用于最小化石油原料的脱硫中的添加剂使用的流体催化裂化工艺的控制制造技术

本发明专利技术提供一种用于使石油原料裂化从而产生脱硫全系列石油产品的方法和设备。所述石油原料在流体催化裂化FCC单元中接触碱性裂化催化剂和FCC添加剂，其中所述催化剂包含稳定的Y型沸石和稀上金属氧化物，且所述添加剂包含择形沸石。所述催化剂、添加剂和石油原料可在下降流或上升管流体催化裂化单元中进行接触，所述单元还可包含再生区、分离区以及剥离区。所述FCC单元包含集成式控制和监视系统，所述系统监视选自FCC操作参数、进给速率、原料性质以及产物流性质的至少一个参数，且响应于所测量的参数而调节至少一个参数，从而增加脱硫产品的产量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于石油的催化裂化的方法和设备。更特定而言，其涉及在相对极其严格的条件下进行操作的流体催化裂化(fluid catalytic cracking, FCC)单元或工艺的适当控制和监视条件的应用，其中所述工艺包含对石油进行裂化和脱硫以获得最大产量的价值更高的轻产物(举例来说，低硫汽油)且最大化每一单位的碳氢化合物原料的产物脱硫。
技术介绍
蒸汽裂解是广泛采用的用于裂化石油的工艺，然而，其为能量密集型，不是非常具有可选性，其产生焦煤并释放大量的二氧化碳进入空气中。因此，化学制造商很久之前就意识到需要替代的碳氢化合物裂化工艺。蒸汽裂解的一个替代就是催化裂化。世界各国都已经并正在引入政府监管以减少汽油中的含硫量。在大多数炼油厂中，流体催化裂化(FCC)工艺是炼油厂汽油池的硫的主要贡献者。虽然当前已经进行了大量的研究以改善脱硫催化剂，但仍存在这样的需要改善炼油厂工艺以得到产量更高、效率更佳且成本更低的脱硫汽油。典型的FCC工艺提供多种产物流，包含燃气、汽油、轻循环油、重循环油以及焦煤。 虽然最初存在于原料中的大部分硫作为燃气馏分中的硫化氢而离开FCC工艺，但是汽油馏分仍可包含大量的硫。在典型的催化裂化单元中，石油衍生的碳氢化合物在有催化剂存在的情况下进行催化裂化以获得作为主要产物的汽油、少量液化石油气LPG以及裂化瓦斯油。焦煤沉积在催化剂上且接着与空气一起烧掉从而重新产生催化剂，借此允许催化剂循环到反应区进行重使用。在典型的炼油厂中，介于30%与50%之间的炼油厂汽油生产来自FCC单元。此流也是造成汽油中高达约90%的硫的原因。在FCC工艺中，通常可通过增加反应区温度来选择性地增加更高价值的轻产物， 其又增加热裂化的贡献并导致更轻产物的产量增加。然而，已知的FCC方法通常不选择性地产生足够量的更高价值的轻馏分产物。举例来说，FCC工艺的高温裂化反应通常还将导致石油的热裂化，借此增加来自原料油的干气的产量。举例来说，在被称为深度催化裂化 (“DCC”)的一个特定类型的FCC工艺中，使用更高的温度和更多量的蒸汽。然而，DCC工艺中的热裂化具有更少的选择性且在“湿气”(其还含有H2和Cl到C4产物)中产生大量的相对较低价值的产物(例如氢、甲烷、乙烷以及乙烯)。湿气压缩经常限制随后的炼油厂操作。噻吩、苯并噻吩及其烃基衍生物属于在汽油中发现的最丰富的有机硫化合物，其一般占在汽油馏分中所存在的硫的总量的80%以上。在脱硫工艺之后通常所保留的是这些含硫化合物而不是硫化物、二硫化物和硫醇。有机硫化合物在汽油产物中的存在通常导致废气排放以及尾气催化剂性能低下。试图减少从FCC单元所产生的汽油中的硫具有许多缺点。