整合加氢裂化和流化催化裂化的裂化系统和方法
【专利摘要】提供一种裂化烃类原料的系统和方法，就希望的产品收率而言，其允许显著的灵活性。整合的方法包括将原料和氢引入到包含第一加氢裂化催化剂的第一加氢裂化反应区域中以产生第一区域流出物。将该第一区域流出物和任选的氢通到包含第二加氢裂化催化剂的第二加氢裂化反应区域中，以产生第二区域流出物。将底部馏分通到流化催化裂化反应和分离区域中，从这里回收烯烃和汽油。
【专利说明】整合加氢裂化和流化催化裂化的裂化系统和方法
[0001]相关申请
[0002]不适用
【背景技术】【技术领域】
[0003]本发明涉及组合加氢裂化和流化催化裂化操作的整合的裂化系统和方法，特别是对于在轻质烯烃和中间馏出物产品的制备中提高的灵活性。
[0004]在很多石油炼厂中商业地使用加氢裂化方法。利用它们以加工在传统加氢裂化装置中沸点在370°C _520°C和在渣油加氢裂化装置中沸点在520°C及以上的各种进料。通常，加氢裂化方法将进料分子分裂为较小即较轻分子，该分子具有较高平均挥发性和经济价值。另外，通过提 高氢与碳的比和通过去除有机硫和有机氮化合物，加氢裂化方法典型地改善烃原料的质量。来自加氢裂化操作的巨大经济效益已经导致该方法的改进和更具活性的催化剂的显著发展。
[0005]温和加氢裂化或单级单程加氢裂化发生在比加氢处理方法更苛刻并且没有传统全压力加氢裂化方法那么苛刻的操作条件下。这种加氢裂化方法是更成本有效的，但典型地导致较低的产品产率和质量。温和加氢裂化方法与传统加氢裂化相比生产更少的相对较低质量的中间馏出物产品。取决于所加工的原料和产品的规格可使用单一或多个催化剂体系。单级加氢裂化是各种配置中最简单的，并且典型地设计为在单一或双催化剂体系上使中间馏出物产率最大化。作为堆积床配置或在多个反应器中可部署(deploy)双催化剂系统。
[0006]在串流配置中，将来自第一反应器的包含轻质气体(例如C「C4、H2S, NH3)和所有残余烃类的全部加氢处理/加氢裂化产品物流送入第二反应器。在两级配置中，通过将原料通过在第一反应器内的加氢处理催化剂床上来精炼原料。将流出物通到分馏塔以分离沸点为36°C _370°C的轻质气体、石脑油和柴油产品。然后使沸点高于370°C的烃类通到第二反应器用于另外的裂化。
[0007]在流化催化裂化(FCC)方法中，用保持在流态化状态的在连续基础上再生的酸性催化剂来催化裂化石油衍生的烃类。来自这种方法的主要产品通常是汽油。通过FCC方法也生产较少量的其它产品，例如液化石油气和裂化瓦斯油。在将再生的催化剂循环回到反应区域之前，在高温及空气的存在下，将沉积在催化剂上的焦炭烧掉。
[0008]近年来，存在通过FCC操作除了生产汽油之外，生产用于各种化学工艺的有价值的粗原料的轻质烯烃的趋势。这些操作具有显著的经济优势，尤其对于与石油化工生产设施高度整合的炼油厂。
[0009]存在不同的方法以通过FCC操作生产轻质烯烃。某些FCC操作是基于原料与催化剂的短接触时间，例如，如在美国专利号4，419，221,3, 074，878和5，462，652中公开的，通过引用将它们并入本文。然而，原料和催化剂之间的短接触时间典型地导致相对低的进料转化率。
[0010]其它的FCC操作是基于使用五硅环沸石型沸石，例如在美国专利号5，326，465中公开的，通过引用将它并入本文。然而，五硅环沸石型沸石催化剂的使用将仅通过过度裂化也是高价值产品的汽油馏分来提高轻质馏分烃的产率。
[0011]另外的FCC操作是基于在高温下进行裂化反应，例如在美国专利号4，980，053中公开的，通过引用将它并入本文。然而，这种方法可导致相对高水平的干气生产。
