专利名称：并列式复合提升管循环反应-再生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种并列式复合提升管循环反应-再生装置。
背景技术：
乙烯、丙烯是重要的基本有机合成原料。目前，乙烯、丙烯的生产主要依赖蒸汽热 裂解。约90 %的乙烯和61 %的丙烯来自蒸汽热裂解过程，该工艺虽然已在全球范围内得 到广泛应用，但仍存在不尽人意之处，尤其是反应需要高温(800 1200°C )，能耗大，低附 加值的干气收率高。如果引入催化剂，采用催化裂解的方法，则可使反应温度降低50 200°C，减少能耗和干气的生成，并提高丙烯选择性，所以目前不少研究者都致力于催化裂 解制乙烯、丙烯的研究。轻烃、轻油催化裂解制乙烯、丙烯过程，和重油催化裂化相比，原料碳数低，难裂 解，而且目的产物为气体，所以反应需要高温。将轻烃、轻油催化裂解和重油催化裂化耦合 在一起，可以利用重油反应过程的富余热量，于是发展出一系列双提升管技术，此类技术是 在传统的重油流化催化裂化技术的基础上，增加了一根和裂解重油类似的提升管，通过裂 解轻烃、轻油来增产乙烯、丙烯，如W099/57230、US2002/01899732002、ZL03126213. 9。其中， W099/57230公布的双提升管技术是两根提升管反应系统分别裂解重油和汽油，并各自使用 不同类型的催化剂，通过两套相互独立的提升管反应器、再生器和沉降器形成两路催化剂 循环。裂解汽油的提升管采用的反应温度在500 650°C间。该技术的丙烯收率可达到 16. 8 %。US2002/01899732002中推出的双提升管技术依然是重质原料油先进第一个提升管 反应，反应产物中的汽油馏分再进第二个提升管反应器反应，但采用一种催化剂，有一个沉 降器和再生器，即沉降器下部为汽提段，汽提段下方经待生催化剂输送管和再生器相连；再 生器下部通过两根再生斜管分别与两根提升管反应器的下部相连；两根提升管反应器的上 部均与沉降器内的气固快速分离器相连。Mobil与Kellogg公司联合开发的MAXOFINtmI 艺类似于US2002/01899732002所述的技术，在最大量生产丙烯的条件下，第一根和第二根 提升管顶部温度分别为537°C和593°C、剂油比分别为8. 9和25，乙烯和丙烯的收率分别为 4. 30%和 18. 37%。这些双提升管技术中所增加的裂解轻烃、轻油的提升管反应器和裂解重油的提升 管反应器形式一致，即两根提升管反应器均在沉降器和再生器外部。此类技术，虽然和轻 烃、轻油单独反应相比，在一定程度上提高了供给轻烃、轻油裂解的热量，然而重油反应得 到的结焦催化剂再生时产生的热量有限，较难实现轻烃和轻油在高于650°C的条件下裂解。 另外，循环流化床技术中反应所需热量和进入提升管反应器的再生催化剂的量直接相关， 重油催化裂化适宜的反应温度比轻烃、轻油催化裂解低，因此上述技术中轻烃、轻油和重油 反应在催化剂循环量和反应温度的调控方面存在较难调和的矛盾，从而使得重油和轻烃、 轻油反应可调节的反应条件范围缩小，甚至难以在各自适宜的条件内进行反应，经济效益 有所降低。
发明内容
