專利名稱：一種催化裂化方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及石油化工技術領域，特別是涉及ー種石油烴類原料催化裂化方法及裝置。
背景技術：
催化裂化裝置是最主要的汽油生產裝置，世界絕大部分車用汽油來自催化裂化裝置，常規催化裂化采用提升管反應器。現有提升管反應器的最大弊端是提升管過長，提升管出口處的催化劑活性只有初始活性的1/3左右，因此，在提升管反應器的后半段，催化劑活性及選擇性已急劇下降，催化作用變差，熱裂化反應及其他不利二次反應增加，不但限制了單程轉化率的提高，同時導·致催化汽油烯烴含量高達45%以上，遠不能滿足汽油的新標準要求。隨著催化劑活性的降低，催化反應的選擇性必然下降，副反應自然増加。要提高催化過程的單程轉化率，核心問題是提高現有提升管反應器后半段的催化劑活性，石油大學在CN99213769. I提出了用于催化裂化的兩段串聯式提升管反應器，該反應器由兩結構相同提升管頭尾相接串聯而成，該技術通過采用兩段接力式的反應裝置，強化了常規提升管催化裂化反應過程，從而提高了催化劑的有效活性和選擇性；但該技術限于原理，缺乏可操作的實施辦法；工程實施時相當于建設兩套上下重疊的催化裂化裝置，投資費用高，實施可能性很小。CN00122845. 5公開了ー種烴油的兩段催化裂化方法，使烴油首先在第一反應器中與裂化催化劑接觸并反應，所生成的油氣送入第二反應器中與含有五元環高硅沸石的催化劑接觸并反應，所生成的油氣送入分餾塔進行分離。該方法兩反應器中的催化劑是組成和性質不同的催化劑，雖然使第一反應器的反應油氣與第二反應器中的新鮮催化劑接觸，提高了第二反應器中的產品選擇性，但該方法采用了兩種催化劑，兩套反應-再生系統，投資費用較高。CN00134054. 9公開了ー種兩段提升管催化裂化新技術，將提升管分為上下兩段，第一區催化劑來自再生器，第一區反應結束，催化劑、油氣通過設置在第一區末端的中間分流器分離，僅油氣繼續進入第二反應段反應；第二反應段的催化劑為來自再生器的經過外取熱器取熱的再生催化劑。該技術是在反應第二段(即后半段)用高活性的經取熱的低溫再生催化劑與油氣繼續接觸反應，提高了第二段的催化劑活性，提高了單程轉化率。但該技術中第一區分離出來的催化劑在進入再生器前必須經過汽提，同時再生催化劑必須由輸送介質輸送才能進入第二段，汽提蒸汽、輸送介質將全部進入第二段，勢必影響到第二段的反應；若限制汽提蒸汽量，則會影響到汽提效果，進而影響再生過程；此外，從外取熱器底部到第二反應段入ロ高度差幾十米，輸送介質量很大，需要消耗大量能耗；且該技術需要兩個沉降器，兩個汽提段，投資大幅増加
發明內容
在上述兩段催化裂化方法的基礎上，本發明的目的在于提供一種既能改善產品分布和產品質量又降低工程投資和方便工程實施的催化裂化方法，本發明同時提供了實現該方法的裝置。本發明采用的技術方案如下
一種催化裂化方法，催化裂化反應在設置有一個提升管反應器的反應部分和包括上下三區再生器的再生部分的反-再裝置中進行，其特征在于
⑴反應部分由提升管反應器、待生催化劑汽提區及沉降器組成；提升管反應器包括自下而上的預提升段、原料油反應區、催化劑分流區、催化劑補充分配區和油氣再反應區；催化劑分流區設置在原料油反應區出ロ ；催化劑分流區和油氣再反應區之間設有通道，在該通道外圍設置催化劑補充分配區；
⑵再生部分包括再生器下部的第一再生區、再生器中部的密相流化床區和上部的稀相催化劑沉降分離區；第一再生區和中部密相流化床區之間用隔板分開；
⑶來自再生器中部密相流化床的再生催化劑按以下方式分別進入提升管反應器預提升段和催化劑補充分配區
