一種催化裂化裝置開工方法

一種催化裂化裝置開工方法
【專利摘要】一種催化裂化裝置開工方法，將熱的流化介質注入再生器與反應器使其升溫，關閉再生器與反應器之間的閥門，并將新鮮催化劑裝入再生器內與注入在該溫度下可以自燃、并含有金屬有機酸鹽的燃燒油及水蒸汽接觸，并提高再生器的壓力；當再生器內催化劑的活性下降10%-50%后停止注入水蒸汽及燃燒油，恢復再生器壓力，打開再生催化劑輸送管線上的閥門，將催化劑輸送至反應器；反應器內的催化劑進入沉降器中進行氣固分離，分離出的催化劑返回至再生器；向反應器內噴入烴油原料進行催化裂化反應并得到反應產物。該方法充分利用現有裝置條件，可在噴油前將新鮮催化劑的活性快速降低至平衡催化劑的水平，從而避免了常規方法中的催化劑置換環節，使裝置在更短的時間內投入正常運轉。
【專利說明】一種催化裂化裝置開工方法
【技術領域】[0001]本發明涉及催化裂化裝置的開工方法，更具體地說，是一種工業催化裂化裝置反應器和再生器系統采用新鮮催化劑開工的方法。
【背景技術】
[0002]流化催化裂化(FCC)是當前煉油工業中最重要的重油輕質化過程，隨著輕質石油產品需求量逐步增加，全球范圍內不斷有新建催化裂化裝置開工投入運轉。
[0003]催化裂化工業裝置反應器和再生器系統的開工過程一般遵循如下基本步驟:首先將空氣在輔助燃燒室內通過可燃氣體和/或液體的燃燒加熱后依次注入再生器和反應器，使兩器升溫至350°C -550°C左右；然后關閉兩器間催化劑循環管線上的閥門，熱空氣繼續注入再生器，而向反應器內通入水蒸汽；隨后將催化劑注入再生器并使催化劑在熱空氣的作用下于再生器內進行單器流化；在合適的溫度下向再生器內噴入燃燒油，使再生器內催化劑繼續升溫至600°C左右；待再生器內催化劑流化正常并建立合適的催化劑料位后，緩慢開啟再生器與反應器間再生催化劑輸送管線上的閥門，將再生器內的部分高溫催化劑在流化狀態下轉移至反應器內；在轉劑過程中需要向再生器內補充一定量的催化劑，以維持再生器內催化劑的料位；待反應器內催化劑具有一定的藏量并在水蒸汽的作用下流化正常之后，緩慢開啟反應器與再生器間待生催化劑輸送管線上的閥門，使反應器內的催化劑在流化狀態下返回至再生器，建立催化劑在再生器和反應器之間的兩器循環流化；待兩器的溫度、壓力和催化劑藏量達到設定值后，向反應器內噴入烴油原料進行催化裂化反應并得到產品，完成催化裂化工業裝置反應器和再生器系統的開工過程。
[0004]催化裂化工業裝置在開工過程中采用的催化劑一般為取自類似裝置的工業平衡催化劑，也有少數裝置采用專門研制的低活性開工催化劑開工。之所以在開工過程中不采用新鮮催化劑，主要是因為新鮮催化劑的活性非常高，烴油原料在新鮮催化劑上的反應將會產生大量的焦炭，造成焦炭在催化劑上大量“堆積”，進而導致裝置無法運轉。絕大多數情況下，即使類似催化裂化裝置之間的原料性質和產品要求也都存在一定的差異，因此正常運轉階段所采用的催化劑并不完全相同。為了達到預期的產物分布，無論采用上述哪種開工方案，在裝置運轉平穩后都必須要使用為本裝置專門設計的新鮮催化劑緩慢置換開工過程采用的催化劑。
[0005]與采用其它裝置平衡催化劑和低活性開工專用催化劑的開工過程相比，直接采用新鮮運轉催化劑開工可以避免催化劑置換環節，使裝置在更短的時間內投入正常運轉，從而節省煉廠在開工過程中的費用投入；但需要解決的問題是如何在噴油之前將新鮮催化劑的活性快速降低至平衡催化劑的水平。
[0006]在實驗室內采用水熱處理的方式降低催化劑的活性是非常成熟的方法。研究結果表明，在催化裂化裝置常規操作壓力下，通常需要在730°C _830°C的高溫條件下，采用100%水蒸汽對催化裂化新鮮催化劑進行處理才能獲得與平衡催化劑活性相近的催化劑。在開工階段，催化裂化工業裝置反應再生系統依靠噴入燃料燃燒的加熱方式提供系統所需的熱量，由于受裝置材料和催化劑耐受溫度的限制，兩器的溫度一般要控制在700°C以下。可見催化裂化裝置在開工階段無法達到實驗室水熱處理所需的溫度條件。