举例来说，减少汽油流的终沸点(其被称为“低切馏分”)可减少所述馏分的总体含硫量，然而此种情况也导致汽油产量的减少、马达法辛烷值(MON)的损失以及轻循环油(LCO)的十六烷值的减少。类似地，FCC石油原料的加氢处理是用于移除硫的一种选择，然而此处理通常涉及大量的成本费用，且通常导致烯烃饱和以及MON的减少。经设计以产生低硫汽油的额外方法以及与其相关联的一些缺点包含以下方面可在低温下进行含硫化合物的选择性吸收，试图避免烯烃和芳烃的饱和，其通常在加氢脱硫催化期间获得成功。然而，基于现有催化剂材料的可用工艺已经展示出对噻吩有限的吸收能力和选择性，其表不关于脱硫的特定挑战。短的接触时间内原料油与催化剂的反应引起较高价值的轻馏分产物转换到轻馏分链烷烃的转换率减少，其被认为是由于氢转移反应的阻止。在具有短的接触时间的反应期间，通常并不显著增加石油转换到轻馏分油的转换率。此外，一旦产生汽油，就可使用高硅五元环(pentasil)型沸石通过汽油的过分裂化来增加轻馏分碳氢化合物的产量。因此， 难以通过使用这些已知技术中的任一者而从重馏分油产生高产量的较高价值的轻馏分产物。因此，需要开发新的方法来优化生产条件，其中对反应时间进行优化以期产生某些需要的最终产物。一般来说，FCC工艺的主要困难在于，在设计所述工艺时，操作员寻求最大化反应器和剥离器温度，同时寻求最小化再生器温度。在此工艺期间，以此方式对两个装置的温度进行的控制在常规热平衡操作中并不有效发生，因为反应器温度的任何增加一定会随后导致再生器温度的增加，借此导致热失衡。因此，需要允许FCC单元中的合适的热平衡的合适的控制系统。此外，在FCC工艺中，在精炼工艺期间通常手动增强对FCC催化剂和FCC添加剂的使用的控制，以控制排放和产物混合。当前没有用于优化FCC工艺的系统反馈机制，因此需要操作员手动控制所述工艺。因此在处理期间，需要方法来监视并优化FCC催化剂和FCC 添加剂的使用。由于可供给到FCC单元的原料的化学成分的不确定性，所以来自工艺的排放以及产物混合两者可能在精炼工艺过程期间不同于所需的目标排放和产物混合。结果，通常需要系统操作员密切监视系统输出，并能够经常按照需要手动调节FCC催化剂和FCC添加剂的注射时间表以及其它操作参数。当系统在严格的条件下进行操作时，以此方式操作FCC 单元(其中需要操作员经常手动监视所述工艺并对其进行调节)造成重大挑战。因此，需要提供一种方法，用于远程监视并控制总体的FCC工艺且允许工艺模型基于系统输出来预测催化剂注射时间表所必要的调节，同时减少对人机互动的依赖，例如监视并手动改变催化剂注射时间表。此外，当前的FCC单元和工艺并不一定建模与优化用于最大化原料转换到低硫汽油的转换率且最小化FCC催化剂和FCC添加剂的使用的工艺变量，特别是当FCC单元在严格的模式下进行操作时。因此，需要用于单元的优化和各种工艺变量(例如进给速率、原料质量、处理目标以及FCC催化剂与FCC添加剂使用的设置、以及基于其它单元约束(举例来说，湿气压缩器容量、分馏容量、鼓风机容量、反应器温度、再生器温度、催化剂循环)的选择)的调节的自动工艺。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于来自FCC单元的脱硫汽油产物的高产量生产以及FCC添加剂的相应的低的或减少的使用的方法和装置。一方面，提供了用于对石油原料进行流体催化裂化以产生低硫全系列汽油产物流的方法。所述方法包含以下步骤将石油原料进给到流体催化裂化单元的反应区，并将碱性裂化催化剂进给到流体催化裂化器的反应区。碱性裂化催化剂可包含稳定的Y型沸石和少于约O. 6重量％的稀土金属氧化物。