專利名稱：流化催化裂化油氣分離和汽提設(shè)備及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及催化裂化過程中的設(shè)備及其工藝。更具體地說，是通過流化催化裂化 油氣分離和汽提設(shè)備及方法以提高液體產(chǎn)品的收率，減少焦炭產(chǎn)率和降低沉降器內(nèi)部結(jié)焦 傾向。
背景技術(shù)：
提升管出口區(qū)的快速分離技術(shù)的開發(fā)一直是提升管反應(yīng)器研究的重要目標之一， 這是因為提升管出口區(qū)的快速分離裝置主要存在兩大作用，一是盡快使油氣在離開提升管 后，迅速和催化劑分離，避免了熱裂化反應(yīng)，從而提高目的產(chǎn)品產(chǎn)率；二是盡量減少催化劑 隨油氣的帶出，降低旋風(fēng)分離器入口的顆粒濃度，從而降低催化劑的單耗。目前，提升管出 口區(qū)的快速分離裝置分為慣性式氣固快速分離裝置和離心式分離裝置。慣性式氣固快速分離裝置是依靠含有大量催化劑顆粒的油氣急劇改變流向時所 產(chǎn)生的氣固兩相慣性差異來實現(xiàn)氣固分離。慣性式氣固快速分離裝置特點是壓降小，一般 不超過5kPa，一次分離效率只有70 80%，分離后的油氣在直徑較大的沉降器內(nèi)慢速上 升，約20秒后才得以進入沉降器上部的旋風(fēng)分離器內(nèi)，將夾帶的少量催化劑進一步分離出 來。分離下來的催化劑都攜帶一定量的油氣，這部分油氣在沉降器內(nèi)的停留時間在60秒以 上。離心式分離裝置是依靠氣固兩相混合物急劇旋轉(zhuǎn)形成的強離心力場實現(xiàn)氣固分離。離 心式分離裝置氣固分離效率高，最高可達98 %，分離后的油氣從粗旋風(fēng)分離器(簡稱粗旋) 升氣管排出，進入沉降器內(nèi)慢速上升，約10秒后才得以進入沉降器上部的旋風(fēng)分離器內(nèi)， 將夾帶的少量催化劑進一步分離出來。粗旋料腿是在正壓差下排出催化劑，所排出的催化 劑顆粒間夾帶了部分油氣向下流動，這部分油氣量約占總油氣量的30%左右，這部分油氣 和汽提氣體在沉降器內(nèi)的平均停留時間仍高達10 20秒。待生催化劑和油氣快速分離后，攜帶少量的油氣的待生催化劑就進入汽提器，汽 提器的作用是要從進入再生器的待生催化劑上脫除掉吸附的和夾帶的烴類。該過程是在密 相流化床中實現(xiàn)的，其催化劑(處于乳化相)和水蒸氣逆流接觸。汽提過程實質(zhì)上是一個 化學(xué)脫附和物理脫附過程，汽提效果與汽提蒸汽用量、催化劑循環(huán)量、待生催化劑的停留時 間、催化劑的孔徑和表面積、操作溫度和壓力，以及汽提段的結(jié)構(gòu)設(shè)計等因素有關(guān)。汽提段 內(nèi)待生催化劑所攜帶的烴類分成兩類，一是在催化劑顆粒間隙中的氣相烴，該氣相烴的組 成與提升管出口的產(chǎn)品氣體組成相同，其總量占到焦炭總量的30% ；二是被捕獲或被吸附 在催化劑孔道中的烴類，其總量占到焦炭總量的10%，此外還包括那些吸附在催化劑孔道 表面的非氣相狀態(tài)的烴類，該烴類分成可溶性焦炭和非可溶性焦炭，可溶性焦炭也可以被 汽提，而非可溶性焦炭難以被汽提。研究結(jié)果表明，當(dāng)原料油中的殘?zhí)恐荡笥?%時，非可溶 性焦炭的相對數(shù)量已超過了 80%，這表明原料油中的殘?zhí)恐翟诖呋鸦に囍猩煞强扇?性的焦炭，是非可溶性焦炭的前身物，因此，非可溶性焦炭的相對數(shù)量與原料油的殘?zhí)恐岛?浙青質(zhì)含量直接相關(guān)的。