一种C₄烃催化裂解和重油催化裂化的组合工艺及装置的制作方法

专利名称：一种C₄烃催化裂解和重油催化裂化的组合工艺及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于石油烃的催化转化领域，具体地说，是涉及重油催化裂化过程和C4烃催化裂解过程的组合工艺技术，特别是涉及一种双反应双催化剂再生系统高效组合流化催化反应工艺及装置。
背景技术：
丙烯是重要的石油化工基础原料之一。近年来，世界范围内对丙烯的需求量日益增加，丙烯的来源主要有乙烯厂蒸汽裂解的副产物(约占68% )，催化裂化副产物(约占四％)，丙烷脱氢等(3%)。蒸汽裂解的主要原料为石脑油，存在原料短缺的问题；而流化催化裂化装置副产的丙烯常规收率只有3% 6%，因此，传统的乙烯联产和炼厂回收丙烯的方法已经难以满足其日益增长的需求。另一方面，我国C4烃类资源比较丰富。但目前对C4烃类的利用率还比较低，除部分作为化工原料外，大部分当作工业和民用燃料。随着我国乙烯生产和原油加工能力的不断提高，蒸汽裂解装置和催化裂化装置将副产大量的C4烃；加之我国“西气东输”计划的顺利实施，作为燃料使用的液化气(主要组分是C4烃类)将严重贬值，这将给石化企业带来巨大的冲击及挑战。近几年发展起来C4烃类催化裂解制丙烯工艺为充分利用C4资源和增产丙烯提供了一条有效的途径。C4烃类催化裂解制丙烯反应主要利用具有独特择形性和酸性的ZSM-5 分子筛催化剂，将C4烃类高选择性地转化为丙烯。目前国内外开发的C4烃类催化裂解生产丙烯工艺有固定床工艺和流化床工艺，固定床工艺代表性的技术有Lurgi公司的ftOpylur 技术、UOP公司的OCP技术，旭化成公司的Omega工艺；流化床工艺的技术有KBR公司的 Superflex技术和Exxon/Mobil公司的MOI技术。固定床工艺中，反应过程和催化剂再生过程在同一反应器中轮流间歇进行，而且为了给反应过程和催化剂再生过程提供热量，反应器内需要设立加热装置，因此，固定床工艺存在反应设备结构复杂和生产连续性差的缺点。相对于固定床工艺，流化床工艺具有原料处理量大、气固接触充分、反应再生可连续进行等优点，从而备受关注。研究表明，流化床C4烃类催化裂解反应过程的反应温度大都在450 650°C，且为吸热过程，由于过程生焦量较低(1. 5 2. 0%左右)，难以维持相应的反应温度和再生烧焦所需要的再生温度，这些工艺过程单独运行时，均需采取补热措施。另一方面，常规重油催化裂化过程由于原料掺渣量越来越大，生焦量高达8 10%。对于常规催化裂化装置，在反应温度、反应热以及再生温度等操作参数确定的情况下，维持过程热量平衡操作的生焦量为6%左右，因此，常规催化裂化过程的热量是过剩的。 如果将C4烃类催化裂解增产丙烯工艺与常规重油催化裂化过程有效耦合，利用重油催化裂化过程的过剩热量作为C4烃类催化裂解工艺过程的热量来源，同时与催化裂化装置共用一些大型公用工程设施，可大大提高C4烃类催化裂解增产丙烯工艺的竞争优势。CN16M078A公开了一种双催化剂系统耦合再生工艺方法，在副再生器中利用高温的催化裂化再生催化剂加热新型工艺过程的专用催化剂并使其再生；CNl拟6623A公开了一种双反应再生系统多效耦合流化催化反应工艺方法，将催化裂化再生器的高温烟气引入副再生器加热新型工艺过程的专用催化剂并使其再生；但CN16M078A和CNl拟6623A 技术均需设立用于专用催化剂再生的副再生器，造成设备投资增加，而且占地面积大。 CN1935349A公开了一种气固流态化耦合设备及利用该设备进行大差异颗粒多级混合、换热、反应、分级的耦合方法，但设备较为复杂。USP7491315公开了一种双提升管反应器(；裂解和重油裂化的工艺方法，但USP7491315技术由于(；裂解和重油裂化采用同一种催化剂， 乙丙烯的选择性较低。

发明内容