本发明为解决轻烃、轻油和重油耦合催化裂解过程中，采用提升管反应器进行循 环反应再生时，轻烃、轻油和重油的反应难以在各自适宜条件下反应的技术问题，提供一种 新的并列式复合提升管循环反应_再生装置。该方法用于多产乙烯、丙烯的重油催化裂化 过程中，具有乙烯、丙烯收率高，经济性好的优点。为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下一种并列式复合提升管循环反 应-再生装置，主要包括至少一个内嵌提升管反应器1、外置提升管反应器19、再生器2、沉 降器3 ；沉降器3内部设有气固旋风分离器8和气固快速分离器25，顶部开有产品出口 12， 下部为汽提段4，汽提段4在再生器2内部，经待生催化剂输送管18和再生器2相连；再生 器2内部设有气固旋风分离器24，上部开有烟气出口 16，下部分别通过再生斜管5和20与 内嵌提升管反应器1的下部和外置提升管反应器19的下部相连；内嵌提升管反应器1的上 部出口与沉降器3内的气固快速分离器25相连，中部为主反应区，位于再生器2内部，下部 位于再生器2外部，并设有至少一个进料喷嘴11 ；外置提升管反应器位于再生器2外部，上 部出口与沉降器3内的气固快速分离器25相连，下部设有进料喷嘴22 ；沉降器3和内嵌提 升管反应器1相互并列。上述技术方案中，内嵌提升管反应器1可为2 3根；各内嵌提升管反应器1的主 反应区可以变径，位于再生器2下部催化剂密集的密相区部分的管径小，位于再生器2上部 催化剂密度低的稀相区部分的管径大，从而形成两个反应区，适合再生器2密相床和稀相 床温差较大的情况，以减少提升管不同部位温度差异过大而引起的变形，管径比优选范围 为0. 5 0. 9 ；各内嵌提升管反应器1的进料喷嘴10可设置至少2个，进轻烃、轻油或回炼 未反应的轻烃、轻油。外置提升管反应器19可为2 3根；各外置提升管反应器19的进料 喷嘴10可设置至少2个，进重油或回炼未反应的重油。再生器2的密相区内设有燃料油气 喷嘴15，可喷燃料油气来提高再生器温度。沉降器3内的气固旋风分离器8和再生器2内 的气固旋风分离器24均为1 3级。轻烃、轻油原料优选混合C4气体、石脑油、FCC汽油、轻柴油或加氢尾油，重油原料 优选常压蜡油、常压渣油、减压蜡油或减压渣油。各内嵌提升管反应器1的平均反应温度为 570 680°C，反应压力为0. 1 0. 35MPa，剂油比为6 40(重量比)，反应器内催化剂密 度为50 400千克/米3，油气进入反应器处线速度为0. 5 8米/秒；各外置提升管反应 器19的平均反应温度为470 550°C，反应压力为0. 1 0. 35MPa，剂油比为4 12 (重量 比)，反应器内催化剂密度为50 100千克/米3，油气进入反应器处线速度为4 13米/ 秒；再生器2温度为650 750°C。催化剂选自至少一种孔径为0. 4 0. 65纳米的硅铝、铝磷、硅磷铝分子筛或复合 分子筛，载体为适宜的多孔性基体材料混合物，多孔基体材料包括高岭土、氧化铝、氧化硅、 氧化镁、氧化锆、氧化钍、氧化铍等，其本身具有酸性，有一定催化性能，基体也可以是共凝 胶形式。本发明所述的产物收率定义为单位时间生成的乙烯、丙烯质量除以原料量，转化 率定义为(100-未转化的原料)/100X100%。停留时间为提升管反应器体积除以油气对数 平均体积流量，其中油气对数平均体积流量为提升管出口和入口油气体积流量之差除以油 气出口和入口平均体积流量之商的对数。剂油比(C/0)为催化剂循环量(吨/小时)与总进料量(吨/小时)之比。本发明提出将裂解轻烃、轻油的提升管反应器置于再生器内部，并引入燃料油气 线。这样，一方面轻烃、轻油裂解过程可以利用再生器内部的高温氛围提供反应所需热量， 并减少提升管反应器的热量损失，实现轻烃、轻油高温催化裂解制乙烯、丙烯；另一方面， 重油催化裂化过程可以不受轻烃、轻油裂解的影响，在相对温和的条件下生产优质汽柴油。 采用本发明的技术方案可保证轻烃、轻油裂解的提升管反应器内平均反应温度达到570 680°C，剂油比为6 40 ；重油催化裂化的平均反应温度为470 550°C，剂油比为4 12。 在两根提升管反应器分别以大庆减压蜡油、FCC轻汽油为原料，采用含USY和ZSM-5两种分 子筛的催化剂，大庆减压蜡油的反应温度为500°C、剂油比为6，FCC轻汽油的反应温度为 670°C、剂油比为35时，乙烯和丙烯单程收率为26. 73%，取得了较好的技术效果。
