專利名稱：一種C₄烴催化裂解和重油催化裂化的組合工藝及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油烴的催化轉(zhuǎn)化領(lǐng)域，具體地說，是涉及重油催化裂化過程和C4烴催化裂解過程的組合工藝技術(shù)，特別是涉及一種雙反應(yīng)雙催化劑再生系統(tǒng)高效組合流化催化反應(yīng)工藝及裝置。
背景技術(shù)：
丙烯是重要的石油化工基礎(chǔ)原料之一。近年來，世界范圍內(nèi)對丙烯的需求量日益增加，丙烯的來源主要有乙烯廠蒸汽裂解的副產(chǎn)物(約占68% )，催化裂化副產(chǎn)物(約占四％)，丙烷脫氫等(3%)。蒸汽裂解的主要原料為石腦油，存在原料短缺的問題；而流化催化裂化裝置副產(chǎn)的丙烯常規(guī)收率只有3% 6%，因此，傳統(tǒng)的乙烯聯(lián)產(chǎn)和煉廠回收丙烯的方法已經(jīng)難以滿足其日益增長的需求。另一方面，我國C4烴類資源比較豐富。但目前對C4烴類的利用率還比較低，除部分作為化工原料外，大部分當(dāng)作工業(yè)和民用燃料。隨著我國乙烯生產(chǎn)和原油加工能力的不斷提高，蒸汽裂解裝置和催化裂化裝置將副產(chǎn)大量的C4烴；加之我國“西氣東輸”計(jì)劃的順利實(shí)施，作為燃料使用的液化氣(主要組分是C4烴類)將嚴(yán)重貶值，這將給石化企業(yè)帶來巨大的沖擊及挑戰(zhàn)。近幾年發(fā)展起來C4烴類催化裂解制丙烯工藝為充分利用C4資源和增產(chǎn)丙烯提供了一條有效的途徑。C4烴類催化裂解制丙烯反應(yīng)主要利用具有獨(dú)特?fù)裥涡院退嵝缘腪SM-5 分子篩催化劑，將C4烴類高選擇性地轉(zhuǎn)化為丙烯。目前國內(nèi)外開發(fā)的C4烴類催化裂解生產(chǎn)丙烯工藝有固定床工藝和流化床工藝，固定床工藝代表性的技術(shù)有Lurgi公司的ftOpylur 技術(shù)、UOP公司的OCP技術(shù)，旭化成公司的Omega工藝；流化床工藝的技術(shù)有KBR公司的 Superflex技術(shù)和Exxon/Mobil公司的MOI技術(shù)。固定床工藝中，反應(yīng)過程和催化劑再生過程在同一反應(yīng)器中輪流間歇進(jìn)行，而且為了給反應(yīng)過程和催化劑再生過程提供熱量，反應(yīng)器內(nèi)需要設(shè)立加熱裝置，因此，固定床工藝存在反應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜和生產(chǎn)連續(xù)性差的缺點(diǎn)。相對于固定床工藝，流化床工藝具有原料處理量大、氣固接觸充分、反應(yīng)再生可連續(xù)進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)，從而備受關(guān)注。研究表明，流化床C4烴類催化裂解反應(yīng)過程的反應(yīng)溫度大都在450 650°C，且為吸熱過程，由于過程生焦量較低(1. 5 2. 0%左右)，難以維持相應(yīng)的反應(yīng)溫度和再生燒焦所需要的再生溫度，這些工藝過程單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，均需采取補(bǔ)熱措施。另一方面，常規(guī)重油催化裂化過程由于原料摻渣量越來越大，生焦量高達(dá)8 10%。對于常規(guī)催化裂化裝置，在反應(yīng)溫度、反應(yīng)熱以及再生溫度等操作參數(shù)確定的情況下，維持過程熱量平衡操作的生焦量為6%左右，因此，常規(guī)催化裂化過程的熱量是過剩的。 如果將C4烴類催化裂解增產(chǎn)丙烯工藝與常規(guī)重油催化裂化過程有效耦合，利用重油催化裂化過程的過剩熱量作為C4烴類催化裂解工藝過程的熱量來源，同時(shí)與催化裂化裝置共用一些大型公用工程設(shè)施，可大大提高C4烴類催化裂解增產(chǎn)丙烯工藝的競爭優(yōu)勢。