多产烯烃的催化裂化方法及其提升管反应系统技术方案

一种多产低碳异构烯烃或丙烯的流化催化裂化方法，是在一由以下两部分组成的提升管反应系统中进行的：（１）由预提升段和沿床层高度划分的三段反应区构成的改进了的提升管反应器；（２）由含有多段的罩式多孔气固分离结构的下行床和闭式旋风分离器构成的气固快速分离系统。本发明专利技术解决了常规提升管中上部催化剂向下滑落及返混的问题，可获得较常规ＦＣＣ方法高得多的低碳异构烯烃和丙烯产率。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
多产烯烃的催化裂化方法及其提升管反应系统本专利技术是关于多产烯烃，特别是多产低碳异构烯烃或丙烯的流化催化裂化方法及其所用提升管反应系统。随着社会需求对产品要求的提高和原料的重质化，人们对催化裂化技术的要求也在不断提高。为了满足新配方汽油对醚类含氧化物的需要，要求增加低碳异构烯烃的产量，炼油和化工日趋紧密的结合，使得许多炼油厂要求增产丙烯；原料的重质化迫使炼厂的反应装置普遍地掺炼常压重油和减压渣油，为此，新的催化裂化工艺和催化剂不断被开发，与之相应的反应装置也不断被更新和完善。在催化裂化50多年的发展中，提升管反应器无论从结构上还是从操作方式上均取得了长足的进步。这主要表现在进料段油气和催化剂的混合、出口产物的迅速分离、减小提升管截面上温度梯度和减少返混等方面。具体地说有关这方面的主要进展如下：在进料段的混合方面，改进主要集中在喷嘴的不断完善和提高进料部位初始段的油气催化剂接触效率上。喷嘴的改进主要朝低压降、均匀分散、小的液滴直径和均一液滴直径分布等方向发展，可参见有关专利例如USP4,434,049、USP4,427,537、CN8801168、EP546,739等。USP4,717,467中描述了一种改善油气和催化剂混合的方法，即：再生催化剂通过斜管进入混合室，混合室由两根同轴而不同直径的直管组成，下部的管径小于上部的管径。预提升气由下部直管进入，携带催化剂进入上部直管，从而使催化剂由提升管中心进入。油气由上部直管出口的周围沿提升管边壁注入。催化剂和油气如此的进入方式改善了进料部位初始段内催化剂的径向分布和油气接触，但在增强油气与催化剂混合的均匀度和混合强度方面没有得到改进。USP5,318,691中提出了提高进料部位初始段油气和催化剂混合效率的方法，即再生催化剂通过预提升从初始段的环间进入一个减速区，在该减速区内通过管道截面的突增产生旋涡流动，油气即在此段的中心区域径向喷入提升管。由此通过旋涡流动增强油气和催化剂初始段的混合强度，增强油气的-->雾化率并减少生焦。但从另一角度讲，由于旋涡流动的产生增加了催化剂的返混，因而不能保证新鲜进料与高温再生剂接触，这对反应是极不利的。USP4,650,566中提出了一种改进油气和催化剂的进料方法。该方法是通过均匀分布在进料段某截面上的多个喷嘴注入油气，每个喷嘴均通过单独管线和阀门来控制流量，通过监测提升管截面的温度分布，来调节各个管线上油气的相对流量，从而使提升管内各截面上的反应处于同一强度。USP4,869,807中提出了在传统提升管反应器中通过分段进料的方式提高产品汽油辛烷值的方法。例如将50％以上的原料油从底部第一进料口进入，其余部分从第二进料口进入。USP5,154,818中提出了多段反应的方法，即将提升管反应器分为两个反应区域：第一区域进待生催化剂和轻质原料，在其上部的第二区域进新鲜催化剂和重质原料。该方法对减少付产品产率、提高目的产品产量和汽油辛烷值方面均有明显效果。USP5,139,748中提出了一种新的进料方法，即油气沿着基本上垂直于提升管轴线的方向喷于流动着的催化剂颗粒，从而缩短初始段的混合长度，提高了产品质量。抑制提升管出口处过裂化和热裂化反应是人们研究开发的热点。现主要有两条技术路线，一条是采用出口的气-固快速分离，另一条是采用出口冷激的方法。