[0007]CN1124899C公開了一種使催化裂化催化劑循環污染、老化方法，是將溶有金屬有機化合物的烴油原料注入反應器中與再生劑接觸、反應，分離反應后的油氣和催化劑，油氣送入后續分離系統，反應后的催化劑經汽提、水蒸汽和煙氣老化、含氧氣體再生后，輸送至反應器循環使用。新鮮催化劑經該方法處理后，其各項物化性質均接近于工業平衡催化劑。該方法是在小型、中型實驗裝置上實施的，并不適用于催化裂化工業裝置。
[0008]CN101927198A和CN101927199A公開了一種改善催化裂化催化劑選擇性的處理方法，將新鮮催化劑裝入密相流化床，與水蒸汽接觸，在一定的水熱環境下進行老化后得到老化催化劑，將所述老化催化劑加入到工業催化裂化裝置內。該方法可以使催化裂化裝置內催化劑的活性和選擇性分布更加均勻，其實施需要正在運轉的催化裂化裝置提供必要的外部條件，處于開工階段的催化裂化裝置無法采用該方法。

【發明內容】

[0009]本發明的目的是在現有催化裂化工業裝置開工方法的基礎上，提出一種催化裂化裝置采用新鮮催化劑開工的方法。
[0010]本發明提供的催化裂化裝置開工方法包括以下步驟:
[0011](I)將熱的氣相流化介質注入催化裂化裝置再生器與反應器使其升溫后，關閉再生器與反應器之間再生催化劑輸送管線和待生催化劑輸送管線上的閥門，并將新鮮催化劑裝入再生器內，使催化劑在再生器內處于流化狀態；
[0012](2)當再生器的內部溫度升高到350°C以上時，向再生器內注入在該溫度下可以自燃、并含有金屬有機酸鹽的燃燒油與新鮮催化劑接觸并燃燒；
[0013](3)將水蒸汽注入再生器內與新鮮催化劑接觸，并提高再生器的壓力，在加壓的條件下處理處于流化狀態的新鮮催化劑；
[0014](4)當再生器內催化劑的微反活性下降10%_50%之后，停止注入含有金屬有機酸鹽的燃燒油和水蒸汽，將再生器壓力降至正常水平，隨后打開再生催化劑輸送管線上的閥門，將微反活性下降后的催化劑通過再生催化劑輸送管線輸送至反應器；
[0015](5)反應器內的催化劑在另一股氣相流化介質的推動下進入沉降器中進行氣固分離，分離出的催化劑進入到待生催化劑輸送管線；
[0016](6)打開待生催化劑輸送管線上的閥門，使催化劑返回至再生器，建立催化劑在再生器和反應器之間的循環流化；
[0017](7)向反應器內噴入烴油原料進行催化裂化反應并得到反應產物。
[0018]本發明提供的方法是這樣實施的:
[0019]將熱的氣相流化介質注入催化裂化裝置再生器底部，并通過再生器與反應器之間再生催化劑輸送管線和待生催化劑輸送管線引入反應器內。步驟(1)所述的流化介質選自空氣、氧氣、可燃氣體在空氣或氧氣中燃燒后的氣體、可燃液體在空氣或氧氣中燃燒后的氣體之中的一種或幾種。
[0020]待再生器和反應器內部溫度至少達到300°C后，關閉再生催化劑輸送管線和待生催化劑輸送管線上的閥門。熱的氣相流化介質繼續注入再生器，在反應器底部注入另一股氣相流化介質。反應器內的流化介質可以與步驟(1)再生器內的流化介質相同，也可以是水蒸汽，優選水蒸汽。
[0021]將新鮮催化劑裝入再生器內，使催化劑在的流化介質的作用下處于流化狀態。所述催化劑為適合催化裂化裝置使用的任意催化劑。
[0022]當再生器的內部溫度達到350°C以上時，可以向再生器內噴入在該溫度下可以自燃、并含有一種或多種金屬有機酸鹽的燃燒油與新鮮催化劑接觸并燃燒。所述的金屬選自鐵、鎳、釩、鈣、鈉、鎂中的一種或幾種。所述的燃燒油選自各種加工手段得到的柴油餾分中的中的一種或幾種，包括直餾柴油、催化裂化柴油、焦化柴油、F-T合成柴油、加氫柴油中的一種或幾種。
