一种短反应时间催化裂化方法
【专利摘要】一种短反应时间催化裂化方法，来自冷却器再生催化剂进入反应器与原料油混合接触反应；反应物流进入沉降器进行气固分离，分离出的反应油气进入分馏系统，分离出的待生催化剂进入烧焦器进行烧焦再生，在烧焦器内生成的半再生剂与烟气进入管式烧焦器烧焦再生，再生催化剂进入冷却器中与冷风接触和旋风分离器进行催化剂与烟气分离，分离出的烟气排出装置，分离出的再生催化剂循环使用，该方法可大幅降低排放烟气中的NOX含量，减少环境污染。
【专利说明】一种短反应时间催化裂化方法 【技术领域】
[〇〇〇1] 本发明涉及在不存在氢的情况下，烃油的催化裂化领域，特别涉及一种短反应时 间催化裂化方法。 【背景技术】
[0002] 目前，在石油化工行业催化裂化过程中所使用的提升管反应器装置中，有以下 几方面的问题：第一，是再生器温度无法实现有效控制，催化剂的再生温度一般都高于 650°C，使提升管反应器中油剂瞬间接触温度较高，过高的油剂接触温度会加具热裂化反 应、降低催化裂化反应的程度，结果是产品分布恶化，干气和焦炭产率上升、液化气产率、汽 油产率和柴油产率之和的总液体收率下降，由于再生催化剂温度较高，受装置热平衡限制， 使提升管反应器的剂油比相对较小，一般为5?8 ;第二，由于提升管式反应器的长度决定 了原料的反应时间，一般在3?4s左右，过长的反应时间在提高原料单程转化率的同时也 加剧了原料裂化生成物的二次反应，使裂化气产率增加，从而降低了汽、柴油馏分的收率； 第三，由于提升管式反应器中的油气线速高于催化剂线速而造成结炭催化剂的滑落而形成 返混，由此，在提升管式反应器原料喷嘴上部，结炭滑落的催化剂与雾化原料和初期裂化生 成物再次接触，从而恶化了产品分布，降低了催化剂对原料裂化的产品选择性；第四，目前 常规催化裂化再生系统普遍采用完全再生的方法进行催化剂再生，从而使烧焦排放的烟气 中N0 X含量较高，形成了环境污染的重要因素。
[0003] 中国专利ZL200510017751. 5所涉及再生催化剂降温技术是利用催化裂化双提升 管的技术优势，将轻烃提升管反应后保留有较高剩余活性的待生剂部分或全部返回重油提 升管底部设置的混合器，在混合器中与来自再生器的再生催化剂混合后进入重油提升管与 重油接触反应。由于混合器中两股催化剂的热交换作用使混合催化剂的温度有效下降至 630°C左右，进入重油提升管与重质原料接触反应，使剂油比得到显著提高，并有效降低了 装置的干气、焦炭产率，液体收率提高，产品分布得到改善，炼厂的经济效益提高。但该技术 存在以下几点不足：首先，再生器温度无法实现有效控制，该技术优势仅体现于两根以上 提升管的催化裂化装置；其次，由于该技术为传统的提升管式催化裂化，仍表现出了反应时 间长、干气及焦炭产率相对高、产品分布相对差、再生器烧焦能力低及装置能耗高的不足。
[0004] 中国专利ZL97106088.6所涉及的分子筛催化剂高效再生工艺技术主要包括： 1. 待生催化剂在第一根再生管再生后进入外置旋风分离器组，经料腿进入第二根再生管， 2. 第二根再生管外置旋风分离器组料腿直接进入外取热器，经底部斜管进入提升管反应 器。技术烧焦时间在10秒以内，烧焦强度以每小时、每吨催化剂的烧碳量计是现有技术的 10倍左右，但该技术也存在以下两点不足：1.采用提升管式反应器而无法实现原料短反应 时间，2.工艺过程及操作复杂，工程上难以实施。
