專利名稱：重質(zhì)原料流化催化裂化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種介入熱平衡而改進(jìn)的流化催化裂化的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及這樣一種流化催化裂化方法，其中裂化裝置熱平衡基本原理的改變使得通過產(chǎn)物產(chǎn)率平衡的改進(jìn)，主要在重質(zhì)原料催化裂化情況下產(chǎn)物產(chǎn)率平衡的改進(jìn)，有可能提高該方法的生產(chǎn)能力。這一介入是將兩種再生劑物流送入提升管，其中一種物流是處于再生器溫度的再生劑物流，而另一物流是經(jīng)冷卻的再生劑物流。
流化催化裂化或FCC通過烴類在轉(zhuǎn)化段中與細(xì)顆粒材料組成的催化劑接觸來進(jìn)行。與加氫裂化不同，催化裂化在完全沒有外加氫氣或氫耗的條件下進(jìn)行。通常，送入FCC工藝的最常見進(jìn)料是由減壓塔側(cè)線餾分得到的那些煉廠物流，稱為重質(zhì)減壓瓦斯油；或者由常壓塔底得到的比減壓瓦斯油更重的煉廠物流，稱為常壓渣油；或者兩者的混合物。其典型的密度范圍為8-28°API度的這些物流送入化學(xué)過程如催化裂化過程中，使其組成發(fā)生顯著變化，以便轉(zhuǎn)化成有更高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的更輕的烴類物流。
在裂化反應(yīng)過程中，大量焦炭作為反應(yīng)的副產(chǎn)物沉積在催化劑上。焦炭是由通常在其組成中含有4-8％(重量)氫的烴類構(gòu)成的高分子量材料。將通常被專家們稱為待生劑的催化劑連續(xù)從轉(zhuǎn)化段中除去，同時(shí)用從再生段得到的基本上不含焦炭的催化劑補(bǔ)充。在再生段中、在保持在高溫下的再生器中燒掉沉積在催化劑表面上和孔中的焦炭。通過燃燒除去焦炭使催化劑的活性得以恢復(fù)并釋放出一定數(shù)量的熱量，其數(shù)量足以達(dá)到催化裂化反應(yīng)的熱量需求。借助氣體物流得到的催化劑的流化使催化劑在轉(zhuǎn)化段和再生段之間的輸送(反之亦然)成為可能。催化劑除了它促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的催化作用這一主要功能外，還是將熱從再生器輸送到轉(zhuǎn)化段的手段。
現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)烴類在流化的催化劑物流中裂化、催化劑在轉(zhuǎn)化段和再生段之間的輸送以及焦炭在再生器中燃燒方法的描述是大量的。盡管FCC方法已有較長的歷史，但仍在不斷尋找改進(jìn)這一方法的各種技術(shù)，以便提高有較高價(jià)值的產(chǎn)物如汽油和LPG的產(chǎn)量。通?？梢哉f，F(xiàn)CC方法的主要目的是使這些更有價(jià)值的產(chǎn)物的產(chǎn)量最大。
基本上，可用兩種方法使更有價(jià)值的產(chǎn)物的產(chǎn)量最大。一種方法是提高所謂的轉(zhuǎn)化率，它對應(yīng)于減少重質(zhì)產(chǎn)物如澄清油和輕循環(huán)油的產(chǎn)量。另一方法是降低焦炭和燃料氣的產(chǎn)率，即降低該方法對生成這些產(chǎn)物的選擇性。降低焦炭和燃料氣的產(chǎn)量的結(jié)果是使汽油和LPG的產(chǎn)量增加，這就意味著該方法對生成這些有價(jià)值的產(chǎn)物的選擇性增加。另外一些好處是可使用較小的空氣鼓風(fēng)機(jī)和富氣壓縮機(jī)，它們是大型的高能耗的機(jī)械，通常由它們決定FCC裝置的生產(chǎn)能力范圍。
大家都知道，F(xiàn)CC方法的一個(gè)重要特性是催化劑與進(jìn)料的最初接觸，它對生成高價(jià)值的產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率和選擇性有最重要的影響。在FCC方法中，將經(jīng)預(yù)熱的烴類進(jìn)料注入靠近轉(zhuǎn)化段或提升管底部的位置，提升管是一根延長的豎直管。通常，該管的高度為20-40米，而直徑為0．5-1．5米。在提升管中，進(jìn)料與帶有一定數(shù)量熱量的再生劑流接觸，其熱量足以使進(jìn)料霧化并提供在該方法中主要的吸熱反應(yīng)的熱負(fù)荷。
在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的提升管后，從反應(yīng)產(chǎn)物中分離出在其表面和孔中沉積有焦炭的待生劑，并送入用于燒焦的再生器，以便恢復(fù)催化劑的活性和產(chǎn)生熱量；當(dāng)催化劑輸送到提升管時(shí)，產(chǎn)生的熱量用于該方法中。
在進(jìn)料送入提升管位置處的條件決定在反應(yīng)中生成的產(chǎn)物。在這里，得到再生劑和進(jìn)料的最初的混合物，進(jìn)料中的大多數(shù)組分被加熱到沸點(diǎn)并汽化。烴類在提升管中的總停留時(shí)間僅2秒。為了進(jìn)行催化裂化反應(yīng)，必需在數(shù)毫秒內(nèi)使進(jìn)料在與催化劑的混合段中汽化，以便經(jīng)汽化的烴類分子可與催化劑顆粒接觸。催化劑的粒度約60微米，烴類分子穿過顆粒的孔，以便受催化劑的酸性中心作用，最終引起催化裂化。在不能達(dá)到迅速汽化的情況下，進(jìn)料的液體餾分進(jìn)行熱裂化。
大家都知道，熱裂化產(chǎn)生副產(chǎn)物如焦炭和燃料氣，尤其是當(dāng)渣油進(jìn)料裂化時(shí)。焦炭除了固有的低價(jià)值外，它還堵塞催化劑的孔道。因此，不希望在提升管底部熱裂化與催化裂化競爭，這一點(diǎn)是該方法的現(xiàn)實(shí)目標(biāo)。
另一方面，如果進(jìn)料被適當(dāng)?shù)仂F化，以便在催化劑相上形成細(xì)小的噴霧，那么進(jìn)料就更容易迅速汽化。為了得到這樣的噴霧，已開發(fā)了各種型式用于將進(jìn)料注入提升管的噴射器。有證據(jù)表明，進(jìn)料在霧化器中的溫度越高，進(jìn)料噴霧滴的表面積就越大，從而進(jìn)料與催化劑之間的接觸面積就越大，顯著影響汽化的難易。可以證明，對于在FCC方法中使用的渣油進(jìn)料以及實(shí)施的溫度范圍來說，由于使用較高的進(jìn)料溫度，接觸面積的增加可達(dá)30％。
為了使進(jìn)料的轉(zhuǎn)化率最大，通常試圖在再生器中從催化劑上最大限度除去焦炭?？稍诓糠秩紵蛲耆紵臈l件下使焦炭燃燒。
在部分燃燒下，焦炭燃燒產(chǎn)生的氣體主要由CO2、CO和H2O組成，在再生劑中的焦炭含量為約0．1至0．2％(重量)。
在完全燃燒下，在大量過量氧存在下進(jìn)行，實(shí)際上在反應(yīng)中生成的所有CO都轉(zhuǎn)化成CO2。CO生成CO2的氧化反應(yīng)是強(qiáng)放熱的，以致完全燃燒有更大的熱量釋放，從而產(chǎn)生很高的再生溫度。但是，完全燃燒得到的催化劑含有0．07％(重量)以下、優(yōu)選0．05％(重量)以下的焦炭；與部分燃燒相比，除了不用高費(fèi)用的CO燃燒鍋爐外，還有更多的好處。