所述方法还包含将流体催化裂化添加剂进给到流体催化裂化器的反应区的步骤，其中流体催化裂化添加剂包含择形沸石，且其中择形沸石的平均孔径小于碱性裂化催化剂的平均孔径。碱性裂化催化剂和流体催化裂化添加剂是以约55 重量％到95重量％之间的碱性裂化催化剂和5重量％与45重量％之间的添加剂的量而存在。碱性裂化催化剂和流体催化裂化添加剂中的每一者被单独添加到流体催化裂化单元的反应区。所述方法包含这样的步骤使石油原料、流体催化裂化添加剂和碱性裂化催化剂在流体催化裂化单元的反应区内接触约O. 05与3秒之间的反应区接触时间，从而获得混合的碳氢化合物流，其包含脱硫碳氢化合物产物流、未反应的石油原料和失效的催化剂。将反应区维持在约500°C与630°C之间的温度。所述方法包含这样的步骤从失效的催化剂和未 反应的石油原料中分离并收集脱硫碳氢化合物产物流，且分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.05.24 US 12/785,6471.一种用于使石油原料进行流体催化裂化从而产生低硫全系列汽油产物流的方法，所述方法包括以下步骤 将石油原料进给到流体催化裂化单元的反应区 将碱性裂化催化剂进给到流体催化裂化器的所述反应区，所述碱性裂化催化剂包括稳定的Y型沸石以及少于约O. 6重量％的稀土金属氧化物； 将流体催化裂化添加剂进给到所述流体催化裂化器的所述反应区，所述流体催化裂化添加剂包括择形沸石，其中所述择形沸石的平均孔径小于所述碱性裂化催化剂的平均孔径; 其中所述碱性裂化催化剂以及所述流体催化裂化添加剂的存在量为约55重量％到95重量％之间的所述碱性裂化催化剂以及5重量％与45重量％之间的所述添加剂；且 其中将所述碱性裂化催化剂以及所述流体催化裂化添加剂是各自单独地添加到所述流体催化裂化单元的所述反应区； 使所述石油原料、所述碱性裂化催化剂以及所述流体催化裂化添加剂在所述流体催化裂化单元的所述反应区内接触约O. 05秒与3秒之间的反应区接触时间，从而获得混合碳氢化合物流，所述混合碳氢化合物流包括脱硫碳氢化合物产物流、未反应的石油原料以及失效的催化剂，其中所述反应区维持在约500°C与630°C之间的温度下； 将所述脱硫碳氢化合物产物流与所述失效的催化剂与未反应的石油原料分离并收集所述脱硫碳氢化合物产物流； 分离所述脱硫碳氢化合物产物流从而产生全系列低硫汽油产物流；及用工艺控制来控制所述石油原料、所述碱性裂化催化剂以及所述流体催化裂化添加剂到所述反应区的进给速率，其中控制所述进给速率的步骤包括以下步骤 连续监视并收集与所述石油原料的成分、所述全系列低硫汽油产物流的成分、所述碱性裂化催化剂和所述流体催化裂化添加剂的所述进给速率以及所述流体催化裂化单元的操作条件相对应的数据； 将与所述石油原料、所述低硫汽油产物流、所述碱性裂化催化剂和所述流体催化裂化添加剂的所述进给速率以及所述流体催化裂化单元的所述操作条件相对应的所述数据提供到所述工艺控制，并将所述结果与历史数据进行比较；及 调节所述流体催化裂化添加剂的进给速率以优化以下各项中的至少一项所述石油原料的脱硫、流体催化裂化添加剂的使用，或者FCC汽油产量。2.根据权利要求I所述的方法，其进一步包括以下步骤 确定所述低硫汽油广物流中的含硫量； 调节选自所述石油原料到所述流体催化裂化单元的所述反应区的进给速率、所述流体催化裂化单元的反应区温度或者所述石油原料与所述催化剂混合物之间的所述反应区接触时间的至少一个参数，从而实现经调节的操作条件；及 确定当所述流体催化裂化单元在所述经调节的操作条件下操作时所述全系列低硫汽油产物流的所述含硫量。