被捕獲或被吸附在催化劑孔道中的烴類是比較難以回收的，這些 烴類在汽提器中可以通過裂化反應(yīng)斷裂為更小的分子以利于它們迅速逸出催化劑孔道，并以此方式來幫助汽提。這種烴類的汽提機理更為復(fù)雜，包括了物理和化學(xué)過程。待生催化 劑顆粒間隙中所攜帶的氣相烴類較容易被回收，這是因為回收只是一個簡單的物理過程， 汽提機理是通過氣相烴類與水蒸氣混合，被水蒸氣置換，返回到沉降器稀相段。值得注意的 是，在典型的汽提器條件下，被攜帶的氣相烴類在典型的汽提條件下裂化反應(yīng)仍在繼續(xù)進 行，盡可能地在最初階段回收待生催化劑間隙中的氣相烴類，否則，被攜帶的氣相烴類就會 因過度裂化而失去價值。為了降低油氣在沉降器內(nèi)的停留時間，改善氣固快速分離裝置分離效率， US4, 495，063公開了一種彈射式氣固快速分離方法及裝置，氣固一次分離效率達到80 90%，氣體返混率降低到20%左右。US5, 393，414公開了一種改進型的彈射式氣固快速分離方法及裝置，即在彈射式 氣固快速分離裝置的外部加設(shè)一個封閉罩，降低了油氣在沉降器內(nèi)的平均停留時間。彈射 式氣固快速分離存在問題是分離效率較低，操作彈性較小。US5，314，611公開了一種帶封閉罩的旋流臂式氣固快速分離，旋流臂式氣固快速 分離結(jié)構(gòu)是采用幾根水平的圓弧彎管結(jié)構(gòu)，其一次分離效率一般在90%左右，可實現(xiàn)催化 劑的高效快速分離及油氣快速引出。但封閉罩外的油氣滯留空間太大，易造成沉降器結(jié)焦。US7, 250，140B2公開了一種帶有汽提旋風(fēng)分離器的反應(yīng)器。與傳統(tǒng)的一級旋風(fēng)分 離器相似，反應(yīng)產(chǎn)物進入汽提旋風(fēng)分離器的上部，但與傳統(tǒng)的一級旋風(fēng)分離器的差異在于 汽提旋風(fēng)分離器位于沉降器內(nèi)較低的位置并連接一個預(yù)汽提流化床，在待生催化劑進入主 汽提器之前盡可能最早地回收夾帶的產(chǎn)品氣體。汽提旋風(fēng)分離器的上下兩個部分被一個設(shè) 計獨特的穩(wěn)定器隔開，穩(wěn)定器將上部強有力的離心分離區(qū)與下部靜止的汽提段分開，分離 效率非常高，超過99%的催化劑被分離開。汽提旋風(fēng)分離器將盡可能早的階段回收被攜帶 的氣相烴類，同時，相應(yīng)地減少了攜帶入一級料腿的烴類，從而導(dǎo)致進入主汽提器的烴類減 少，由此降低了沉降器稀相空間的縮合生焦傾向。盡管如此，仍有部分烴類從一級旋風(fēng)分離 器料腿攜帶到主汽提器，再加上被捕獲或被吸附在催化劑孔道中的難以汽提的烴類在主汽 提器被汽提。因此，沉降器稀相空間仍有一定數(shù)量的氣相烴類，這些烴類在較高的溫度和較 長的停留時間下發(fā)生熱裂化反應(yīng)，部分由熱縮合反應(yīng)生成焦炭的前身物，尤其對于大型工 業(yè)FCC裝置，這種生焦傾向更加嚴重。此外，汽提旋風(fēng)分離器在操作處于不穩(wěn)定時，容易造 成催化劑倒竄到主分餾塔底部。CN1175916C公開了一種多級串聯(lián)緊湊型氣固快速分離及沉降方法及裝置，該裝置 的設(shè)備包括旋流快分，下料管，旋風(fēng)分離器和沉降器，其設(shè)備布置為一級旋流式快分的下部 是一級汽提段，二級汽提段位于一級汽提段的下部，二級旋流式快分位于一級旋流式快分 的上方，以串聯(lián)方式相連接，在二級旋流式快分的上方是集氣室。