一种催化剂分区催化裂化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种催化剂分区催化裂化方法及装置。所述装置包括主反应器(3)、副反应器(11)、再生器(14)以及A催化剂初旋分离器(19)和B催化剂储罐(22)，B催化剂储罐(22)内部上方设置B催化剂初旋分离器(20)，再生器(14)分别通过管路与主反应器(3)和A催化剂初旋分离器(19)连接，A催化剂初旋分离器(19)顶部通过管路与B催化剂初旋分离器(20)连接、且底部通过管路与再生器(14)连接，B催化剂初旋分离器(20)顶部通过管路与再生器(14)连接，B催化剂初旋分离器(20)底部设置与B催化剂储罐(22)内部空腔连通的开口，B催化剂储罐(22)底部通过管路与副反应器(11)连接。

A Catalyst Partitioned Catalytic Cracking Method and Device

【技术实现步骤摘要】
一种催化剂分区催化裂化方法及装置
本专利技术涉及石油化工领域，具体的说，本专利技术涉及一种催化剂分区催化裂化方法及装置。
技术介绍
催化裂化工艺是炼油技术中的核心工艺，不仅是重油加工的主要手段，生产轻质油组分的主要来源，而且在提供轻质烯烃和石油化工一体化技术方面，具有不可取代的地位。催化裂化是典型平行顺序反应，有一次反应及二次反应，其中，一次反应主要是重组分的裂化反应，生成轻烃及烯烃产物，二次反应主要是轻烃裂化及烯烃的进一步反应，如汽、柴油馏分的继续裂化及烯烃的氢转移反应、异构化反应、烷基化反应等。研究发现，催化裂化中一次反应和二次反应所需的工艺条件及催化剂性质存在较大的差别。热力学结果表明大分子重油裂化只需较低的活化能，而较小分子(汽油)裂化需要较高的活化能，因此重油的一次裂化需要较低的温度，而一次裂化产品如汽油的二次裂化应在较高的温度下进行，同时，二次反应需要较长的反应时间。为了兼顾一次反应和二次反应对反应温度和反应时间的不同需求，已经开发了催化裂化分区控制工艺技术，通过设置不同反应区，控制不同反应区的温度及反应时间，以满足一次反应及二次反应的不同热力学特性。如DCC-plus工艺。DCC-plus工艺采用提升管反应器+流化床反应器的形式，使用提升管反应器与流化床反应器串联，实现一次反应和二次反应对反应时间的不同需求，此外，该工艺通过向流化床反应器内部补充热的再生催化剂的技术实现分区控制，改变了流化床反应器的催化剂活性分布及反应温度，同时可以在保持流化床反应器温度一定的情况下，降低提升管反应器的温度和剂油比，以满足重质原料的一次裂解反应和轻质原料的二次裂解反应对催化剂活性和反应条件的各自要求。结果表明，提升管反应器与流化床反应器串联使用及补充再生催化剂至流化床反应器，可改变油气在不同反应区的停留时间，增加重油的裂化、提高低碳烯烃的产率和改善汽油性质，降低提升管出口温度和提升管入口油剂混合温度，可明显降低干气和焦炭产率。CN201610917106.7公开了一种生产低碳烯烃和轻芳烃的催化裂化方法，重质原料在第一反应器(提升管反应器Ⅰ)与第一部分催化裂解催化剂接触进行反应，富含饱和烃的轻质原料和富含烯烃的轻质原料在第二反应器(提升管反应器Ⅱ)和第三反应器(流化床反应器)与第二部分催化裂解催化剂接触进行反应，以增产低碳烯烃和轻芳烃。该方法设置了三个反应器，相当于三个反应区，实现了原料的分区裂化转化，但是使用的是同一种催化剂，虽然第一反应器和第二反应器都使用的是再生后的催化剂，但是没有针对原料转化性质差异匹配不同催化剂，没有实现催化剂的分区，不能使原料、催化剂及工艺条件三者高度匹配。CN98101765.7公开了一种同时制取低碳烯烃和高芳烃汽油的方法，使重质石油烃和水蒸气在一个由提升管和密相流化床组成的复合反应器的下部即提升管下部与含沸石催化剂接触，使轻质石油烃进入复合反应器的上部即密相流化床底部与来自提升管的含沸石催化剂接触。该方法设置了两个反应区，实现了原料的分区裂化转化，但使用的是一种催化剂，且第二反应区(密相流化床)的催化剂为来自第一反应区(提升管反应器)的催化剂，没有实现催化剂的分区，催化剂活性、催化剂与原料转化性能之间不能高度匹配。另外，催化裂化是单分子吸热反应，在强酸位发生，而氢转移反应是双分子放热反应，在弱酸位发生，且要求较高的酸密度。异构化是单分子放热，在较强酸位上发生。