专利名称：一种重油两段催化裂化转化和汽油改质偶合的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于石油炼制工艺及设备技术领域，特别涉及一种重油两段催化裂化转化和汽油改质偶合的方法及装置。
背景技术：
催化裂化是最重要的重质石油馏分(包括减压蜡油，焦化蜡油，常压榨油，减压榨油等)加工装置，是中国80％汽油的生产装置。催化裂化反应使用提升管反应器，反应原料在提升管底部进入，在催化剂环境下，以平均15m/s左右的流速，500度左右的温度进行反应，反应时间一般在3s左右。提升管长度在30～40米。由于反应过程反应原料约有7～10％会转化成焦炭，这些焦炭附着在催化剂表面及孔内，使催化剂失活，丧失催化能力。大量的工业装置及试验研究证明，重油催化裂化过程经1s左右时间，可使再生催化剂活性丧失50％以上。对于常规提升管反应器，通常主要的催化裂化反应发生在提升管下部的三分之一反应区，提升管后半部分催化功能以相当弱，基本丧失了应有的左用。相反的，由于500度的高温，热裂化的比例更突出。进一步产生干气和焦炭等副产品，影响了经济效益。另一方面，常规催化裂化反应过程的主要产品汽油和柴油质量不高，尤其是汽油烯烃含量多在45～55％(v)。而我国环保要求的近期标准为烯烃含量小于35％(v)，发达国家则要求烯烃含量小于20％(v)，给催化裂化装置提出了巨大的挑战。
为了改进提升管反应器的效率，提高目的产品的收率和效益，如何提高提升管后半段催化剂的活性是重要问题。中国专利CN1118539C提出了一种两段式提升管反应方法。该专利把常规提升管分成上下两个短提升管接力串联型式，每个提升管内反应时间都在1s左右。原料在下面的提升管反应后，催化剂已失活，把这些催化剂从反应油气中分离出，送入再生器恢复活性；油气则进入上方的第二提升管；第二提升管内通过输送管道补充高活性的再生催化剂，这些再生催化剂通常是经过降温处理的，如用外取热器冷却。该发明的效果在于，提升管反应器后半段更换为全新的再生催化剂，完全达到了反应器第一段的效率，可以明显的提高目的产品收率，一般可提高2％左右。缺点是，第二提升管的反应温度不易控制，能耗较高。将催化剂从再生器底部送入第二段提升管要大量输送介质和能耗。另外，其汽油仍然存在烯烃含量高，无法满足环保要求的问题。
中国专利申请99109193.0、02149313.8和CN1587352A提出了更缓和些的方案，下部提升管内的积炭催化剂不被分离出，仍然参与反应器后半段的反应，但在提升管中部补充部分再生催化剂，达到提高反应器后半段活性的目的。该种方案减少了中间催化剂分离环节，但由于全部保留了第一段提升管内的积炭催化剂，反应器后半段催化剂活性提高幅度较小，效率改进程度也自然受到了限制。另外仍然存在催化剂输送能耗和无法改进汽油质量问题。
为了降低催化裂化反应生成汽油的烯烃含量，工业上已大量使用在重油提升管中部注入冷却介质，使反应器后半部在较低温度环境下，抑制热裂化反应和过渡的催化裂化反应，增强氢转移、异构化等有利于降到烯烃含量的反应，取得了一定的效果。
为了较大幅度降低催化裂化汽油烯烃含量，较好的方法是使汽油二次反应进行改质。申请号为02139064.9，02116786.9的专利提出了在催化裂化装置上为汽油单独建立一个提升管反应器的方法，可以使重油催化裂化反应生成的汽油烯烃含量降到15％(v)以下，并使辛烷值有所提高。
因为汽油反应生焦很少，独立的汽油反应器反应后的催化剂积炭不多，仍有较高的活性且反应温度较低。已有技术中，汽油反应的这些特点未被充分利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既能深度降低汽油烯烃含量，又能提高重油反应效率、提高收率的重油两段催化裂化转化和汽油改质偶合的方法及装置。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案一种重油两段催化裂化转化和汽油改质偶合的方法，将重油反应过程分成上下两个反应区，反应原料油或/和回炼油与再生催化剂先在下方的反应区内接触反应，然后将已积炭失活的催化剂从反应油气中分离出，油气向上进入第二反应区，与经汽油反应使用后的催化剂混合，继续进行反应；完成反应后，第二反应区的催化剂和反应油气从出口管排出重油反应器。
经汽油反应使用后的催化剂部分送入重油第一反应区下方参与重油反应。