CN16M078A公開了一種雙催化劑系統(tǒng)耦合再生工藝方法，在副再生器中利用高溫的催化裂化再生催化劑加熱新型工藝過程的專用催化劑并使其再生；CNl擬6623A公開了一種雙反應(yīng)再生系統(tǒng)多效耦合流化催化反應(yīng)工藝方法，將催化裂化再生器的高溫?zé)煔庖敫痹偕骷訜嵝滦凸に囘^程的專用催化劑并使其再生；但CN16M078A和CNl擬6623A 技術(shù)均需設(shè)立用于專用催化劑再生的副再生器，造成設(shè)備投資增加，而且占地面積大。 CN1935349A公開了一種氣固流態(tài)化耦合設(shè)備及利用該設(shè)備進(jìn)行大差異顆粒多級混合、換熱、反應(yīng)、分級的耦合方法，但設(shè)備較為復(fù)雜。USP7491315公開了一種雙提升管反應(yīng)器(；裂解和重油裂化的工藝方法，但USP7491315技術(shù)由于(；裂解和重油裂化采用同一種催化劑， 乙丙烯的選擇性較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種C4烴催化裂解和重油催化裂化的組合工藝及裝置，以將重油催化裂化裝置的過剩熱量為熱量不足的C4烴催化裂解反應(yīng)過程所用，增產(chǎn)乙烯和丙烯。本發(fā)明還提供了用于C4烴催化裂解和重油催化裂化的組合工藝的裝置。本發(fā)明的主反應(yīng)器是常規(guī)重油催化裂化裝置，依托常規(guī)重油催化裂化裝置，增設(shè)另一個(gè)單獨(dú)的用于C4烴催化裂解反應(yīng)的流態(tài)化反應(yīng)器，兩套流態(tài)化反應(yīng)裝置采用各自的專門的催化劑，同時(shí)C4烴催化裂解催化劑在粒度分布、密度和/或形狀等物性上與催化裂化催化劑有明顯差異。本發(fā)明提供一種C4烴催化裂解和重油催化裂化的組合工藝，其特征在于包括下述步驟 重質(zhì)原料油進(jìn)入重油催化裂化提升管反應(yīng)器，與來自主再生器的催化裂化再生催化劑接觸反應(yīng)，反應(yīng)物流進(jìn)行催化裂化待生催化劑與主反應(yīng)油氣的分離，分離出的催化裂化待生催化劑經(jīng)過汽提后進(jìn)入主再生器的密相段進(jìn)行再生，主再生器密相段內(nèi)的部分催化裂化半再生催化劑進(jìn)入副再生器，其它部分再生后返回重油催化裂化提升管反應(yīng)器循環(huán)使用，分離出的主反應(yīng)油氣進(jìn)入分餾系統(tǒng)進(jìn)行分離。C4烴原料油進(jìn)入C4烴催化裂解反應(yīng)器，與來自副再生器的催化裂解催化劑進(jìn)行接觸反應(yīng)，該副再生器設(shè)置于主再生器的密相段內(nèi)，反應(yīng)物流進(jìn)行催化裂解待生催化劑和副反應(yīng)油氣的分離，分離出的C4烴催化裂解待生催化劑進(jìn)入副再生器，與進(jìn)入副再生器的催化裂化半再生催化劑混合后進(jìn)行再生，再生后的大部分催化裂化催化劑回到主再生器，再生后的C4烴催化裂解催化劑與少量催化裂化催化劑進(jìn)入C4烴催化裂解反應(yīng)器循環(huán)使用，分離出的副反應(yīng)油氣與主反應(yīng)油氣混合或單獨(dú)進(jìn)入分餾系統(tǒng)。本發(fā)明進(jìn)一步特征在于重油催化裂化提升管反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為460 560°C，劑油重量比為2 10，反應(yīng)時(shí)間為1. 0 6. Os，反應(yīng)壓力為0. 1 0. 4MPa。本發(fā)明進(jìn)一步特征在于催化裂解反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為450 750°C，水蒸汽與C4烴原料油的重量比為0.01 1，重時(shí)空速為1 ISOhr—1，反應(yīng)壓力為
0.03 0. 4MPa, C4烴催化裂解催化劑與C4烴原料油的重量比為2 150 1。本發(fā)明進(jìn)一步特征在于副再生器內(nèi)的再生溫度為550 750°C，燒焦時(shí)間為