該方法及裝置可以大幅度 降低沉降器的尺寸，降低反應(yīng)油氣的停留時間，降低沉降器內(nèi)的結(jié)焦，并能有效地改善產(chǎn)品 分布。但該方法存在的問題是待生催化劑所攜帶的不同類型的烴類沒有分別汽提，造成部 分易汽提的烴類在沉降器內(nèi)停留時間過長，發(fā)生過度裂化反應(yīng)和熱裂化反應(yīng)。CN1183226C公開了一種流化催化裂化沉降器油氣預(yù)汽提設(shè)備及預(yù)汽提方法，油氣 預(yù)汽提設(shè)備設(shè)有油氣升氣管，催化劑由粗旋風(fēng)分離器的料腿進入油氣預(yù)汽提設(shè)備，與汽提 蒸汽逆流接觸進行預(yù)汽提。料腿的出口位于密相流化催化劑的床層。預(yù)汽提出的油氣經(jīng)油 氣升氣管進入粗旋風(fēng)分離器的出口管或單級旋風(fēng)分離器的入口水平段，預(yù)汽提后的催化劑經(jīng)敞口結(jié)構(gòu)的催化劑出口進入沉降器汽提段。該預(yù)汽提設(shè)備及預(yù)汽提方法可以縮短了油氣 在沉降器內(nèi)的停留時間，從而降低了沉降器的結(jié)焦和提高了目的產(chǎn)物收率，但仍然存在著 待生催化劑攜帶的氣相烴類到沉降器汽提段，造成氣相烴類過度裂化而失去價值。CN101362959A公開了一種制取丙烯和高辛烷值汽油的催化轉(zhuǎn)化方法，難裂化的 原料先與熱再生催化劑接觸，在溫度600 750°C、重時空速100 SOOh—1、壓力0. 10 1. OMPa、催化劑與原料的重量比30 150，水蒸汽與原料的重量比為0. 05 1. 0的條件 下進行裂化反應(yīng)，反應(yīng)物流與易裂化的原料油混合，在溫度450 620°C、重時空速0. 1 lOOh—1、壓力0. 10 1. OMPa、催化劑與原料的重量比1. 0 30，水蒸汽與原料的重量比為 0. 05 1. 0的條件下進行裂化反應(yīng)；待生催化劑和反應(yīng)油氣分離后，待生催化劑進入汽提 器，經(jīng)汽提、燒焦再生后返回反應(yīng)器，反應(yīng)油氣經(jīng)分離得到目的產(chǎn)物丙烯和高辛烷值汽油及 再裂化的原料，所述再裂化的原料包含餾程為180 260°C的餾分、重芳烴抽余油。該方法 丙烯的產(chǎn)率和選擇性大幅增加，汽油的產(chǎn)率和辛烷值明顯地提高，干氣產(chǎn)率降低幅度高達 80重％以上。該方法所生成的反應(yīng)油氣中含有大量的沸點大于350°C的催化蠟油，甚至含 有沸點大于500°C的餾分，這些餾分較容易地吸附在待生催化劑的外表面，從而增加了汽提 段汽提難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，盡快引出反應(yīng)油氣，且盡可能地脫除待生催化劑 所攜帶的氣相烴類，以避免氣相烴類在裝置內(nèi)結(jié)焦。本發(fā)明的目的是提供流化催化裂化油氣分離和汽提設(shè)備及其方法。本發(fā)明提供的流化催化裂化油氣分離和汽提設(shè)備包括一級旋風(fēng)分離器、第一汽提 器、二級旋風(fēng)分離器和第二汽提器，其中一級旋風(fēng)分離器的入口與提升管反應(yīng)器的出口經(jīng) 管線相連，一級旋風(fēng)分離器的料腿伸入第一汽提器內(nèi)，一級旋風(fēng)分離器的氣相出口與二級 旋風(fēng)分離器的入口經(jīng)管線相連；第一汽提器與第二汽提器經(jīng)催化劑管線相連，第一汽提器 的氣相出口與二級旋風(fēng)分離器的入口經(jīng)管線相連；二級旋風(fēng)分離器的料腿伸入第二汽提器 內(nèi)；第二汽提器的氣相出口與二級旋風(fēng)分離器的入口經(jīng)管線相連。