器。 

优选地，所述待生斜管9管路上还设置待生滑阀10。所述待生滑阀10位于待生斜管9的管路中，用于控制所述封闭罩中催化剂的料位。 

优选地，所述待生斜管9的管路中设置燃料入口，例如燃料油气喷嘴，将燃料油和/或燃料气喷入待生斜管9中，与待生催化剂充分混合后进入再生器2中。 

优选地，所述再生器2的再生催化剂出口通过再生斜管16与提升管反应器1底部相连通。 

优选地，所述再生器2还包括再生催化剂脱气罐15，所述再生催化剂脱气罐15包括再生催化剂入口、再生催化剂出口和气体出口，所述脱气罐15的再生催化剂入口通过斜管14与再生器2的再生催化剂出口相连通，所述脱气罐15的再生催化剂出口通过再生斜管16与 提升管反应器1相连通，所述脱气罐4的气体出口通过管线13与再生器2相连通。 

优选地，所述装置还包括设置在再生器2内的用于分离烟气的旋风分离器11。 

本实用新型提供的石油烃催化裂解装置将提升管反应器穿过再生器，使提升管反应器与再生器有机地融为一体，缩减了提升管反应器与再生器的散热总表面积，减少了催化裂化装置的散热能耗，降低了生产成本，具有很好的节能效果，同时，由于原料催化裂解反应主要发生于提升管的中下部，部分内置的提升管反应器还可从再生器获得热量，解决了轻质石油烃裂化生焦不足而带来的热平衡问题，最大程度地减少了散热损失，从石油烃最大限度地生产乙烯、丙烯等低碳烯烃以及轻芳烃。此外，提升管反应器与再生器的一体化结构简单且紧凑，大大节省了设备费用。 

本实用新型提供的石油烃催化裂解装置中，提升管反应器取消了汽段器，在优选方案中在待生斜管管路上设置燃料入口，在使用过程中，待生催化剂在进入再生器前与燃料油充分混合，不仅为反应带来了更多的热量，同时也避免了燃料油直接喷入催化剂密相床层而带来的局部热点问题，减轻了高温对催化剂的损害。 

此外，本实用新型提供的石油烃催化裂解装置取消了传统的催化裂化装置的沉降器，采用旋风分离器进行气固分离，缩短了油气和催化剂的接触时间，能够快速引出油气，减少了油气停留时间，从而避 免了由于催化剂与反应产物接触时间过长而引起的二次反应，提高了低碳烯烃产率。 

综上所述，采用本实用新型提供的石油烃催化裂解装置的炼厂可以从轻质石油烃最大限度生产乙烯、丙烯，从而实现炼厂概念的技术突破，从传统的燃料型和燃料-润滑油型炼厂生产模式向化工型转变，使炼厂从单一的炼油向化工原料生产发展和延伸，既解决了石化原料短缺的问题，又提高了炼厂的经济效益。 

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。 

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。 

附图是按照本实用新型的一种优选实施方式的石油烃催化裂解装置示意图； 

附图标记说明： 

1-提升管反应器；2-再生器；3-封闭罩； 

4-（提升管反应器1出口端的）气固快速分离器； 

5-旋风分离器；6-导气管； 

7-（连通旋风分离器5的气体出口与大油气管线的）集气管； 

8-旋风分离器的下部料腿；9-待生斜管 

10-待生滑阀；11-再生器旋风分离器； 

12-（与旋风分离器11气体出口连通）烟气管道； 

13-（连通脱气罐15气体出口与再生器2）管线； 

14-（连通所述再生器2的催化剂出口与脱气罐4）管线； 

15-脱气罐； 

16-再生斜管； 

17-再生滑阀；18-（再生器2）主风入口管线； 

19-空气分配器； 

20-为提升管反应器1输送原料的管线； 

21-为提升管反应器1输送雾化蒸汽并输送原料的管线； 

22-为提升管反应器1输送预提升介质的管线； 

23-为封闭罩3输送松动风的管线； 

24-大油气管线 

25-输送燃料油分散介质的管线 

26-（与待生斜管相连的）燃料油（或气）管线。 

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。 

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指再生器2高度方向的上部、下部，“内、外”通常是指再生器2的内部或外部。 

如附图所示，本实用新型提供的石油烃催化裂解装置包括再生器2，贯穿再生器的提升管反应器1、提升管反应器外部的封闭罩3和旋风分离器5；所述提升管反应器1从再生器2的底部伸入再生器2内，直至再生器2上方的封闭罩3内，且所述提升管反应器1的反应物料出口经封闭罩上部出口、导气管6与旋风分离器5的物料入口相连通，所述封闭罩3底部的待生催化剂出口经待生斜管9与再生器底部连通，所述待生斜管9优选位于再生器外部。 