1.0 20min，表觀氣速為0. 5 2. 5m/s，壓力為0. 1 0. 4Mpa。本發(fā)明提供一種C4烴催化裂解和重油催化裂化組合工藝的裝置，該裝置包括重油催化裂化反應(yīng)器、主再生器、C4烴催化裂解反應(yīng)器和副再生器，其特征在于副再生器設(shè)置于主再生器密相段，包括垂直設(shè)置的筒體，筒體的底部為下封頭，筒體的側(cè)面設(shè)有重油催化裂化催化劑進(jìn)口，筒體的內(nèi)部設(shè)有倒錐形氣體分布板，氣體分布板的上部將副再生器的流化床體下端封閉，下部連接C4烴催化裂解催化劑出口管，氣體分布板、C4烴催化裂解催化劑出口管、氣固流化床體的部分筒體和下封頭圍成一個(gè)閉合空間，此閉合空間對應(yīng)的筒體上設(shè)有用于引入流化氣體的流化氣體入口管。本發(fā)明所述的C4烴原料油中的C4烯烴含量大于50重量％，所述的C4烴原料油來自自身催化裂化裝置的C4餾分，也可以是來自其它催化裂化裝置和蒸汽裂解裝置的C4餾分，還可以是其它煉油和/或化工過程生產(chǎn)的C4餾分。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下效果1、本發(fā)明將重油催化裂化裝置的過剩熱量為熱量不足的C4烴類催化裂解反應(yīng)過程所用，并利用重油催化裂化裝置的其他公用工程裝置；熱量利用方式合理，再生效率高。2、本發(fā)明設(shè)備簡單、占地面積小，投資少。3、本發(fā)明乙、丙烯收率高，選擇性好。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但不限制本發(fā)明的范圍。附圖及


附圖為本發(fā)明一種工藝流程圖。圖中1-重油催化裂化裝置，2-重質(zhì)原料油，3-提升管反應(yīng)器，4-氣固分離裝置， 5-主旋內(nèi)分離器，6-主反應(yīng)油氣，7-主沉降器，8-主汽提段，9-主再生器密相，10-主再生器，11-副再生器，12-筒體，13-c4裂解催化劑出口管，14-重油催化裂化催化劑進(jìn)口，15-氣體分布板，16-下封頭，17-流化氣體入口管，18-流化氣體，19-待生斜管，20-再生斜管， 21-催化劑立管，22-提升蒸汽，23-C4烴催化裂解反應(yīng)器，24-催化裂解反應(yīng)床層，25_C4烴原料油，26-副汽提段，27-汽提蒸汽，28-副沉降段，30-副反應(yīng)油氣。
具體實(shí)施例方式如圖所示，含有霧化蒸汽的重質(zhì)原料油2從底部進(jìn)入重油催化裂化裝置1的提升管反應(yīng)器3，與來自主再生器10的高溫催化裂化再生催化劑在反應(yīng)溫度為460 560°C，重質(zhì)原料油預(yù)熱溫度為150 300°C，劑油比(提升管反應(yīng)器3催化裂化催化劑與重質(zhì)原料油的重量比)為2 10，催化劑活性為50 70，反應(yīng)時(shí)間為1. 0 6. Os，反應(yīng)壓力為0. 1 0. 4MPa的條件下進(jìn)行接觸、氣化、混合和反應(yīng)，油氣、水蒸氣與催化劑一起通過提升管反應(yīng)器3，依次進(jìn)入氣固分離裝置4和主沉降器7的主旋風(fēng)分離器5進(jìn)行分離，分離出的主反應(yīng)油氣6進(jìn)分餾系統(tǒng)，分離出的待生催化劑依次進(jìn)入主沉降器7和主汽提段8，經(jīng)過汽提后進(jìn)入主再生器10的主再生器密相段9進(jìn)行再生，再生后的再生催化劑循環(huán)使用。催化裂化主再生器10的主再生器密相段9內(nèi)設(shè)置用于C4烴催化裂解催化劑再生的副再生器11 ；該副再生器11包括垂直設(shè)置的筒體12，筒體12的底部為下封頭16，側(cè)面設(shè)有重油催化裂化催化劑進(jìn)口 14，筒體12的內(nèi)部設(shè)有倒錐形氣體分布板15，其上部將副再生器11的流化床體下端封閉，下部連接C4裂解催化劑出口管13，使氣體分布板15、C4裂解催化劑出口管13與流化床體的部分筒體和下封頭16圍成一個(gè)閉合空間，且此閉合空間對應(yīng)的筒體上設(shè)有用于引入流化氣體18的流化氣體入口管17。含有霧化蒸汽的C4烴原料油25通過噴頭進(jìn)入C4烴催化裂解反應(yīng)器23的催化裂解反應(yīng)床層M的下部，與催化裂解催化劑進(jìn)行接觸、氣化、混合和反應(yīng)。