[0023]將水蒸汽注入裝有新鮮催化劑的再生器內與新鮮催化劑接觸，并提高再生器的壓力，在壓力為 0.5MPa-3.0MPa 優選 0.5MPa_l.0MPa，溫度為 550°C _700°C優選 600°C -680°C的條件下處理處于流化狀態的新鮮催化劑。所述的水蒸汽在再生器的壓力下為過熱狀態，其與再生器內流化介質的摩爾比為0.1-5，優選0.2-2。本發明所述壓力均指絕對壓力。
[0024]當再生器內催化劑的微反活性下降10%_50%，優選下降15%_30%之后，停止注入水蒸汽，將再生器壓力降至正常水平(一般低于0.3MPa)，隨后打開再生催化劑輸送管線上的閥門，將部分活性下降后的催化劑通過再生催化劑輸送管線輸送至反應器。所述的催化劑活性采用ASTM D3907或其改進方法進行測定。
[0025]反應器內的催化劑在氣相流化介質的推動下進入沉降器中進行氣固分離，分離出的催化劑進入到待生催化劑輸送管線。打開待生催化劑輸送管線上的閥門，使催化劑返回至再生器，建立催化劑在再生器和反應器之間的循環流化。之后，向反應器內噴入烴油原料進行催化裂化反應并得到反應產物，完成催化裂化裝置的開工過程。
[0026]本發明提供的方`法適合所有的流態化反應器、流態化再生器、催化裂化催化劑。其中所述流態化反應器包括但不限于各種形式的提升管、各種形式的流化床、各種形式的輸送線中的一種或其組合，所述流態化再生器的結構和數量均不限，所述催化裂化催化劑的組成不限。
[0027]本發明提供的方法的有益效果為:
[0028]本發明提供的方法充分利用了催化裂化裝置開工階段本身能夠提供的條件，不需要對裝置內部進行改動即可實施，因此不會影響催化裂化裝置的正常運轉。
[0029]本發明提供的方法可以在噴油之前將新鮮催化劑的活性快速降低至平衡催化劑的水平的方法，從而避免了采用常規開工方法之后的催化劑置換環節，使裝置在更短的時間內投入正常運轉，從而節省煉廠在開工過程中的費用投入。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本發明提供的催化裂化裝置采用新鮮催化劑開工方法的流程示意圖。【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖詳細說明本發明提供的方法，但本發明并不因此而受到任何限制。
[0032]如圖1所示，熱的氣相流化介質由管線I注入催化裂化裝置再生器10的底部，并通過再生器10與反應器6之間再生催化劑輸送管線2和待生催化劑輸送管線8引入反應器6和沉降器7內。待再生器10、反應器6和沉降器7內部溫度至少達到300°C后，關閉再生催化劑輸送管線2和待生催化劑輸送管線8上的閥門3和閥門9。熱的氣相流化介質繼續由管線I注入再生器10，在反應器6的底部管線4注入另一股氣相流化介質。將新鮮催化劑裝入再生器10內，使催化劑在的流化介質的作用下處于流化狀態。當再生器10的內部溫度達到350°C以上時，由管線11向再生器10內噴入在該溫度下可以自燃、并含有一種或多種金屬有機酸鹽的燃燒油與新鮮催化劑接觸并燃燒。將水蒸汽由管線12注入再生器10的底部與催化劑接觸，通過煙氣管線13上的調節閥14將再生器10的壓力提高至0.5MPa-l.0MPa，在550°C _700°C的溫度下處理處于流化狀態的新鮮催化劑。所述的水蒸汽在再生器10的壓力下為過熱狀態，其與再生器內流化介質的摩爾比值為0.1-5。當再生器內催化劑的微反活性下降109^50%之后，停止注入含有金屬有機酸鹽的燃燒油和水蒸汽，通過煙氣管線11上的調節閥12將再生器10的壓力降至正常水平，隨后打開再生催化劑輸送管線2上的閥門3，將部分活性下降后的催化劑通過再生催化劑輸送管線2輸送至反應器