而且，催化剂的孔径不同，异构化性能也存在差异，如随着沸石孔径的减小，沸石的异构化性能逐渐降低。使用稀土或磷对Y分子筛改性后，Y分子筛的异构化性能增强。重油大分子的裂化需要的催化剂孔径较大，而轻油小分子的裂化需要的催化剂孔径较小。而对于同一种催化剂要想同时兼顾以上各种性能是很难做到的，常常顾此失彼。为了弥补同一种催化剂不能兼顾多种性能的缺陷，目前的做法是使用两种催化剂，如USY和ZSM系列催化剂的混合使用，通过加入ZSM系列催化剂来增强小分子的二次反应，以增产低碳烯烃。CN200410006189.1公开了一种生产低碳烯烃和芳烃的化工型炼油方法，其中催化裂化催化剂为中孔ZSM系列催化剂和大孔Y系列催化剂的混合物，存在的问题是，重油的一次裂化及缩合反应同样可以在ZSM系列催化剂的表面发生，使ZSM系列催化剂表面及孔道入口被焦炭覆盖，阻碍了小分子进入ZSM系列催化剂孔道继续反应，严重降低了ZSM系列的催化活性，导致轻油在ZSM系列催化剂上二次反应较少。
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利技术提出催化剂分区的催化裂化方法和装置，使用两种不同性质的催化剂，以满足同一种催化剂无法兼顾多种性能的要求。同时将再生后的两种催化剂通过催化剂初旋分离器进行分离富集，然后将两种催化剂输送到不同的反应区，在各反应区匹配不同的原料，同时根据热力学性质匹配不同的工艺条件，以达到催化剂与原料及工艺条件三者的高度匹配，强化了每种催化剂的催化性能，使催化剂的催化性能得到充分发挥。避免了催化剂混合使用时，一种催化剂对另一种催化剂的影响。本专利技术的一个目的在于提供一种催化剂分区催化裂化装置；本专利技术的另一目的在于提供一种催化剂分区催化裂化方法。为达上述目的，一方面，本专利技术提供了一种催化剂分区催化裂化装置，其中，所述装置包括用于重质原料油催化裂化反应的主反应器3、用于轻质原料油催化裂化反应的副反应器11、再生器14以及A催化剂初旋分离器19和B催化剂储罐22，B催化剂储罐22内部上方设置B催化剂初旋分离器20，再生器14分别通过管路与主反应器3和A催化剂初旋分离器19连接，A催化剂初旋分离器19顶部通过管路与B催化剂初旋分离器20连接、且底部通过管路与再生器14连接，B催化剂初旋分离器20顶部通过管路与再生器14连接，B催化剂初旋分离器20底部设置与B催化剂储罐22内部空腔连通的开口，B催化剂储罐22底部通过管路与副反应器11连接。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述主反应器和副反应器的型式分别是各自独立的提升管反应器、输送床反应器、提升管+快速床反应器、湍流床+快速床反应器中的一种或多种的组合。催化剂初旋分离器是用于催化剂初步分离的旋风分离器，旋风分离器是已知产品，是化工领域常见的分离设备。而根据本专利技术一些具体实施方案，其中，A催化剂初旋分离器为能够实现A催化剂分离50～100wt％的旋风分离器，其进气口开在上方或中间位置。本领域技术人员可以根据本专利技术所述的分离指标来选择合适尺寸的初旋分离器。其中A催化剂的参数为：催化剂堆密度为0.8-1.5g/cm3，优选为0.9-1.2g/cm3；平均粒径80-140um，优选为90-120um；粒径分布：大于80um粒径的颗粒占催化剂A总重量的60～100wt％，优选为80～100wt％根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述B催化剂初旋分离器为能够实现B催化剂分离50～100wt％的旋风分离器，其进气口开在上方或中间位置。其中B催化剂的参数为：催化剂堆密度为0.4-0.7g/cm3，优选为0.5-0.65g/cm3；平均粒径20-80um，优选为40-60um；粒径分布：30～50um粒径的颗粒占催化剂B总重量的60～100wt％，优选为80～100wt％。