催化裂解反應(yīng)床層24內(nèi)的反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為450 750°C，水蒸汽與C4烴原料油的重量比為0. 01 1， 重時(shí)空速為1 ISOhr—1，反應(yīng)壓力為0. 03 0. 4MPa,催化劑與C4烴原料油的重量比為2 150 1。反應(yīng)后的催化裂解待生催化劑進(jìn)入C4烴類催化裂解反應(yīng)器23的副汽提段沈，與引入的汽提蒸汽27進(jìn)行逆流接觸，以汽提出催化裂解待生催化劑夾帶的油氣。汽提后的催化裂解待生催化劑由新設(shè)的待生斜管19進(jìn)入流態(tài)化再生裝置即副再生器11。反應(yīng)后的油氣依次進(jìn)入C4烴催化裂解反應(yīng)器23的副沉降段觀和副旋風(fēng)分離器四與攜帶的催化劑進(jìn)行分離，完全與催化劑分離的副反應(yīng)油氣30離開C4烴催化裂解反應(yīng)器23后，與主反應(yīng)油氣6混合或單獨(dú)進(jìn)入分餾系統(tǒng)。進(jìn)入副再生器11的催化裂解待生催化劑，與通過重油催化裂化催化劑進(jìn)口 14進(jìn)入副再生器11的高溫半再生催化裂化催化劑混合，以使高溫半再生催化裂化催化劑為催化裂解待生催化劑提供熱量，兩種催化劑在通過流化氣體入口管17引入的流化氣體(如空氣)18的流化下進(jìn)行混合、傳熱，并在溫度為550 750°C，燒焦時(shí)間為1. 0 20min，表觀氣速為0. 5 2. 5m/s，壓力為0. 1 0. 4Mpa的條件下進(jìn)行燒焦反應(yīng)，再生煙氣和大部分催化裂化催化劑從副再生器11的頂部回到原催化裂化主再生器10，在副再生器11的下部，控制流化風(fēng)量，通過重力的作用將物性不同的催化裂化催化劑和C4裂解催化劑分離，高溫再生后的C4裂解催化劑與少量的常規(guī)催化裂化催化劑從副再生器11底部的C4裂解催化劑出口管13排出，經(jīng)再生斜管20引到增設(shè)的C4烴催化裂解反應(yīng)器23的催化劑立管21，再由提升蒸汽22通過催化劑立管21提升到C4烴類催化裂解反應(yīng)器23內(nèi)形成催化裂解反應(yīng)床層 M，催化劑立管21的上噴口在催化裂解反應(yīng)床層M的頂部。本發(fā)明所用的重油催化裂化催化劑為常規(guī)重油催化裂化催化劑，如無定型硅鋁催化劑或分子篩催化劑，其中，分子篩催化劑的活性組分為含或不含稀土和/或磷的Y型或HY 型沸石、含或不含稀土和/或磷的超穩(wěn)Y型沸石、ZSM-5系列沸石或具有五元環(huán)結(jié)構(gòu)的高硅沸石、β沸石、鎂堿沸石中的一種或多種。本發(fā)明所用的C4催化裂解催化劑為ZSM-5系列的擇型分子篩催化劑，其粒徑范圍為150 2000 μ m，其中ZSM-5分子篩為改性分子篩和不改性分子篩均可，改性ZSM-5分子篩所用改性元素是磷，或者是磷與選自IIA族金屬和稀土金屬中一種或一種以上金屬。
權(quán)利要求
1.一種C4烴催化裂解和重油催化裂化的組合工藝，其特征在于重質(zhì)原料油進(jìn)入重油催化裂化提升管反應(yīng)器，與來自主再生器的催化裂化再生催化劑接觸反應(yīng)，反應(yīng)物流進(jìn)行催化裂化待生催化劑與主反應(yīng)油氣的分離，分離出的催化裂化待生催化劑經(jīng)過汽提后進(jìn)入主再生器的密相段進(jìn)行再生，主再生器密相段內(nèi)的部分催化裂化半再生催化劑進(jìn)入副再生器，其它部分再生后返回重油催化裂化提升管反應(yīng)器循環(huán)使用， 分離出的主反應(yīng)油氣進(jìn)入分餾系統(tǒng)進(jìn)行分離；C4烴原料油進(jìn)入C4烴催化裂解反應(yīng)器，與來自副再生器的催化裂解催化劑進(jìn)行接觸反應(yīng)，該副再生器設(shè)置于主再生器的密相段內(nèi)，反應(yīng)物流進(jìn)行催化裂解待生催化劑和副反應(yīng)油氣的分離，分離出的C4烴催化裂解待生催化劑進(jìn)入副再生器，與進(jìn)入副再生器的催化裂化半再生催化劑混合后進(jìn)行再生，再生后的大部分催化裂化催化劑回到主再生器，再生后的C4烴催化裂解催化劑與少量催化裂化催化劑進(jìn)入C4烴催化裂解反應(yīng)器循環(huán)使用，分離出的副反應(yīng)油氣與主反應(yīng)油氣混合或單獨(dú)進(jìn)入分餾系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合工藝，其特征在于所述重油催化裂化提升管反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為460 560°C，劑油重量比為2 10，反應(yīng)時(shí)間為1. 