6。反應器6內的催化劑在來自管線4的氣相流化介質的推動下進入沉降器7中進行氣固分離，分離出的催化劑進入到待生催化劑輸送管線8。打開待生催化劑輸送管線8上的閥門9，使催化劑返回至再生器10，建立催化劑在再生器10和反應器6之間的循環流化。之后，由管線5向反應器6內噴入烴油原料進行催化裂化反應并得到反應產物，完成催化裂化裝置的開工過程。
[0033]下面通過實施例進一步說明本發明提供的方法，但本發明并不因此而受到任何限制。
[0034]實施例中所使用的催化劑由中國石油化工股份有限公司催化劑齊魯分公司工業生產，商品牌號為MMC-2。該催化劑含有超穩Y型沸石和平均孔徑小于0.7納米的ZSP沸石。MMC-2新鮮催化劑的主要物化性質見表1。所用金屬有機酸鹽為市售產品，由美國StremChemicals公司生產。實施例中 催化劑的微反活性均采用ASTM D3907方法測定。
[0035]實施例1
[0036]實施例1說明采用本發明提供的方法對新鮮催化劑進行金屬污染和水熱處理的效果。
[0037]采用加壓固定流化床實驗裝置模擬催化裂化裝置再生器開工階段的條件進行實驗。將100克MMC-2新鮮催化劑裝入固定流化床內，同時將空氣作為流化介質、經過預熱爐加熱到350°C左右后通入流化床底部。采用電加熱的方式將固定流化床內催化劑加熱并穩定在650°C，將溶有環烷酸釩、釩含量為20ppm的直餾柴油以0.5公斤/小時的速率注入固定流化床底部；隨即將水汽化并過熱至400°C之后通入流化床底部，水蒸汽與空氣的摩爾比值為0.5。通過固定流化床出口的自動壓力調節閥將固定流化床壓力控制在0.5MPa。對催化劑進行處理24小時。處理的主要條件和處理后催化劑的微反活性列于表2。
[0038]實施例2
[0039]實施例2說明采用本發明提供的方法，采用不同的金屬并改變處理條件對新鮮催化劑進行污染和水熱處理的效果。
[0040]實驗的基本方法同實施例1，所不同的是直餾柴油中的金屬有機酸鹽為環烷酸鐵和環烷酸鈉的混合物，鐵和鈉在直餾柴油中的含量均為30ppm，將固定流化床壓力控制在
2.6MPa，催化劑溫度控制在680°C，水蒸汽與空氣的摩爾比值為3.2。在上述條件下對催化劑進行水熱處理6小時。處理的主要條件和處理后催化劑的微反活性列于表2。
[0041]對比例I
[0042]對比例I說明在與實施例1相同的水熱處理條件下，僅對新鮮催化劑進行水熱處理的效果。
[0043]實驗的基本方法同實施例1，主要操作條件和結果列于表2。
[0044]對比例2 [0045]對比例2說明在與實施例1相比較低壓力條件下，僅對新鮮催化劑進行較長時間水熱處理的效果。
[0046]實驗的基本方法和大部分水熱處理條件同實施例1，所不同的是將固定流化床壓力控制在0.3MPa，將處理時間延長至72小時。主要操作條件和結果列于表2。
[0047]表2中實施例1和實施例2的實驗結果表明，采用本發明提供的方法，新鮮催化劑在催化裂化裝置開工階段所能提供的條件下，僅通過24小時的金屬污染和水熱處理就可將活性降低至平衡催化劑的水平，說明工業催化裂化裝置采用本發明提供的方法可以實現采用新鮮催化劑開工。將實施例1與對比例I和對比例2相比可知，在相同的水熱處理條件下，采用本發明提供的方法可顯著加快新鮮催化劑的活性衰減速率；在低壓下僅通過水熱處理的方式即使大幅度延長處理時間也無法有效降低新鮮催化劑的活性。
[0048]表1
[0049]
【權利要求】