汽油和再生催化剂在汽油反应器内完成反应后在汽油沉降器内进行气固分离，油气经管线送出反应装置，分离出的已完成汽油反应的催化剂被送入重油反应第二反应区或/和第一反应区。
一般情况下，汽油反应后的催化剂全部进入重油反应第二反应区。汽油反应后的催化剂也可以部分进入重油反应第一反应区下方的预提升段与再生催化剂混合后，参与重油第一反应区的反应。
汽油反应后的催化剂部分回流至汽油反应器底部。
重油反应第一反应区油气平均停留时间不大于1.5s，反应温度490～600℃。以多产汽柴油为目的时，反应温度优先推荐为490～520℃，以多产化工产品为目的时，反应温度为530～600℃。重油反应第二反应区反应温度较第一反应区低5～30℃。
重油两段催化裂化转化和汽油改质偶合的装置，包括重油反应器和汽油反应器，重油反应器包括自下而上贯通串联的裂化反应段、气固分离段和改质反应段组成，重油反应器裂化反应段采用提升管型式、改质反应段采用提升管型式或者流化床型式；汽油反应沉降器与重油反应器改质反应段之间设置催化剂输送管。
汽油反应沉降器与重油反应器裂化反应段下方的催化剂混合段之间设置催化剂输送管。
汽油反应沉降器与汽油反应器底部之间设置催化剂回流管。
重油反应器气固分离段通过催化剂输送管连接再生装置。
本发明中，重油第一反应区反应结束后，可以使全部失活催化剂分离出，也可以仅使部分催化剂分离出，仍保留一部分进入第二反应区，继续参与重油反应。用于重油和汽油反应的再生催化剂可以来自同一个再生器，也可以来自不同的再生器，还可以来自多段再生的不同再生段。在多段或多个再生器的再生方式时，应优先为汽油反应提供较低温度的再生催化剂。
本发明使重油反应后半段更换为汽油反应使用过的催化剂，大幅度提高了后半段催化剂的活性，改善了重油反应器的效率；由于汽油反应后的催化剂温度远低于再生催化剂温度，使重油第二反应区的反应温度易于降低，有利于抑制热裂化反应，提高产品收率；第二反应区的低温反应条件，有利于氢转移等降低汽油烯烃含量的反应，可以提高汽油质量；汽油反应后的催化剂进入重油第一反应区下方的催化剂混合段，可以使与原料油接触的催化剂温度降低，提高重油裂化反应的剂油比，提高产品收率。由于无需专门对补入重油第二反应区的催化剂进行提升输送，节省了中间补剂需要的能耗。本发明设置专门的汽油反应器，可以使汽油质量大幅度提高，特别是烯烃含量可以降至15％(v)以下，辛烷值提高约1个单位。汽油反应后的催化剂再参加重油反应，使汽油反应后催化剂的低温、高活性特点充分利用，且减少了对再生的影响。汽油反应后的催化剂回流，可使汽油与催化剂的接触温度降低，同时提高汽油反应的剂油比，减少汽油反应的损失。
图1为本发明装置结构示意图(重油改质反应段采用提升管型式)；图2为本发明装置第二种结构示意图(重油改质反应段采用流化床型式)；图3为本发明装置第三种结构示意图(汽油反应后的催化剂全部进入重油改质反应段)；图4为本发明装置第四种结构示意图(汽油反应后部分催化剂回流至汽油反应器底部)；图5为使用本发明装置(第四种结构)的反-再装置结构示意图。
具体实施例方式
180～250℃的原料油11、350℃左右的回炼油被喷嘴雾化后，经入口16进入重油第一反应区的提升管反应器-催化裂化段101，以10m/s左右的流速沿提升管向上流动，再生催化剂经再生立管71A、71B进入提升管底部的预提升段12，与经汽油反应后的催化剂接力输送管44、44B进入的低温催化剂混合，在催化剂提升介质13的作用下向上进入反应区，与原料油、回炼油接触，边反应，边向上流动，在500～550℃温度环境下，经1秒左右时间完成第一阶段的催化裂化反应后，进入中间催化剂分离、汽提段103，使催化剂从油气中分离出；分离出的催化剂被中间催化剂汽提蒸汽15汽提后，经中间分离催化剂输送管19送入再生器70再生，恢复活性；油气则继续向上，进入第二反应区-改质反应段102进行反应；第二反应区的催化剂更换为汽油反应使用过的催化剂，第二反应区的反应温度较第一反应区低，一般相差5℃～30℃；第二反应区的反应时间1～5s；反应时间根据产品要求改变；主要要求高的汽、柴油收率时，采用较短的反应时间，如1～2s，要求生产低烯烃含量汽油时，采用3～5s的较长反应时间；第二反应区内除继续完成催化裂化反应外，也抑制了热裂化反应，同时进行氢转移、异构化等产品改质转化；完成要求的反应过程后，反应油气和催化剂从出口管18流出反应器，进入重油反应沉降器30，被气固分离器31分离出催化剂，油气经油气管线32流出装置，催化剂则在重油催化剂汽提器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70；第一反应区反应结束后中间催化剂的分出量可根据重油第二反应区反应温度和反应深度的要求改变，可以全部分离置换出，也可以仅分离置换一部分，保留一部分继续参与第二区的反应。