专利名称：一种低油剂接触温差的催化裂化方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种降低汽油烯烃含量并降低油剂接触温差、提高装置能量利用率的催化裂化方法和装置。
背景技术：
车用汽油烯烃含量高带来严重的环保问题，汽车尾气中的N0X、HC含量大幅度增力口，大气对流层的臭氧含量增加，加上别的有毒排放物，甚至在城市中形成光化学烟雾。车用汽油的烯烃含量来源于催化汽油，因此降低催化汽油的烯烃含量是人们追求的工艺目标之一。根据我国的实际情况，催化裂化汽油都进行加氢等再处理过程是不现实的，加工成本 也会进一步提高。因此必须立足于催化裂化装置本身，通过技术进步和装置改造解决催化裂化汽油烯烃含量高的问题。另外，使有限的石油资源尽可能的生产更多的低碳烯烃等化工产品，是对催化裂化装置提出的新的要求。为了在催化裂化装置降低汽油烯烃含量，或/和生产更多的低碳烯烃产品，行之有效的方法是在催化裂化装置上建设专门的汽油转化反应器，或将汽油回炼，使汽油再次反应，转化成要求的产品。美国专利USP3784463提出了在常规催化裂化装置上增设一个提升管反应器，专门用于汽油反应的方法，汽油提升管与原来的原料提升管共用一个再生器。中国专利CN02139064. 9、CN02116786. 9、CN200510017746. 4等提出来类似方案。以上发明中，由于再生催化剂温度较高(700°C左右)，与汽油接触反应时，发生热裂化等副反应，使汽油转化成多余的干气和焦炭。同时由于汽油反应需要的反应热很少，而汽油又需要较低的反应温度，致使反应过程剂油比较低，严重影响反应结果。中国专利CN00102981. 9提供了降低再生剂温度的方法，主要技术特点为待生催化剂经汽提、不完全再生后进入催化剂冷却器，冷却后的催化剂返回提升管反应器或流化床反应器循环使用。该催化剂选自半再生催化剂、半再生催化剂与再生催化剂的混合物、单段再生的不完全再生催化剂。但是该专利并没涉及将待生催化剂、特别参与汽油改质反应后的待生催化剂重新返回提升管反应器或流化床反应器循环使用。中国专利CN200510017746. 4提出了通过催化剂回流管将提升管反应器上部的催化剂引出与来自再生器的催化剂混合使用，可实现催化剂在反应器内的回流、循环，在不改变与原装置间催化剂循环量的条件下，有效提高了反应区的剂油比。但是此种方法须专门建造将提升管反应器上部催化剂引回提升管底部的催化剂回流管，且如何将催化剂引出的工程问题在专利中并没有很好的解决，与汽油反应后的催化剂直接引入了沉降器，并没有充分利用其较高的剩余活性。对于目前的重油催化裂化装置，由于再生催化剂的温度过高(高达690 7100C )，提升管反应器进料段剂油接触温差高达450 550°C，热裂化等副反应大量增加，从而使产品分布变差——特别是干气和焦炭产率增加；同时，剂油比只能控制在较小的范围内(一般为原料油进料量的5 7倍)，导致提升管反应器内催化剂整体活性不足，也加剧了热裂化等副反应的发生。为了改善催化剂与重质原料油接触状态，降低接触温度，提高剂油比，UOP公司在NRPA2004会议上提出了 RxCAT技术。其实质是从汽提段将部分反应后的低温待生催化剂引回提升管底部，与高温再生催化剂混合，使再生剂的温度降低，再与重油接触反应。但由于重油反应后的待生催化剂活性已很低，在降低催化剂温度、提高剂油比的同时，也降低了催化剂的活性。