專利名稱：在兩個(gè)苛刻度不同的結(jié)合裂化區(qū)及后接的冷卻區(qū)中的催化裂化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于催化劑裂化設(shè)備改進(jìn)的范疇，這些設(shè)備用于處理日益多樣化的原料(charges)，以提供范圍越來越廣的產(chǎn)品，包括“傳統(tǒng)”產(chǎn)品，像汽油和粗柴油，此外還需求烯烴，特別是丙烯。
背景技術(shù)：
從FCC(流化催化裂化的縮寫，我們?cè)谙挛闹杏脕肀硎玖骰泊呋鸦O(shè)備)發(fā)展到石化裂化裝置不超過十年，并且這種發(fā)展表現(xiàn)在裂化條件的苛刻性更高的溫度、更短的停留時(shí)間、更高的C/O比，而更高的C/O比在化學(xué)上相應(yīng)于生產(chǎn)的汽油二次裂化。本發(fā)明提供的技術(shù)方案使得可以令催化裂化設(shè)備在通常的運(yùn)行條件下運(yùn)行，并且可以在這種運(yùn)行中增加一部分設(shè)備在更苛刻的裂化條件下(conditions de craquage plus sévères)工作的功能，導(dǎo)致產(chǎn)生一定附加量的烯烴，特別是丙烯。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)當(dāng)然是保持了通常結(jié)構(gòu)的FCC設(shè)備，同時(shí)采取較簡(jiǎn)單的工藝改進(jìn)就能提供更好地滿足市場(chǎng)需要的產(chǎn)品范圍。多年來對(duì)丙烯的需求一直在特別明顯地增加，其每年增長率相對(duì)于乙烯增長率實(shí)際上往往高出一個(gè)點(diǎn)以上。FCC在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行條件下使用減壓餾分類傳統(tǒng)原料(chargetraditionnelle de type distillat sous vide)可生產(chǎn)3-4％丙烯。不過可能的是，通過苛刻的操作條件，并在裂化催化劑中使用特別的添加劑，可顯著提高烯烴的生產(chǎn)率，特別是提高丙烯的生產(chǎn)率。這樣的添加劑可以列舉ZSM 5型沸石，它們具有擇形選擇性(sélectivitéde form)，使中間分子選擇性定向裂化成丙烯，還不增加生成焦炭和干氣。
這些熱條件和催化條件均苛刻的裂化條件導(dǎo)致處于汽油蒸餾間隔(intervalle de distillation del’essnce)內(nèi)的化合物顯著裂化，因此，提供增加量的丙烯。
這種已知的定向催化裂化生成丙烯顛倒了產(chǎn)率結(jié)構(gòu)，使汽油產(chǎn)率降低，例如從50％降低到約25％；C3/C4餾分和輕氣體增加，可能相應(yīng)地從15％增加到實(shí)際上40％。丙烯產(chǎn)率增加事實(shí)上以汽油產(chǎn)率的損失達(dá)到。而這種汽油產(chǎn)率降低是不希望的，市場(chǎng)對(duì)汽油的需求仍保持不變。因此，真正需要一種改進(jìn)的FCC，這樣能使其充分保持汽油(和粗柴油)生產(chǎn)者的作用，同時(shí)增加生產(chǎn)烯烴的能力，特別是增加丙烯的生產(chǎn)能力。
本發(fā)明提供一種針對(duì)這個(gè)問題的簡(jiǎn)單工藝解決辦法，不需要特別的設(shè)備結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可非常好應(yīng)用于改造現(xiàn)有設(shè)備。本發(fā)明主要包括再生催化劑在提升管(riser)的分級(jí)加料(alimcntation étagée)，由此催化劑保持了如在傳統(tǒng)FCC設(shè)備中通常的循環(huán)流程。如在傳統(tǒng)FCC設(shè)備中一樣，位于提升管底部的第一催化劑加料區(qū)能夠保證生產(chǎn)汽油和粗柴油的基礎(chǔ)料(base en essence et gasoil)，以及生產(chǎn)由通常FCC設(shè)備得到的其它餾分的基礎(chǔ)料，而第二再生催化劑加料區(qū)位于高于第一催化劑加料區(qū)處，它可接觸特定的原料，這個(gè)加料區(qū)利用某些操作條件能夠提供補(bǔ)充活性，根據(jù)所述的附加特定原料，這種補(bǔ)充活性表現(xiàn)在增加生產(chǎn)所尋求的烯烴。若再在例如ZSM5之類的一般催化劑中使用添加劑操作這種設(shè)備，則與一般FCC設(shè)備使用同樣添加劑操作相比，生產(chǎn)的烯烴，特別是丙烯提高了。