[0005] 中国专利ZL93242428. 7所涉及的一种催化裂化提升管烧焦再生器技术特点为： 提升管再生器上设有多段空气进气口进行待生催化剂再生，强化了待生催化剂的烧焦再生 过程，其结构简单，操作方便。但该技术存在提升管式反应器而无法实现原料短反应时间操 作。
[0006] 美国专利USP :5462652所涉及的工艺技术特点为：1.反应沉降器上部设置催化剂 混合罐，混合罐采用水蒸汽进行催化剂的均匀混合；反应沉降器顶部设置混合催化剂室，催 化剂由混合催化剂室中心开口进入反应沉降器。2.催化剂与原料的反应以及待生催化剂 的汽提均在反应沉降器中进行，催化剂流动方向向下，喷嘴的原料喷射方向与催化剂流动 方向成90°夹角，反应沉降器外挂旋风分离器，3. -部分待生催化剂由第一根气升管提升 至再生器进行烧焦再生，另一部分待生催化剂由第二根气升管提升至催化剂混合罐，再生 后的催化剂由第三根气升管提升至催化剂混合罐与待生催化剂混合来降低进入反应沉降 器的混合催化剂温度。由于以上特征，美国专利USP :5462652技术在反应沉降器中实现原 料短反应时间，低油剂接触温度，大剂油比操作，使装置的干气、焦炭产率下降，液体收率提 高，产品分布得到改善。但该技术仍存在以下几点不足：1.采用常规催化裂化再生器，其烧 焦能力低，2.参与反应的催化剂为再生后的催化剂和待生催化剂的混合物，该混合催化剂 对原料的裂化活性必然受到影响，也势必对产品分布带来不利影响，3.工艺过程及操作复 杂。
[0007] 另外，上述技术均未涉及降低排放烟气中N0X含量的问题，N0X污染物是目前大气 污染的主要来源之一。
[0008] 因此，有效控制再生催化剂的温度，催化裂化采用大剂油比，短反应时间操作对降 低干气甚至包括液化气和焦炭产率，改善催化裂化的产品分布和产品性质、降低装置能耗， 提高经济效益具有重要的作用；有效降低排放烟气中N0 X含量，减少对环境的污染，具有重 要的社会效益。
【发明内容】
[0009] 本发明正是为了克服现有技术的缺陷，提供一种短反应时间催化裂化方法，实现 了在催化裂化装置上有效控制再生器的催化剂温度580?650°C，反应时间0. 3?1. 5s、剂 油比5?20操作，大幅降低干气和液化气产率、提高汽油和柴油馏分收率催化剂再生系统 由下至上依次由烧焦器、管式烧焦器和冷却器构成，通过对烧焦器工艺参数的控制可大幅 降低排放烟气中的N0 X含量，减少环境污染。
[〇〇1〇] 本发明提供一种短反应时间催化裂化方法，步骤如下：
[0011] 1来自冷却器再生催化剂进入反应器与原料油混合接触反应；反应物流进入沉降 器进行气固分离，分离出的反应油气经进入分馏系统，分离出的待生催化剂进入步骤2 ;
[0012] 2来自步骤1的待生催化剂进入烧焦器进行烧焦再生，在烧焦器内生成的半再生 剂与烟气进入管式烧焦器烧焦再生，再生催化剂进入冷却器中与冷风接触和旋风分离器进 行催化剂与烟气分离，分离出的烟气排出装置，分离出的再生催化剂返回到步骤1循环使 用。
[0013] 所述步骤1自冷却器再生催化剂经再生催化剂输送管反应器与原料油混合接触 反应。
[0014] 所述步骤1原料油经反应器内的进料喷嘴与再生催化剂混合接触反应。
[0015] 所述步骤1反应物流进入沉降器经旋风分离器进行气固分离。
[0016] 所述步骤1分离出的反应生成油气经沉降器集气室进入分馏系统。
[0017] 所述步骤1进入反应器的再生催化剂温度为580?650°C，原料油与再生催化剂 的接触反应时间为〇. 3?1. 5s ;反应油气平均线速3?20m/s ;反应温度为470?550°C， 剂油比为5?20,反应绝对压力为0· 15?0· 40MPa ;