在待生劑中焦炭的增加使在再生器中燃燒條件下單位質(zhì)量循環(huán)催化劑的焦炭增加。在傳統(tǒng)的FCC裝置中，在燃燒氣體中和主要在熱再生劑流中的熱從再生器中除去。待生劑上焦炭含量的增加使再生劑的溫度以及再生器和反應(yīng)器之間的溫差增加。所以，為了提供反應(yīng)器的熱負(fù)荷以及保持反應(yīng)溫度，必需降低再生劑送入反應(yīng)器的流速，即降低所謂的催化劑循環(huán)量。但是，再生器和反應(yīng)器之間溫差加大所需的較低的催化劑循環(huán)速率使劑／油比下降，從而使轉(zhuǎn)化率下降。
因此，催化劑由再生器到反應(yīng)器的循環(huán)量是提升管熱負(fù)荷以及再生器中達(dá)到的溫度的函數(shù)，后者是焦炭生成量的函數(shù)。由于在提升管中生成的焦炭受催化劑循環(huán)量本身的影響，可以得出，催化裂化過程在熱平衡范圍下進(jìn)行；基于以上所述的理由，在很高的再生溫度下，得到不希望的操作。
在對催化劑的活性沒有不良影響的條件下，對FCC催化劑允許的溫度還有另一些限制。通常，對于現(xiàn)代的FCC催化劑，再生器的溫度，從而再生劑的溫度保持在760℃以下、優(yōu)選732℃以下，因?yàn)槌^這一溫度，催化劑活性的損失嚴(yán)重。希望的操作范圍為685-710℃。下限主要由確保適當(dāng)?shù)慕固咳紵男枰獊砜刂啤τ诩庸こ涸偷难b置來說，沒有除熱系統(tǒng)的再生器大多數(shù)情況在870-980℃的溫度范圍下操作。
所以，從催化劑的角度看以及從涉及的裝置角度看，再生器的冷卻旨在使再生器的溫度達(dá)到可接受的數(shù)值，以致達(dá)到工業(yè)上可接受的催化劑循環(huán)量范圍。
這一方法被用于裂化各種重質(zhì)原料如常壓渣油或它與重質(zhì)減壓瓦斯油的混合物的FCC裝置。當(dāng)可得到的進(jìn)料是高焦炭產(chǎn)量的渣油進(jìn)料以及當(dāng)再生在完全燃燒下進(jìn)行時(shí)，再生器的冷卻是不可避免的。
在這一領(lǐng)域中，完全燃燒在實(shí)踐中日益增多，因?yàn)槌似渌恍﹥?yōu)點(diǎn)外，它可在催化劑上得到相當(dāng)?shù)偷慕固亢?，低?．05％(重量)，從而使轉(zhuǎn)化率提高。
應(yīng)當(dāng)理解，重質(zhì)原料的加工日益增加，這樣的進(jìn)料傾向于使焦炭生成量增加，以及在完全燃燒下操作要求安裝催化劑冷卻器，以便使再生器的溫度保持在可接受的限度下。通常，催化劑冷卻器從來自再生器的催化劑流中除熱，以致返回到再生器的催化劑基本上被冷卻。
催化劑的冷卻已成為許多專利的目的。有在再生器內(nèi)部的冷卻器，其操作通過冷卻盤管進(jìn)行，冷卻流體在盤管內(nèi)部循環(huán)，例如參見US2819951。也有在再生器外部的催化劑冷卻器。例如，US2970117公開可通過再生器的溫度來控制送入再生器的冷催化劑的返回流速。
從再生器中取熱的另一可能性是冷卻送入提升管的催化劑。這樣在進(jìn)料送入的提升管部分裝有催化劑冷卻器，其結(jié)果是催化劑循環(huán)量增加以及更充分地除去再生器的熱量，以致使再生器冷卻。
但是，在需要進(jìn)一步提高催化劑循環(huán)量，以致使生成有價(jià)值產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率更高的情況下，體系因過低的再生溫度而受到損失，這樣的溫度使操作不能令人滿意。在渣油進(jìn)料裂化中，提高循環(huán)量是希望的，因?yàn)檫@些進(jìn)料是難以裂化的進(jìn)料。
為了防止由于催化劑循環(huán)量提高使再生器溫度下降到不可接受的數(shù)值(由于上述的熱平衡影響)，送到提升管的進(jìn)料的溫度可相應(yīng)地提高。在這一條件下，提升管的熱負(fù)荷保持到類似以前的條件，不同的是催化劑更冷，而進(jìn)料更熱。這一條件不能得到最佳的催化劑循環(huán)量，但是催化劑流和進(jìn)料流之間的溫差明顯下降。
通過更高的最初溫度和更好的進(jìn)料霧化有可能做到使與進(jìn)料中的重質(zhì)組分霧化容易程度增加有關(guān)的這一溫度推動(dòng)力下降，它減少了在進(jìn)料和催化劑的混合段中，產(chǎn)生焦炭和燃料氣的熱裂化反應(yīng)的出現(xiàn)。這些條件有利于FCC方法基本目標(biāo)的催化反應(yīng)途徑，而使熱裂化減到最小。
催化劑可用水冷卻，但這一技術(shù)有一些缺點(diǎn)，如設(shè)備如提升管、旋風(fēng)分離器、分餾塔頂冷凝器和酸性水體系超負(fù)荷；在分餾塔中銨鹽的沉積量增加；廢水?dāng)?shù)量增加以及使水汽化造成的能量損失增加，因?yàn)槠乃跊]有熱量回收的條件下再冷凝。
為了克服用水冷卻提升管的缺點(diǎn)，可使用催化劑冷卻器。來自再生器的催化劑在高壓蒸汽發(fā)生器中冷卻，并從蒸汽發(fā)生器直接送入提升管。因此，通過高壓蒸汽發(fā)生設(shè)備得到有力的優(yōu)化。與注入水相比，產(chǎn)生大量水蒸汽意味著大幅度節(jié)能。
US4396531公開，在一焦炭污染的FCC催化劑的再生方法中，一種用于冷卻送入提升管的再生劑流的外冷卻器。在該冷卻器中，熱再生劑在熱交換的條件下與為鍋爐水的冷卻流體接觸得到相對冷的催化劑；催化劑在冷卻段中保持密相流化床層；在流化床中，流化氣體循環(huán)。提出調(diào)節(jié)送入冷卻段的催化劑物流的流速，以致有可能優(yōu)化各變量的組合，這些變量包括要除去的熱量；污染金屬如鎳和釩的鈍化目標(biāo)；未冷凝氣體的含量，它們與催化劑一起帶入提升管。據(jù)說，通過送入反應(yīng)段的相對冷的再生劑流來控制反應(yīng)溫度。
應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是通過冷卻送到提升管的催化劑，US4396531的目的是通過提高催化劑循環(huán)量來冷卻再生器。這一專利的主要目標(biāo)不是借助冷卻送到提升管的催化劑和相應(yīng)地加熱進(jìn)料來減少熱裂化，盡管部分地達(dá)到這些目標(biāo)。顯然，這一專利的公開內(nèi)容相對應(yīng)于涉及使催化劑返回再生器的冷卻器的許多專利，提出在熱交換中涉及的流體熱性質(zhì)方面的許多改進(jìn)。
當(dāng)旨在將再生器冷卻到適合再生器操作所需的溫度時(shí)，US4396531的公開內(nèi)容不能得到對上面討論的FCC裝置熱平衡所需的再生器溫度和對催化劑循環(huán)量適當(dāng)?shù)暮酮?dú)立的控制。US4396531不認(rèn)為有適當(dāng)影響FCC裝置的熱平衡的優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)清楚的證據(jù)是，通過操作在相應(yīng)的立管(5)中的閥(21)來改變從冷卻器到提升管的催化劑流速來進(jìn)行對反應(yīng)溫度控制。在US4396531中，人們未找到能獨(dú)立控制送到提升管的催化劑循環(huán)量，從而控制劑／油比的對應(yīng)方法。
所以，就FCC裝置中的熱平衡來說，同時(shí)有幾個(gè)參數(shù)需滿足冷卻再生器使其溫度保持在適當(dāng)?shù)臄?shù)值，除了使催化劑的循環(huán)量，從而使劑／油比保持在適當(dāng)?shù)乃酵?，后者意味著得到所需的反?yīng)溫度。因此，US4396531不考慮把構(gòu)成劑／油比的自由度作為一個(gè)獨(dú)立變量。這是因?yàn)檫@一專利不關(guān)注裝置的熱平衡，也不關(guān)注獨(dú)立控制與進(jìn)料接觸的催化劑的溫度和進(jìn)料本身的溫度。