中国专利CN200510017745.X提出了在重油反应器旁并联一个与其公用的再生装置的汽油反应器，使其经过汽油反应器后并在汽油汽提沉降器中分离的催化剂经催化剂输送管进入重油反应器，与来自再生器的再生催化剂混合参加重油反应；经过汽油反应器后的催化剂部分回流至汽油反应器底部，与来自再生器的再生催化剂混合使再生催化剂降温后参加汽油反应。但是由于从再生器引来的提升管温度亦然高达690°C以上。分析背景技术可知(一)汽油分子碳数少，反应活性较低，宜在较高反应能量下进行，即须在较大剂油比、较长的停留时间条件下进行反应。现有的汽油回炼工艺流程，以液相汽油馏分与催化剂接触，导致过高的油剂接触温差，宜生成五配位正碳离子，从而生成大量的干气；(二)与汽油反应后的待生催化剂结焦量很低，仍保持较高活性，且温度较低；(三)在催化原料等重油催化裂化过程中也存在油剂接触温差普遍较大，造成干气、焦炭等 非理想产品收率增大，也使能量利用的不合理。
发明内容
本发明的目的是提供一种低油剂接触温差的催化裂化方法和装置。在降低汽油烯烃含量同时降低油剂接触温差、提高催化裂化装置能量的利用率。本发明所述的一种低油剂接触温差的催化裂化工艺方案I)在常规的重油裂化反应器旁建立一套汽油改质反应器，两套反应器共用一套再生器，汽油改质反应器为提升管加密相流化床或提升管，汽油改质反应器后紧跟独立的汽提沉降器；重油裂化反应器为提升管或提升管加流化床。其中汽油改质反应器为提升管加密相流化床形式时，密相流化床可在汽提沉降器的汽提段建立，即待生剂密相床层漫过提升管出口 ；重油裂化反应器为提升管加流化床反应器时，可选用提升管加上部扩径的流化床。2)将来自汽油沉降器的待生催化剂分别通过管路部分引回汽油改质反应器底部的催化剂混合器，部分引回重油裂化反应器底部的催化剂混合器，剩余部分待生催化剂可引回再生器内进行再生；将来自再生器的再生催化剂通过管路一起/分别引入换热器降温，使其与换热介质热交换而被冷却到500 690°C，再将其分别引入汽油改质反应器底部的催化剂混合器和重油裂化反应器底部的催化剂混合器。使所述的再生催化剂和待生催化剂在流化水蒸气的作用下在各自催化剂混合器内充分混合后输入反应器，与待处理的粗汽油或重油接触，从而实现各自的催化裂化反应。所述的催化剂混合器内待生剂和再生剂的混合条件汽油改质反应器底部的催化剂混合器内待生剂与再生剂的重量混合比例为I : 5 I : 1，混合的催化剂温度540 660°C;重油裂化反应器底部的催化剂混合器内待生剂与再生剂的重量混合比例为I : 5 I 2，混合的催化剂温度550 680°C。所述的催化剂混合器可以是空腔式混合器或内设环流分布管的催化混合器。空腔式混合器包括一个圆柱形筒体，其直径一般为提升管直径的I. 2 3倍，筒体顶部与反应器主管道同轴连接，筒体两边的催化剂输送管道将待生剂和再生剂引入混合器内，筒体底部与输送水蒸气或/和干气等预提升气的汽提管连接；内设环流分布管的催化混合器与空腔式混合器基本相同，是在混合器筒体内安装一个环形板，以减少催化剂径向环流，更好引导催化剂在筒体内形成外环与内环的环流，在混合器筒体底部设有气体分布管并引入水蒸气或/和干气作为流化气，并调节流化气的压力、流量，使内、外环空间具有不同气速，利用催化剂在内、外环空间的密度差形成环流而实现对两股催化剂的更好混合。3)以炼厂现有的低温热将回炼粗汽油换热较高温度，优选换热至气相，即将粗汽油换热至150 350°C，优选200 300°C ;将催化原料和回炼油换热至150 380°C，优选200 350。。。