進入預提升段再生催化劑直接靠重力向下進入提升管原料油反應區噴嘴下方的預提升段，或者再生催化劑先在重力作用下進入催化劑溫度控制器調節降溫后再靠重力向下進入預提升段，或者再生催化劑和經過催化劑溫度控制器調節降溫后的再生催化劑分兩路同時靠重力向下進入預提升段；
進入催化劑補充分配區再生催化劑先在重力作用下進入催化劑溫度控制器進行調節降溫，降溫后的催化劑不需介質輸送直接在重力作用下經立管向下進入催化劑補充分配區；
⑷所述催化裂化反應流程如下所述進入預提升段的再生催化劑與預熱的反應原料油接觸混合并沿提升管反應器向上進入原料油反應區，進行催化裂化反應；催化劑和反應油氣向上進入催化劑分流區內，采用氣固向外旋流方式使部分催化劑切向分流并靠重力向下流入催化劑汽提區，保持反應油氣中留存有催化劑；未被分流的催化劑和反應油氣繼續向上流動，與所述進入催化劑補充分配區的再生催化劑一起進入油氣再反應區混合并進行油氣的催化再反應；完成裂化反應后，提升管內的油氣和催化劑在沉降器內實現氣固分離，油氣經油氣管線進入分餾塔系統，原料油反應區和油氣再反應區的待生催化劑在汽提段內經蒸汽汽提后，自催化劑立管進入再生器回復活性。在上述的催化裂化方法中，進ー步地，提升管原料油反應區反應條件為反應溫度510-550°C、反應時間O. 4-0. 8s、油氣平均流速5. 0_20m/s，優先采用反應溫度520_540°C。在上述的催化裂化方法中，進ー步地，預提升段的再生催化劑的溫度或混合溫度為 620-700 °C。在上述的催化裂化方法中，進ー步地，進入催化劑補充分配區的再生催化劑經再生催化劑溫度控制器調節降溫至490-650°C ;優先采用降溫至530-600°C。在上述的催化裂化方法中，進ー步地，對以汽柴油收率為目的的油品型催化裂化，油氣再反應區反應溫度490-515°C，反應時間O. 6-1. 2s ;對以低碳烯烴收率為目的的化工型催化裂化，油氣再反應區反應溫度530-630°C，反應時間I. 0-2. Os。上述催化裂化方法中，回煉油等其他烴類組分也可以進入原料油反應區或油氣再反應區參與催化裂化；還可以在油氣再反應區設置急冷介質，用于控制油氣再反應區的反應時間。具體地，可以使回煉油與原料油在原料油反應區混合進料或者使回煉油在油氣再反應區進料，優先考慮回煉油在油氣再反應區進料；進料方式上可采用原料油單獨進料，或者原料油在原料油反應區下部進料、回煉油在原料油進料口上部適當位置進料，或者原料油在原料油反應區進料、回煉油在油氣再反應區進料等靈活方式，具體可根據原料性質、エ藝要求進行調整；相應地，可以在反應器適當位置設置ー排到多排進料噴嘴，具體可根據原料性質、エ藝要求進行調整，以適應原料變化需要。在上述的催化裂化方法中，進ー步地，再生部分第一再生區氣體流速為I. 5-3. Om/
So在上述的催化裂化方法中，進ー步地，提升管反應器原料油反應區和油氣再反應區的待生催化劑共用一個汽提區或分別設置汽提區；汽提后的催化劑經立管進入再生器再生。在上述的催化裂化方法中，進ー步地，部分油氣再反應區反應后的待生催化劑靠重力返回油氣再反應區內，在油氣再反應區循環，増加油氣再反應區的催化劑藏量或降低反應空速。在上述的催化裂化方法中，進ー步地，所述提升管反應器原料油反應區的待生催化劑進入油氣再反應區的量根據油氣再反應區催化劑的含碳量控制；所述原料油反應區待生催化劑的5-40%進入油氣再反應區，優先采用使原料油反應區待生劑的15-25%進入油氣再反應區。本發明同時提供了一種催化裂化裝置，包括一個提升管反應器、沉降器、汽提段和與反應器并列設置的ー個含有同軸上下三區的再生器，其特征在干