US4234411公開，在一FCC方法中，一種控制兩種或多種送到提升管的再生劑物流的方法。根據(jù)所提出的方法，在提升管中要裂化的進(jìn)料與第一部分再生劑接觸，在那里催化劑的流速是該催化劑流和進(jìn)料的混合物的溫度的函數(shù)；然后進(jìn)料和催化劑的這一混合物與第二部分再生劑接觸，催化劑的流速通過最終的反應(yīng)溫度來控制。在這一專利中，盡管再生劑在兩個(gè)位置送入提升管，但在這兩個(gè)位置中，催化劑處于相同的溫度下。催化劑的流速隨反應(yīng)溫度變化。這一專利未考慮以任何方式改變裝置的熱平衡；它未利用經(jīng)冷卻的催化劑在與進(jìn)料的接觸段中的存在以及經(jīng)加熱的進(jìn)料的存在的好處。此外，由于未認(rèn)識(shí)到裝置熱平衡的基本原理，這一專利未得到對再生器的溫度、進(jìn)料的溫度和劑／油比的獨(dú)立控制。
US4257875類似于US4234411，它提出在提升管的一個(gè)以上點(diǎn)送入再生劑。在公開的方法中，循環(huán)再生劑的第一物流以這樣一個(gè)速率送入，這一速率足以使它與進(jìn)料的混合物的溫度升到454℃以上、優(yōu)選超過510℃，以便使進(jìn)料中大部分可蒸餾的部分霧化。這一專利提出一張表，其中進(jìn)料的溫度和劑／油比與現(xiàn)有技術(shù)和專利相同，表明對裝置的熱平衡沒有改變。
US5451313提出一種FCC方法，其中通過待生劑與再生劑一起循環(huán)來降低方法的苛刻度以及改進(jìn)進(jìn)料的分散和與催化劑的接觸。將待生劑和再生劑組合，以便在催化劑混合物與進(jìn)料接觸以前使兩催化劑流之間接近或達(dá)到熱平衡。由待生劑和再生劑之間的混合物產(chǎn)生的溫度低于再生劑的溫度。提出催化劑顆粒的溫度下降和催化劑數(shù)量增加一起促進(jìn)進(jìn)料的加熱更均勻以及進(jìn)料在催化劑中的分散更好。
但是，存在三個(gè)主要的缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了US5451313的應(yīng)用和效益。
至于第一個(gè)缺點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)待生劑循環(huán)到提升管時(shí)，與進(jìn)料接觸的催化劑總數(shù)量增加。這就使進(jìn)料與再生劑顆粒的接觸減少，而再生劑是促進(jìn)催化裂化反應(yīng)的有效催化劑。另一方面，有焦炭沉積在顆粒上的待生劑是低活性的催化劑。它降低了裝置的轉(zhuǎn)化率。此外，待生劑有更高的焦炭選擇性，因?yàn)橐阎固可煞磻?yīng)被存在的焦炭催化，從而使不希望的焦炭生成量增加。所以，促進(jìn)熱裂化而不是催化裂化的待生劑部分的使用使該方法的轉(zhuǎn)化率下降以及使選擇性變差，從而降低了該方法的經(jīng)濟(jì)性。US5451313公開的方法可能僅適合輕質(zhì)的或經(jīng)加氫的有極低焦炭生成量的進(jìn)料裂化。因此，這種方法未表明適用于在FCC方法中不斷增加使用的重質(zhì)原料的裂化，這些重質(zhì)進(jìn)料是難以裂化的，有高的焦炭生成量，以及重質(zhì)原料得到被金屬高度污染的催化劑。
限制US5451313使用的第二個(gè)缺點(diǎn)涉及使用大循環(huán)流速的待生劑，在提升管的底部需催化劑混合物。它是一循環(huán)操作，導(dǎo)致提升管、旋風(fēng)分離器、汽提塔和立管的尺寸過大。這些設(shè)備是大型設(shè)備，它們使FCC裝置增加巨大的費(fèi)用。此外，由于汽提塔尺寸增加的結(jié)果，需要增加汽提蒸汽的流速，以便在這一設(shè)備中得到適宜的速度。所以，操作費(fèi)用同樣增加。
US5451313中提到的技術(shù)的第三個(gè)缺點(diǎn)(決不是不太重要的缺點(diǎn))如上述其他專利討論的，涉及這一事實(shí)，這一專利未提及有關(guān)裝置熱平衡的方面，因?yàn)榇呋瘎┰趯?shí)際上與在提升管末端處催化劑和進(jìn)料的混合物相同的溫度下循環(huán)到提升管的開始處，所以通過待生劑循環(huán)到提升管，不致變化裝置的熱平衡。所以，實(shí)際上待生劑流不增加提升管的熱量或不從提升管取出熱量。鑒于這一物流不變化熱平衡的事實(shí)，每當(dāng)進(jìn)料溫度改變，其結(jié)果將引起送到提升管的再生劑的流速和／或再生器的溫度變化。例如，如果進(jìn)料的溫度增加，由于提升管熱負(fù)荷減小，再生劑送到提升管的循環(huán)量將減小。即使再生器的溫度通過催化劑冷卻器保持恒定值，上述情況也會(huì)出現(xiàn)。所以，US5451313不可從提高進(jìn)料溫度而又不使經(jīng)再生的催化劑的循環(huán)量下降中得到好處。借助催化劑冷卻器通過介入熱平衡將是保持再生劑循環(huán)量的一種方法。這將引起再生器的溫度下降，這對再生有不良的影響。所以，US5451313的公開內(nèi)容不能使進(jìn)料溫度、再生器溫度和催化劑循環(huán)量成為獨(dú)立的參數(shù)。
所以，該專利文獻(xiàn)未提出本發(fā)明的基本原理，即處于再生器溫度的熱再生劑流和經(jīng)冷卻的再生劑流的組合，這樣的催化劑混合物與要裂化的進(jìn)料接觸，催化劑冷卻器用于使再生器床層冷卻以及使用于在提升管中裂化烴類進(jìn)料的再生劑冷卻。
處于受控的不同溫度的再生劑流的創(chuàng)造性組合得到有這樣一個(gè)溫度的再生劑的混合物，這一溫度由裝置的操作人員任意的設(shè)定。這一特性使獨(dú)立控制再生劑的循環(huán)量成為可能，與進(jìn)料溫度、再生器溫度和反應(yīng)溫度無關(guān)，正如下面詳細(xì)討論的。對裝置的熱平衡的干涉作用將在影響FCC方法的熱平衡的主要變量之間獨(dú)立性的革命概念引入這一技術(shù)。
因此，由本申請中描述和要求的方法提供了在本專業(yè)中存在的對這樣一種重質(zhì)原料FCC方法的需求，這一方法在熱平衡范圍下和低費(fèi)用下操作，生成大量有價(jià)值的產(chǎn)物和少量燃料氣和焦炭。
本發(fā)明包括一種主要用于重質(zhì)原料裂化的FCC方法，也就是，主要數(shù)量的烴類進(jìn)料的沸點(diǎn)高于570℃。本發(fā)明使降低不希望的產(chǎn)物如焦炭和氣體的產(chǎn)率，同時(shí)提高有價(jià)值的產(chǎn)物如汽油和更輕的鎦分的產(chǎn)率成為可能，從而提高了該方法的經(jīng)濟(jì)性。