4)汽油改质反应器的反应条件为控制催化剂混合器内催化剂温度为540 660°C，剂油质量比6 12，反应时间2. O 10. Os，反应器出口温度450 540°C，流化床的床层线速度I 6m/s ；重油裂化反应器的反应条件为控制催化剂混合器内催化剂温度为550 680°C，剂油质量比5 12，反应时间2. O 6. Os，反应器出口温度470 550°C ；5)汽油改质反应后的油气可以直接与重油裂化反应后的油气可以一块注入一个共同的分离稳定系统；也可以注入单独分离稳定系统，而重油裂化反应器反应后的油气进入主分离系统，其中分离得到的粗汽油作为汽油改质反应器的原料。相对于传统的催化裂化技术，本发明通过以下三点来降低油剂接触温差(一)从再生器引出的再生催化剂先通过换热器回收高品位热能，再进入汽油改质反应器底部的催化剂混合器或重油裂化反应器底部的催化剂混合器；(二)将粗汽油改质反应后的待生催化剂引回与冷却后的再生催化剂混合，可充分利用其较高的剩余活性，并可进一步降低与物料反应的催化剂温度；(三)通过低温热将参与反应的原料，包括催化原料、回炼油和需改质的粗汽油，加热至较高温度，特别是需改质的粗汽油可加热至气相，进一步提高反应物料的温度。本发明的技术优点阶梯利用各级热能，充分挖掘节能潜力；充分利用与汽油反应后再生剂仍然具有较高的催化活性，由于其温度较低，可以在不影响原装置热平衡的情况下调至较高剂油比下进行反应，从而提高反应器系统内催化剂的整体活性；反应器底部设有催化剂混合器，将从汽油改质反应器引回的待生剂和冷却后的再生催化剂混合均匀，使其活性和温度均匀，从而油剂混合趋于良性，以避免原料油与催化剂接触混合瞬间由于两者温差较大、传热不均匀造成的局部过热现象，减少热裂化反应程度。
图I带有汽油改质反应器的重油催化裂化装置，其中重油裂化反应器为提升管，汽油改质反应器为提升管加床层反应器。图2带有汽油改质反应器的重油催化裂化装置，其中重油裂化反应器为提升管加流化床，汽油改质反应器为提升管。其中1、重油裂化反应器 la、流化床段 2、汽油改质反应器 2a、汽油改质反应器床层反应器段3、沉降器4、汽油汽提沉降器5、再生器6、重油裂化再生剂取热器 61、冷却介质入口 62、冷却介质出口 7、汽油改质再生剂取热器 71、冷却介质入口 72、冷却介质出口 8、重油裂化催化剂混合器9、汽油改质催化剂混合器10a、流化气(重油裂化反应器底部)10b、汽油改质反应器底部流化气 11、重油原料油12、粗汽油13a、重油反应器底部待生剂输送管 13b、汽油反应器底部待生剂输送管 13c、引至再生器待生剂输送管14、重油反应后的油气15、汽油反应后的油气
具体实施例方式以下结合图I、图2详细说明本发明的方法和装置。本发明所述的低油剂接触温差催化裂化装置由重油裂化反应器I、沉降器3、再生器5、汽油改质反应器2、汽油汽提沉降器4、重油裂化再生剂取热器6、汽油改质再生剂取热器7组成；再生器5位于沉降器3的底部由连接管连通；重油裂化反应器I底端与重油裂化催化剂混合器8连接；重油裂化催化剂混合器8通过重油裂化再生剂取热器6与再生器5连接；重油裂化反应器I为提升管或提升管加流化床段Ia反应器，顶端与沉降器3连接；汽油改质反应器2为提升管加密相流化床2a或提升管反应器，汽油改质反应器2底端与汽油改质催化剂混合器9连接；汽油改质催化剂混合器9通过汽油改质再生剂取热器与再生 器5连接；汽油改质反应器2顶端与汽油汽提沉降器4连接；重油裂化催化剂混合器8通过通往重油反应器底部待生剂输送管13a与汽油汽提沉降器4底部连接；汽油改质催化剂混合器9通过通往汽油反应器底部待生剂输送管13b与汽油汽提沉降器4底部连接；汽油汽提沉降器4底部通过引至再生器的待生剂输送管13c与再生器5连接。