3.根据权利要求I所述的方法，其进一步包括 确定所述低硫汽油产物流中的初始实时含硫量； 基于至少一个操作参数的所述调节来计算所述低硫汽油产物流中的模拟含硫量，其中所述至少一个操作参数是选自所述石油原料到所述流体催化裂化单元的所述反应区的进给速率、所述碱性裂化催化剂到所述反应区的进给速率、所述流体催化裂化添加剂到所述反应区的所述进给速率、所述流体催化裂化单元的所述反应区的所述温度或者所述石油原料与所述裂化催化剂成分之间的所述接触时间； 重复计算模拟含硫量的所述步骤，直到实现最大模拟脱硫为止； 将所述最大模拟脱硫与所述全系列低硫汽油产物流中的初始含硫量进行比较；及如果所述最大模拟脱硫中的所述含硫量小于所述全系列低硫汽油产物流中的所述初始含硫量，则调节至少一个操作参数以减少所述全系列低硫汽油产物流的含硫量。4.根据权利要求I所述的方法，其中所述流体催化裂化单元为下降流或上升管型流体催化裂化反应器。5.根据权利要求I所述的方法，其中所述流体催化裂化单元包括再生区、分离区和剥离区。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述流体催化裂化单元进一步包括耦合到所述分离区的次要分离器。7.根据权利要求I所述的方法，其进一步包括将至少一部分未反应的石油原料再循环到所述反应区。8.根据权利要求I所述的方法，其中将至少一部分所述脱硫碳氢化合物产物流再循环到所述反应区。9.根据权利要求I所述的方法，其中所述碱性裂化催化剂、所述流体催化裂化添加剂以及所述石油原料的所述反应区接触时间在约O. I秒与I. 5秒之间。10.根据权利要求I所述的方法，其中所述碱性裂化催化剂、所述流体催化裂化添加剂以及所述石油原料的所述反应区接触时间在约O. 2秒与O. 9秒之间。11.根据权利要求I所述的方法，其中所述碱性裂化和流体催化裂化添加剂与所述流体催化裂化单元中的油的比率在约10wt/wt到50wt/wt之间。12.根据权利要求I所述的方法，其中所述流体催化裂化添加剂包括ZSM-5。13.根据权利要求I所述的方法，其中所述石油原料是选自由油组成的群组，所述油选自由石脑油、原油、脱浙青油、真空瓦斯油、瓦斯油、石油残渣、加氢处理石油产物及其混合物组成的群组。14.根据权利要求I所述的方法，其中所述碱性裂化催化剂包括约O.I重量％与10重量％之间的助剂金属。15.一种用于通过流体催化裂化工艺从石油原料产生低硫汽油的系统，所述系统包括 第一计算机、流体催化裂化单元、定位在所述流体催化裂化单元内的多个传感器、控制器以及至少一个外围程序，其中所述至少一个外围程序是选自在线性能监视模块、模型预测控制、工艺模型选择、流体催化裂化单元收益与能量成本计算模块以及功率管理系统模块，其中所述第一计算机经配置以接收来自定位在所述流体催化裂化单元内的至少一个传感器的信号，并将指令发送到所述流体催化裂化单元以及所述至少一个外围程序且从所述流体催化裂化单元以及所述至少一个外围程序接收指令； 与所述第一计算机、所述流体催化裂化单元以及所述至少一个外围程序相关联的计算机程序，其中所述计算机程序存储在有形计算机存储器媒体上且可在所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：赛义德·萨阿德·阿勒阿卢什，奥斯曼·A·塔哈，M·拉希德·卡恩，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：
国别省市：