图1为本发明所述装置的结构示意图。图1中，1为内嵌提升管反应器；2为再生器；3为沉降器；4为汽提段；5为内嵌提 升管的再生斜管；6为内嵌提升管的再生滑阀；7为待生塞阀；8为沉降器内旋风分离器；9 为空气分布器；10为内嵌提升管的喷嘴；11为轻烃、轻油类原料；12为裂解气；13为提升介 质；14为再生空气；15为燃料油气喷嘴；16为烟气出口 ；18为待生催化剂输送管；19为外 置提升管反应器；20为外置提升管的再生斜管；21为外置提升管的再生滑阀；22为外置提 升管的喷嘴；23为重油类原料；24为再生器内旋风分离器；25为气固快速分离器。轻烃、轻油原料11经进料喷嘴10进入内嵌提升管反应器1中，与再生催化剂接 触，反应生成含有低碳烯烃的产物携带待生催化剂经过气固快速分离器25进入沉降器3和 汽提段4 ；重油原料23经进料喷嘴22进入外置提升管反应器19中，与分子筛催化剂接触， 反应生成的产物携带待生催化剂经过气固快速分离器25进入沉降器3和汽提段4 ；旋风分 离器8分离出来的大部分催化剂进入汽提段4，而气相产品以及部分未被旋风分离器8分 离的催化剂进入下一级旋风分离器进行再次分离；气相产品12经出口管线进入后续的分 离工段；被旋风分离器8分离出的待生催化剂经过汽提后经过待生催化剂输送管18和待生 塞阀7，进入再生器2中烧炭再生，焦炭燃烧生成的烟气经再生器内旋风分离器24，从烟气 出口 16进入后续的能量回收系统；再生完成的催化剂通过内嵌提升管的再生斜管5进入内 嵌提升管1，经外置提升管的再生斜管20进入外置提升管19 ；提升介质13使内嵌提升管1 和外置提升管19中的再生催化剂向上运动，和分别和原料11、23接触反应。下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。
具体实施例方式实施例1在图1所示的装置上，进行了多产乙烯的2组实验，反应原料、催化剂、反应条件及 结果如表1所示。内嵌式提升管反应器规格为Φ40毫米X4毫米X4. 5米，没有变径。外 置式提升管反应器规格为Φ25毫米X2.5毫米X6米，没有变径。沉降器规格为Φ80毫 米X6毫米X 1.5米，其中旋风分离器为一级。再生器规格为Φ325毫米X8毫米X4米， 其中旋风分离器为一级。内嵌式提升管反应器嵌套于再生器内部，下部位于再生器外部的地方装有一个进料喷嘴。再生器内距底部2米的平面上设有三个燃料油气喷嘴，等分排布， 通入甲烷气体进行燃烧，甲烷流量为80毫升/分钟。混合C4中丁烯的质量百分含量为73. 8% (其中顺_2_ 丁烯的质量百分含量为 23. 48%，反-2- 丁烯的质量百分含量为48. 86%,1-丁烯的质量百分含量为1. 46% )，正丁 烷的质量百分含量为26. 2% ；FCC轻汽油主要为戊烯、己烯，质量百分含量分别为36. 4%和 34. 1 % ；大庆减压蜡油的密度为0. 88克/厘米3，H的质量百分含量为13.52%，饱和分的质 量百分含量为85. 82%，芳香分的质量百分含量为11. 54%，胶质的质量百分含量为2. 64%； 大庆常压渣油的密度为0. 90克/厘米3，H的质量百分含量为12. 63%,饱和分的质量百分 含量为47. 54%,芳香分的质量百分含量为29. 82%，胶质的质量百分含量为22. 61 %，浙青 质的质量百分含量为0.03%。