本發(fā)明重質(zhì)原料在流化催化裂化的條件下和沒有外加的氫氣的條件下流化催化裂化的方法包括以下步驟a)在轉(zhuǎn)化段中，重質(zhì)烴類進(jìn)料與兩種在不同的溫度下的再生劑流形成混合物的催化劑流接觸，混合物含熱的主再生劑流和冷卻的次再生劑流，催化劑混合物已達(dá)到平衡的溫度，以致由于所述進(jìn)料催化裂化的結(jié)果，在汽相中生成烴類，而在固相中生成沉積在催化劑上的焦炭，從而使催化劑的活性下降；(b)用安裝在轉(zhuǎn)化段或提升管后的適當(dāng)設(shè)備，從催化劑混合物流中分離出經(jīng)裂化的烴類流；(c)將分離出的催化劑送到汽提段，然后送到再生段，使沉積在催化劑顆粒上的焦炭燃燒，得到再生劑顆粒，其活性高于待生劑；再生劑處于比所提到的催化劑混合物流的溫度高得多的溫度。(d)使一部分熱再生劑通過在再生器外的催化劑冷卻器，以致得到經(jīng)冷卻的再生劑流；(e)將一部分經(jīng)冷卻的再生劑送到混合段，混合段在轉(zhuǎn)化段前面，而另一部分經(jīng)冷卻的再生劑返回再生器；(f)將一部分步驟(c)的熱再生劑送到在轉(zhuǎn)化段前面的混合段；(g)將步驟(c)的熱再生劑和步驟(d)的冷再生劑在反應(yīng)段前面的混合段中混合，從而得到處于平衡溫度的催化劑混合物；(h)在熱平衡范圍內(nèi)，將步驟(c)的熱再生劑流和步驟(d)的冷再生劑流與要裂化的重質(zhì)烴類進(jìn)料在轉(zhuǎn)化段中混合。
所以，本發(fā)明的方法包括重質(zhì)進(jìn)料或渣油與兩種催化劑流的混合物接觸，混合物由來自再生器的主再生劑流和來自催化劑冷卻器相對較冷的次再生劑流組成。
主流的流速通過以下溫度來控制提升管頂部的溫度，或去分餾段的產(chǎn)物管線的溫度，或上述各點(diǎn)之間任何一點(diǎn)的溫度，或汽提塔的溫度。
來自催化劑冷卻器的次流的溫度通過操作人員對該催化劑流輸送到提升管的管線中的閥門的開啟來直接控制，或者通過送到提升管的熱再生劑流和冷再生劑流混合物的溫度來自動(dòng)控制，或者用將與催化劑循環(huán)量成正比的信號(hào)送到所述的控制閥的任何設(shè)備來控制。
再生劑的主流和次流的混合在進(jìn)料送入?yún)^(qū)前面的提升管區(qū)得到再生劑的混合物，再生劑混合物的溫度比直接從再生器排出的再生劑的溫度低得多。由于催化劑混合流這一較低的溫度的結(jié)果，有利于催化裂化反應(yīng)，同時(shí)又使熱裂化反應(yīng)最少。
所以，本發(fā)明提供了這樣一種裂化渣油的FCC方法，與現(xiàn)有的技術(shù)方法相比，有更高的汽油產(chǎn)率和更低的焦炭和氣體產(chǎn)率。
此外，本發(fā)明提供了這樣一種FCC方法，其中單一的催化劑冷卻器獨(dú)立地冷卻再生器的催化劑床層以及送往提升管的催化劑流。
此外，本發(fā)明的一個(gè)基本方面是提供一種對FCC裝置的熱平衡有革命性改進(jìn)的FCC方法。這一革命性改進(jìn)指，本發(fā)明可使下述操作成為可能在使再生溫度保持不變并處于理想值，同時(shí)使再生劑的循環(huán)量保持不變并處于理想值的條件下，可使進(jìn)料的溫度改變。這后一特性在現(xiàn)有技術(shù)方法中未見到。
因此，根據(jù)本發(fā)明，無論什么時(shí)候進(jìn)料溫度升到更高的更希望的溫度，就可通過控制從冷卻器循環(huán)到再生器的催化劑的流速，將再生器的溫度保持在最佳數(shù)值。因此，在反應(yīng)溫度控制下，由于催化劑流和進(jìn)料之間溫度差較低，從再生器排出的熱催化劑流是低的。
此外，與FCC方法的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施相比，本發(fā)明通過對控制去提升管的冷催化劑循環(huán)量的閥門的作用，以便使所述的循環(huán)量提高，從而避免去提升管的再生劑循環(huán)量下降。
這一方法有兩個(gè)好處ⅰ)使再生劑的流速恢復(fù)和ⅱ)同時(shí)在提升管的底部，在溫度大大低于現(xiàn)有技術(shù)方法的溫度下得到再生劑混合物。
所得到的低溫與以前的再生劑低循環(huán)量相適應(yīng)的，它提供了提升管的熱需求。
因此，劑／油比可通過控制經(jīng)冷卻的催化劑流速來獨(dú)立控制。用相同的方法，再生器的溫度可通過送到再生器的催化劑循環(huán)量來獨(dú)立控制并保持在最佳數(shù)值。
所以，本發(fā)明使以下操作成為可能使與FCC裝置的進(jìn)料接觸的再生劑流的溫度降低以及使送到提升管的烴類進(jìn)料的溫度提高到最佳溫度。此外，這一實(shí)施可通過適當(dāng)介入熱平衡來做到，而又不損害影響裝置熱平衡的其他變量的改進(jìn)，正如下文將更詳細(xì)討論的。
此外，用與其他現(xiàn)有技術(shù)方法有專利性區(qū)別的方式，本發(fā)明提供的對熱平衡的影響有重大的經(jīng)濟(jì)效益，這一效益是通過減少熱裂化、增加催化裂化得到的，這一效益對重質(zhì)原料特別適用。
雖然送到提升管的熱再生劑的流速在反應(yīng)溫度的控制下進(jìn)行控制，但送到提升管的經(jīng)冷卻的催化劑的流速既可通過操作員對經(jīng)冷卻的催化劑的主管線閥門的開啟來控制或者通過作用在所述閥門的對催化劑循環(huán)量變化敏感的設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行控制。
例如，提升管底部和它的出口之間的壓差與催化劑的循環(huán)量有一定關(guān)系是大家熟悉的。所以，催化劑的循環(huán)量可通過安裝在提升管中的壓差傳感器的設(shè)備來自動(dòng)控制。傳感器產(chǎn)生的信號(hào)可用傳統(tǒng)的方法輸送，如電學(xué)方法或氣動(dòng)方法。當(dāng)該設(shè)備的信號(hào)作用在控制冷再生劑流速的閥門上時(shí)，可自動(dòng)控制該流速，以致使總的催化劑循環(huán)量保持不變，而不受裝置熱平衡變化的影響。
本發(fā)明所示的循環(huán)量獨(dú)立的基本原理得到的另一好處是通過送到提升管的熱催化劑流和冷催化劑流混合物的溫度來控制去提升管的冷催化劑閥門的開啟。當(dāng)通過接觸進(jìn)料的催化劑流的混合物之間的溫差以及進(jìn)料本身的溫度調(diào)節(jié)催化劑循環(huán)時(shí)，可得到一種控制催化劑循環(huán)量的方法。
因此，本發(fā)明還提供這樣一種FCC方法，其中來自催化劑冷卻器并送到提升管，其溫度大大低于再生劑主流的一部分再生劑流的流速可自動(dòng)控制，并與裝置的其他變量無關(guān)，這樣就確保了劑／油比的獨(dú)立控制。這樣的控制在現(xiàn)有技術(shù)的FCC裝置中沒有，因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的FCC方法中，這一變量是裝置熱平衡(提升管的熱負(fù)荷)的函數(shù)，因?yàn)闆]有這樣的自由度。
簡要地說，本發(fā)明提供這樣一種主要加工但不僅是重質(zhì)進(jìn)料或渣油進(jìn)料的FCC方法，其中降低再生劑流在提升管底部的溫度到最小，而使烴類進(jìn)料流在提升管底部的溫度最大，從而使兩個(gè)溫度之間的差最小。所以，有可能使以下變量保持不變和處于最佳值再生溫度、反應(yīng)溫度和催化劑循環(huán)量，它們是確保FCC方法有最大經(jīng)濟(jì)性的基本變量，主要是當(dāng)裂化渣油進(jìn)料時(shí)。
最后，本發(fā)明提供這樣一種FCC方法，其中FCC方法熱平衡的主要變量相互依賴的基本原理通過提供獨(dú)立控制這些變量的可能性而發(fā)生深刻的變化，從而優(yōu)化這些變量以及整個(gè)方法的優(yōu)化，得到明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
附

圖1為本發(fā)明的FCC轉(zhuǎn)化裝置的正視圖，包括再生器、反應(yīng)器以及這兩部分之間相應(yīng)的連接件，其中包括熱交換部分。