40～70℃的汽油经入口26进入汽油反应器20，再生催化剂经再生立管71B进入汽油反应器20，汽油反应后的催化剂经回流管24进入底部的催化剂混合、预提升段22，两股催化剂先混合后，在催化剂提升介质23的作用下进入反应区，与汽油接触，在400～500℃温度、剂油比6～10环境下，经3～6s时间完成反应后，进入汽油反应沉降器40，被气固分离器41分离出催化剂，油气经管线42流出装置，催化剂则根据需要经输送管44、44B分别送入重油第二反应区102和第一反应区101提升管底部的催化剂混合、预提升段12，或全部送入重油第二反应区102，继续参与重油反应；进入再生器70的催化剂与空气接触在650～720℃温度下进行再生，恢复活性后，经再生立管71A、71B进入反应器，完成循环。为了适应重油和汽油反应不同的反应条件，本发明可以使用单段再生方式，也可以使用两个再生器的再生方式，还可以使用单器两段再生方式。为改进汽油反应效果，减少干气产率，本发明使部分汽油反应后的催化剂返回汽油反应器底部，使与汽油接触的再生催化剂降温；汽油反应后的催化剂一般直接进入重油反应器，不需汽提，也可以先汽提后再进入重油反应器。汽油反应和重油第一反应区的反应温度由滑阀73A、73B控制；汽油反应器中反应前催化剂的温度由滑阀25控制。
本发明汽油反应器使用的汽油可以来自本装置的自产汽油，也可以是其他装置的汽油。
本发明具体应用实例如下
实施例1、重油两段催化裂化转化和汽油改质偶合的装置，包括重油反应器10和汽油反应器20，重油反应器10包括自下而上贯通串联的裂化反应段101、气固分离段103和改质反应段102组成，重油反应器10裂化反应段101和改质反应段102均采用提升管型式。11为原料油，16为原料油入口，12为催化剂混合、预提升段，13为催化剂提升介质，18为重油反应器出口管，71A、71B为再生立管，73A、73B为再生滑阀。汽油反应器20采用提升管型式，其出口所设汽油反应沉降器40与重油反应器10改质反应段102之间设置催化剂输送管44B，45B为汽油反应后催化剂滑阀。41为气固分离器，42为汽油反应油气管线。重油反应器10气固分离段103通过催化剂输送管19连接催化剂再生装置，17为中间分离催化剂控制滑阀，该段设有中间催化剂汽提蒸汽15进口。21为汽油，26为汽油入口，22为汽油反应催化剂混合、预提升段，23为催化剂提升介质。
反应物料为管输常压重油，100t/h重油，汽油进料为全部重油反应自产汽油；重油预热220℃，汽油40℃；原料油分四路进入重油第一反应提升管，回炼油与原料油混合进料；汽油分两路进入汽油反应器；原料油第一反应区反应温度510℃，反应时间0.8s；第二反应区反应温度495℃，反应时间3.0s；汽油反应温度450℃，反应时间2.3s，汽油反应器不设置催化剂回流管；再生温度690℃；重油完成第一反应区的反应后的催化剂被全部分离出(分离量大于95％)，汽油反应后的催化剂全部进入重油反应器第二反应区。
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；汽油反应直接与再生催化剂接触，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不同处是，原料油、回炼油共用一个常规提升管，中间不置换催化剂。
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1.6个百分点，生成汽油烯烃降低8个百分点；汽油二次反应结果与已有技术相同。
实施例2。本实施例中，重油两段催化裂化转化和汽油改质偶合的装置结构示意图见图4，反-再装置结构示意图见图5。与实施例1中装置不同之处在于，汽油沉降器40与汽油反应器20底部之间设置催化剂回流管24，25为滑阀；汽油沉降器40与重油反应器10底部间设置了催化剂输送管44，使用时，该输送管上的滑阀45关闭。
