一种催化裂化装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油化工行业的一种催化裂化装置及方法。
【背景技术】
[0002] 目前，石油化工行业所使用的常规催化裂化装置普遍存在以下几方面的缺点： 第一，受再生动力学限制，再生温度较高，导致参与反应的再生催化剂温度较高（一般在 700°C左右）；受装置热平衡限制，使重油提升管的剂油比相对较小，一般总剂油比为5~ 8(提升管的总剂油比为提升管内催化剂的重量循环量与提升管各股进料的重量流量总和 之比），从而使单位重量的重油进料所接触到的活性中心数较少，这在很大程度上抑制了催 化裂化反应。同时，提升管中油剂的接触温度较高，在一定程度上促进了热裂化反应。第二， 重油提升管油剂接触的时间较长（一般在4s左右，s为秒），这在提高进料转化率的同时也 加剧了裂化生成物的二次反应，使裂化气（包括干气和液化气）与焦炭的产率较高，汽、柴 油馏分的收率较低；还使催化柴油的品质较差，不适于作为车用燃料调合组份。多年来，国 内外研究机构在克服上述常规催化裂化装置所存在的缺点方面做了大量的研究工作。
[0003] 中国专利CN100338185C公开的一种催化裂化方法及装置，其主要技术特征是：采 用双提升管催化裂化装置，利用双提升管催化裂化装置的技术优势，将部分或全部剩余活 性较高（约相当于再生催化剂活性的90% )、温度较低（500°C左右）且经过汽提的轻烃提 升管待生催化剂送入重油提升管底部的催化剂混合器，在催化剂混合器内与来自再生器的 再生催化剂混合后一起进入重油提升管，与重油进料接触。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较低，实现了重油提升管"油剂低温接触、大剂油比"操作， 在一定程度上降低了干气、焦炭产率，提高了总液体收率。该技术存在着以下几点不足：第 一，采用轻烃提升管待生催化剂与再生催化剂混合降温的措施，导致该技术降低重油提升 管油剂接触温度和提高剂油比的方案仅适用于具有两根以上提升管的催化裂化装置，而不 适用于单提升管催化裂化装置。第二，轻烃待生催化剂与再生催化剂混合，在一定程度上降 低了重油提升管内参与反应的催化剂的活性，对产品分布和产品性质带来不利影响。第三， 该技术采用的是传统的提升管催化裂化反应器，喷嘴设置位置较低，重油提升管的油剂接 触时间实际上只能控制为2~4s，短于2s的反应时间很难实现。由于油剂接触时间较长， 导致重油提升管的产品分布和催化柴油的性质相对较差。
[0004] 中国专利CN101575534B公开的一种降低催化裂化再生催化剂温度的装置与方 法，其主要技术特征是：在再生器的下方设置一个再生主风换热式催化剂冷却器，再生器内 的再生催化剂经再生催化剂输送管进入其中，与由冷却主风分布器通入再生主风换热式催 化剂冷却器内的冷却主风混合换热。冷却后的再生催化剂进入提升管，与进料接触。被加 热的冷却主风经套管与再生催化剂输送管之间的环形空间向上进入再生器内，与待生催化 剂接触进行烧焦再生。由于以上特征，该技术实现了重油提升管"油剂低温接触、大剂油比" 操作，在一定程度上降低了干气、焦炭产率，提高了总液体收率。该技术存在的不足之处是： 第一，再生主风换热式催化剂冷却器的筒体直径较小，因此就需要对由冷却主风分布器通 入的冷却主风量进行限制。否则，大量再生主风换热式催化剂冷却器内冷却后的再生催化 剂将被加热的冷却主风夹带、经套管与再生催化剂输送管之间的环形空间向上流入再生器 内，形成催化剂内循环，影响装置正常操作。由于冷却主风量受限制，因而会影响对高温再 生催化剂的冷却效果。第二，采用的是传统的提升管催化裂化反应器，重油提升管很难实现 较短的油剂接触时间，原因和后果与对CN100338185C的说明相似。
[0005] 美国专利US6, 059, 958公开的一种重油催化裂化技术的主要特征是：将部分或全 部经外取热器冷却后的再生催化剂送至重油提升管底部，与来自再生器的高温再生催化剂 混合，混合再生催化剂在重油提升管内与重油进料接触。由于以上特征，该技术实现了重油 提升管"油剂低温接触、大剂油比"操作。存在的不足之处是：第一，采用经外取热器冷却 后的再生催化剂与来自再生器的高温再生催化剂混合降温的措施，导致该技术降低油剂接 触温度和提高剂油比的优势仅能体现于具有过剩热量的催化裂化装置。第二，采用的是传 统的提升管催化裂化反应器，重油提升管很难实现较短的油剂接触时间，原因和后果与对 CN100338185C的说明相似。