附圖2為類似圖1的本發(fā)明FCC轉(zhuǎn)化裝置的正視圖，其中熱交換部分有所變化。
附圖3為類似圖1和2的本發(fā)明FCC轉(zhuǎn)化裝置的正視圖，說明熱交換部分的第三個(gè)結(jié)構(gòu)方式。
本發(fā)明涉及一種重質(zhì)原料的流化催化裂化方法。本發(fā)明特別涉及含高沸點(diǎn)餾分的進(jìn)料，如超過570℃。
通常，在本說明書中描述和要求的方法包括烴類進(jìn)料流與再生劑流在稱為提升管的延長豎直管組成的轉(zhuǎn)化段的底部接觸；在本發(fā)明的情況下，再生劑流是相對較熱的再生劑主流與相對較冷的再生劑次流的混合物。進(jìn)料與再生劑流混合物的接觸使烴類裂化，焦炭作為副產(chǎn)物沉積在催化劑上。其上沉積有焦炭的催化劑被專家們稱為待生劑。
在提升管后，經(jīng)裂化的烴類流與催化劑分離。經(jīng)裂化的烴類構(gòu)成反應(yīng)產(chǎn)物，被送入分餾體系。
待生劑被送到汽提塔以便回收反應(yīng)產(chǎn)物，否則它們將與待生劑一起夾帶到再生器中。
然后將待生劑送到再生器。在再生段中，沉積在催化劑顆粒上的焦炭燃燒，使催化劑的活性恢復(fù)，得到高溫的再生劑顆粒。催化劑顆粒的大部分熱量用于提升管，以便為加熱和汽化進(jìn)料提供熱負(fù)荷，以及為主要為吸熱反應(yīng)的催化裂化反應(yīng)提供熱負(fù)荷。
鑒于本發(fā)明主要涉及重質(zhì)進(jìn)料的裂化，完全燃燒范圍優(yōu)選用于再生器。這樣使由于渣油進(jìn)料裂化的結(jié)果，大量焦炭沉積在上的待生劑更好地再生成為可能。更好的再生確保催化劑有高活性，這對于難以裂化的渣油進(jìn)料的裂化來說是極為重要的。結(jié)果，該法的轉(zhuǎn)化率提高。
在再生器外的冷卻器使一部分再生劑冷卻。一部分經(jīng)冷卻的再生劑返回再生器，在再生器中它與催化劑床層混合，以確保在平衡下有適當(dāng)?shù)脑偕鷾囟戎怠?br> 另一部分經(jīng)冷卻的再生劑送到提升管，在那里它與直接來自再生器的處于高得多的溫度的再生劑流混合。兩催化劑流構(gòu)成與要裂化的原料接觸的再生劑混合物。從冷卻器旁路通過的再生劑的溫度比與提升管中的進(jìn)料有效接觸的再生劑流混合物的溫度高。在本發(fā)明中，熱交換器不僅起傳統(tǒng)的使再生器床層冷卻的作用，而且還起冷卻一部分送到提升管的催化劑的作用。這是因?yàn)樵谕耆紵秶?，有必要使再生器在足以確保床層中CO燃燒生成CO2的溫度下操作，即優(yōu)選超過690℃。在690-705℃下，希望冷卻從再生器送去與進(jìn)料接觸的催化劑，使催化劑的溫度接近進(jìn)料的溫度。因此，這樣的溫差可從約500℃降到象300℃那樣低，這對于使不希望的熱裂化作用減小是極有利的。
一般認(rèn)為，單一設(shè)備冷卻循環(huán)到再生器的催化劑流以及送到提升管的催化劑流是極為有利的，這后一催化劑流在提升管中與處于再生器床層溫度的再生劑混合。但是，本發(fā)明的方法也可用一般使用的用于分開冷卻兩催化劑流的分開的設(shè)備來進(jìn)行。
用于重質(zhì)烴類裂化的催化劑可包括任何一種通常用于FCC實(shí)踐的已知催化劑。優(yōu)選的催化劑是各種沸石，由于它們有高的固有活性以及對高溫蒸汽和對金屬表現(xiàn)出高的耐失活作用。通常，將沸石分散在多孔的無機(jī)載體中，如氧化硅、氧化鋁或氧化鋯。催化劑中的沸石含量可達(dá)30％(重量)或更高。
盡管本發(fā)明可用于屬于重質(zhì)減壓瓦斯油餾分范圍的原料，即380～560℃的原料，但是它特別適用于渣油進(jìn)料或重質(zhì)進(jìn)料，其中50％(重量)或更多的組分的沸程大于510℃。在裂化時(shí)，這樣的渣油進(jìn)料在催化劑上有高的焦炭沉積量。進(jìn)料中存在的金屬以及焦炭通過堵塞催化劑的活性中心而使催化劑失活。
通過催化劑再生，可從催化劑上除去焦炭達(dá)到所需的程度，以致消除其失活影響。
但是，金屬積累在催化劑上，并使它中毒，在催化劑內(nèi)部熔融，以致永久堵塞活性中心。此外，金屬還促進(jìn)不希望的裂化反應(yīng)，以致干擾所需的反應(yīng)過程。因此，金屬的存在通常對再生器的操作、催化劑選擇性、催化劑活性以及保持不變活性所需的新鮮催化劑的數(shù)量產(chǎn)生影響。污染金屬包括鎳、鐵和釩。通常，這樣的金屬對選擇性有不良影響，生成更少的汽油和更多的焦炭。
根據(jù)附圖1流程中說明的實(shí)施方案，本發(fā)明的FCC方法包括反應(yīng)器1、再生器5、催化劑冷卻器19和提供轉(zhuǎn)化段的延長的反應(yīng)段或提升管12。按以下描述進(jìn)行催化劑循環(huán)和催化劑與進(jìn)料接觸。
例如，從再生器5延長一根管道6，它使熱的再生劑通到提升管12的底部8，并從再生器5延長一根管道18，它使熱的再生劑通到冷卻器19。從冷卻器19延長一根管道20，它與裝有控制閥25的管道24相連，將一部分經(jīng)冷卻的再生劑送到提升管12的底部8。管道20也與管道21相連，通過控制閥22再與管道23相連，將一部分經(jīng)冷卻的再生劑送到再生器，以便使再生器的床層冷卻。
通過管道10送入的提升用流化氣體與提升管12的底部8處的催化劑接觸，以便使催化劑保持在流化狀態(tài)中。優(yōu)選通過專家們熟悉的分散設(shè)備多孔環(huán)或多孔板使通過提升管12的底部8的提升氣體分布。較熱的催化劑流和較冷的催化劑流的混合物出現(xiàn)在提升管12的半高處9。在提升管12的部分9中再生劑的混合物和原料物流11(它在提升管12的第一部分中與催化劑接觸)的比優(yōu)選為4-15、更優(yōu)選6-9。
鑒于由物流6和24的混合物得到的再生劑物流的溫度比現(xiàn)有技術(shù)的未冷卻再生劑低，原料可以比通?，F(xiàn)有技術(shù)方法實(shí)施中的溫度更高的溫度引入提升管12，以致與通常的實(shí)踐相比原料可迅速汽化，并可以更加均勻的方式汽化。
在本說明書的實(shí)施例中，現(xiàn)有技術(shù)中的原料溫度為240℃，提高到本發(fā)明的360℃。數(shù)學(xué)模擬表明，由常壓渣油構(gòu)成的原料溫度的這一提高意味著催化劑與原料霧化器產(chǎn)生的進(jìn)料噴霧之間的接觸面積增加30％以上。催化劑和進(jìn)料之間的溫差也大大低于現(xiàn)有技術(shù)方法，這是另一正的效果，避免了原料的局部過熱。這兩個(gè)效果相結(jié)合使不希望的熱裂化減到最小。
熱的再生劑的溫度大大高于離開冷卻器的相對冷的再生劑。離開管道6的再生劑通常處于650-760℃、優(yōu)選680-732℃。
從冷卻器19排出的冷再生劑通常處于450-670℃、優(yōu)選480-520℃。
在提升管中與烴類原料接觸的熱再生劑與冷再生劑的比為10∶1至2∶1、優(yōu)選6∶1至4∶1。
在提升管中熱催化劑流和冷催化劑流的混合物得到的溫度為630-670℃、優(yōu)選640-660℃。
催化劑顆粒在提升管中的停留時(shí)間在0．3-8秒之間變化、優(yōu)選1-5秒。
提升管由部分8、9和12構(gòu)成。部分12為烴類原料裂化的轉(zhuǎn)化段。轉(zhuǎn)化段為一氣動(dòng)輸送來自再生器的熱再生劑流和來自催化劑冷卻器的冷再生劑流的混合物的豎直管道。原料用安裝在物流11中的噴嘴通常送入提升管部分12的開始部分，為了簡單起見，在這里不描述噴嘴。在與催化劑接觸以前，進(jìn)料的溫度為100-450℃、優(yōu)選240-360℃。