[0012]另外的FCC方法是基于在高温下和短接触时间和使用特定基础裂化催化剂和包含形状选择性沸石的添加剂的催化剂混合物下裂化进料油，如在美国专利号6，656，346中公开的，通过引用将它并入本文。基于这种方法的工艺也称作高苛刻度流化催化裂化(HS-FCC)。这种工艺的特点包括下流式反应器、高反应温度、短接触时间和高催化剂与油的比。
[0013]下流式反应器允许更高的催化剂与油的比，由于不需要通过蒸发的进料提升固体催化剂颗粒，并且这特别适合于HS-FCC。另外，与传统FCC工艺相比，HS-FCC工艺在相当高的反应温度(550°C -650°C )下操作。在这些反应温度下，发生两个竞争的裂化反应，热裂化和催化裂化。热裂化有助于较轻产品如干气和焦炭的形成，而催化裂化提高丙烯和丁烯的产率。在下流式反应器中的短停留时间也有利于使热裂化最小化。不希望的继发反应如消耗烯烃的氢转移反应被抑制。通过在反应器入口处将催化剂颗粒和进料混合并分散且之后在反应器出口立即分离来达到希望的短停留时间。为了补偿由于短接触时间(造成的)转化率的下降，HS-FCC工艺在相对高的催化剂与油的比下操作。
[0014]尽管单个的和分离的加氢裂化和FCC方法得到非常好地发展并且适于它们的预期目的，但是仍然存在在炼油操作中提高灵活性、效率和高价值产品产率的需要。
【发明内容】
.[0015]根据一个或多个实施方案，本发明涉及以就希望的产品产率而言以允许显著灵活性的方式裂化烃类原料的系统和方法。
[0016]根据一个或多个实施方案，提供一种用于转化原料的整合的方法，特别是用于包含具有沸点高于300°C的烃类的原料。该整合的方法包括加氢裂化和流化催化裂化，包括以下步骤:
[0017]a.将原料和氢引入到包含第一加氢裂化催化剂的第一加氢裂化反应区域中以生产第一区域流出物；
[0018]b.将该第一区域流出物和任选地另外的氢通到包含第二加氢裂化催化剂的第二加氢裂化反应区域中以产生第二区域流出物；
[0019]c.将该第二区域流出物通到分馏区域中以至少产生低沸点馏分和高沸点馏分，以及任选地一种或多种中间馏分；
[0020]d.将底部的馏分通到在促进烯烃和汽油形成和将烯烃消耗反应最小化的条件下操作的流化催化裂化反应和分离区域中；
[0021]e.从流化催化裂化反应和分离区域中回收烯烃；
[0022]f.从流化催化裂化反应和分离区域中回收汽油；
[0023]g.将至少部分来自流化催化裂化反应和分离区域的剩余的循环油输送到第一和/或第二加氢裂化反应区域中。
[0024]下面详细讨论其它方面、实施方案和这些示例性方面和实施方案的优点。此外，应当理解的是，前面的信息和下面的详细描述仅仅是不同方面和实施方案的说明性的实施例，且目的是提供用于理解要求保护的方面和实施方案的属性和特征的概述或框架。包括附图以提供不同方面和实施方案的说明和进一步理解，并且并入且构成本说明书的一部分。附图与本说明书的剩余部分一起，用于解释描述和要求保护的方面和实施方案的原理和操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]下面参考描述或涉及本发明的装置、系统和方法的附图进一步详细描述本发明。为了说明本发明的目的，附图中显示目前优选的实施方案，具有虚线所显示的任选的单元操作、入口、出口和/或物流。在意欲没有按比例绘制的附图中，每个用不同数字说明的相似部件用相似的数值来表示。在附图中:
[0026]图1是本文描述的整合的加氢裂化和流化催化裂化系统的工艺流程图；