1.一種催化裂化裝置開工方法，其特征在于該方法包括下列步驟: (1)將熱的氣相流化介質注入催化裂化裝置再生器與反應器使其升溫后，關閉再生器與反應器之間再生催化劑輸送管線和待生催化劑輸送管線上的閥門，并將新鮮催化劑裝入再生器內，使催化劑在再生器內處于流化狀態； (2)當再生器的內部溫度升高到350°C以上時，向再生器內注入在該溫度下可以自燃、并含有金屬有機酸鹽的燃燒油與新鮮催化劑接觸并燃燒； (3)將水蒸汽注入再生器內與新鮮催化劑接觸，并提高再生器的壓力，在加壓的條件下處理處于流化狀態的新鮮催化劑； (4)當再生器內催化劑的微反活性下降10%-50%之后，停止注入含有金屬有機酸鹽的燃燒油和水蒸汽，將再生器壓力降至正常水平，隨后打開再生催化劑輸送管線上的閥門，將微反活性下降后的催化劑通過再生催化劑輸送管線輸送至反應器； (5)反應器內的催化劑在另一股氣相流化介質的推動下進入沉降器中進行氣固分離，分離出的催化劑進入到待生催化劑輸送管線； (6)打開待生催化劑輸送管線上的閥門，使催化劑返回至再生器，建立催化劑在再生器和反應器之間的循環流化； (7 )向反應器內噴入烴油原料進行催化裂化反應并得到反應產物。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)所述壓力為0.5MPa-3.0MPa。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于步驟(2)所述壓力為0.5MPa-l.0MPa。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于再生器的溫度為550°C-700°C。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于再生器的溫度為600°C_680°C。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述金屬選自鐵、鎳、釩、鈣、鈉、鎂中的一種或幾種，所述有機酸選自羧酸、硫羧酸、羥基酸、酮酸、磺酸、亞磺酸的一種或幾種。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于所述羧酸選自環烷酸、脂肪酸、芳香酸中的一種或幾種。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)所述的水蒸汽與再生器內流化介質的摩爾比為0.1-5。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于步驟(2)所述的水蒸汽與再生器內流化介質的摩爾比為0.2-2。
10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(4)所述催化劑的微反活性下降15%-30%。
11.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(5)所述另一股流化介質與步驟(1)所述流化介質相同。
12.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(5)所述另一股流化介質為水蒸汽。
13.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的金屬選自鐵、鎳、釩、鈣、鈉、鎂中的一種或幾種。
14.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的燃燒油選自直餾柴油、催化裂化柴油、焦化柴油、F-T合成柴油、加氫柴油中的一種或幾種。
【文檔編號】C10G11/18GK103666531SQ201210352839
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月20日 優先權日:2012年9月20日
【發明者】李正, 魯維民, 孫益群, 謝朝鋼 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院