本发明的目的在于提供一种C4烃催化裂解和重油催化裂化的组合工艺及装置，以将重油催化裂化装置的过剩热量为热量不足的C4烃催化裂解反应过程所用，增产乙烯和丙烯。本发明还提供了用于C4烃催化裂解和重油催化裂化的组合工艺的装置。本发明的主反应器是常规重油催化裂化装置，依托常规重油催化裂化装置，增设另一个单独的用于C4烃催化裂解反应的流态化反应器，两套流态化反应装置采用各自的专门的催化剂，同时C4烃催化裂解催化剂在粒度分布、密度和/或形状等物性上与催化裂化催化剂有明显差异。本发明提供一种C4烃催化裂解和重油催化裂化的组合工艺，其特征在于包括下述步骤 重质原料油进入重油催化裂化提升管反应器，与来自主再生器的催化裂化再生催化剂接触反应，反应物流进行催化裂化待生催化剂与主反应油气的分离，分离出的催化裂化待生催化剂经过汽提后进入主再生器的密相段进行再生，主再生器密相段内的部分催化裂化半再生催化剂进入副再生器，其它部分再生后返回重油催化裂化提升管反应器循环使用，分离出的主反应油气进入分馏系统进行分离。C4烃原料油进入C4烃催化裂解反应器，与来自副再生器的催化裂解催化剂进行接触反应，该副再生器设置于主再生器的密相段内，反应物流进行催化裂解待生催化剂和副反应油气的分离，分离出的C4烃催化裂解待生催化剂进入副再生器，与进入副再生器的催化裂化半再生催化剂混合后进行再生，再生后的大部分催化裂化催化剂回到主再生器，再生后的C4烃催化裂解催化剂与少量催化裂化催化剂进入C4烃催化裂解反应器循环使用，分离出的副反应油气与主反应油气混合或单独进入分馏系统。本发明进一步特征在于重油催化裂化提升管反应器内的反应条件为反应温度为460 560°C，剂油重量比为2 10，反应时间为1. 0 6. Os，反应压力为0. 1 0. 4MPa。本发明进一步特征在于催化裂解反应器内的反应条件为反应温度为450 750°C，水蒸汽与C4烃原料油的重量比为0.01 1，重时空速为1 ISOhr—1，反应压力为
0.03 0. 4MPa, C4烃催化裂解催化剂与C4烃原料油的重量比为2 150 1。本发明进一步特征在于副再生器内的再生温度为550 750°C，烧焦时间为
1.0 20min，表观气速为0. 5 2. 5m/s，压力为0. 1 0. 4Mpa。本发明提供一种C4烃催化裂解和重油催化裂化组合工艺的装置，该装置包括重油催化裂化反应器、主再生器、C4烃催化裂解反应器和副再生器，其特征在于副再生器设置于主再生器密相段，包括垂直设置的筒体，筒体的底部为下封头，筒体的侧面设有重油催化裂化催化剂进口，筒体的内部设有倒锥形气体分布板，气体分布板的上部将副再生器的流化床体下端封闭，下部连接C4烃催化裂解催化剂出口管，气体分布板、C4烃催化裂解催化剂出口管、气固流化床体的部分筒体和下封头围成一个闭合空间，此闭合空间对应的筒体上设有用于引入流化气体的流化气体入口管。本发明所述的C4烃原料油中的C4烯烃含量大于50重量％，所述的C4烃原料油来自自身催化裂化装置的C4馏分，也可以是来自其它催化裂化装置和蒸汽裂解装置的C4馏分，还可以是其它炼油和/或化工过程生产的C4馏分。本发明与现有技术相比，具有如下效果1、本发明将重油催化裂化装置的过剩热量为热量不足的C4烃类催化裂解反应过程所用，并利用重油催化裂化装置的其他公用工程装置；热量利用方式合理，再生效率高。2、本发明设备简单、占地面积小，投资少。3、本发明乙、丙烯收率高，选择性好。以下结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明，但不限制本发明的范围。附图及


附图为本发明一种工艺流程图。图中1-重油催化裂化装置，2-重质原料油，3-提升管反应器，4-气固分离装置， 5-主旋内分离器，6-主反应油气，7-主沉降器，8-主汽提段，9-主再生器密相，10-主再生器，11-副再生器，12-筒体，13-c4裂解催化剂出口管，14-重油催化裂化催化剂进口，15-气体分布板，16-下封头，17-流化气体入口管，18-流化气体，19-待生斜管，20-再生斜管， 21-催化剂立管，22-提升蒸汽，23-C4烃催化裂解反应器，24-催化裂解反应床层，25_C4烃原料油，26-副汽提段，27-汽提蒸汽，28-副沉降段，30-副反应油气。