[0018] 所述步骤1原料油为至少常压渣油、减压渣油、直馏蜡油、焦化蜡油、脱浙青油、力口 氢尾油、回炼油、油浆、页岩油、合成油和煤焦油中的一种。
[0019] 所述步骤2来自步骤1的待生催化剂经汽提后进入烧焦器进行烧焦再生。所述步 骤2来自步骤1的待生催化剂经水蒸气汽提后进入烧焦器进行烧焦再生。
[0020] 所述步骤2进入烧焦器的待生催化剂与主风接触进行烧焦。
[0021] 所述步骤2进入烧焦器的待生催化剂与来自烧焦器主风分布管的主风接触进行 烧焦。
[0022] 所述步骤2进入烧焦器内的烧焦温度为600?750°C，空气线速为0. 7?1. 5m/s， 待生催化剂停留时间为5?30min，保持烧焦器内烟气中C0浓度1. 5?3v%。
[0023] 所述步骤2在烧焦器内生成的半再生剂与烟气进入管式烧焦器与烧焦风接触进 行烧焦再生。
[〇〇24] 所述的烧焦风为空气。
[0025] 所述步骤2管式烧焦器内的烧焦温度为600?750°C，气体线速为3. 0?25m/s， 烧焦时间1.0?l〇s。
[0026] 所述步骤2冷风为空气，线速为0. 3?0. 7m/s，经分布版分布后进入冷却器。
[0027] 所述步骤2冷却器内的密相床温度为580?650°C，再生催化剂在密相床冷却时间 3 ?5min〇
[0028] 所述步骤2分离出的烟气经冷却器顶部的集气室排出装置。
[0029] 本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：
[0030] 1.来自沉降器的待生催化剂进入烧焦器，待生催化剂的烧焦在烧焦器中完成 95%以上，并控制烧焦风量使烧焦器出口的烟气中含1. 5?3v%的C0浓度，以便于还原生 成烟气中的N0X为N2，达到降低排放再生烟气中的N0 X含量的目的。烧焦器内的烧焦温度为 600?750°C，空气线速为0. 7?1. 5m/s，待生催化剂停留时间为5?30min。
[0031] 2.在烧焦器上部设置管式烧焦器，管式烧焦器底部的烧焦空气流量可灵活调整， 而且进入管式烧焦器半再生催化剂和生成烟气始终与补充进入的富含氧的烧焦新鲜空气 接触一方面加大了管式烧焦器的烧焦能力，使管式烧焦器烧焦强度增大，提高了催化剂再 生系统的烧焦效率；另一方面可通过燃烧有效消除烧焦器出口烟气中C0。管式烧焦器烧焦 温度为600?750°C、空气线速为3. 0?35m/s、烧焦时间1. 0?10s ;烧焦器和管式烧焦器 的复合烧焦与常规催化裂化装置再生方式相比具有较强的烧焦能力和更灵活的操作弹性， 同时可减少排放烟气中有害物质C0和N0 X的含量，有利于环境保护。
[0032] 3.可有效控制再生催化剂温度在580?650°C之间，实现了再生催化剂与原料大 剂油比5?20,短接触反应时间，反应时间在0. 3?1. 5s之间操作、降低装置的裂化气，包 括干气和液化气产率，使汽、柴油馏分的收率得到增加，提高了石油资源的利用率。
[0033] 4.装置裂化气产率下降导致反应热降低，可使装置的能耗降低。烧焦器和管式烧 焦器可增加烧焦强度每小时、每吨催化剂的烧碳量相对降低烧焦器的催化剂藏量，使装置 投资相对下降。
[0034] 本发明适用于常压渣油、减压渣油、直馏蜡油、焦化蜡油、脱浙青油、加氢尾油、回 炼油、油浆、页岩油、合成油和煤焦油等各种烃类重油的催化裂化加工。
[0035] 下面结合【具体实施方式】和实施例对本发明作进一步详细的说明。但并不限制本发 明要求保护的范围。
[0036]
[0037]