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述再生器14通过第一再生斜管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化剂分区催化裂化装置，其中，所述装置包括用于重质原料油催化裂化反应的主反应器(3)、用于轻质原料油催化裂化反应的副反应器(11)(优选所述主反应器和副反应器的型式分别是各自独立的提升管反应器、输送床反应器、提升管+快速床反应器、湍流床+快速床反应器中的一种或多种的组合)、再生器(14)以及A催化剂初旋分离器(19)(优选所述A催化剂初旋分离器为能够实现A催化剂分离50～100wt％的旋风分离器，其进气口开在上方或中间位置)和B催化剂储罐(22)，B催化剂储罐(22)内部上方设置B催化剂初旋分离器(20)(优选所述B催化剂初旋分离器为能够实现B催化剂分离50～100wt％的旋风分离器，其进气口开在上方或中间位置)，再生器(14)分别通过管路与主反应器(3)和A催化剂初旋分离器(19)连接，A催化剂初旋分离器(19)顶部通过管路与B催化剂初旋分离器(20)连接、且底部通过管路与再生器(14)连接，B催化剂初旋分离器(20)顶部通过管路与再生器(14)连接，B催化剂初旋分离器(20)底部设置与B催化剂储罐(22)内部空腔连通的开口，B催化剂储罐(22)底部通过管路与副反应器(11)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种催化剂分区催化裂化装置，其中，所述装置包括用于重质原料油催化裂化反应的主反应器(3)、用于轻质原料油催化裂化反应的副反应器(11)(优选所述主反应器和副反应器的型式分别是各自独立的提升管反应器、输送床反应器、提升管+快速床反应器、湍流床+快速床反应器中的一种或多种的组合)、再生器(14)以及A催化剂初旋分离器(19)(优选所述A催化剂初旋分离器为能够实现A催化剂分离50～100wt％的旋风分离器，其进气口开在上方或中间位置)和B催化剂储罐(22)，B催化剂储罐(22)内部上方设置B催化剂初旋分离器(20)(优选所述B催化剂初旋分离器为能够实现B催化剂分离50～100wt％的旋风分离器，其进气口开在上方或中间位置)，再生器(14)分别通过管路与主反应器(3)和A催化剂初旋分离器(19)连接，A催化剂初旋分离器(19)顶部通过管路与B催化剂初旋分离器(20)连接、且底部通过管路与再生器(14)连接，B催化剂初旋分离器(20)顶部通过管路与再生器(14)连接，B催化剂初旋分离器(20)底部设置与B催化剂储罐(22)内部空腔连通的开口，B催化剂储罐(22)底部通过管路与副反应器(11)连接。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述再生器(14)通过第一再生斜管(16)与再生催化剂立管(18)底部连接，再生催化剂立管(18)顶部与A催化剂初旋分离器(19)连接；A催化剂初旋分离器(19)底部通过A催化剂输送管(21)与再生器(14)连接；B催化剂储罐(22)底部通过第二再生斜管(24)与副反应器(11)连接；再生器(14)通过第三再生斜管(25)与主反应器(3)连接。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述主反应器(3)和副反应器(11)分别为提升管反应器；主反应器(3)顶部与汽提器(4)底部连接并贯穿汽提器(4)进入到沉降器(5)，汽提器(4)顶部与沉降器(5)底部连接，副反应器(11)顶部与沉降器(5)连接；主反应器(3)底部通过第三再生斜管(25)与再生器(14)连接；副反应器(11)底部通过第二再生斜管(24)与B催化剂储罐(22)底部连接；汽提器(4)下端通过待生斜管(13)与再生器(14)下端连接。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述沉降器(5)内设置第一初旋分离器(12)，副反应器(11)顶部与第一初旋分离器(12)连接(优选沉降器(5)内还设置与主反应器(3)连接的第二初旋分离器(6)，并在沉降器(5)顶部设置二级旋分器(7)，二级旋分器(7)顶部穿过沉降器(5)顶部与外界连通)(优选再生器(14)内上部设置旋风分离器(27)，旋风分离器(27)顶部通过管路穿过再生器(14)顶部与外界连通)。5.一种催化剂分区催化裂化方法，其中，所述方法包括在石油烃催化裂化反应中使用两种不同的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，盛强，韩建年，朱天庆，高成地，高金森，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11