按照本实用新型，所述旋风分离器5的下部料腿8至少一部分伸入所述封闭罩3内（使所述下部料腿8的催化剂出口处于所述封闭罩3内），使从旋风分离器分离下来的催化剂返回封闭罩3中。优选所述旋风分离器5的下部料腿8的催化剂入口位于封闭罩3上部。 

所述再生器2的再生催化剂出口通过再生斜管16与提升管反应器1底部相连通，优选再生斜管16上设置再生滑阀17，将再生后的催化剂经再生滑阀17返回提升管反应器1的底部。 

按照本实用新型，优选所述待生斜管9上，还设置待生滑阀10，调节待生滑阀的开度可用于控制封闭罩3中催化剂的料位。 

按照本实用新型，优选地，所述待生斜管9的管路中设置燃料油气喷嘴，将经燃料油输送管线26引入的燃料油和作为分散介质的经 输送管线25引入的高温烟气喷入待生斜管9中。 

按照本实用新型，所述提升管反应器1贯穿再生器2，优选从提升管的催化剂进口以后的部分均处于再生器2内，以尽量减少散热。所述提升管反应器可以为本领域技术人员公知的常规的催化裂化提升管反应器，例如，所述提升管可以选自等直径提升管反应器、等线速提升管反应器以及各种变直径提升管反应器中的一种或多种，优选等直径提升管。优选情况下，所述提升管反应器1自下而上依次包括预提升段以及至少一个反应区，为了使原料油能够充分反应，并根据不同的需要（例如降低原料油中苯含量的要求），所述反应区可以为2-8个，优选为2-3个。 

按照本实用新型，所述提升管反应器1贯穿再生器2，提升管反应器1的上部位于封闭罩3内，所述提升管反应器1的物料出口经封闭罩3最上部的出口管、旋风分离器导气管与旋风分离器相通；提升管反应器1反应区的催化剂和反应油气的混合物由提升管反应器出口经封闭罩出口、导气管6进入所述旋风分离器5中进行分离。优选所述提升管反应器1的出口端连接气固快速分离器4，催化剂和反应油气混合物经气固快速分离器4喷出，进入封闭罩中，待生催化剂和反应油气更快速的气固分离，从而减少烃类二次裂化反应，提高低碳烯烃产率。 

按照本实用新型，所述旋风分离器5可以为本领域技术人员所公知的常规的用于气固分离的旋风分离设备。其中所述的旋风分离器5可以为单级也可以为多级，通常多级旋风分离器中的每级旋风分离器之间为串联，此外，每级旋风分离器均可根据需要设置一个或多个优 选为并联的旋风分离器。当所述旋风分离器5为单级的时候，提升管反应器1的上部物料出口经封闭罩出口管、导气管6与单级旋风分离器的物料进口相连通，单级旋风分离器上部的气体出口与集气管7相连通，单级旋风分离器的催化剂出口（料腿8）与封闭罩3连通。 

按照本实用新型，所述再生器2为常规的用于烃油裂化装置的再生器。所述需要再生器2再生的待生催化剂来自待生斜管9，经待生滑阀10控制进入再生器2中。所述再生器2的催化剂出口通过再生斜管16与提升管反应器1相连通，以将通过再生器2再生后的催化剂经再生滑阀17返回提升管反应器1中循环使用。 

优选情况下，为了脱除再生后的催化剂中夹带的烟气，以防止将再生催化剂返回提升管反应器1中后将烟气带入，而影响吸收稳定系统、气压机，增加不必要的能量消耗，所述装置还包括再生催化剂脱气罐15，所述再生催化剂脱气罐15包括气体出口、再生催化剂入口和再生催化剂出口，所述脱气罐15的再生催化剂入口通过斜管14与再生器2的再生催化剂出口相连通，所述脱气罐15的再生催化剂出口通过再生斜管16与提升管反应器1底部连通，所述脱气罐15的气体出口通过管线13与再生器2相连通。更优选情况下，为了更加便于将再生后的催化剂从再生器2的出口引入脱气罐15，所述再生器2的催化剂出口位于再生器的底部。 

此外，在所述再生器2中，主风入口管线18从再生器2底部输入催化剂再生所需要的含氧气体（如空气），更优选，如图1所示，所需含氧气体通过主风入口管线18进入空气分配器19中，经过分布后均匀地进入再生器2内。 

本实用新型提供的烃油裂解装置还可以包括集气管7，所述集气管7用于收集通过所述旋风分离器5分离的油气，所述集气管7还可 以连通大油气管线24，用于输送收集的油气，所述集气管7通过大油气管线24与油气的后续冷凝冷却分离系统相连通。 

优选情况下，所述装置还包括设置在再生器2内的用于分离烟气的旋风分离器11，并通过旋风离器顶部的烟气管道12排出烟气。为了便于排出烟气，所述旋风分离器11优选设置在再生器2的上部。 