[0038]
【具体实施方式】 [〇〇39]
[〇〇4〇] 本发明一种短反应时间催化裂化方法，来自冷却器的再生催化剂向下通过再生催 化剂输送管和再生催化剂流量控制阀进入反应器与经进料喷嘴进入反应器的原料油混合 接触反应；反应后的物流进入沉降器经旋风分离器、进行气固分离，分离出的反应生成油气 经沉降器集气室进入分馏系统进行分馏，分离出的待生催化剂进入沉降器汽提段进行水蒸 气汽提，经沉降器的旋风分离器、分离的油气和汽提水蒸气经沉降器集气室进入分馏系统 进行分馏；经沉降器汽提段汽提后的待生催化剂通过待生斜管、待生催化剂流量控制阀进 入烧焦器与来自烧焦器主风分布管的主风接触进行烧焦，烧焦器内生成的半再生剂与烟气 共同上行进入管式烧焦器与通过烧焦风分布环补充进入的烧焦风再次接触烧焦完成催化 剂的再生，再生催化剂进入冷却器冷却区中的旋风分离器、进行催化剂与烟气分离，分离出 的烟气经冷却器集气室排出冷却器；分离出的再生催化剂进入冷却器冷却区与来自冷却风 分布板的冷却风接触冷却；升温后的冷却风和再生催化剂夹带烟气经旋风分离器、分离进 入冷却器集气室排出冷却器。冷却器的冷却区分离及冷却后的再生催化剂经过挡板进入冷 却器的供给区并向下进入反应器进行循环使用。
[0041] 本发明可有效控制再生催化剂温度，在常规的操作温度下实现再生催化剂与原料 油大剂油比、低油剂接触温度、短反应时间操作，达到大幅降低干气和液化气产率，提高汽 油和柴油产率，增加装置经济效益的目的；另一方面，本发明采用的催化剂再生系统可大幅 降低装置排放烟气中的N0 X含量，有利于环境保护，具有一定的社会效益。
[0042] 所述冷却器再生催化剂温度控制目标为580?650°C，绝对操作压力为0· 15? 0. 40MPa，稀相空气线速为0. 3?0. 7m/s ;冷却器冷却器冷却区空气线速为0. 3?0. 7m/s， 再生催化剂在的停留时间3?5min。冷却器的冷却风为压缩空气，该冷却风的主要作用是 冷却再生催化剂，冷却风风量根据冷却器的催化剂藏量和温度控制目标通过热平衡计算确 定。
[0043] 所述的反应器的操作条件为：反应温度为470?550°C，较好为480?540°C，最好 为490?520°C;原料油通过进料喷嘴与再生催化剂的接触的反应时间为0. 3?1. 5s，较好 为0. 5?1. 0s，最好为0. 6?0. 8s ;剂油比为5?20,剂油比由反应时各物料的热平衡计 算确定；反应绝对压力为〇· 15?0· 40MPa ;
[0044] 所述的沉降器汽提段的汽提条件是常规的，汽提介质为水蒸汽，汽提温度为 480 ?520 °C。
[0045] 所述的烧焦器操作条件为：烧焦温度为600?720°C，较好为620?700°C，最好为 650?670°C ;空气线速为0. 7?1. 5m/s ;待生催化剂停留时间为5?30min，较好为7? 15min，最好为8?lOmin，烧焦器待生催化剂停留时间决定其设备次寸。待生催化剂的焦炭 95 %以上在其中完成烧焦，烧焦器内的烧焦主风量可根据催化裂化待生催化剂不完全再生 方法来确定。
[0046] 经烧焦器烧焦的半再生催化剂和生成烟气在管式烧焦器入口与通过烧焦风分布 环补充进入的烧焦风接触并沿管式烧焦器上行烧去半再生催化剂上的剩余焦炭并燃烧消 除烧焦器烟气中的C0。管式烧焦器烧焦温度与烧焦器基本相同，管式烧焦器的空气线速为 3. 0?35m/s，较好为5. 0?25m/s，最好为8?10m/s ;烧焦时间1. 0?10s，可根据装置高 度选择管式烧焦器的烧焦时间。