⑴所述提升管反應器自下而上設置有預提升段、原料油反應區、油氣再反應區，在原料油反應區出口外設置催化劑分流器；油氣再反應區設置在所述汽提段上方，汽提段與原料油反應區同軸或并列設置；
⑵所述再生器同軸設置有下部的第一再生區、中部的密相流化床區和上部的稀相催化劑沉降分離區，第一再生區和密相流化床區間設置有隔板；第一再生區高度為18-26m ；⑶設置再生催化劑溫度控制器，該催化劑溫度控制器與再生器密相流化床區間設置有再生催化劑進入管，與提升管反應器間設置有降溫再生催化劑管線，在所述管線上設置滑閥；
⑷在所述提升管反應器油氣再反應區下部安裝分布板，分布板設有開ロ或通道，所述低溫再生催化劑管線與油氣再反應區通過油氣再反應區側壁的連通ロ連通，該連通ロ與所述分布板之間的區域構成催化劑補充分配區，原料油反應區出口與所述分布板之間的區域構成催化劑分流區；或者在油氣再反應區下部安裝上、下隔板，所述上、下隔板上均設有通道，其中下隔板設有一個來自原料油反應區催化劑和油氣物流的上升通道，上隔板設有一個與油氣再反應區連通的上述原料油反應區物流和補充的降溫催化劑物流的上升通道，上、下隔板之間和上述通道外的區域構成催化劑補充分配區，所述低溫再生催化劑管線與該催化劑補充分配區連通，原料油反應區出口與所述下隔板之間的區域構成催化劑分流區；
(5)在沉降器、汽提段之間設置催化劑回流管，回流管上設置滑閥，油氣再反應區反應后的待生催化劑通過催化劑回流管進入汽提段進行汽提；或者在油氣再反應區設置第二汽提段，第二汽提段與油氣再反應區同軸或并列設置，油氣再反應區反應后的待生催化劑進入第二汽提段進行汽堤。在上述的催化裂化裝置中，進ー步地，設置連通沉降器與油氣再反應區或連通第ニ汽提段與油氣再反應區的催化劑循環管，在該催化劑循環管上設置滑閥，用于使部分油氣再反應區反應后的待生催化劑返回油氣再反應區內。上述催化裂化裝置中，分布板設置開ロ或通道的個數及截面積通過控制油氣線速在20-30m/s進行具體エ藝設計。本發明中，催化劑溫控器的設計可以實現對進入反應器的催化劑溫度的靈活調節，催化劑溫控器的內部結構設計優先選用ZL200920223355. I中所述的催化劑降溫設備；此外，在汽提段、分布板、催化劑補充分配區及催化劑溫控器等相應區域均根據工程需要設置相應的氣體分布器。
本發明的技術方案是這樣實現的來自再生器的再生催化劑在反應器原料油反應區與預熱的原料油接觸反應，反應混合物沿反應器向上流動進入催化劑分流區，一部分反應過的待生催化劑分流出來進入汽提段，其余反應物流則繼續向上進入油氣再反應區，與一部分經催化劑溫控器冷卻降溫至適宜溫度的再生催化劑混合后，進行催化再反應；反應結束，油氣和催化劑進入沉降器進行分離，油氣經油氣出口進入分餾系統，催化劑則進入汽提段進行汽提后返回再生器再生。采用本發明的技術方案，至少具有以下有益效果
⑴由于向油氣再反應區補充的是高活性的低溫、再生催化劑，總體上強化了整個反應器中的催化活性及反應選擇性，有效抑制了熱反應，可使反應總液收增加1.0%以上；
⑵原料油反應區的待生催化劑在進入油氣再反應區之前先進行分流，從而控制進入油氣再反應區的待生催化劑與補充進入油氣再反應區的再生催化劑的比例，整體上實現對油氣再反應區催化劑流量及催化劑活性的控制，實現改善產品分布和產品質量的目標；
⑶由于反-再裝置的設計，再生催化劑進入反應器預提升段和催化劑補充分配區的入ロ標高，均低于再生催化劑由再生催化劑溫度控制器引出ロ的標高，催化劑靠重力自然下降分別引入預提升段和催化劑補充分配區，不需提升介質；