气-固快速分离的技术路线中人们研究较多的有两种形式：闭式旋风分离和敞口弹射式分离。EP162,978提出了提升管出口的闭式旋风分离方法，即将两个初级旋风分离器直接联结在提升管出口处实现气固的快速分离，从而达到提高分离效率，减少产物过裂化的目的。EP139,392中则提出了一种克服闭式旋风分离系统中产生压力波以稳定操作的方法，即在旋风分离系统中的不同部位安装翼阀，这样压力的变化可以直接改变翼阀的不同开启程度从而避免产生压力波。采用闭式旋风分离方法的优点是具有较高分离效率，减少了产物的过裂化，但存在的问题是连接部位和旋风分离器内易结焦，且由于分离室体积实际上没有减小，因而热裂解反应并未得到控制。-->EP564,678和USP5,104,517中提出了一种敞口弹射式分离法。该法是利用气固惯力的差异，通过压差的推动使气固迅速分离。该法有效地减小了分离段的体积从而减少了热裂化，同时还能提高汽提段密相床高度。USP5,308,474中提出了一种平推流敞口弹射式的分离方法。在该方法中，提升管周围收集器的开口位于收集器下部，从而使油气和催化剂在出口后保持同一流向。这样，分离段在不影响分离效率的前提下有效地起到了用于控制气固接触时间的目的。另一条抑制提升管出口后过裂化的技术路线即出口冷激，在诸如USP5,089,235等专利中都对该法进行了描述。由于出口冷激的方法能迅速降低反应物流的出口温度，因此能有效地抑制过裂化。但其主要问题是引起后续气压机的负荷增加，而且由于冷激也同时降低了催化剂的温度，故造成了不必要的热损失。EP593,823中提出了一种有效地实现气固分离，同时只使裂解产物冷激的方法。在该方法中，从提升管出来的物料流通过一离心式分离管达到气固的迅速分离。催化剂沿壁面下落；冷激介质则通过一喷嘴喷于油气相，通过喷嘴的选择可使冷激介质形成一定厚度的扇形平面。提升管反应器虽已取得上述各方面的进展，但还有许多地方需要改进和完善。特别是为了实现多产低碳烯烃的催化裂化工艺目标，必须对现有的提升管反应系统进行革新。因为就该工艺的特点而言，由于所用原料多为掺渣油的重质馏分油，其残炭值和沸点较高，因而易导致催化剂结焦失活。从反应动力学的观点考虑，为了达到多产低碳烯烃的目的，反应前期需较高的反应强度，即较高的反应温度和剂油比；而在反应后期又需适当降低反应强度以抑制氢转移和过裂化等付反应。另外，为了防止在提升管出口后的过裂化和热裂解反应的发生，在提升管出口部位必须尽快终止反应并实现气固的迅速分离。上述过程如在传统的提升管反应装置上进行，将会产生如下问题：1．反应器内催化剂径向分布不均匀，颗粒有向器壁汇集的趋势。由此造成中心稀相、近壁区密相的催化剂颗粒浓度分布，进而造成在提升管内同一截-->面上不同的剂油比。其结果是近壁区反应强度较强，中心区反应强度较弱，操作上难以或不能真正控制提升管内的反应条件。2．由于催化剂颗粒在反应器内径向分布的不均匀性，导致反应器内呈内循环流动的气、固两相流结构，即在床层中心部位为颗粒向上流动，而在近壁区为颗粒向下流动，这种较大程度的颗粒返混现象给目的为多产低碳烯烃的催化裂化工艺带来极大的不利，即：在提升管的预提升段，滑落下来的低温催化剂与原料油接触致使后者不能汽化，进而产生焦炭。同时，由于催化剂的滑落导致同一截面上催化剂的温度不均，进而造成反应强度的较大差异。3．在提升管出口部位由于颗粒返混及较长的停留时间，过裂化、热裂化和氢转移等付反应将较大幅度地降低目的产物的产率。一般在沉降器稀相空间，异构烯烃约有40～50％被氢转移所饱和转化为异构烷烃。本专利技术的目的即是为了克服现有技术的不足，在上述现有技术的基础上提供一种多产烯烃，特别是低碳异构烯烃或丙烯的流化催化裂化方法。本专利技术的另一个目的则是提供一种适用于该多产烯烃的流化催化裂化方法的改进了的提升管反应系统。