[0027]图2是下流式流化催化裂化反应器系统的整体图；和
[0028]图3是提升管流化催化裂化反应器系统的整体图。
【具体实施方式】
[0029]提供整合的方法和装置，用于精制和加氢裂化烃类进料例如减压瓦斯油，以获得提高的产率和较高质量的产品，包括轻质烯烃丙烯和丁烯和中间馏出物产品。典型地，加氢裂化装置不生产轻质烯烃，并且传统或高苛刻度FCC方法不生产适合用作运输燃料的中间馏出物。然而，本文提供的该整合的方法和装置同时生产轻质烯烃和中间馏出物产品，同时使副产品的产生量最小化，因为在整合的装置的生产区内处理全部或大多数未转化的底部物流。根据本方法和装置，将FCC工艺底部物流(例如沸点为370°C及以上)循环到加氢裂化反应区域的第一和/或第二阶段，用于氢化和进一步裂化，这提高了中间馏出物的总产率，即来自FCC反应和分离区域和来自加氢裂化产品分馏器两者。
[0030]重要地，通过整合加氢裂化和FCC操作，灵活性水平达到通过单个非整合工艺不可达到的水平。例如,在其中加氢裂化装置转化率相对高例如80V%的操作中，由于包括但不限于反应器选择、催化剂类型、催化剂活性降低程度、操作条件和原料的特定性质的因素，将存在更少的原料进入FCC装置，且结果整合装置将产生更多石脑油和柴油产品以及更少的轻质烯烃例如丙烯。另一方面，在其中加氢裂化装置转化率相对低水平例如60V%的操作中，将存在相对增加的原料进入FCC装置从而导致相对较高水平的烯烃产品。表I显示相对于加氢裂化装置中转化率水平的烯烃、石脑油和中间馏出物产品的示例性的体积百分数产率。显著地，烯烃产率的范围可为当加氢裂化器转化率仅为20V%时的高达19V%到当加氢裂化器转化率为100V%时的0V%，其中体积百分数是基于初始进料的体积。
[0031]表I
[0032]
【权利要求】
1.一种用于转化包含沸点高于300°c的烃类的原料的整合方法，其包括加氢裂化和流化催化裂化，所述方法包括: a.将原料和氢引入到包含第一加氢裂化催化剂的第一加氢裂化反应区域中以产生第一区域流出物； b.将第一区域流出物和任选地另外的氢通到包含第二加氢裂化催化剂的第二加氢裂化反应区域中以产生第二区域流出物； c.将第二区域流出物通到分馏区域中以至少产生低沸点馏分和高沸点馏分，以及任选地一种或多种中间馏分； d.将底部馏分通到在促进烯烃和汽油形成和将烯烃消耗反应最小化的条件下操作的流化催化裂化反应和分离区域中； e.从流化催化裂化反应和分离区域中回收烯烃； f.从流化催化裂化反应和分离区域中回收汽油；和 g.将至少部分来自流化催化裂化反应和分离区域的剩余的循环油输送到第一和/或第二加氢裂化反应区域中。
2.权利要求1的方法，其中步骤(g)包括将部分剩余的循环油输送到第二加氢裂化反应区域中。
3.权利要求1的方法，其中步骤(g)包括将部分剩余的循环油输送到第一加氢裂化反应区域中。
4.权利要求1的方法 ，还包括从流化催化裂化反应和分离区域中排放气体。
5.权利要求1的方法，还包括从分馏区域中回收石脑油。
6.权利要求1的方法，还包括从分馏区域中回收中间馏出物。
7.权利要求1的方法，其中从该方法中去除部分来自分馏区域的底部馏分。
8.权利要求7的方法，其中排放的部分是底部馏分的约1V%-约10V%。
9.权利要求1的方法，其中步骤(d)还包括将另外的原料引入到流化催化裂化反应和分离区域中。
10.权利要求1的方法，其中流化催化裂化反应和分离区域包括下流式反应器。
11.权利要求1的方法，其中流化催化裂化反应和分离区域包括提升管反应器。