所述第一汽提器和第二汽提器的下部均設(shè)有汽提介質(zhì)入口，還可以在上述兩個汽 提器的汽提介質(zhì)入口位置之上同時設(shè)有另一汽提介質(zhì)入口。所述第二汽提器還設(shè)有催化劑出口，該出口與再生器或其它汽提器相連。本發(fā)明提供的流化催化裂化油氣分離和汽提方法包括下列步驟來自提升管反應(yīng)器出口的反應(yīng)油氣和待生催化劑進入一級旋風(fēng)分離器進行分離， 分離后的待生催化劑通過其料腿進入第一汽提器，反應(yīng)油氣從一級旋風(fēng)分離器的氣相出口 出來，從二級旋風(fēng)分離器的入口進入；第一汽提器內(nèi)的氣相從其氣相出口出來，從二級旋風(fēng) 分離器的入口進入，而經(jīng)一次汽提后的待生催化劑經(jīng)催化劑管線進入第二汽提器，第二汽 提器內(nèi)的氣相從其氣相出口出來，從二級旋風(fēng)分離器的入口進入，而經(jīng)二次汽提后的待生 催化劑經(jīng)催化劑管線進入再生器進行燒焦；分別來自一級旋風(fēng)分離器的反應(yīng)油氣、第一汽 提器的氣相、第二汽提器的氣相進入二級旋風(fēng)分離器，分離后的待生催化劑通過其料腿進 入第二汽提器，分離后的油氣從二級旋風(fēng)分離器的氣相出口離開進入后續(xù)的分離系統(tǒng)進行 分離。
所述第一汽提器用于汽提待生催化劑顆粒間隙中所攜帶的氣相烴類，汽提時間小 于1.5分鐘，最好小于1分鐘。所述第二汽提器用于汽提被捕獲或被吸附在催化劑孔道中的烴類和可溶性焦炭 以及由二級旋風(fēng)分離器料腿所攜帶的少量的氣相烴類，汽提時間為2 15分鐘，最好為 3 8分鐘。 每個汽提器所用的汽提介質(zhì)一般均為水蒸汽。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列技術(shù)效果(1)、反應(yīng)油氣與催化劑快速分離，并且反應(yīng)油氣快速引出；(2)、待生催化劑顆粒間隙中所攜帶的氣相烴類被快速汽提和快速引出；(3)、一級旋風(fēng)分離器料腿所攜帶的氣相烴類也被快速汽提和引出；(4)、被捕獲或被吸附在催化劑孔道中的烴類以及可溶性焦炭可以實現(xiàn)充分汽 提；(5)、降低了焦炭中的氫含量和降低沉降器內(nèi)部結(jié)焦傾向；(6)、適合于大型催化裂化裝置的氣固分離和待生催化劑的汽提。


附圖為本發(fā)明的設(shè)備及方法流程示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所提供的方法進行進一步的說明，但并不因此限制本發(fā) 明。本發(fā)明并不局限于兩級旋風(fēng)分離和兩級汽提，還可以在二級旋風(fēng)分離和兩次汽提之后 按類似的連接方式再增加一級或多級，圖示的提升管反應(yīng)器可以為同軸式也可以是非同軸 式。附圖為本發(fā)明的設(shè)備及方法流程示意圖。本發(fā)明提供的流化催化裂化油氣分離和汽提設(shè)備包括一級旋風(fēng)分離器3、第一汽 提器5、二級旋風(fēng)分離器10和第二汽提器9，其中每級旋風(fēng)分離器均設(shè)置多個旋風(fēng)分離器， 每個旋風(fēng)分離器均設(shè)置入口、氣相出口和料腿，每個汽提器均設(shè)置汽提介質(zhì)入口、氣相出口 和催化劑出口。