有許多專利提到，為了在苛刻的C/O和溫度條件下轉(zhuǎn)化為丙烯，在加入原料的上游處，加入來自FCC設(shè)備的烴餾分，例如循環(huán)的石腦油。例如埃克森(Exxon)的專利EP 0 849 347 A2和IFP的專利FR 88 04800便是這種情況。在這些專利描述的結(jié)構(gòu)類型中，在主要原料裂化之前，對(duì)輕原料進(jìn)行第一次裂化，這樣可大大降低再生催化劑的溫度潛力(potentiel en température)，因此使蒸發(fā)主要原料變得非常困難。
Mobil的US 3 440 020描述了一種有兩個(gè)提升管的系統(tǒng)，它們同軸放置，其中一個(gè)在另一個(gè)內(nèi)，它們彼此獨(dú)自地通向反應(yīng)器。其中一個(gè)提升管中加輕原料，另一個(gè)加更重的基礎(chǔ)原料(charge de base)。在這個(gè)專利中，兩個(gè)提升管完全獨(dú)自運(yùn)行，因此用于裂化輕原料的催化劑不用于增加主要原料的轉(zhuǎn)化率。
Mobil的US 4 578 183和Mobil的EP 0 180 291描述了在一個(gè)提升管內(nèi)同軸安放的一個(gè)中心管，該中心管位于所述提升管下部。在中心管底按軸向方向加入原料，并且在這個(gè)中心管內(nèi)與一部分催化劑接觸。另一部分催化劑完全經(jīng)原料注入和蒸發(fā)區(qū)，在中心管系統(tǒng)外循環(huán)，并通過中心管壁的孔再并入在中心管內(nèi)循環(huán)的催化劑流。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，在蒸發(fā)區(qū)下游沒有控制溫度。此外，與本發(fā)明相反，主要原料以軸向方向加入，而不是在壁上通過注入器組件加入，注入器例如在本申請(qǐng)人的專利FR 87 14194中有描述。
Chevron的US 4 417 974提出一種結(jié)構(gòu)，其特征在于一個(gè)位于提升管內(nèi)基本同軸的管，因?yàn)樵谥行墓軆?nèi)的溫度是400-500℃，所以在溫和裂化條件下，這種管中加一部分再生催化劑和烴原料。在這些條件下，可以認(rèn)為在這個(gè)中心管內(nèi)裂化得很少。另一部分催化劑在中心管外循環(huán)，并且接觸從提升管壁加入的主要原料。來自中心管和提升管環(huán)形部分的具有同樣密度的催化劑流在較高的高度處回到提升管中，沒有要求有這些物流的任何冷卻系統(tǒng)，因?yàn)樵谥行墓苤形锪鞯臏囟仁沁m度的。
通過在中心管內(nèi)的裂化條件-這些條件是苛刻的裂化條件，及通過在中心管下游注入用于控制提升管出口溫度的易蒸發(fā)原料，本發(fā)明明顯區(qū)別于所引用的專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的其中一個(gè)目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是有利于GPL的選擇性，特別是輕烯烴的選擇性，尤其是丙烯的選擇性，和/或改善轉(zhuǎn)化能力。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是在提升管的管狀區(qū)中進(jìn)行苛刻裂化，同時(shí)在提升管上部有溫和的裂化條件。
更具體地說，本發(fā)明涉及一種在上升反應(yīng)區(qū)(1)，或提升管中的烴原料的流化床催化裂化的方法，包括在提升管下部加入再生催化劑(14)、在加入催化劑的上方注入原料、在提升管底部注入(5)催化劑流化氣體，該反應(yīng)區(qū)在其下部包括基本同軸的內(nèi)管狀區(qū)，其中通過在該管狀區(qū)下端加入的輸送流體，使一部分再生催化劑循環(huán)，使余下部分的催化劑和原料在由管狀區(qū)與提升管壁確定的環(huán)形區(qū)中循環(huán)，這種方法的特征在于，使所述部分的催化劑和輸送流體在管狀區(qū)中循環(huán)，溫度和/或催化劑與輸送流體質(zhì)量比的條件比在環(huán)形區(qū)(注入原料后)中的溫度和/或催化劑與原料質(zhì)量比的條件更苛刻(plus sévères)。將從管狀區(qū)出來的第一流出物與從環(huán)形區(qū)出來的第二流出物混合，并且在原料注入處或高于原料注入處，通過注入可蒸發(fā)的惰性流體使得到的含有催化劑的混合物冷卻冷卻的混合物在反應(yīng)區(qū)的上部進(jìn)行裂化。
根據(jù)該方法的另一個(gè)特征，催化劑與原料的質(zhì)量比在環(huán)形區(qū)可以是2-10，在管狀區(qū)是5-20，在管狀區(qū)中所述比高于環(huán)形區(qū)的比。
根據(jù)該方法的另一個(gè)特征，在環(huán)形區(qū)中催化劑與原料的質(zhì)量比可以是4-7，在管狀區(qū)是8-15。
根據(jù)該方法的另一個(gè)特征，可以冷卻所述的混合物，以便在反應(yīng)區(qū)上部中的溫度是500-550℃。