0 6. Os， 反應(yīng)壓力為0. 1 0. 4MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合工藝，其特征在于所述C4烴催化裂解反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為450 750°C，水蒸汽與C4烴原料油的重量比為0. 01 1，重時(shí)空速為 1 ISOhr—1，反應(yīng)壓力為0. 03 0. 4MPa, C4烴催化裂解催化劑與C4烴原料油的重量比為 2 150 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合工藝，其特征在于所述副再生器內(nèi)的再生溫度為 550 750°C，燒焦時(shí)間為1. 0 20min，表觀氣速為0. 5 2. 5m/s，壓力為0. 1 0. 4Mpa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合工藝，其特征在于所述C4烴催化裂解催化劑的粒徑范圍為 150 2000 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合工藝，其特征在于所述C4烴原料油是來自自身裝置、 其它催化裂化裝置或蒸汽裂解裝置的C4餾分，或者是其它煉油和/或化工過程生產(chǎn)的C4餾分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的組合工藝，其特征在于所述的C4烴原料油中C4烯烴的含量大于50重量％。
8.一種C4烴催化裂解和重油催化裂化組合工藝的裝置，該裝置包括重油催化裂化反應(yīng)器、主再生器、C4烴催化裂解反應(yīng)器和副再生器，其特征在于副再生器設(shè)置于主再生器密相段內(nèi)，包括垂直設(shè)置的筒體，筒體的底部為下封頭，筒體的側(cè)面設(shè)有重油催化裂化催化劑進(jìn)口，筒體的內(nèi)部設(shè)有倒錐形氣體分布板，氣體分布板的上部將副再生器的流化床體下端封閉，下部連接C4烴催化裂解催化劑出口管，氣體分布板、C4烴催化裂解催化劑出口管、流化床體的部分筒體和下封頭圍成一個(gè)閉合空間，此閉合空間對應(yīng)的筒體上設(shè)有用于引入流化氣體的流化氣體入口管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種C4烴催化裂解和重油催化裂化的組合工藝及裝置。其主要技術(shù)特征在于將C4烴催化裂解和重油催化裂化反應(yīng)再生工藝組合在一起，主再生器的密相段內(nèi)設(shè)置副再生器，C4烴催化裂解的待生催化劑進(jìn)入副再生器，與進(jìn)入副再生器的高溫催化裂化半再生催化劑混合后進(jìn)行再生，再生后的大部分催化裂化催化劑回到主再生器，再生后的C4裂解催化劑與少量催化裂化催化劑進(jìn)入C4烴催化裂解反應(yīng)器循環(huán)使用。使用本發(fā)明，可將重油催化裂化裝置的過剩熱量為熱量不足的C4烴類催化裂解反應(yīng)過程所用，增產(chǎn)乙丙烯。
文檔編號C10G55/08GK102268286SQ20101018877
公開日2011年12月7日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者孟凡東, 常劍, 張亞西, 樊麥躍, 武立憲, 王文柯, 王龍延, 閆鴻飛, 陳曼橋, 陳章淼 申請人:中國石化集團(tuán)洛陽石油化工工程公司, 中國石油化工集團(tuán)公司