一級旋風(fēng)分離器3的入口與提升管反應(yīng)器1的出口經(jīng)管線2相連，一級旋風(fēng)分離 器3的料腿3A伸入第一汽提器5，一級旋風(fēng)分離器3頂部的氣相出口與二級旋風(fēng)分離器10 的入口經(jīng)管線4相連；第一汽提器5的催化劑出口與第二汽提器9的催化劑入口經(jīng)催化劑 管線7相連，第一汽提器5的氣相出口與二級旋風(fēng)分離器10的入口經(jīng)管線4相連；二級旋 風(fēng)分離器10的料腿IOA伸入第二汽提器9 ；第二汽提器9頂部的氣相出口與二級旋風(fēng)分離 器10的入口經(jīng)管線4相連。所述第一汽提器5和第二汽提器9的下部分別設(shè)有汽提介質(zhì)入口 a、c，還可以在 上述兩個汽提器的汽提介質(zhì)入口位置之上同時設(shè)有另一汽提介質(zhì)入口 b、d。所述第二汽提器9還設(shè)有催化劑出口，該出口與再生器或其它汽提器相連。本發(fā)明提供的流化催化裂化油氣分離和汽提方法流程如下提升管反應(yīng)器1出口的反應(yīng)油氣和待生催化劑經(jīng)管線2進入一級旋風(fēng)分離器3進行快速分離，分離后的待生催化劑經(jīng)料腿3A進入第一汽提器5，汽提蒸汽經(jīng)管線13從入口 a或者入口 a和b進入第一汽提器5的下部，汽提待生催化劑顆粒間隙中所攜帶的氣相烴 類，汽提待生催化劑顆粒間隙中所攜帶的氣相烴類，汽提后的待生催化劑經(jīng)管線7進入第 二汽提器9。汽提后的油氣經(jīng)管線6與一級旋風(fēng)分離器分離的油氣經(jīng)管線4混合，進入二級 旋風(fēng)分離器10，進行氣固快速分離，分離后的油氣經(jīng)管線11進入后續(xù)的分離系統(tǒng)(圖中未 示出)，分離后的催化劑經(jīng)料腿IOA也進入第二汽提器9，與來自第一汽提器5的待生催化 劑混合，汽提蒸汽經(jīng)管線14從入口 c或者入口 c和d進入第二汽提器9的下部，汽提被捕 獲或被吸附在催化劑孔道中的烴類、可溶性焦炭和二級旋風(fēng)分離器10的料腿IOA所攜帶的 氣相烴類，汽提后的油氣經(jīng)管線8返回到二級旋風(fēng)分離器10入口，汽提后的待生催化劑經(jīng) 管線12進入再生器32，在經(jīng)管線31進入再生器32的含氧空氣作用下進行焦炭燃燒反應(yīng)， 再生煙氣由管線33引出，再生后的催化劑經(jīng)管線22進入提升管反應(yīng)器的下部，預(yù)提升介質(zhì) 經(jīng)管線21進入提升管反應(yīng)器底部，提升再生催化劑與原料油接觸，原料油由管線23進入提 升管反應(yīng)器，反應(yīng)后形成了出口的油氣和催化劑。
權(quán)利要求
流化催化裂化油氣分離和汽提設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括一級旋風(fēng)分離器、第一汽提器、二級旋風(fēng)分離器和第二汽提器，其中一級旋風(fēng)分離器的入口與提升管反應(yīng)器的出口經(jīng)管線相連，一級旋風(fēng)分離器的料腿伸入第一汽提器內(nèi)，一級旋風(fēng)分離器的氣相出口與二級旋風(fēng)分離器的入口經(jīng)管線相連；第一汽提器與第二汽提器經(jīng)催化劑管線相連，第一汽提器的氣相出口與二級旋風(fēng)分離器的入口經(jīng)管線相連；二級旋風(fēng)分離器的料腿伸入第二汽提器內(nèi)；第二汽提器的氣相出口與二級旋風(fēng)分離器的入口經(jīng)管線相連。