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℃；重油反应器原料油和回炼油混合分四路进入第一反应区的提升管，汽油分两路进入反应器；重油第一反应区反应温度510℃，反应时间1.0s；重油第二反应区反应温度490℃，反应时间3.5s；汽油反应温度410℃，反应时间3.5s；汽油反应器设置催化剂回流管，回流催化剂量根据汽油反应前催化剂温度550℃的要求控制；再生温度690℃；汽油反应后的催化剂全部进入重油第二反应区；将重油第一反应区使用过的催化剂分离出85％，保留15％参与第二反应区的反应。
对比例重油反应部分与实施例不同的是，重油反应使用上下两区式反应器，第二反应区补充重油反应后的待生催化剂。汽油反应部分与实施例不同处是，来自再生器的高温催化剂直接与汽油接触反应。
对比结果见表2。从表2数据可以看出，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1.4个百分点，汽油烯烃多降低5个百分点；汽油二次反应后，烯烃含量可以低25％，硫含量低25％，干气加焦炭减少。
表1、实施例1方案与已有技术对比
表2、实施例2方案与已有技术对比
权利要求
1.一种重油两段催化裂化转化和汽油改质偶合的方法，其特征在于，将重油反应过程分成上下两个反应区，反应原料油或/和回炼油与再生催化剂先在下方的反应区内接触反应，然后将已积炭失活的催化剂从反应油气中分离出，油气向上进入第二反应区，与经汽油反应使用后的催化剂混合，继续进行反应；完成反应后，第二反应区的催化剂和反应油气从出口管排出重油反应器。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，经汽油反应使用后的催化剂部分送入重油第一反应区下方参与重油反应。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，汽油和再生催化剂在汽油反应器内完成反应后在汽油沉降器内进行气固分离，油气经管线送出反应装置，分离出的已完成汽油反应的催化剂被送入重油反应第二反应区或/和第一反应区。
4.如权利要求3所述的方法，特征在于，汽油反应后的催化剂部分回流至汽油反应器底部。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，重油反应第一反应区油气平均停留时间不大于1.5s，反应温度490～600℃；重油反应第二反应区反应温度较第一反应区低5～30℃。
6.重油两段催化裂化转化和汽油改质偶合的装置，特征在于，包括重油反应器和汽油反应器，重油反应器包括自下而上贯通串联的裂化反应段、气固分离段和改质反应段组成，重油反应器裂化反应段采用提升管型式、改质反应段采用提升管型式或者流化床型式；汽油反应沉降器与重油反应器改质反应段之间设置催化剂输送管。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，汽油反应沉降器与重油反应器裂化反应段下方的催化剂混合段之间设置催化剂输送管。
8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，汽油反应沉降器与汽油反应器底部之间设置催化剂回流管。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，重油反应器气固分离段通过催化剂输送管连接再生装置。
全文摘要
一种重油两段催化裂化转化和汽油改质偶合的方法及装置，属于石油炼制工艺及设备技术领域。将重油反应过程分成上下两个反应区，原料油和再生催化剂先在下方的反应区内接触反应，随后将已积炭失活的催化剂从反应油气中分离出；油气向上进入第二反应区，在此区内与经汽油反应使用后的催化剂混合，继续进行反应。重油反应器旁并列设置汽油反应部分。汽油和催化剂在汽油反应器内完成反应后在汽油沉降器内进行气固分离，油气经管线送出反应装置，分离出的催化剂分别送入重油第二反应区和第一反应区下方的预提升段，继续参与重油反应。汽油沉降器和汽油反应器预提升段间设置催化剂回流管，使部分汽油反应用过的催化剂回流到汽油反应器底部，在此参加汽油反应。本发明可明显提高重油反应器的效率，改善产品质量，且无需因更换催化剂消耗能量。
文档编号C10G57/00GK1912068SQ20051001786
公开日2007年2月14日 申请日期2005年8月8日 优先权日2005年8月8日
发明者石宝珍 申请人:洛阳石化设备研究所