具体实施例方式如图所示，含有雾化蒸汽的重质原料油2从底部进入重油催化裂化装置1的提升管反应器3，与来自主再生器10的高温催化裂化再生催化剂在反应温度为460 560°C，重质原料油预热温度为150 300°C，剂油比(提升管反应器3催化裂化催化剂与重质原料油的重量比)为2 10，催化剂活性为50 70，反应时间为1. 0 6. Os，反应压力为0. 1 0. 4MPa的条件下进行接触、气化、混合和反应，油气、水蒸气与催化剂一起通过提升管反应器3，依次进入气固分离装置4和主沉降器7的主旋风分离器5进行分离，分离出的主反应油气6进分馏系统，分离出的待生催化剂依次进入主沉降器7和主汽提段8，经过汽提后进入主再生器10的主再生器密相段9进行再生，再生后的再生催化剂循环使用。催化裂化主再生器10的主再生器密相段9内设置用于C4烃催化裂解催化剂再生的副再生器11 ；该副再生器11包括垂直设置的筒体12，筒体12的底部为下封头16，侧面设有重油催化裂化催化剂进口 14，筒体12的内部设有倒锥形气体分布板15，其上部将副再生器11的流化床体下端封闭，下部连接C4裂解催化剂出口管13，使气体分布板15、C4裂解催化剂出口管13与流化床体的部分筒体和下封头16围成一个闭合空间，且此闭合空间对应的筒体上设有用于引入流化气体18的流化气体入口管17。含有雾化蒸汽的C4烃原料油25通过喷头进入C4烃催化裂解反应器23的催化裂解反应床层M的下部，与催化裂解催化剂进行接触、气化、混合和反应。催化裂解反应床层24内的反应条件为反应温度为450 750°C，水蒸汽与C4烃原料油的重量比为0. 01 1， 重时空速为1 ISOhr—1，反应压力为0. 03 0. 4MPa,催化剂与C4烃原料油的重量比为2 150 1。反应后的催化裂解待生催化剂进入C4烃类催化裂解反应器23的副汽提段沈，与引入的汽提蒸汽27进行逆流接触，以汽提出催化裂解待生催化剂夹带的油气。汽提后的催化裂解待生催化剂由新设的待生斜管19进入流态化再生装置即副再生器11。反应后的油气依次进入C4烃催化裂解反应器23的副沉降段观和副旋风分离器四与携带的催化剂进行分离，完全与催化剂分离的副反应油气30离开C4烃催化裂解反应器23后，与主反应油气6混合或单独进入分馏系统。进入副再生器11的催化裂解待生催化剂，与通过重油催化裂化催化剂进口 14进入副再生器11的高温半再生催化裂化催化剂混合，以使高温半再生催化裂化催化剂为催化裂解待生催化剂提供热量，两种催化剂在通过流化气体入口管17引入的流化气体(如空气)18的流化下进行混合、传热，并在温度为550 750°C，烧焦时间为1. 0 20min，表观气速为0. 5 2. 5m/s，压力为0. 1 0. 4Mpa的条件下进行烧焦反应，再生烟气和大部分催化裂化催化剂从副再生器11的顶部回到原催化裂化主再生器10，在副再生器11的下部，控制流化风量，通过重力的作用将物性不同的催化裂化催化剂和C4裂解催化剂分离，高温再生后的C4裂解催化剂与少量的常规催化裂化催化剂从副再生器11底部的C4裂解催化剂出口管13排出，经再生斜管20引到增设的C4烃催化裂解反应器23的催化剂立管21，再由提升蒸汽22通过催化剂立管21提升到C4烃类催化裂解反应器23内形成催化裂解反应床层 M，催化剂立管21的上喷口在催化裂解反应床层M的顶部。本发明所用的重油催化裂化催化剂为常规重油催化裂化催化剂，如无定型硅铝催化剂或分子筛催化剂，其中，分子筛催化剂的活性组分为含或不含稀土和/或磷的Y型或HY 型沸石、含或不含稀土和/或磷的超稳Y型沸石、ZSM-5系列沸石或具有五元环结构的高硅沸石、β沸石、镁碱沸石中的一种或多种。本发明所用的C4催化裂解催化剂为ZSM-5系列的择型分子筛催化剂，其粒径范围为150 2000 μ m，其中ZSM-5分子筛为改性分子筛和不改性分子筛均可，改性ZSM-5分子筛所用改性元素是磷，或者是磷与选自IIA族金属和稀土金属中一种或一种以上金属。