根據(jù)該方法的另一個(gè)特征，在環(huán)形區(qū)低于原料加入處的部分中的催化劑密度可以是200-600kg/m3，而在管狀區(qū)中密度比環(huán)形區(qū)這個(gè)部分中的密度低，是30-200kg/m3。
通過控制再生催化劑的流量和惰性和/或可蒸發(fā)流體的流量，可以控制反應(yīng)區(qū)出口的溫度。
通過控制輸送流體的流量，也可控制管狀區(qū)出口的溫度。
通過控制再生催化劑的流量和惰性和/或可蒸發(fā)流體的流量，也可控制環(huán)形區(qū)出口的溫度。
管狀區(qū)包括第一流出物流出上端，一般在與原料注入的同樣高度或在原料注入高度以上，和在與惰性流體注入的同樣高度或在惰性流體注入高度以下。
本發(fā)明在于通過最少的工藝改進(jìn)，可以在FCC設(shè)備的提升管中實(shí)現(xiàn)平行雙裂化，即，在所述提升管內(nèi)放置一個(gè)起第二提升管作用的內(nèi)管(tube interne)，它與第一提升管并行運(yùn)行。為了清楚起見，在下文中，把在提升管內(nèi)進(jìn)行的減壓餾分或殘油類傳統(tǒng)原料—稱為主要原料—的裂化稱之第一裂化，把在內(nèi)管內(nèi)進(jìn)行特定原料的裂化稱之第二裂化。用于實(shí)施特定第二裂化的工藝在于，在提升管內(nèi)插入一個(gè)管狀區(qū)，該區(qū)包括一個(gè)基本與提升管同軸放置的內(nèi)管，其下端處在主要原料注入高度之下的任一高度，其上端有利地通至所述主要原料注入?yún)^(qū)之上的高度，并在用于控制提升管的溫度的易蒸發(fā)的惰性原料注入高度之下的高度，這樣，加到內(nèi)管底部的催化劑不會(huì)直接遇到主要原料，因此無助于其蒸發(fā)作用。
為了避免任何混亂，仍把FCC設(shè)備的提升管稱之提升管，由于沿一部分提升管長度中有內(nèi)管，所以提升管有環(huán)形部分，在流體和催化劑流動(dòng)方向接著為圓柱形部分。全部再生催化劑以密實(shí)流化態(tài)繼續(xù)在提升管底部加入，如在FCC設(shè)備中實(shí)際的情況一樣。但是，優(yōu)選地，這種催化劑的一小部分通過適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)性或非反應(yīng)性輸送流體導(dǎo)向內(nèi)管內(nèi)。另一部分催化劑在提升管環(huán)形區(qū)中圍繞這個(gè)內(nèi)管循環(huán)，并且接觸主要原料，同時(shí)保證其蒸發(fā)作用，然后接著裂化。
利用輸送氣體以與催化劑在內(nèi)管周圍的流動(dòng)并流的方式加入到內(nèi)管內(nèi)的這部分催化劑，其流動(dòng)密度狀態(tài)明顯地低于在環(huán)形區(qū)中循環(huán)的這部分催化劑。這種密度差因氣體虹吸(gazosiphon)作用在內(nèi)管內(nèi)產(chǎn)生向上的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，在環(huán)形區(qū)中產(chǎn)生在內(nèi)管周圍的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，這樣導(dǎo)致內(nèi)管加料。借助輸送氣體可調(diào)節(jié)在內(nèi)管中循環(huán)的催化劑流量。如果需要，使用“塞閥”類閥，即一種像活塞運(yùn)行的閥，例如在升降機(jī)(電梯)底所見到的一樣，也可以調(diào)節(jié)其流量，這種閥能夠?qū)⒈旧暾?qǐng)人R2R型設(shè)備第一再生段催化劑送到第二段。這樣一種閥可部分地且可變地關(guān)閉開向催化劑的進(jìn)口部分，以便調(diào)節(jié)催化劑流量。有利地，輸送氣體可以是或含有一種或多種烴，例如輕汽油，它們?cè)诳量痰臈l件下裂化，以生產(chǎn)丙烯。這種實(shí)施方式還具有另外優(yōu)點(diǎn)是，冷卻在內(nèi)管中循環(huán)的催化劑，這對(duì)于控制提升管下游溫度是很重要的，并且還沒有嚴(yán)重地使催化劑結(jié)焦，因?yàn)檩p汽油裂化引起的δ焦(催化劑焦化率增加)仍是很低的。由于通過例如輕汽油之類的烴原料的蒸發(fā)與反應(yīng)作用對(duì)在內(nèi)管內(nèi)循環(huán)的催化劑的冷卻不充分，所以一般都考慮采用任何已知的辦法冷卻在內(nèi)管下游的這種催化劑，例如注入易蒸發(fā)的惰性原料，像在FCC設(shè)備中通常用的原料。在內(nèi)管出口下游注入可蒸發(fā)的惰性原料還具有的好處是產(chǎn)生強(qiáng)擾動(dòng)，這種擾動(dòng)有利于從內(nèi)管出來的催化劑與流體和內(nèi)管外循環(huán)的催化劑和流體間的混合。
為了吸收分子膨長產(chǎn)生的變化，注入原料的、并包括環(huán)形區(qū)和管狀區(qū)的反應(yīng)區(qū)的下部分可以至少部分是截頭錐形，截錐底一般與管狀區(qū)上段相鄰。