[0006] 中国专利CN100338185C和美国专利US6, 059, 958所公开的两种催化裂化技术由 于采用未作任何改进的传统湍动床再生器，再生器催化剂循环量的提高会使再生器床层温 度降低进而降低再生效率；受此限制，都无法通过直接提高再生器的催化剂循环量来提高 重油提升管的剂油比，而是分别通过轻烃待生催化剂和外取热器冷却后的再生催化剂直接 参与重油催化裂化反应的方法来提高剂油比。由于上述两种催化剂的流量有限，使重油提 升管剂油比的提高幅度受到限制。
【发明内容】
[0007] 为解决现有的催化裂化装置存在的降低再生催化剂温度和提高重油提升管剂油 比的措施适用范围较窄、调节不够灵活、参与重油催化裂化反应的催化剂活性较低以及难 以实现较短的油剂接触时间等问题，本发明提供了一种催化裂化装置及方法。
[0008] 本发明提供的催化裂化装置主要包括提升管、沉降器、再生器和催化剂冷却器，其 特征在于：再生器包括折流管式再生器和湍动床再生器，折流管式再生器由外管和内管套 置组成，内管自下而上由预流化段、过渡段和稳流段串连组成，内管预流化段的底端为折流 管式再生器的主风入口，预流化段中部的器壁上设有待生催化剂入口和再生催化剂入口， 外管与内管的稳流段之间形成环形通道，环形通道的底端敞口作为折流管式再生器的出 口，外管和内管均与湍动床再生器同轴设置，内管贯穿整个湍动床再生器，外管穿过湍动床 再生器的顶部进入湍动床再生器的稀相段下部；催化剂冷却器的主体自下而上由圆柱形筒 体和圆台形筒体串连组成，圆台型筒体的顶端作为催化剂冷却器的主风出口与折流管式再 生器内管预流化段的底端相连接；湍动床再生器与催化剂冷却器同轴设置并位于催化剂冷 却器的上方，其底端通过催化剂冷却器的圆台形筒体与催化剂冷却器隔开；沉降器底部通 过管道与折流管式再生器的待生催化剂入口相连通，催化剂冷却器的主风出口与折流管式 再生器的主风入口相连接，折流管式再生器的出口位于湍动床再生器的稀相段下部，湍动 床再生器的密相段分别通过管道与催化剂冷却器和折流管式再生器的再生催化剂入口相 连通，催化剂冷却器的底部通过管道与提升管的底部相连通。
[0009] 所述的提升管可以沿其轴向间隔设置2~5层进料喷嘴，提升管反应段的长度为 5 ~15m〇
[0010] 所述的提升管仅有竖直段且与沉降器同轴设置，并穿过沉降器汽提段进入沉降器 的稀相段上部，沉降器与湍动床反应器并列设置。
[0011] 本发明还提供了由上述装置实现的催化裂方法：重油进料在提升管内与再生催化 剂接触混合并进行催化裂化反应，反应物流经气固分离，分离出的反应油气进入分馏塔进 行分馏，分离出的待生催化剂经过汽提后进行烧焦再生，再生催化剂返回提升管循环使用， 其特征在于：提升管内的油剂接触时间为0. 3~1. 2s，经过汽提的待生催化剂进入折流管 式再生器与来自湍动床再生器的循环再生催化剂混合，之后一并与来自催化剂冷却器的经 过与再生催化剂换热后的折流管式再生器主风顺流接触烧去90%以上的生成焦炭，半再生 催化剂进入湍动床再生器与湍动床再生器主风逆流接触烧去剩余的生成焦炭，再生催化剂 向下进入催化剂冷却器与折流管式再生器主风逆流接触换热进行冷却。
[0012]与现有的催化裂化技术相比，采用本发明，具有如下的有益效果：
[0013] (1)由于采用折流管式再生器和湍动床再生器串连结合进行烧焦，并且待生催化 剂在折流管式再生器内与来自湍动床再生器的循环再生催化剂混合后一并与来自催化剂 冷却器经过与再生催化剂换热温度较高的折流管式再生器主风接触烧去90%以上生成焦 炭的再生方式，确保了折流管式再生器具有较高的入口温度和出口温度，使折流管式再生 器可以达到较高的烧焦强度，从而使整个催化裂化装置两个再生器的综合烧焦强度（综合 烧焦强度指一套催化裂化装置所包括的所有再生器在单位时间内的总烧焦量与所有再生 器催化剂总藏量的比值）与常规湍动床再生技术相比有一定的提高（湍动床再生器与管式 再生器的一个显著区别就是湍动床再生器的催化剂藏量较大、热容也较大，不存在焦炭难 以起燃问题。管式再生器的催化剂藏量较小、热容也较小，催化剂入口温度较低时焦炭难以 起燃。经过汽提的待生催化剂的温度在500°C左右，若直接进入管式再生器，在此温度下焦 炭难以起燃；即使能够起燃，烧焦速率也较低。本发明不存在这一问题）。从催化裂化装置 热平衡关系来看，通过改变压力平衡使催化剂循环量增大可直接降低再生器催化剂床层的 温度（对于本发明来说是可以降低折流管式再生器出口温度和湍动床再生器密相温度）， 而且这种调节是非常灵活的。因此本发明可以在加工任何重油进料的单提升管催化裂化装 置上实现在再生效率有一定提高的前提下有效降低并灵活调节参与催化裂化反应的再生 催化剂温度，从而实现在保持参与反应的催化剂（全部为再生催化剂）活性的前提下，进行 提升管"油剂低温接触、