权利要求
1.一种C4烃催化裂解和重油催化裂化的组合工艺，其特征在于重质原料油进入重油催化裂化提升管反应器，与来自主再生器的催化裂化再生催化剂接触反应，反应物流进行催化裂化待生催化剂与主反应油气的分离，分离出的催化裂化待生催化剂经过汽提后进入主再生器的密相段进行再生，主再生器密相段内的部分催化裂化半再生催化剂进入副再生器，其它部分再生后返回重油催化裂化提升管反应器循环使用， 分离出的主反应油气进入分馏系统进行分离；C4烃原料油进入C4烃催化裂解反应器，与来自副再生器的催化裂解催化剂进行接触反应，该副再生器设置于主再生器的密相段内，反应物流进行催化裂解待生催化剂和副反应油气的分离，分离出的C4烃催化裂解待生催化剂进入副再生器，与进入副再生器的催化裂化半再生催化剂混合后进行再生，再生后的大部分催化裂化催化剂回到主再生器，再生后的C4烃催化裂解催化剂与少量催化裂化催化剂进入C4烃催化裂解反应器循环使用，分离出的副反应油气与主反应油气混合或单独进入分馏系统。
2.根据权利要求1所述的组合工艺，其特征在于所述重油催化裂化提升管反应器内的反应条件为反应温度为460 560°C，剂油重量比为2 10，反应时间为1. 0 6. Os， 反应压力为0. 1 0. 4MPa。
3.根据权利要求1所述的组合工艺，其特征在于所述C4烃催化裂解反应器内的反应条件为反应温度为450 750°C，水蒸汽与C4烃原料油的重量比为0. 01 1，重时空速为 1 ISOhr—1，反应压力为0. 03 0. 4MPa, C4烃催化裂解催化剂与C4烃原料油的重量比为 2 150 1。
4.根据权利要求1所述的组合工艺，其特征在于所述副再生器内的再生温度为 550 750°C，烧焦时间为1. 0 20min，表观气速为0. 5 2. 5m/s，压力为0. 1 0. 4Mpa。
5.根据权利要求1所述的组合工艺，其特征在于所述C4烃催化裂解催化剂的粒径范围为 150 2000 μ m。
6.根据权利要求1所述的组合工艺，其特征在于所述C4烃原料油是来自自身装置、 其它催化裂化装置或蒸汽裂解装置的C4馏分，或者是其它炼油和/或化工过程生产的C4馏分。
7.根据权利要求1或6所述的组合工艺，其特征在于所述的C4烃原料油中C4烯烃的含量大于50重量％。
8.一种C4烃催化裂解和重油催化裂化组合工艺的装置，该装置包括重油催化裂化反应器、主再生器、C4烃催化裂解反应器和副再生器，其特征在于副再生器设置于主再生器密相段内，包括垂直设置的筒体，筒体的底部为下封头，筒体的侧面设有重油催化裂化催化剂进口，筒体的内部设有倒锥形气体分布板，气体分布板的上部将副再生器的流化床体下端封闭，下部连接C4烃催化裂解催化剂出口管，气体分布板、C4烃催化裂解催化剂出口管、流化床体的部分筒体和下封头围成一个闭合空间，此闭合空间对应的筒体上设有用于引入流化气体的流化气体入口管。
全文摘要
本发明公开了一种C4烃催化裂解和重油催化裂化的组合工艺及装置。其主要技术特征在于将C4烃催化裂解和重油催化裂化反应再生工艺组合在一起，主再生器的密相段内设置副再生器，C4烃催化裂解的待生催化剂进入副再生器，与进入副再生器的高温催化裂化半再生催化剂混合后进行再生，再生后的大部分催化裂化催化剂回到主再生器，再生后的C4裂解催化剂与少量催化裂化催化剂进入C4烃催化裂解反应器循环使用。使用本发明，可将重油催化裂化装置的过剩热量为热量不足的C4烃类催化裂解反应过程所用，增产乙丙烯。
文档编号C10G55/08GK102268286SQ20101018877
公开日2011年12月7日 申请日期2010年6月2日 优先权日2010年6月2日
发明者孟凡东, 常剑, 张亚西, 樊麦跃, 武立宪, 王文柯, 王龙延, 闫鸿飞, 陈曼桥, 陈章淼 申请人:中国石化集团洛阳石油化工工程公司, 中国石油化工集团公司