由于催化劑在這個(gè)區(qū)中運(yùn)動(dòng)，并且所使用的使原料霧化的設(shè)備可引致局部高流速，因此，腐蝕可能很嚴(yán)重，為了耐腐蝕的目的，這種內(nèi)管應(yīng)選自耐管外摩擦的材料，特別在原料注入處附近的區(qū)域。還希望保護(hù)這個(gè)管的其它部分，以改善其機(jī)械性能。例如可以使用碳鋼管，其上涂耐火水泥層(couches de cimentréfractaire)，借助焊至壁上的錨固點(diǎn)(ancrages soudés aux parois)固定到管壁上，或借助本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的龜甲網(wǎng)型(hexmesh)(六角形網(wǎng)眼)蜂巢結(jié)構(gòu)固定到管壁上。
還可在鋼管上進(jìn)行表面處理，以得到有抗性的涂層，例如斯特萊特堆焊合金(stellite)。還可列舉往金屬管等離子體熱噴射(projection thermique plasma)，得到非常耐摩擦的陶瓷類涂層。
對(duì)傳統(tǒng)FCC設(shè)備所作的改進(jìn)因此限于采用內(nèi)管、在內(nèi)管中注入催化劑輸送流體、—當(dāng)這種輸送流體是待裂化的特定原料時(shí)—任選的簡(jiǎn)便注入系統(tǒng)，以及在內(nèi)管出口下游注入易蒸發(fā)的流體——如果內(nèi)管尚未存在于所述FCC裝置內(nèi)的話。


參看下面說明性附圖，會(huì)更好地理解本發(fā)明，其中圖1是本發(fā)明FCC設(shè)備的一般結(jié)構(gòu)，和圖2表示一種內(nèi)管，有催化劑輸送流體和冷卻的特定原料注入細(xì)節(jié)。
具體實(shí)施例方式
圖1是經(jīng)典FCC設(shè)備圖實(shí)例，其中沿催化劑循環(huán)方向有下列裝置提升管(1)，在其底部由管線(11)加再生的催化劑，在其上端為固氣分離系統(tǒng)(6)，它可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何類型的分離系統(tǒng)，從基于氣/固混合物對(duì)靶沖擊(impact)的簡(jiǎn)單彈道分離器，到更精制的系統(tǒng)，例如直接與提升管上端連接的旋風(fēng)分離器，或有利于產(chǎn)生的蒸汽和催化劑快速慣性分離的特定系統(tǒng)，該系統(tǒng)也基于氣/固懸浮物旋轉(zhuǎn)，例如在專利EP-A-0 852 963和EP-A-1 017 762中可見到其描述情況。在本發(fā)明范圍內(nèi)，將提升管定義為一種軸向?qū)ΨQ室，沿基本垂直的軸線伸長，截面可以改變或不改變。提升管(1)有封閉的下端(17)和開口的上端(18)，并且可以與分離和汽提室(8)中的氣/固分離系統(tǒng)(6)相連。
催化劑然后送向汽提區(qū)(7)，該區(qū)能夠回收一部分在催化劑表面吸附的烴，然后通過管道(9)送向再生區(qū)(10)。再生區(qū)(10)在本發(fā)明中不是決定性部分，本說明書對(duì)此不作描述。分一段或多段的所有再生區(qū)，例如在R2R類型設(shè)備中存在的再生區(qū)，都是與本發(fā)明充分相容的，本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有的FCC設(shè)備中所述現(xiàn)有再生區(qū)不需要進(jìn)行任何修改。
裂化反應(yīng)流出物通過管線(12)從室(8)抽出，將其送向在圖1未繪出的分餾區(qū)。
通過管線(11)在提升管(1)底部加入的再生的催化劑分成兩部分，一部分為密實(shí)流(écoulement dense)，其表觀密度水平是600-200kg/m3，優(yōu)選地250-400kg/m3，它在提升管(1)環(huán)形部分(partie annulaire)中循環(huán)，直到原料注入?yún)^(qū)，一部分為稀態(tài)部分(fraction àl’état dilué)，其密度水平較低，是200-30kg/m3，優(yōu)選地100-50kg/m3，它在位于提升管下部的內(nèi)管(2)內(nèi)循環(huán)。來自再生催化劑唯一加料的在內(nèi)管內(nèi)與內(nèi)管外循環(huán)的流量受兩部分催化劑之間的流動(dòng)密度差制約。在內(nèi)管內(nèi)循環(huán)的稀態(tài)部分是通過由管線(4)注入的催化劑輸送流體產(chǎn)生的，該流體可以是液體或氣體。在氣態(tài)流體中，可以列舉氮?dú)?、水蒸汽、氣體燃料(fuel gaz)，液化石油氣(GPL)或這些不同產(chǎn)品的任何混合物。在液體流體中，可以列舉輕汽油，其終沸點(diǎn)是約160℃，重汽油，其初沸點(diǎn)是約160℃，終沸點(diǎn)是約220℃，輕循環(huán)油(LCO)，即裂化的輕柴油，其初沸點(diǎn)是約220℃，終沸點(diǎn)是約350℃，或更一般地，所有石油餾分，其終沸點(diǎn)低于360℃，以及它們的混合物。