本实用新型的烃油裂化装置的工艺流程如下：如图1所示，预提升介质经管线22由提升管反应器1底部进入，来自再生斜管16的再生催化剂在预提升介质的提升作用下沿提升管反应器1的预提升段向上加速运动，原料油经管线20与来自管线21的雾化蒸汽经喷嘴注入提升管反应器1内，与提升管反应器1内的催化剂混合，原料油在热的催化剂上发生裂化反应，并向上加速运动。生成的反应产物油气和积炭的待生催化剂混合物从提升管反应器1出口端的气固快速分离器4以旋流形式喷出，在不同离心力作用下，催化剂迅速落入封闭罩3中，而反应油气经封闭罩上部出口、导气管6进入旋风分离器5内，实现待生催化剂与反应产物油气的分离，反应产物油气经旋风分离器5上部的气体出口进入集气管7，经分离后的待生催化剂经旋风分离器5下部的料腿8进入封闭罩3，封闭罩3内的待生催化剂经封闭罩3下部待生斜管9进入再生器2内，可以通过再生滑阀10调节封闭罩内的催化剂料位；燃料油（或气）经管线26与来自管线25的分散介质（高温烟气）经喷嘴注入待生斜管9下部，与待生催化剂混合后经待生斜管9进入再生器2内，主风经管线18经空气分配器19进入再生器2，烧去位于再生器2底部的密相床层中待生催化剂上的焦炭，使失活的待生催化剂再生，烟气经旋风分离器11的上部气体管道12进入后续能量回收系统。再生后的催化剂经与再生器2催化剂出口连通的管线14进入脱气罐15，脱气后的再生催化剂经斜管16 循环到提升管反应器1的底部，可以通过再生滑阀17控制催化剂循环量，气体经管线13返回再生器2内，集气管7中的反应产物油气经过大油气管线24进入后续分离系统。其中，所述预提升介质可以为干气、水蒸气或它们的混合物。 

与现有技术的石油烃催化裂化装置相比，本实用新型提供的石油烃催化裂解装置一方面取消了传统催化裂化装置的沉降器和汽提器，减少了油气的二次反应，提高了低碳烯烃产率；另一方面，使提升管反应器置于再生器内，减少了热损失，并能够为裂化反应提供更多热量，为石油烃，尤其是轻质石油烃裂解制低碳烯烃反应过程提供更多热量。 

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。 

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。 

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。 

Claims (11)

1.一种石油烃催化裂解装置，其特征在于，所述装置包括再生器（2）、贯穿再生器（2）的提升管反应器（1）、提升管反应器出口外的封闭罩（3）和旋风分离器（5）；所述提升管反应器出口经封闭罩（3）顶部的出口管与旋风分离器（5）的入口连通，所述旋风分离器（5）的气体出口与集气管（7）连通，旋风分离器（5）的催化剂出口连通封闭罩（3），所述封闭罩（3）下部连通再生器（2），所述提升管反应器（1）的底部伸出再生器（2）之外。

2.按照权利要求1的催化裂解装置，其特征在于，所述提升管反应器（1）出口设置气固快速分离器（4），所述的气固快速分离器（4）具有切向开口，气固快速分离器（4）位于封闭罩（3）内。

3.按照权利要求1的催化裂解装置，其特征在于，所述的旋风分离器（5）为两级以上的旋风分离器，每级为一个或多个并联的旋风分离器。

4.按照权利要求1的催化裂解装置，其特征在于，所述旋风分离器（5）料腿（8）的部分或全部伸入所述封闭罩（3）内，使所述旋风分离器的催化剂出口处于所述封闭罩（3）内。

5.按照权利要求1的催化裂解装置，其特征在于，所述的封闭罩（3）底部经设置于再生器（2）外的待生斜管（9）连通再生器（2）。

6.按照权利要求5的催化裂解装置，其特征在于，所述待生斜管（9）管路上还设置待生滑阀（10）。

7.按照权利要求5或6的催化裂解装置，其特征在于，所述待 生斜管（9）的管路中设置燃料入口。

8.按照权利要求1的催化裂解装置，其特征在于，所述再生器（2）的再生催化剂出口通过再生斜管（16）与提升管反应器（1）底部连通。

9.按照权利要求7的催化裂解装置，其特征在于，所述再生器（2）还包括再生催化剂脱气罐（15），所述再生催化剂脱气罐（15）包括再生催化剂入口、再生催化剂出口和气体出口，所述再生器（2）的再生催化剂出口连通脱气罐（15）的再生催化剂入口，所述脱气罐（15）的再生催化剂出口通过再生斜管（16）与提升管反应器（1）连通，所述脱气罐（15）的气体出口与再生器（2）连通。

10.按照权利要求1的催化裂解装置，其特征在于，所述装置还包括设置在再生器（2）内的用于分离烟气的旋风分离器（11）。

11.按照权利要求1的催化裂解装置，其特征在于，所述提升管反应器（1）、再生器（2）和封闭罩（3）同轴。 

Images