本专利技术提供的流化催化裂化方法包括目的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多产低碳异构烯烃的流化催化裂化方法，其特征在于： 在一由预提升段［１］和三段反应区［２，３，４］构成的提升管反应器中，部分再生剂分别经由底部和沿轴切向进入的气体介质的两次提升后，与由径向喷入的一次进料油气混合并立即进入径向收缩了的第一反应区，经０．５～１．０秒的停留时间后进入径向较第一反应区扩张了的第二反应区下部。在该部位，另一部分再生剂经沿轴切向进入的气体介质的提升，与由径向喷入的二次进料油气以及来自第一反应区的物流混合后立即进入径向收缩了的第二反应区，经０．５～１．０秒的停留时间后进入位于提升管水平段的第三反应区，并将冷激介质注入其中。物流在第三反应区至出口部位的停留时间为０．５～１．０秒，在提升管反应系统内的总停留时间为１．０～２．０秒。冷激后的反应物料流进入一由闭式旋风分离器和一具有连续多段气固分离结构的下行床组成的分离系统进行气固分离，分离出的气相由旋风分离器的出口引出，催化剂颗粒经汽提进入再生器。

【技术特征摘要】
1．一种多产低碳异构烯烃的流化催化裂化方法，其特征在于：在一由预提升段[1]和三段反应区[2,3,4]构成的提升管反应器中，部分再生剂分别经由底部和沿轴切向进入的气体介质的两次提升后，与由径向喷入的一次进料油气混合并立即进入径向收缩了的第一反应区，经0.5～1.0秒的停留时间后进入径向较第一反应区扩张了的第二反应区下部。在该部位，另一部分再生剂经沿轴切向进入的气体介质的提升，与由径向喷入的二次进料油气以及来自第一反应区的物流混合后立即进入径向收缩了的第二反应区，经0.5～1.0秒的停留时间后进入位于提升管水平段的第三反应区，并将冷激介质注入其中。物流在第三反应区至出口部位的停留时间为0.5～1.0秒，在提升管反应系统内的总停留时间为1.0～2.0秒。冷激后的反应物料流进入一由闭式旋风分离器和一具有连续多段气固分离结构的下行床组成的分离系统进行气固分离，分离出的气相由旋风分离器的出口引出，催化剂颗粒经汽提进入再生器。2．按照权利要求1所述的方法，其特征在于其中所说进入第一反应区的再生剂占再生剂循环总量50％以下；由第二反应区下部进入的再生剂占再生剂循环总量50％以上。3．按照权利要求1所述的方法，其特征在于其中所说一次进料为作为反应原料欲掺入的全部的重质组分和少部分相对较轻组分的混合物，进料量占总进料量的60％以下；二次进料为作为反应原料的大部分较轻组分，进料量占总进料量的40％以上。4．一种多产丙烯的流化催化裂化方法，其特征在于：在一由预提升段[1]和三段反应区[2,3,4]构成的提升管反应器中，部分再生剂分别经由底部和沿轴切向进入的气体介质的两次提升后，与由径向喷入的一次进料油气混合并立即进入径向收缩了的第一反应区，经0.5～1.0秒的停留时间后进入径向较第一反应区扩张了的第二反应区下部。在该部位，另一部分再生剂经沿轴切向进入的气体介质的提升，与由径向喷入的二次进料油气以及来自第一反应区的物流混合后立即进入径向收缩了的第二反应区，经1.0～1.5秒的停留时间后进入位于提升管水平段的第三反应区，并将冷激介质注入其中。物流在第三反应区至出口部位的停留时间为0.5～1.0秒，在提升管反应系统内的总停留时间为2.0～4.5秒。冷激后的反应物料流进入一由闭式旋风分离器和一具有连续多段气固分离结构的下行床组成的分离系统进行气固分离，分离出的气相由...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟孝湘，潘煜，林文才，张瑞驰，李世春，毛安国，汪燮卿，陈祖庇，
申请(专利权)人：中国石油化工总公司，中国石油化工总公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]