汽油改质反应后的待生催化剂部分通过通往重油反应器底部待生剂输送管13a引至重油反应器底部的重油裂化催化剂混合器8，部分通过通往汽油反应器底部待生剂输送管13b引至汽油改质反应器底部的汽油改质催化剂混合器9，剩余部分可通过引至再生器的待生剂输送管13c引至再生器5进行再生，引至再生器的待生剂输送管13c也可全部关闭或取消该段输送管线，将汽油改质反应后的待生催化剂通过待生剂输送管13a、待生剂输送管13b引回反应器底部。重油裂化反应器I可以是图I中所示的提升管形式，也可以是图2所示的提升管加流化床层段Ia形式；汽油改质反应器可以在汽油汽提沉降器4中建立汽油改质反应器床层反应器段2a，也可以是提升管反应器出口直接连接旋风分离器。重油裂化催化剂混合器8和汽油改质催化剂混合器9可以图I中所示的空腔式混合器，也可以是图2中所示的内设环流分布管的催化混合器，但是并不说明图I的装置只可采用空腔式催化剂混合器、图2的装置只可采用内设环流分布管的催化混合器，两者是可以任意交换搭配的。实施例I本实施例流程如图I所示，再生器5中部分高温催化剂通过催化剂输送管进入重油裂化再生剂取热器6，低温位的水或水蒸气由冷却介质入口 61通入冷却介质，并经冷却介质出口 62流出，将温度在660 730°C的再生催化剂降低至620 680°C，然后经再生斜管和再生催化剂滑阀进入重油裂化反应器底部的空腔式重油裂化催化剂混合器8，汽油汽提沉降器内部分温度在450 550°C待生剂通过催化剂输送管道13a也引至空腔式重油裂化催化剂混合器8，在包括水蒸气/和裂化气组成的流化气IOa的作用下在重油裂化催化混合器8充分混合上行，与重油裂化反应器I下部的重质原料油11接触混合、反应，沿重油裂化反应器I上行，并进入沉降器内旋风分离器进行油气、催化剂剂分离，催化剂进入沉降器下部，重油反应后的油气14通过沉降器顶部的二级分离后进入油气分离稳定系统，重油裂化反应的操作条件为劣质原料预热温度150 350°C，优选200 300°C;在重油裂化催化混合器8内充分混合后的催化剂温度为550 680°C，剂油质量比5 12，反应时间2. O
6.Os。再生器5中的另一股高温催化剂通过催化剂输送管进入汽油改质再生剂取热器7，低温位的水或水蒸气由冷却介质入口 71通入冷却介质，并经冷却介质出口 72流出，将温度在660 730°C的再生催化剂降低至580 670°C，然后经再生斜管和再生催化剂滑阀进入汽油改质反应器底部的空腔式汽油改质催化剂混合器9，汽油汽提沉降器内部分温度在450 550°C待生剂通过催化剂输送管道13b也引至空腔式汽油改质催化剂混合器9，在包括水蒸气/和裂化气组成的流化气IOb的作用下在汽油改质催化剂混合器9充分混合上行，与汽油改质反应器2下部的须改质的粗汽油12接触混合、反应，沿汽油改质反应器2上行，并进入汽油汽提沉降器所形成的床层反应器段2a，催化剂进入床层并参与床层形成及 流化，汽油反应后的油气15沿床层上行，通过沉降器顶部的二级分离后进入油气分离稳定系统；汽油改质后的油气可以直接与重油裂化应后的油气可以一块注入一个共同的分离稳定系统；也可以注入单独分离稳定系统，而重油裂化反应器反应后的油气进入主分离系统，其中分离得到的粗汽油作为汽油改质反应器的原料。汽油改质反应系统的操作条件为控制催化剂混合器内催化剂温度为540 660°C，剂油质量比6 12，反应时间2. O 10. Os，反应器出口温度450 540°C，流化床的床层线速度I 6m/s ；实施例2本实施例流程如图2所示，由于与图I流程基本相同，故重点介绍不同之处。