在提升管12末端處監(jiān)控反應(yīng)溫度，通常為510-570℃、優(yōu)選520-560℃。這一監(jiān)控通過大家熟悉的測溫設(shè)備70進(jìn)行，它與監(jiān)控器71和信號(hào)傳送設(shè)備72相連，后者作用到控制閥7上。因此，對于用于監(jiān)控器71的每一所需的溫度值，這樣的所需值都與測量值比較。因此，監(jiān)控器使閥門7開啟，從而使送到提升管的熱再生器的流速變化。對于每一經(jīng)修正的閥7的開啟來說，它可改變劑／油比，與現(xiàn)有技術(shù)方法相比，本發(fā)明的方法可使閥25的開啟發(fā)生變化，以致將經(jīng)改變的冷再生劑流送入提升管，從而使以前的劑／油比改變。
由待生劑和裂化反應(yīng)生成的烴類蒸汽組成的經(jīng)反應(yīng)的混合物從提升管的末端排出，并通過由部件13、14和15組成的催化劑分離設(shè)備。這樣的分離設(shè)備的圖示代表指的是旋風(fēng)分離器；但是，任何分離器都可用于從烴類產(chǎn)物流中除去待生劑。烴類流經(jīng)管道16和28，然后送到分餾部分，用以回收催化裂化裝置的有用產(chǎn)物。
焦炭沉積在上的催化劑顆粒(待生劑)通過設(shè)備13和15的底部流向容器1，從那里達(dá)到容器1的延伸部分，它是汽提塔2，在那里逆流除去吸附在催化劑表面上的烴類?；旧喜缓瑹N類蒸汽的催化劑流通過管道3離開汽提部分。催化劑的流速通過閥門4來控制，后者的開啟用汽提塔的料面控制。
經(jīng)汽提的待生劑經(jīng)管道3送到再生器5，以致形成流化床層，在那里出現(xiàn)所期望的沉積在催化劑顆粒表面上的焦炭的燃燒。燃燒通過與氧氣(通常是空氣)接觸來進(jìn)行，氧氣通過再生器底部的進(jìn)口(物流17)進(jìn)入再生器5。通常安裝在再生器內(nèi)部的旋風(fēng)分離器(為了簡化未示出)除去燃燒氣體夾帶的催化劑顆粒，燃燒氣體在氣體出口以前使催化劑返回催化劑床層。催化劑顆粒上的焦炭燃燒使催化劑和燃燒氣體加熱。
催化劑冷卻器是在再生器外的一個(gè)設(shè)備，通過與通常是該方法以外的流體熱交換，從再生劑中除去熱量。在本發(fā)明中，催化劑冷卻器19通過管道18與再生器5相連；管道18將來自再生器5的熱催化劑流送到催化劑冷卻器19。催化劑冷卻器可為任何用于流化固體與另外流體熱交換的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備。通常，冷流體為鍋爐給水，在圖1中它用物流26表示，在那里產(chǎn)生蒸汽27。
根據(jù)圖1所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，催化劑冷卻器19起兩個(gè)作用不僅使返回再生器5的再生劑流21冷卻，而且也使送到提升管的再生劑流24冷卻，它將使重質(zhì)烴類原料裂化。兩物流流速的控制獨(dú)立進(jìn)行。
因此，本發(fā)明適用于渣油原料裂化的方法基本原理除包括送到提升管的來自再生器5的熱再生劑流6外，還包括返回再生器5的冷再生劑流21和送到提升管的冷再生劑流24，以致物流24和物流6形成混合物，它是通過提升管部分9的催化劑流，是與原料有效接觸的混合物。
提升管的部分9足夠長，以便確保兩催化劑流24和6之間達(dá)到熱平衡。部分9有5-15米長、優(yōu)選7-10米。為了確保兩再生劑流之間充分而迅速混合，在部分9中將一種混合流體29注入，該流體是水、蒸汽或任何其他流體、如燃料氣。流體通過徑向安裝的許多噴嘴注入，與部分9的圓筒壁形成30-60度角、優(yōu)選40-50度角。根據(jù)裝置的大小，這些噴嘴有2-12個(gè)、優(yōu)選4-8個(gè)，它們安裝在部分9的開端，也就是離物流6送入位置有很短的距離。將混合流體通過所述的噴嘴的排出速率調(diào)節(jié)在這一數(shù)值，足以確保有適當(dāng)?shù)幕旌夏?。將物?9的流速調(diào)節(jié)到這一數(shù)值，足以確保催化劑在適中的密度下塞狀流通過部分9。這后一流速與注入提升管的部分8的提升用氣體的流速比為80∶20至60∶40。在部分9和12之間的交會(huì)處，即原料流11送入處，管徑擴(kuò)大，為了簡化起見，這一擴(kuò)大在圖中未示出。
根據(jù)本發(fā)明，來自再生器5的主催化劑流6的流速可用提升管頂部的溫度來控制，這樣的物流6處于相對較高的溫度；而來自催化劑冷卻器19的次催化劑流24的流速以相同方式可用物流9的溫度來控制，物流24處于相對較低的溫度。物流9為由熱再生劑流和冷再生劑流的混合物得到的物流。在這種情況下，連接控制設(shè)備51的現(xiàn)有技術(shù)的測溫設(shè)備50將設(shè)備52的信號(hào)通過信號(hào)鍵53傳送到控制閥25。
在另一實(shí)施方案，物流24的流速例如通過對提升管中的壓差敏感的設(shè)備來控制。在這種情況下，連接到現(xiàn)有技術(shù)控制設(shè)備62的分別在提升管部分12的開端和末端的現(xiàn)有技術(shù)測壓設(shè)備60和61通過設(shè)備63發(fā)送一壓差信號(hào)，通過信號(hào)鍵53到設(shè)備52，然后到閥25。
信號(hào)鍵53是用于儀表技術(shù)的一種現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備，它使選擇所需的操作控制方式成為可能。
根據(jù)第三個(gè)實(shí)施方案，物流24的流速可通過操作人員根據(jù)所需的催化劑總循環(huán)量直接開啟閥門來控制。但是，物流24的流速也可通過其他任何一種流速控制方法來控制，因?yàn)楸景l(fā)明的主要特性之一是這樣的物流流速的獨(dú)立控制，從而確保催化劑循環(huán)量的獨(dú)立控制。
因此，因?yàn)閮纱呋瘎┝?4和6的混合物達(dá)到的溫度低于來自再生器5的物流6的溫度，送到提升管的原料溫度可提高。因此，兩個(gè)效果的總和，即催化劑流溫度的下降和進(jìn)料溫度的提高有利于減少熱裂化，反過來降低燃料氣和焦炭的產(chǎn)率，從而使汽油增加。
在圖2所示的本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施方案，一催化劑冷卻器可用于單獨(dú)冷卻送到提升管的催化劑流，而另一催化劑冷卻器冷卻循環(huán)回再生器的催化劑流。因此，根據(jù)所述的圖2，將再生劑流18′送到催化劑冷卻器19′，它使用通常為鍋爐給水的冷流體作為冷卻介質(zhì)。經(jīng)冷卻的催化劑流20′經(jīng)閥22′，通過管道23′返回到再生器5′，使再生器容器在溫度控制下。將再生器5′的物流30送到另一催化劑冷卻器35，使熱量轉(zhuǎn)移給冷流體32如鍋爐給水，從而產(chǎn)生高壓蒸汽33。如此得到的經(jīng)冷卻的再生劑流31送到提升管，在那里與通過提升管的部分8′上升的再生劑流6′混合。通過部分9′上升的催化劑混合物與混合流體29′相遇，然后與烴類原料11′相遇，并在部分12′中與11′一起反應(yīng)。與本發(fā)明的第一實(shí)施方案相比，所述的第二實(shí)施方案有利于提供在不同于經(jīng)冷卻的催化劑返回再生器的溫度下將經(jīng)冷卻的催化劑送到反應(yīng)提升管的可能性，從而提高操作的靈活性。