[〇〇47] 本发明所述的烧焦器和管式烧焦器复合烧焦技术提高了装置的烧焦效率，降低了 系统的催化剂藏量，缩小了设备尺寸，使装置投资下降，同时可降低了排放烟气中有害物质 C0和N0X的含量，有利于环境保护。
[〇〇48] 所述的烧焦器和管式烧焦器以及冷却器采用的烧焦风和冷却风均为压缩空气，该 压缩空气符合常规催化裂化装置压缩空气的一般特征，其流量可根据原料单位时间生焦量 乘以单位重量焦炭在燃烧时所需空气量计算来确定。
[〇〇49] 所述的原料油符合常规提升管式催化裂化装置的原料要求。
[0050] 本发明所述的一种反应时间催化裂化工艺采用的是常规提升管式催化裂化催化 剂。 【具体实施方式】
[0051] 为了更详细的说明本发明，先利用具体的实施例说明本发明，但并不限制本发明 的范围。
[0052] 对比例
[0053] 试验原料采用中国石油化工股份有公司洛阳公司的混合蜡油，催化剂采用中国石 油化工股份有公司洛阳公司催化裂化工业平衡催化剂，微反活性为62。
[0054] 催化裂化方案在催化裂化提升管中试装置上进行试验。中试装置提升管反应器采 用全回炼操作，再生器内催化剂的再生温度为700°C，再生催化剂的含碳量为0.05w%，微 反活性为62。反应沉降器汽提段的汽提介质为水蒸汽，汽提温度为500°C。
[0055] 表1、2为催化裂化进料性质和提升管催化裂化反应的操作条件、产品分布。
[0056] 实施例1
[0057] 试验原料采用中国石油化工股份有公司洛阳公司混合蜡油，催化剂采用中国石油 化工股份有公司洛阳公司催化裂化工业平衡催化剂，微反活性为62。
[0058] 催化裂化方案短反应时间催化裂化中试装置上进行，待生催化剂采用烧焦器和 管式烧焦后进入冷却器，微反活性为62。沉降器汽提段的汽提介质为水蒸汽，汽提温度为 500°C，试验采用全回炼操作。实施例1操作条件、产品分布及部分产品性质见表3。
[0059] 实施例2
[〇〇6〇] 按实施例1，所不同的是自冷却器的再生催化剂的温度、反应温度、原料在反应器 的剂油比、反应时间等。实施例2操作条件、产品分布及部分产品性质见表4。
[0061] 实施例3
[0062] 按实施例1，所不同的是自冷却器的再生催化剂的温度、反应温度、原料在反应器 的剂油比、反应时间等。实施例3操作条件、产品分布及部分产品性质见表5。
[0063] 实施例4
[0064] 按实施例1，所不同的是自冷却器的再生催化剂的温度、反应温度、原料在反应器 的剂油比、反应时间等。实施例44操作条件、产品分布及部分产品性质见表6。
[0065] 实施例5
[〇〇66] 按实施例1，所不同的是自冷却器的再生催化剂的温度、反应温度、原料在反应器 的剂油比、反应时间等。实施例5操作条件、产品分布及部分产品性质见表7。
[0067] 表1对比例催化裂化进料性质
[0068]
【权利要求】
1. 一种短反应时间催化裂化方法，步骤如下： 1) 来自冷却器再生催化剂进入反应器与原料油混合接触反应；反应物流进入沉降器 进行气固分离，分离出的反应油气经进入分馏系统，分离出的待生催化剂进入步骤2); 2) 来自步骤1)的待生催化剂进入烧焦器进行烧焦再生，在烧焦器内生成的半再生剂 与烟气进入管式烧焦器烧焦再生，再生催化剂进入冷却器中与冷风接触和旋风分离器进行 催化剂与烟气分离，分离出的烟气排出装置，分离出的再生催化剂返回到步骤1)循环使 用。
2. 依照权利要求1所述的一种短反应时间催化裂化方法，其特征在于：所述步骤1)自 冷却器再生催化剂经再生催化剂输送管进入反应器与原料油混合接触反应。