重油裂化反应器I底部采用提升管，中上部采用扩径以形成流化床段la。为了控制反应温度，在流化床段Ia的下部注入急冷剂，该急冷剂包括水、回炼油、汽油、柴油、污油，注入量为重质原料油11的I 10wt% ;汽油改质反应器2采用提升管反应器，提升管出口直接与旋风分离器相连；催化剂混合器8和9采用内设环流分布管的催化混合器。图I与图2所示装置的操作条件相同。为验证本发明的效果，采用图I所示的工艺流程，在某炼油厂的80万吨/年重油催化裂化装置上进行工业试验，表I为原料性质，表2为操作条件，表3为实验结果。所有的实验均采用兰州催化剂厂的LVR催化剂。表2中现有技术流程与本发明基本类似，但汽油汽提器内待生剂不引回参与重油和汽油的反应，直接引回再生器进行再生；再生催化剂不进入取热器降温，也不能进行回收高温位蒸汽；改质汽油和重油原料进入提升管内的温度较低。现有技术和本发明，改质汽油均进入单独的分馏系统，再进入汽油吸收稳定系统，从油气分离塔分离的粗汽油进入汽油改质反应器。对原来的催化原料进行分馏切割分别得到优质原料和劣质原料(性质见表I)，将优质原料和劣质原料分别进入各自的催化裂化反应区进行反应，各自采用的优化反应条件如表2所示，同常规重油催化裂化相比较，采用该专利技术可以使轻质油收率提高2. 6个百分点，液收率提高3. 3个百分点，干气和焦炭产率明显降低。详细产品分布可见表3。表I原料性质
权利要求
1.一种低油剂接触温差催化裂化工艺方法，其特征在于 1)采用常规重油催化裂化反应器与汽油改质反应器耦合，两套反应器共有一套再生器，汽油改质反应器为提升管加密相流化床或提升管反应器，汽油改质反应器后紧跟独立的汽提沉降器；重油裂化反应器为提升管或提升管加流化床反应器； 2)将来自汽油沉降器的待生催化剂分别通过管路部分引回汽油改质反应器底部的催化剂混合器，部分引回重油裂化反应器底部的催化剂混合器，剩余部分待生催化剂引回再生器内进行再生；将来自再生器的再生催化剂通过管路一起或分别引入换热器降温，使其与换热介质热交换而被冷却至500 690°C，再将其分别引入汽油改质反应器底部的催化剂混合器和重油裂化反应器底部的催化剂混合器，使再生催化剂和待生催化剂在流化气的作用下在各自的催化剂混合器内充分混合后输入反应器； 3)以炼厂现有的低温热将回炼粗汽油换热至150 350°C，将催化重油和回炼油换热至150 380°C ;将换热后的的粗汽油、重油分别注入汽油改质反应器和重油裂化反应器底部，与混合好的催化剂接触，从而实现各自的催化裂化反应； 4)汽油改质反应后的油气直接与重油裂化反应后的油气一块注入一个共同的分离稳定系统；或注入单独分离稳定系统；重油裂化反应后的油气进入主分离系统，其中分离得到的粗汽油作为汽油改质反应器的原料。
2.根据权利要求I所述的低油剂接触温差催化裂化工艺方法，其特征在于所述的催化剂混合器内待生剂和再生剂的混合条件汽油改质反应器底部的催化剂混合器内待生剂与再生剂的重量混合比例为I : 5 1，混合的催化剂温度540 660°C ;重油裂化反应器底部的催化剂混合器内待生剂与再生剂的重量混合比例为I : 5 2，混合的催化剂温度550 680O。
3.根据权利要求I所述的低油剂接触温差催化裂化工艺方法，其特征在于所述的换热升温后的粗汽油换热至200 300°C ;将催化原料和回炼重油原料换热至200 350°C。