第1组实验中FCC汽油和大庆减压蜡油的质量比为4 6， 第2组实验中混合C4和大庆常压渣油的质量比为2 8。实验所用催化剂的制备方法将HZSM-5分子筛、超稳Y型分子筛、载体和粘结剂机 械混合，加入适量水、HCl和H3PO4，控制PH值不小于3，浆液搅拌均勻后于500°C下喷雾成 型。所得混合分子筛催化剂中，分子筛与基质的质量比为3 6.9，？205含量为1%;拟511-5分 子筛的硅铝摩尔比SiO2Al2O3为38，超稳Y型分子筛的硅铝摩尔比SiO2Al2O3为8 ；ZSM-5和 Y分子筛的质量比为2 8;基质为高岭土和三氧化二铝的混合物，两者的质量比为2 8。再生器内的温度为680 730°C。表1
权利要求
一种并列式复合提升管循环反应 再生装置，主要包括内嵌提升管反应器(1)、外置提升管反应器(19)、再生器(2)、沉降器(3)；沉降器(3)内部设有气固旋风分离器(8)和气固快速分离器(25)，顶部开有产品出口(12)，下部为汽提段(4)，汽提段(4)在再生器(2)内部，经待生催化剂输送管(18)和再生器(2)相连；再生器(2)内部设有气固旋风分离器(24)，上部开有烟气出口(16)，下部分别通过再生斜管(5)和(20)与内嵌提升管反应器(1)的下部和外置提升管反应器(19)的下部相连；内嵌提升管反应器(1)的上部出口与沉降器(3)内的气固快速分离器(25)相连，中部为主反应区，位于再生器(2)内部，下部位于再生器(2)外部并设有至少一个进料喷嘴(11)；外置提升管反应器位于再生器(2)外部，上部出口与沉降器(3)内的气固快速分离器(25)相连，下部设有进料喷嘴(22)；沉降器(3)和内嵌提升管反应器(1)相互并列。
2.根据权利要求1所述的并列式复合提升管循环反应_再生装置，其特征在于所述进 料喷嘴(11)和(22)分别至少为2个。
3.根据权利要求1所述的并列式复合提升管循环反应_再生装置，其特征在于再生器 (2)的密相区处设有燃料油气喷嘴(15)。
4.根据权利要求1所述的并列式复合提升管循环反应_再生装置，其特征在于所述的 气固旋风分离器⑶和(24)均为1 3级。
5.根据权利要求1所述的并列式复合提升管循环反应_再生装置，其特征在于所述的 再生器(2)内部的内嵌提升管反应器(1)的主反应区位于密相床中的管径小，位于稀相床 中的管径大，管径比为0. 5 0. 9。
6.根据权利要求1所述的并列式复合提升管循环反应_再生装置，其特征在于内嵌提 升管反应器⑴为2 3根。
7.根据权利要求1所述的并列式复合提升管循环反应_再生装置，其特征在于外置提 升管反应器(19)为2 3根。
全文摘要
本发明涉及一种并列式复合提升管循环反应-再生装置，主要解决现有轻烃、轻油和重油耦合催化裂解过程中，采用提升管反应器进行循环反应再生时，轻烃、轻油和重油的反应难以在各自适宜条件下反应的问题。本发明通过采用反应-再生装置主要包括内嵌提升管反应器1、外置提升管反应器19、再生器2、沉降器3；内嵌式提升管反应器1的下部在再生器2的外部，中部的主反应区设在再生器2内部；外置式提升管反应器19在再生器2外部；沉降器3、汽提段4和内嵌提升管反应器1相互并列的技术方案较好地解决了该问题，可用于多产乙烯、丙烯的重油催化裂化工业生产中。
文档编号C10G11/14GK101992046SQ200910057830
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月31日 优先权日2009年8月31日
发明者李晓红, 王洪涛, 谢在库, 金永明 申请人:中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院