3. 依照权利要求1所述的一种短反应时间催化裂化方法，其特征在于：所述步骤1)原 料油经反应器内的进料喷嘴与再生催化剂混合接触反应。
4. 依照权利要求1所述的一种短反应时间催化裂化方法，其特征在于：所述步骤1)反 应物流进入沉降器经旋风分离器进行气固分离。
5. 依照权利要求1所述的一种短反应时间催化裂化方法，其特征在于：所述步骤1)分 离出的反应生成油气经沉降器集气室进入分馏系统。
6. 依照权利要求1所述的一种短反应时间催化裂化方法，其特征在于：所述步骤1)进 入反应器的再生催化剂温度为580?650°C，原料油与再生催化剂的接触反应时间为0. 3? 1. 5s ;反应油气平均线速3?20m/s ;反应温度为470?550°C，剂油比为5?20,反应绝对 压力为〇· I5?〇· 40MPa。
7. 依照权利要求1所述的一种短反应时间催化裂化方法，其特征在于：所述步骤1)原 料油为至少常压渣油、减压渣油、直馏蜡油、焦化蜡油、脱浙青油、加氢尾油、回炼油、油浆、 页岩油、合成油和煤焦油中的一种。
8. 依照权利要求1所述的一种短反应时间催化裂化方法，其特征在于：所述步骤2)来 自步骤1)的待生催化剂经汽提后进入烧焦器进行烧焦再生。
9. 依照权利要求1所述的一种短反应时间催化裂化方法，其特征在于：2)来自步骤1) 的待生催化剂经水蒸气汽提后进入烧焦器进行烧焦再生。
10. 依照权利要求1所述的一种短反应时间催化裂化方法，其特征在于：所述步骤2) 进入烧焦器的待生催化剂与主风接触进行烧焦。
11. 依照权利要求1所述的一种短反应时间催化裂化方法，其特征在于：所述步骤2) 进入烧焦器的待生催化剂与来自烧焦器主风分布管的主风接触进行烧焦。
12. 依照权利要求1所述的一种短反应时间催化裂化方法，其特征在于：所述步骤2) 进入烧焦器内的烧焦温度为600?750°C，空气线速为0. 7?1. 5m/s，待生催化剂停留时间 为5?30min，保持烧焦器内烟气中CO浓度1. 5?3v%。
13. 依照权利要求1所述的一种短反应时间催化裂化方法，其特征在于：所述步骤2) 在烧焦器内生成的半再生剂与烟气进入管式烧焦器与烧焦风接触进行烧焦再生。
14. 依照权利要求1所述的一种短反应时间催化裂化方法，其特征在于：所述的烧焦风 为空气。
15. 依照权利要求1所述的一种短反应时间催化裂化方法，其特征在于：所述步骤2) 管式烧焦器内的烧焦温度为600?750°C，气体线速为3. 0?25m/s，烧焦时间1. 0?10s。
16. 依照权利要求1所述的一种短反应时间催化裂化方法，其特征在于：所述步骤2) 冷风为空气，线速为0. 3?0. 7m/s，经分布版分布后进入冷却器。
17. 依照权利要求1所述的一种短反应时间催化裂化方法，其特征在于：所述步骤2) 冷却器内的密相床温度为580?650°C，再生催化剂在密相床冷却时间3?5min。
18. 依照权利要求1所述的一种短反应时间催化裂化方法，其特征在于：所述步骤2) 分离出的烟气经冷却器顶部的集气室排出装置。
【文档编号】C10G67/02GK104099129SQ201310127310
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月8日 优先权日:2013年4月8日
【发明者】王文柯, 张亚西, 王龙延, 陈曼桥, 樊麦跃, 武立宪, 汤海涛, 黄延召, 陈章淼 申请人:中石化洛阳工程有限公司, 中石化炼化工程（集团）股份有限公司