⑷設置的第二汽提段，可以使原料油反應區裂化反應后的待生催化劑、油氣再反應區裂化反應后的待生催化劑分別在汽提段、第二汽提段進行汽提后再生，可根據エ藝需要設置不同的汽提條件，利于裝置操作。
圖1-6為本發明的催化裂化裝置示意圖。圖中編號說明1進料噴嘴；2分布板；3隔板通道；4分流器；6催化劑回流管；7汽提段；8油氣出ロ ；9、10待生立管；11第二汽提段；12催化劑循環管；13再生器；14煙氣出ロ ；15、16再生立管；17第一再生區；18密相流化床區；19催化劑沉降分離區；20隔板；21催化劑溫控器；22低溫再生催化劑管線；23再生催化劑進入管；24連通ロ； I原料油反應區；II油氣再反應區JII催化劑分流區；IV催化劑補充分配區；V、VD待生催化劑汽提區，VI沉降器；珊預提升段。
具體實施例方式以下結合附圖詳細說明本發明的技術方案，但本發明的保護范圍包括但是不限于此
實施例I :
某煉油廠催化裂化裝置設計如圖I所示
反應部分包括預提升段珊、原料油反應區I、油氣再反應區II、催化劑分流區III、催化劑補充分配區IV、待生催化劑汽提區V、Vn及沉·降器VI ;再生部分的再生器13同軸設置有下部的第一再生區17、中部的密相流化床區18和上部的稀相催化劑沉降分離區19，第一再生區17和密相流化床區18間設置有隔板20 ；反應器同時設置有汽提段7和第二汽提段11，汽提段7與原料油反應區I同軸設置，第二汽提段11與油氣再反應區II同軸設置；在原料油反應區I出口外設置有催化劑分流器4 ;油氣再反應區II設置在汽提段7上方；催化劑溫度控制器21與再生器密相流化床區18間設置有再生催化劑進入管23，與反應器催化劑補充分配區IV間設置有降溫再生催化劑管線22，在管線22上設置有滑閥，22與分配區IV通過連通ロ 24連通；在油氣再反應區II下部安裝上、下隔板，上、下隔板上均設有通道3;反應器設置有ー排進料噴嘴I。來自再生器密相流化床區18的690°C左右的再生催化劑沿再生立管15流入預提升段VDI中，與預熱至220°C經噴嘴I霧化后的重油混合進入提升管反應器原料油反應區I內，沿原料油反應區I向上流動并不斷反應，反應時間O. 8s，反應溫度520°C;反應混合物向上經分流器4分離出的催化劑進入汽提段7中汽提后沿待生立管9進入再生器13中進行再生，油氣及未分離的催化劑經隔板通道3向上進入油氣再反應區II內；同吋，自催化劑溫控器21引出的低溫再生催化劑沿低溫再生催化劑管線22經催化劑分配區IV進入油氣再反應區II，與進入油氣再反應區II的上述原料油反應區I的反應油氣及待生催化劑接觸混合并繼續反應，反應溫度510°C，反應時間O. 6s。反應結束后，油氣進入沉降器VI內，分離出催化劑的油氣經出口管線8引出，待生催化劑則流入第二汽提段11內，汽提出催化劑中夾帶的油氣，經待生立管10返回再生器13再生，再生煙氣由煙氣出ロ 14排出裝置。本實施例與已有技術相比，單程轉化率平均提高10%以上，液收增加2%左右。實施例2
如圖2所示，汽提段7與原料油反應區I同軸設置，第二汽提段11與油氣再反應區II并列設置；在沉降器VI與催化劑補充分配區IV間設置催化劑循環管12，使部分待生催化劑返回油氣再反應區II內參與反應。其余部分裝置結構同例I。實施例3
如圖3所示，汽提段7與原料油反應區I并列設置，第二汽提段11與油氣再反應區II并列設置；在沉降器VI與催化劑補充分配區IV間設置催化劑循環管12，使部分待生催化劑返回油氣再反應區II內參與反應。其余部分裝置結構同例I。實施例4:
如圖4所示，在油氣再反應區II下部安裝分布板2，2上設有多個開ロ或通道；反應部分包括預提升段珊、原料油反應區I、油氣再反應區II、催化劑分流區III、催化劑補充分配區IV、待生催化劑汽提區V及沉降器VI ;汽提段7與原料油反應區I同軸設置，油氣再反應區II與原料油反應區I共用汽提段7，在沉降器VI、汽提段7之間設置催化劑回流管6，使油氣再反應區II反應后的待生催化劑通過回流管6進入汽提段7進行汽提后進入再生器13中再生。再生部分裝置結構同例I。實施例5
如圖5所示，在催化劑溫度控制器21與預提升段VDI之間設置再生立管16，16上設置滑閥；其余部分裝置結構同例2。本實施例中，進入預提升段VDI的為兩股催化劑物流直接經再生立管15引出的再生催化劑和經過催化劑溫度控制器21調節降溫后的再生催化劑，兩股催化劑在預提升段珊混合均勻后再向上流動參與催化反應。實施例6
如圖6所示，裝置結構同例1，與預提升段VDI連接的待生立管16上部不直接與再生器13密相流化床區18連通，而是與催化劑溫度控制器21連通。 本實施例中，進入預提升段珊的催化劑物流為經過催化劑溫度控制器21調節降溫后的再生催化劑。
權利要求
1.一種催化裂化方法，催化裂化反應在設置有一個提升管反應器的反應部分和包括上下三區再生器的再生部分的反-再裝置中進行，其特征在于 ⑴反應部分由提升管反應器、待生催化劑汽提區及沉降器組成；提升管反應器包括自下而上的預提升段、原料油反應區、催化劑分流區、催化劑補充分配區和油氣再反應區；催化劑分流區設置在原料油反應區出ロ ；催化劑分流區和油氣再反應區之間設有通道，在該通道外圍設置催化劑補充分配區； ⑵再生部分包括再生器下部的第一再生區、再生器中部的密相流化床區和上部的稀相催化劑沉降分離區；第一再生區和中部密相流化床區之間用隔板分開； ⑶來自再生器中部密相流化床的再生催化劑按以下方式分別進入提升管反應器預提升段和催化劑補充分配區 進入預提升段再生催化劑直接靠重力向下進入提升管原料油反應區噴嘴下方的預提升段，或者再生催化劑先在重力作用下進入催化劑溫度控制器調節降溫后再靠重力向下進入預提升段，或者再生催化劑和經過催化劑溫度控制器調節降溫后的再生催化劑分兩路同時靠重力向下進入預提升段； 進入催化劑補充分配區再生催化劑先在重力作用下進入催化劑溫度控制器進行調節降溫，降溫后的催化劑不需介質輸送直接在重力作用下經立管向下進入催化劑補充分配區； ⑷所述催化裂化反應流程如下所述進入預提升段的再生催化劑與預熱的反應原料油接觸混合并沿提升管反應器向上進入原料油反應區，進行催化裂化反應；催化劑和反應油氣向上進入催化劑分流區內，采用氣固向外旋流方式使部分催化劑切向分流并靠重力向下流入催化劑汽提區，保持反應油氣中留存有催化劑；未被分流的催化劑和反應油氣繼續向上流動，與所述進入催化劑補充分配區的再生催化劑一起進入油氣再反應區混合并進行油氣的催化再反應；完成裂化反應后，提升管內的油氣和催化劑在沉降器內實現氣固分離，油氣經油氣管線進入分餾塔系統，原料油反應區和油氣再反應區的待生催化劑在汽提段內經蒸汽汽提后，自催化劑立管進入再生器回復活性。
2.根據權利要求I所述的催化裂化方法，其特征在于提升管原料油反應區反應條件為反應溫度510-550°C、反應時間O. 4-0. 8s、油氣平均流速5. 0_20m/s。
3.根據權利要求I所述的催化裂化方法，其特征在于預提升段的再生催化劑的溫度或混合溫度為620-700°C。
4.根據權利要求I所述的催化裂化方法，其特征在于進入催化劑補充分配區的再生催化劑經再生催化劑溫度控制器調節降溫至490-650°C。