還可以考慮合成石油餾分，例如C4、C5或C6餾分低聚合方法的液體產(chǎn)物，它們含有高比例的C8-C10長烯烴，它們優(yōu)選地裂化生成丙烯。當(dāng)然，輸送流體是液體時(shí)，考慮催化劑在內(nèi)管進(jìn)口的溫度是約800℃，這個(gè)溫度幾乎是催化劑在再生區(qū)出口時(shí)的溫度，可造成輸送流體蒸發(fā)，這有助于冷卻催化劑并有助于控制提升管出口的溫度。
一般地，使用反應(yīng)性流體作為輸送流體，例如添加惰性流體(像水蒸汽)的烯烴汽油。
在內(nèi)管(2)底部加入輸送流體(4)，其加入流量是這樣，內(nèi)管的平均流動(dòng)密度嚴(yán)格地小于提升管下部的流動(dòng)密度。內(nèi)管內(nèi)流動(dòng)的平均空隙率(taux de vide)可以高于0.8，優(yōu)選地高于0.9。
內(nèi)管內(nèi)流動(dòng)的表面通量(flux surfacique)是提升管(1)流動(dòng)的表面通量(總平均通量正好高于環(huán)形區(qū)注入原料量)的0.1-10倍，優(yōu)選地是提升管流動(dòng)的表面通量的0.5-3倍。
在輸送流體是含有至少4個(gè)碳原子、能催化裂化的分子的烴原料時(shí)，內(nèi)管出口的溫度一般是520-700℃，特別地520-650℃，優(yōu)選地560-600℃。典型地，這個(gè)溫度高于環(huán)形區(qū)原料(3)出口溫度，例如高40-120℃。通過在內(nèi)管內(nèi)循環(huán)流動(dòng)催化劑，可以將這個(gè)溫度調(diào)節(jié)到所要求的值。
在內(nèi)管沒有包括任何專門調(diào)節(jié)催化劑流量的部件的情況下，直接通過輸送流體流量監(jiān)控催化劑本身流量，或者通過這種催化劑流量特別調(diào)節(jié)部件監(jiān)控催化劑本身流量，其中可以列舉“塞閥”類的閥，或滑動(dòng)閥，或通過能夠改變催化劑從內(nèi)管底進(jìn)入截面的任何類型部件監(jiān)控催化劑本身流量。
加入流化氣體的部件(5)位于提升管(1)底部，能夠監(jiān)控這個(gè)區(qū)中催化劑的密度。在FCC設(shè)備中已經(jīng)有這種加入部件，并且這種部件無需改進(jìn)就可滿足本發(fā)明的需要。流化氣體可選自下述氣體氮?dú)?、水蒸汽、氣體燃料或GPL，或任何其它化學(xué)惰性氣體。
再生催化劑通過加入部件(14)加入到提升管(1)底部，與任何FCC設(shè)備中已經(jīng)有的加入部件相比，加入部件(14)無需改進(jìn)。為了使催化劑很好地循環(huán)，催化劑加入處(14)一般在主要原料注入點(diǎn)(3)上游，但由于對(duì)催化劑循環(huán)無影響，也可以在內(nèi)管(2)下端的上游或下游。
在FCC設(shè)備改造的情況下，這是特別有意義的，這種設(shè)備有向提升管底部延伸的可能性。事實(shí)上，在這種情況下，可以向已有提升管下部添加含有內(nèi)管(2)的提升管元件，無需改變催化劑加入部件(14)。內(nèi)管(2)下端所處的高度低于催化劑加入點(diǎn)(14)的高度，這樣沒有什么缺陷。
通過適當(dāng)?shù)淖⑷胂到y(tǒng)(3)，例如專利EP-A-312 428中描述的注入系統(tǒng)，將主要原料加入到提升管內(nèi)。主要原料是減壓餾分(DSV)、常壓渣油(RA)、減壓渣油(RSV)或這些不同餾分的任意混合物。與傳統(tǒng)FCC設(shè)備注入配置相比，唯一差別是內(nèi)管上端優(yōu)選地通到原料注入系統(tǒng)(3)下游，原料注入是在中心管周圍的提升管環(huán)形區(qū)中進(jìn)行的，這樣任選地導(dǎo)致在霧化器(atomiseur)出口注入速度有點(diǎn)降低。注入器出口的氣相速度典型地是20-100m/s，優(yōu)選地50-80m/s。典型地，原料注入點(diǎn)(3)高度明顯高于管狀區(qū)中輸送流體注入處(4)的高度。這樣有助于通過氣體虹吸作用在管狀區(qū)達(dá)到高得多的催化劑與原料(含烴的)質(zhì)量比。輸送流體(典型地為反應(yīng)性的)(4)與原料(3)的注入高度之差一般是0.5-12m，優(yōu)選地1-10m。這種高度差有利地是管狀區(qū)總高度的20-90％。
環(huán)狀區(qū)中催化劑與原料的質(zhì)量比計(jì)為C/O，通常是2-10，優(yōu)選地4-7。在所有這些情況下，這種比例足以使原料全部蒸發(fā)，并且能夠保持蒸發(fā)后催化劑/原料混合物的溫度高于500℃，例如510-550℃。