12.权利要求1的方法，其中步骤(d)包括输送流化裂化催化剂混合物，其包含作为流化裂化基础催化剂的流化裂化催化剂和催化剂添加剂。
13.权利要求12的方法，其中流化裂化基础催化剂构成总流化裂化催化剂混合物的约60wt % -约 95wt %。
14.权利要求12的方法，其中流化裂化基础催化剂选自粘土和无机多孔氧化物。
15.权利要求14的方法，其中流化裂化基础催化剂的堆密度为0.5g/ml-l.0g/ml，平均粒径为50微米-90微米，表面积为50m2/g-350，及孔体积为0.05ml/g-0.5ml/g。
16.权利要求12的方法，其中催化剂添加剂包括形状选择性沸石。
17.权利要求16的方法，其中形状选择性沸石的特征是平均孔径小于Y-型沸石的平均孔径。
18.权利要求16的方法，其中形状选择性沸石选自ZSM-5沸石、沸石Q、SAP0-5沸石、SAPO-1l沸石、SAP0-34沸石、五硅环沸石型的铝硅酸盐以及包括至少一种上述形状选择性沸石的组合。
19.权利要求16的方法，其中形状选择性沸石的堆密度为0.5g/ml-l.0g/ml，平均粒径为50微米-90微米,表面积为10m2/g-200m2/g,及孔体积为0.01ml/g-0.3ml/g。
20.权利要求16的方法，其中流化裂化催化剂混合物包含约5wt%-约40wt%的催化剂添加剂。
21.权利要求16的方法，其中催化剂添加剂包含约20wt%-约70wt%的形状选择性沸
O
22.权利要求16的方法，其中催化剂添加剂包含约30wt%-约60wt%的形状选择性沸
O
23.一种整合裂化装置，包括: 第一加氢裂化反应区域 包含第一加氢裂化催化剂，和包括 进料入口，其与原料来源和氢来源流体连通，和 第一区域出口； 第二加氢裂化反应区域 包含第二加氢裂化催化剂，和包括 至少一个入口，其与第一加氢裂化反应区域的第一区域出口和氢气来源流体连通，和 第二区域出口； 分馏区域，包括 入口，其与第二区域出口流体连通， 塔顶气体出口， 底部出口，和 任选地一个或多个中间馏分出口； 流化催化裂化反应和分离区域，其在促进烯烃和汽油的形成和使烯烃消耗反应最小化的条件下操作，流化催化裂化反应和分离区域包括: 至少一个入口，其与分馏区域底部出口流体连通， 烯烃出口， 汽油出口，和 至少一个循环油出口，其与第二加氢裂化反应区域的入口流体连通。
24.权利要求23的装置，其中至少一个循环油出口还与第一加氢裂化反应区域的进料入口流体连通。
25.权利要求23的装置，还包括与分馏区域的底部出口流体连通的排放出口。
26.权利要求23的装置，其中流化催化裂化反应和分离区域的入口与原料来源流体连通，该原料来源与分馏区域的底部出口分离。
27.权利要求23的装置，其中流化催化裂化反应和分离区域包括下流式反应器。
28.权利要求23的装置，其中流化催化裂化反应和分离区域包括提升管反应器。
29.权利要求22的装置，还包括 至少一个流量计，构建和配置其以测量在出口之一处的产量；和 与流量计电子连通的控制器，对其进行编程以基于测量的产量指导调节的性能。
30.权利要求29的装置，其中测量产量是烯烃出口处的流速。
31.权利要求29的装置，其中调节改变了第一加氢裂化反应区域或第二加氢裂化反应区域的转化效率。`
【文档编号】C10G15/00GK103429709SQ201280014519
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年3月9日 优先权日:2011年3月23日
【发明者】M·M·阿勒-图巴伊提, A·M·阿勒-索马利, O·R·克塞奥卢 申请人:沙特阿拉伯石油公司