5.根據權利要求I所述的催化裂化方法，其特征在于對以汽柴油收率為目的的油品型催化裂化，油氣再反應區反應溫度490-515°C，反應時間O. 6-1. 2s ;對以低碳烯烴收率為目的的化工型催化裂化，油氣再反應區反應溫度530-630°C，反應時間I. 0-2. Os。
6.根據權利要求I所述的催化裂化方法，其特征在于再生部分第一再生區氣體流速為 I. 5-3. Om/S。
7.根據權利要求I所述的催化裂化方法，其特征在于提升管反應器原料油反應區和油氣再反應區的待生催化劑共用一個汽提區或分別設置汽提區；汽提后的催化劑經立管進入再生器再生。
8.根據權利要求I所述的催化裂化方法，其特征在于部分油氣再反應區反應后的待生催化劑靠重力返回油氣再反應區內，在油氣再反應區循環，増加油氣再反應區的催化劑藏量或降低反應空速。
9.根據權利要求I所述的催化裂化方法，其特征在于所述提升管反應器原料油反應區的待生催化劑進入油氣再反應區的量根據油氣再反應區催化劑的含碳量控制；所述原料油反應區待生催化劑的5-40%進入油氣再反應區。
10.一種催化裂化裝置，包括一個提升管反應器、沉降器、汽提段和與反應器并列設置的ー個含有同軸上下三區的再生器，其特征在于 ⑴所述提升管反應器自下而上設置有預提升段、原料油反應區、油氣再反應區，在原料油反應區出口外設置催化劑分流器；油氣再反應區設置在所述汽提段上方，汽提段與原料油反應區同軸或并列設置；⑵所述再生器同軸設置有下部的第一再生區、中部的密相流化床區和上部的稀相催化劑沉降分離區，第一再生區和密相流化床區間設置有隔板；第一再生區高度為18-26m; ⑶設置再生催化劑溫度控制器，該催化劑溫度控制器與再生器密相流化床區間設置有再生催化劑進入管，與提升管反應器間設置有降溫再生催化劑管線，在所述管線上設置滑閥； ⑷在所述提升管反應器油氣再反應區下部安裝分布板，分布板設有開ロ或通道，所述低溫再生催化劑管線與油氣再反應區通過油氣再反應區側壁的連通ロ連通，該連通ロ與所述分布板之間的區域構成催化劑補充分配區，原料油反應區出口與所述分布板之間的區域構成催化劑分流區；或者在油氣再反應區下部安裝上、下隔板，所述上、下隔板上均設有通道，其中下隔板設有一個來自原料油反應區催化劑和油氣物流的上升通道，上隔板設有一個與油氣再反應區連通的上述原料油反應區物流和補充的降溫催化劑物流的上升通道，上、下隔板之間和上述通道外的區域構成催化劑補充分配區，所述低溫再生催化劑管線與該催化劑補充分配區通過催化劑補充分配區側壁的連通ロ連通，原料油反應區出口與所述下隔板之間的區域構成催化劑分流區； (5)在沉降器、汽提段之間設置催化劑回流管，回流管上設置滑閥；或者在油氣再反應區設置第二汽提段，第二汽提段與油氣再反應區同軸或并列設置。
11.實現權利要求10所述的催化裂化裝置，其特征在于設置連通沉降器與油氣再反應區或連通第二汽提段與油氣再反應區的催化劑循環管，在該催化劑循環管上設置滑閥。
全文摘要
本發明公開了一種催化裂化方法及裝置，屬于石油化工技術領域。催化裂化反應在設置有一個提升管反應器的反應部分和包括上下三區再生器的再生部分的反-再裝置中進行，由于原料油反應區的待生催化劑在進入油氣再反應區之前先進行分流，在油氣再反應區進行催化劑的置換和補充，強化了整個反應器的催化選擇性；由于反-再裝置的設計，催化劑的置換補充不需專門的提升介質，大大降低操作費用。
文檔編號C10G55/06GK102827635SQ20111016013
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月15日 優先權日2011年6月15日
發明者石寶珍 申請人:石寶珍, 青島京潤石化設計研究院有限公司