完全容納在提升管(1)內(nèi)的內(nèi)管(2)一般定義為一種軸向?qū)ΨQ的容器，這種容器沿基本垂直的軸線伸長，與提升管(1)基本同軸地放置，并且包括開口下端(15)和開口上端(16)。下端(15)的高度嚴(yán)格低于主要原料注入點(diǎn)(3)高度，上端(16)的高度高于或等于，優(yōu)選地高于主要原料注入點(diǎn)(3)高度，并且低于或等于，優(yōu)選地低于易蒸發(fā)的惰性流體注入點(diǎn)(13)高度，這種流體用于監(jiān)控提升管的溫度。在原料注入高度處，內(nèi)管(2)占據(jù)的中間截面與提升管(1)于同樣高度處的截面之比一般是0.1-0.5，有利地0.12-0.45，優(yōu)選地0.15-0.30。內(nèi)管(2)的截面不必是恒定不變的，而是可以有變化，特別在其下部有變化，而這部分可安裝用于引起原料損失的限制件(restriction)，這樣能夠更好地控制進(jìn)入內(nèi)管內(nèi)的催化劑流量。
在特定原料在所述內(nèi)管內(nèi)進(jìn)行裂化的情況下，內(nèi)管(2)的長度隨所要求的停留時(shí)間而定。在輕汽油裂化的情況下，停留時(shí)間應(yīng)是100ms-10s，優(yōu)選地0.5-5s。
提升管出口溫度的調(diào)節(jié)以標(biāo)準(zhǔn)方式進(jìn)行，由通過閥門進(jìn)入提升管的再生催化劑流量，所用閥門例如為安裝在管線(11)上用于將再生催化劑送往提升管的滑動(dòng)閥。
提升管出口的溫度根據(jù)所要求的裂化條件固定在500-550℃范圍內(nèi)。
如果在該設(shè)備上沒有易蒸發(fā)的輕流體注入系統(tǒng)(13)，則需要準(zhǔn)備這種注入系統(tǒng)，該注入系統(tǒng)有利地放在內(nèi)管上端下游，以便在任何可以設(shè)想的情況下，即特別是在內(nèi)管中的輸送流體是不能蒸發(fā)的，并且在所述管內(nèi)不進(jìn)行任何反應(yīng)的情況下，能夠控制提升管出口溫度。這種用于注入(13)的流體可以是任何石油餾分，只要其終沸點(diǎn)低于360℃，例如像該設(shè)備產(chǎn)生的LCO的一個(gè)部分。
如果內(nèi)管的下端嚴(yán)格地位于主要原料注入高度下面，其上端位于主要原料注入高度上面，同時(shí)仍在易蒸發(fā)的惰性流體注入(13)高度下面，則可有利地達(dá)到催化劑在內(nèi)管內(nèi)和在提升管環(huán)形區(qū)中在所述內(nèi)管外的良好循環(huán)條件。在某些情況下，有利的是內(nèi)管下端位于再生催化劑加到提升管中的高度下面。這些條件不是強(qiáng)制性的，它們使實(shí)施本發(fā)明變得非常容易。
在希望便于催化劑加入內(nèi)管內(nèi)的情況下，內(nèi)管可在其下端配備至少一個(gè)限制件，這樣能夠產(chǎn)生便于控制進(jìn)入所述內(nèi)管內(nèi)的催化劑流量的原料損失。然而，在這種情況下，催化劑流量直接與輸送流體流量相關(guān)，即不能隨意地改變?cè)趦?nèi)管內(nèi)的C/O比。如果希望將進(jìn)入內(nèi)管的催化劑流量與輸送流體的流量無關(guān)，則內(nèi)管在其下端必須配備一個(gè)能夠改變?cè)谒鰞?nèi)管內(nèi)催化劑通道截面的閥。
母庸贅言，很清楚的是本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員利用本說明書就能以任何可能性使用本發(fā)明。另外，下面的實(shí)施例本身應(yīng)該僅僅以實(shí)施例看待，這些實(shí)施例在任何情況下都不是限制性的。
在下面和前面的實(shí)施例中，除非另外指出，所有溫度是攝氏度，份和百分?jǐn)?shù)是用重量定義的。
實(shí)施例本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)用本發(fā)明的三個(gè)對(duì)比實(shí)施例與對(duì)應(yīng)于通常FCC設(shè)備的基本情況相比進(jìn)行說明。
FCC設(shè)備處理加氫處理常壓渣油類的重原料。這種設(shè)備配置一個(gè)有兩個(gè)再生器的再生區(qū)，再生器在表1基本情況欄中描述的主要條件下操作。該設(shè)備還配置一個(gè)惰性流體注入?yún)^(qū)(冷卻循環(huán))，該區(qū)在原料注入?yún)^(qū)上面，以冷卻在蒸發(fā)區(qū)下游的反應(yīng)器。
通過計(jì)算，我們模擬了按本發(fā)明置于提升管底部的內(nèi)管所具有的影響，在內(nèi)管內(nèi)進(jìn)行一定量汽油裂化。