2.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于所述第一汽提器和第二汽提器的下部均設(shè)有汽 提介質(zhì)入口。
3.按照權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征在于所述汽提介質(zhì)入口位置之上同時設(shè)有另一汽提 介質(zhì)入口。
4.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于所述第二汽提器還設(shè)有催化劑出口。
5.流化催化裂化油氣分離和汽提方法，其特征在于該方法包括下列步驟來自提升管 反應(yīng)器出口的反應(yīng)油氣和待生催化劑進入一級旋風(fēng)分離器進行分離，分離后的待生催化劑 通過其料腿進入第一汽提器，反應(yīng)油氣從一級旋風(fēng)分離器的氣相出口出來，從二級旋風(fēng)分 離器的入口進入；第一汽提器內(nèi)的氣相從其氣相出口出來，從二級旋風(fēng)分離器的入口進入， 而經(jīng)一次汽提后的待生催化劑經(jīng)催化劑管線進入第二汽提器，第二汽提器內(nèi)的氣相從其氣 相出口出來，從二級旋風(fēng)分離器的入口進入，而經(jīng)二次汽提后的待生催化劑經(jīng)催化劑管線 進入再生器進行燒焦；分別來自一級旋風(fēng)分離器的反應(yīng)油氣、第一汽提器的氣相、第二汽提 器的氣相進入二級旋風(fēng)分離器，分離后的待生催化劑通過其料腿進入第二汽提器，分離后 的油氣從二級旋風(fēng)分離器的氣相出口離開進入后續(xù)的分離系統(tǒng)進行分離。
6.按照權(quán)利要求5的方法，其特征在于所述第一汽提器的汽提時間小于1.5分鐘。
7.按照權(quán)利要求5或6的方法，其特征在于所述第一汽提器的汽提時間小于1分鐘。
8.按照權(quán)利要求5的方法，其特征在于所述第二汽提器的汽提時間為2 15分鐘。
9.按照權(quán)利要求5或8的方法，其特征在于所述第二汽提器的汽提時間為3 8分鐘。
全文摘要
流化催化裂化油氣分離和汽提設(shè)備及其方法，設(shè)備包括一、二級旋風(fēng)分離器、第一、二汽提器，其中一級旋風(fēng)分離器的入口與提升管反應(yīng)器的出口相連，一、二級旋風(fēng)分離器的料腿分別伸入第一、二汽提器內(nèi)，一級旋風(fēng)分離器、第一汽提器、第二汽提器的氣相出口均與二級旋風(fēng)分離器的入口相連，第一汽提器與第二汽提器經(jīng)催化劑管線相連。相應(yīng)的方法包括反應(yīng)油氣與催化劑進入一級旋風(fēng)分離器分離，其中催化劑經(jīng)兩次汽提后去再生器，反應(yīng)油氣與每次汽提后的氣相進入二級旋風(fēng)分離器分離后去后續(xù)分餾系統(tǒng)。該設(shè)備和方法能將反應(yīng)油氣快速引出裝置，待生催化劑顆粒間隙中所攜帶的氣相烴類被快速汽提和快速引出，從而降低了焦炭中的氫含量和裝置內(nèi)部結(jié)焦傾向。
文檔編號B01J38/06GK101955789SQ200910158018
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者劉守軍, 唐津蓮, 崔守業(yè), 程從禮, 許友好, 龔劍洪 申請人:中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院