4.根据权利要求I所述的低油剂接触温差催化裂化工艺方法，其特征在于所述的催化裂化反应器内的反应条件分别如下 汽油改质反应器的反应条件为控制催化剂混合器内催化剂温度为540 660°C，剂油质量比6 12，反应时间2. O 10. Os,反应器出口温度450 540°C，流化床的床层线速度I 6m/ s ； 重油裂化反应器的反应条件为控制催化剂混合器内催化剂温度为550 680°C，剂油质量比5 12，反应时间2. O 6. Os，反应器出口温度470 550°C。
5.一种权利要求I所述的低油剂接触温差催化裂化装置，低油剂接触温差催化裂化装置由重油裂化反应器(I)、沉降器(3)、再生器(5)、汽油改质反应器(2)、汽油汽提沉降器(4)、重油裂化再生剂取热器(6)、汽油改质再生剂取热器(7)组成；其特征在于再生器位于沉降器的底部由连接管连通；重油裂化反应器底端与重油裂化催化剂混合器(8)连接；重油裂化催化剂混合器通过重油裂化再生剂取热器与再生器连接；重油裂化反应器为提升管或提升管加流化床段(Ia)反应器，顶端与沉降器连接；汽油改质反应器为提升管加密相流化床(2a)或提升管反应器，汽油改质反应器底端与汽油改质催化剂混合器(9)连接；汽油改质催化剂混合器通过汽油改质再生剂取热器与再生器连接；汽油改质反应器顶端与汽油汽提沉降器连接；重油裂化催化剂混合器通过通往重油反应器底部待生剂输送管(13a)与汽油汽提沉降器底部连接；汽油改质催化剂混合器通过通往汽油反应器底部待生剂输送管(13b)与汽油汽提沉降器底部连接；汽油汽提沉降器底部通过引至再生器的待生剂输送管(13c)与再生器连接。
6.根据权利要求5所述的低油剂接触温差催化裂化装置，其特征在于所述的汽油汽油改质反应器为提升管加密相流化床形式时，密相流化床可在汽提沉降器的汽提段建立，即待生剂密相床层漫过提升管出口 ；重油提升管为提升管加流化床反应器时，可选用提升管加上部扩径的流化床形式。
7.根据权利要求5所述的低油剂接触温差催化裂化装置，其特征在于所述的催化剂混合器是空腔式混合器或内设环流分布管的催化混合器； 空腔式混合器包括一个圆柱形筒体，其直径一般为提升管直径的I. 2 3倍，筒体顶部与反应器主管道同轴连接，筒体两边的催化剂输送管道将待生剂和再生剂引入混合器内，筒体底部与输送水蒸气或/和干气等预提升气的汽提管连接； 内设环流分布管的催化混合器与空腔式混合器基本相同，是在混合器筒体内安装一个环形板，以减少催化剂径向环流，引导催化剂在筒体内形成外环与内环的环流，在混合器筒体底部设有气体分布管并引入水蒸气或/和干气作为流化气。
全文摘要
本发明涉及低油剂接触温差的催化裂化方法和装置；采用常规重油催化裂化反应器与汽油改质反应器耦合，两套反应器共有一套再生器，将来自汽油沉降器的待生催化剂部分引回汽油改质反应器底部，部分引回重油裂化反应器底部，剩余部分待生催化剂引回再生器内进行再生；将来自再生器的催化剂冷却至500～690℃，引入汽油改质反应器底部和重油裂化反应器，再生催化剂和待生催化剂在流化气的作用下输入反应器；将回炼粗汽油、催化重油和回炼油注入汽油改质反应器和重油裂化反应器底部，与混合好的催化剂接触反应；本工艺可降低汽油烯烃含量并降低油剂接触温差、提高装置能量利用率。
文档编号C10G55/00GK102925210SQ201110231198
公开日2013年2月13日 申请日期2011年8月12日 优先权日2011年8月12日
发明者白跃华, 张兆前, 周华群, 梅建国, 胡雪生, 李文琦, 董卫刚, 李潇, 何涛波 申请人:中国石油天然气股份有限公司