這個(gè)實(shí)施例所考慮的內(nèi)管在原料注入高度處占據(jù)提升管截面的15％，進(jìn)口在原料注入高度處以下5m，出口在原料注入高度處以上3m；在管狀區(qū)下面加入催化劑。
為清楚起見，在下述條件下處理對(duì)比實(shí)施例(案例1、2和3)。
-保持原料蒸發(fā)條件圍繞內(nèi)管周圍在冷卻循環(huán)注入水平處處于平衡的原料和催化劑溫度，與在基本情況條件下冷卻液注入處上游的溫度相同，即544℃。
-保持提升管上部分中的反應(yīng)條件。
提升管出口溫度保持不變，等于508℃。
-保持決定設(shè)備熱平衡的原料流量和主要參數(shù)。
-保持進(jìn)入內(nèi)管中的汽油(essence)與原料的比例不變，即15質(zhì)量％。
-使用同樣的冷卻液，它是不太活性的液體，在本實(shí)施例中為輕LCO。
在3個(gè)案例(1、2和3)中，我們選擇規(guī)定內(nèi)管中汽油流量等于通常原料流量的15％。在管出口的裂化溫度規(guī)定為等于580℃(案例1)、600℃(案例2)、586(案例3)。
能夠保持提升管不同部分的溫度的這些熱平衡參數(shù)是
-催化劑總流量，-在內(nèi)管中循環(huán)的催化劑流量的分?jǐn)?shù)(fraction)-冷卻液循環(huán)流量。
表1概括了主要操作條件和相對(duì)于注入原料計(jì)算的提升管出口處的產(chǎn)率。
在案例1中，在內(nèi)管進(jìn)口注入的汽油是原料的裂化產(chǎn)物，是輕汽油(C5-180℃)。丙烯產(chǎn)率5％，而在基本情況下是3.74％。
轉(zhuǎn)化率72.8％，而在基本情況下是69％。
在案例2中，注入的汽油與案例1相同，但裂化條件更苛刻(內(nèi)管出口溫度600℃，而在案例1中是580℃)。丙烯產(chǎn)率達(dá)到5.4％，轉(zhuǎn)化率達(dá)到74％。
在案例3中，內(nèi)管中注入的餾分是一種來自C7-C8-C9構(gòu)成的汽油餾分的完全芳族的原料。這種原料基本不反應(yīng)，這第三個(gè)案例因此能夠說明催化劑級(jí)配的效果(effet d’étagement du catalyseur)，在提升管上部運(yùn)行的催化劑活性高于底部的催化劑活性。轉(zhuǎn)化率提高，達(dá)到76％，而在底部為69％。
表1

應(yīng)該指出，汽油轉(zhuǎn)化主要取決于其化學(xué)性質(zhì)，使用例如像C8＝烯烴餾分之類的其它餾分，可以在同樣條件下很容易得到比較高的丙烯產(chǎn)率，例如25-35％。使用這個(gè)實(shí)施例所考慮的裂化汽油，還可非常顯著地改善產(chǎn)率總結(jié)構(gòu)，因?yàn)楦鶕?jù)新原料表示的總丙烯產(chǎn)率達(dá)到3.7％至5-5.4％。
同時(shí)還指出，通過增加在其上部的催化劑流量，可達(dá)到增加提升管中轉(zhuǎn)化率，來自內(nèi)管的催化劑不太結(jié)焦，因此一旦與內(nèi)管下游的全部流出物再混合，可提供很高的殘余活性。
權(quán)利要求
1.一種在上升反應(yīng)區(qū)(1)，或提升管中的含烴原料的流化床催化裂化方法，包括在提升管下部加入再生催化劑(14)、在加入催化劑的上面注入原料、在提升管底部注入(5)催化劑流化氣體，該反應(yīng)區(qū)在其下部包括基本同軸的內(nèi)管狀區(qū)(2)，其中通過在該管狀區(qū)下端加入的輸送流體，使一部分再生催化劑循環(huán)，使余下部分的催化劑和原料在由管狀區(qū)與提升管壁確定的環(huán)形區(qū)中循環(huán)，其特征在于，使所述部分的催化劑和輸送流體在管狀區(qū)中循環(huán)，溫度和/或催化劑與輸送流體質(zhì)量比的條件比在注入原料后的環(huán)形區(qū)中的溫度和/或催化劑與原料質(zhì)量比的條件更苛刻，從管狀區(qū)出來的第一流出物與從環(huán)形區(qū)出來的第二流出物進(jìn)行混合，并在原料注入處或高于原料注入處，通過注入(13)可蒸發(fā)的惰性流體，使得到的含有催化劑的混合物冷卻，冷卻的混合物在反應(yīng)區(qū)的上部進(jìn)行裂化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中催化劑與原料的質(zhì)量比在環(huán)形區(qū)中為2-10，在管狀區(qū)為5-20，在管狀區(qū)中所述比高于環(huán)形區(qū)的比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在環(huán)形區(qū)中催化劑與原料的質(zhì)量比可以是4-7，在管狀區(qū)是8-15。