根據(jù)圖3所示的本發(fā)明第三個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，單獨(dú)冷卻送到提升管的催化劑流的冷卻器可通過催化劑與裂化裝置的烴類原料之間的熱交換做到這一點(diǎn)。在現(xiàn)有裝置中，這一方法可避免擴(kuò)大裝置的原料加熱爐。因此，根據(jù)圖3，將再生劑物流18″送到催化劑冷卻器19″，它使用冷流體26″，如鍋爐給水。經(jīng)冷卻的催化劑流通過管道23″返回再生器5″，使這一容器按類似圖2所示的方式保持在溫度控制下。再生劑流37通過催化劑冷卻器42得到送往提升管12″的冷卻催化劑流38。在第三實(shí)施方案中，冷卻介質(zhì)是原料本身，從催化劑流中接受熱量后的物流35變成物流36，當(dāng)它注入提升管時(shí)與通過提升管的部分9″上升的催化劑混合物接觸。
現(xiàn)在用以下實(shí)施例說明本發(fā)明，這些實(shí)施例不作為對本發(fā)明的限制。
實(shí)施例試驗(yàn)在半工業(yè)裝置中進(jìn)行，以及通過模擬列入下表Ⅰ。這些試驗(yàn)比較現(xiàn)有技術(shù)方法以及本發(fā)明的方法對不同裂化難易程度的渣油原料的催化裂化數(shù)據(jù)。原料的主要特性列入表Ⅲ。
在表Ⅰ中，相應(yīng)于說明現(xiàn)有技術(shù)的方案A列，催化劑床層的溫度為690℃。反應(yīng)溫度為560℃。原料溫度為240℃。作為所引三個(gè)溫度的函數(shù)的劑／油比為7．9。因此，再生劑溫度和原料溫度的溫差為450℃。240℃的原料溫度對含渣油的原料的裂化是相當(dāng)?shù)偷?。這使原料在提升管中更難以迅速汽化，這一汽化與催化劑和原料之間充分接觸有關(guān)，在實(shí)踐中它未出現(xiàn)。結(jié)果，原料進(jìn)行的反應(yīng)主要為熱裂化方式，從而使焦炭和燃料氣增加。
另一方面，再生劑的溫度盡管滿足再生的要求，但對于與原料接觸來說是過高的，以致再次出現(xiàn)熱裂化。
因?yàn)榈玫降漠a(chǎn)率列入表Ⅱ的方案A的條件是不令人滿意的；根據(jù)方案B，操作人員將原料的溫度提高到290℃，方案B同樣說明現(xiàn)有技術(shù)。通過提高來自催化劑冷卻器并返回再生器的催化劑流的流速，再生器的溫度保持在適宜的值--690℃。再生劑和原料之間的溫差從450℃下降到400℃，以致熱裂化減少。但是，由于提升管較低的熱需求量規(guī)定新的熱平衡，催化劑的循環(huán)量從36．8下降到30．2噸／分。因此，劑／油比從7．9降到6．5。因?yàn)閯捅葘偖a(chǎn)率的影響比熱裂化的減少更為重要，該方法的主要目的產(chǎn)物--汽油的產(chǎn)率從38％下降到36．5％(重量)，如表Ⅱ所列，這意味著經(jīng)濟(jì)效益下降。
現(xiàn)在回到表Ⅰ中方案C所列條件列，它說明本發(fā)明的特性?？煽闯鲈蠝囟纫烟岣叩?60℃。如上所述，通過提高再生劑的流速，可保持690℃的再生器溫度。通過控制送到提升管的冷卻的再生劑的流速的閥門(如上所述可手動(dòng)或自動(dòng))，可在500℃下以7．7噸／分的速率輸送催化劑。在提升管中，該催化劑與處于690℃的直接來自再生器的再生劑混合。冷催化劑流和熱催化劑流生成的混合物達(dá)到的平衡溫度為647℃。這樣的平衡溫度確定了總的循環(huán)量為36．8噸／分，正好如方案A中的，所以有相同的劑／油比7．9。但是，原料和催化劑之間的溫差從450下降到287℃，熱裂化顯著下降，同時(shí)這也使劑／油比保持在最佳值7．9。這一性能是在現(xiàn)有技術(shù)方法中未知的。此外，進(jìn)料的溫度從240℃提高到360℃也有利于熱裂化減少，因?yàn)榻?jīng)汽化的進(jìn)料與催化劑的接觸面積增加30％；由于原料霧化器的操作更好。因此，表Ⅱ所列的產(chǎn)率表明汽油產(chǎn)率從38．0％(重量)提高到39．7％(重量)(提高4．5％(重量))，主要是由于燃料氣的產(chǎn)率從7．0下降到5．6％(重量)。
對于每天加工7000米3的FCC裝置來說，本發(fā)明得到的附加效益為約350萬美元／年(基于方案A)或530萬美元／年(基于方案B)。
應(yīng)當(dāng)理解，下表Ⅰ的實(shí)施例決不是限制，因?yàn)榕c現(xiàn)有技術(shù)相反，在說明本發(fā)明的方案C中，催化劑循環(huán)量的任何組合都可在兩立管之間確定，以便確保所需的劑／油比代替由裝置熱平衡強(qiáng)行確定的劑／油比。由于相同的理由，在方案C中可選擇任何其他的進(jìn)料溫度，而對劑／油比沒有任何不良影響。在實(shí)施例中，選擇360℃，因?yàn)閷τ诒緦?shí)施例的原料來說，360℃接近在進(jìn)料加熱爐中可能出現(xiàn)熱裂化的最高溫度。
表Ⅰ
表Ⅱ
表Ⅲ物流 常壓渣油石油產(chǎn)地 Cabiunas密度，API度 15．1密度，20／4℃ 0．9615
康氏殘?zhí)?，?重量) 10．0硫，％(重量) 0．70堿性氮，ppm1906鎳，ppm21．1釩，ppm22．4瀝清，％(重量) 4．9VABP，℃ 528．權(quán)利要求
1．一種在流化催化裂化條件下、在沒有任何外加氫氣的條件下，重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，該法包括以下步驟a)在轉(zhuǎn)化段或提升管中，使含重質(zhì)烴類的進(jìn)料與催化劑流接觸，其中催化劑流為兩種再生劑流的混合物，兩種催化劑物流有不同的溫度，這樣的混合物含有熱的再生劑的主催化劑流和冷的再生劑次催化劑流，催化劑混合物已達(dá)到平衡溫度，所述的接觸是這樣的，以致由這樣的進(jìn)料的催化裂化得到汽相烴類以及沉積在催化劑上使其活性下降的固相焦炭；b)通過安裝在轉(zhuǎn)化段或提升管外的適當(dāng)設(shè)備，從所述的催化劑流混合物中分離出經(jīng)裂化的物流；c)將所述的經(jīng)分離的催化劑流送到汽提段，然后送到再生段，將沉積在催化劑顆粒上的焦炭燃燒掉，以便得到比待生劑有更高活性的再生劑顆粒；再生劑處于比所述催化劑混合物的溫度高得多的溫度。d)將由步驟c)得到的一部分熱的再生劑流送到在再生器外的催化劑冷卻器，以便得到經(jīng)冷卻的再生劑流；e)將由步驟d)得到的一部分經(jīng)冷卻的再生劑送到在轉(zhuǎn)化段或提升管前面的混合段，而將另一部分經(jīng)冷卻的再生劑流返回再生器；(f)將一部分步驟(c)的熱再生劑送到在轉(zhuǎn)化段前面的混合段；(g)將步驟(c)的熱再生劑和步驟(d)的冷再生劑在反應(yīng)段前面的混合段中混合，從而得到處于平衡溫度的催化劑混合物；h)將步驟c)得到的熱再生劑流和步驟d)得到的冷再生劑流和要裂化的重質(zhì)進(jìn)料在轉(zhuǎn)化段或提升管中、在熱平衡范圍內(nèi)混合。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中重質(zhì)烴類原料是一種沸程為380-560℃、API度為8-28的原料。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中劑／油比通過冷催化劑流的流速來獨(dú)立控制。