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一的方法，其中冷卻所述的混合物，以便在反應(yīng)區(qū)上部分的溫度是500-550℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一的方法，其中在位于注入原料下面的環(huán)形區(qū)部分中催化劑密度可以是200-600kg/m3，而在管狀區(qū)中的密度比在環(huán)形區(qū)這個(gè)部分中的密度低，是30-200kg/m3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一的方法，其中通過控制再生催化劑的流量和可蒸發(fā)的惰性流體的流量，控制反應(yīng)區(qū)出口的溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一的方法，其中通過控制輸送流體的流量，控制管狀區(qū)出口的溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一的方法，其中通過控制再生催化劑的流量和可蒸發(fā)的惰性流體的流量，控制環(huán)形區(qū)出口的溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一的方法，其中在與原料注入的同樣高度或在原料注入高度以上，與惰性流體注入的同樣高度或在惰性流體注入高度以下，管狀區(qū)包括一個(gè)第一流出物流出上端。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9之一的方法，其中輸送流體是選自終沸點(diǎn)約160℃的輕汽油、重汽油、LCO餾分、終沸點(diǎn)低于360℃的石油餾分、由C4、C5或C6餾分低聚合得到的大部分為C8-C10長烯烴的汽油以及它們的混合物的二次含烴原料。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10之一的方法，其中把再生催化劑加入內(nèi)管的輸送流體選自氮?dú)?、水蒸汽、氣體燃料、液化石油氣及它們的混合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11之一的方法，其中在內(nèi)管狀區(qū)內(nèi)循環(huán)的催化劑表面通量是提升管中循環(huán)的催化劑表面通量的0.1-10倍，優(yōu)選地0.5-3倍。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12之一的方法，其中管狀區(qū)下端在原料注入高度下面。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13之一的方法，其中管狀區(qū)在其下端有至少一個(gè)可引起原料損失的限制件，這樣便于控制進(jìn)入所述管狀區(qū)內(nèi)的催化劑流量。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14之一的方法，其中管狀區(qū)在其下端配備一個(gè)能夠改變催化劑在管狀區(qū)內(nèi)通過截面的閥。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15之一的方法，其中管狀區(qū)的截面與提升管截面之比是0.1-0.5，優(yōu)選地0.15-0.30。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16之一的方法，其中注入原料的反應(yīng)區(qū)下部分包括環(huán)形區(qū)和管狀區(qū)，所述反應(yīng)區(qū)下部分至少部分是截頭錐形，截錐底與管狀區(qū)上段相鄰。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17之一的方法，其中管狀區(qū)上端是在原料注入?yún)^(qū)上面，而在惰性流體注入?yún)^(qū)下面。
全文摘要
本發(fā)明是在FCC設(shè)備的提升管(1)內(nèi)插入一個(gè)內(nèi)管，內(nèi)管在其下部分中加入一部分再生催化劑，而FCC設(shè)備通過管線(14)加入催化劑，通過管線(3)加入原料，可完成內(nèi)管加料的流體可以是惰性的，在這種情況下，可得到催化劑在提升管內(nèi)級(jí)配效果的好處，或?yàn)樵趦?nèi)管內(nèi)能更苛刻地裂化的原料(14)，導(dǎo)致補(bǔ)充生產(chǎn)烯烴，特別是丙烯。流體和催化劑混合物在內(nèi)管上面通過惰性流體管線(13)冷卻。
文檔編號(hào)B01J8/38GK1523080SQ200310113868
公開日2004年8月25日 申請(qǐng)日期2003年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月23日
發(fā)明者T·高希爾, H·考弗里滋, J·羅斯, T 高希爾, ダ鎰 申請(qǐng)人:法國石油公司