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中再生器溫度通過冷催化劑到再生器的循環(huán)量來獨(dú)立控制。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中步驟c)的熱再生劑流處于650-760℃。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中步驟c)的熱再生劑流優(yōu)選處于680-732℃。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中步驟d)的冷再生劑處于450-670℃。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中步驟d)的冷再生劑優(yōu)選處于480-520℃。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中步驟c)和d)的催化劑在轉(zhuǎn)化段或提升管中的混合物得到630-670℃范圍的溫度。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中步驟c)和d)的催化劑流在轉(zhuǎn)化段或提升管中的混合優(yōu)選得到640-660℃范圍的溫度。
11．根據(jù)權(quán)利要求1的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中催化劑顆粒在轉(zhuǎn)化段或提升管中的停留時(shí)間在0．3-8秒之間變化。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中催化劑顆粒在轉(zhuǎn)化段或提升管中的停留時(shí)間優(yōu)選在1-5秒之間變化。
13．根據(jù)權(quán)利要求1的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中熱的再生劑主流與冷的再生劑次流比為10∶1至2∶1。
14．根據(jù)權(quán)利要求13的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中熱的再生劑主流與冷的再生劑次流比為6∶1至4∶1。
15．根據(jù)權(quán)利要求1的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中熱的再生劑主流送到提升管或轉(zhuǎn)化段的流速被控制，以便確保獨(dú)立控制催化劑循環(huán)量。
16．根據(jù)權(quán)利要求15的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中熱的再生劑主流送到提升管或轉(zhuǎn)化段的流速用提升管或轉(zhuǎn)化段頂溫度來控制。
17．根據(jù)權(quán)利要求15的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中熱的再生劑主流送到提升管或轉(zhuǎn)化段的流速通過烴類分離設(shè)備流出物的溫度來控制。
18．根據(jù)權(quán)利要求15的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中熱的再生劑主流送到提升管或轉(zhuǎn)化段的流速通過汽提塔溫度來控制。
19．根據(jù)權(quán)利要求1的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中來自催化劑冷卻器的冷再生劑次流的流速通過手動(dòng)開啟在將催化劑流從催化劑冷卻器輸送到熱再生劑流和冷再生劑流之間進(jìn)行混合的混合段的管道中的閥門來控制。
20．根據(jù)權(quán)利要求19的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中調(diào)節(jié)來自催化劑冷卻器的冷再生劑次流的流速的閥門的開啟另一方面可通過送到提升管或轉(zhuǎn)化段的熱再生劑流和冷再生劑流的混合物的溫度來自動(dòng)控制。
21．根據(jù)權(quán)利要求19的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中調(diào)節(jié)來自催化劑冷卻器的冷再生劑次流的流速的閥門的開啟另一方面可通過提升管或轉(zhuǎn)化段底部和末端的壓差來自動(dòng)控制。
22．根據(jù)權(quán)利要求1的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中來自催化劑冷卻器的冷再生劑次流的流速可用任何一種流速控制方法來控制，因?yàn)樗鑫锪鞯牧魉倏刂剖仟?dú)立的。
23．根據(jù)權(quán)利要求1的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中為熱的再生劑主流和冷的再生劑次流的混合物的再生劑流使進(jìn)料可在360℃那樣高的溫度下進(jìn)入轉(zhuǎn)化段或提升管成為可能，以致進(jìn)料迅速地汽化，從而以均勻的方式汽化。
24．根據(jù)權(quán)利要求23的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中盡管能在高溫下操作，但這樣的方法同樣可在7．9那樣高的劑／油比下操作。
25．根據(jù)權(quán)利要求1的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中在步驟a)中，所述的熱再生劑流和冷再生劑流混合區(qū)域是一根管道，所述區(qū)域的直徑小于所述轉(zhuǎn)化段的直徑。
26．根據(jù)權(quán)利要求25的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中催化劑流在所述混合區(qū)域中的均質(zhì)化在塞狀流范圍內(nèi)、在中等密度下進(jìn)行。
27．根據(jù)權(quán)利要求26的重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法，其中所述的塞狀流和物流的均質(zhì)化通過在所述混合區(qū)域中經(jīng)向安裝的許多噴嘴注入氣體流體如蒸汽來得到。
全文摘要
描述了一種在熱平衡范圍下重質(zhì)進(jìn)料流化催化裂化的方法,其中在再生器外的一個(gè)或多個(gè)催化劑冷卻器使再生劑流冷卻。一部分所述的物流返回再生器,而一部分經(jīng)冷卻的再生劑在大大低于再生器溫度的溫度下與未冷卻的再生劑混合,所述的混合物與要裂化的烴類進(jìn)料接觸。結(jié)果,使催化劑的循環(huán)量的控制與裝置的熱平衡無關(guān),從而使焦炭和燃料氣的產(chǎn)量下降。
文檔編號(hào)C10G11/18GK1206036SQ97119348
公開日1999年1月27日 申請日期1997年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月17日
發(fā)明者J·G·F·拉莫斯, J·M·福斯克, M·J·班皮, E·F·桑德斯, F·C·D·C·巴洛斯, J·米德羅斯, C·F·M·D·桑托斯, A·M·杜博斯, I·A·澤切, M·艾斯非爾德, M·C·D·S·羅查 申請人:巴西石油公司