整合的加氫裂化和流化催化裂化系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種裂化烴類原料的系統(tǒng)和方法，就希望的產(chǎn)品產(chǎn)率而言，其允許顯著的靈活性。整合的方法包括將原料和氫引入到包含第一加氫裂化催化劑的第一加氫裂化反應(yīng)區(qū)域中以產(chǎn)生第一區(qū)域流出物。將該第一區(qū)域流出物通到分餾區(qū)域中以至少產(chǎn)生低沸點餾分和高沸點餾分，以及任選地一種或多種中間餾分。將底部餾分輸送到流化催化裂化反應(yīng)和分離區(qū)域中，從這里回收烯烴和汽油。
【專利說明】整合的加氫裂化和流化催化裂化系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請
[0002]不適用
【背景技術(shù)】【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及組合加氫裂化和流化催化裂化操作的整合的裂化系統(tǒng)和方法，特別是對于在輕質(zhì)烯烴和中間餾出物產(chǎn)品的制備中提高的靈活性。
[0004]在很多石油煉廠中商業(yè)地使用加氫裂化方法。利用它們以加工在傳統(tǒng)加氫裂化裝置中沸點在370°C _520°C和在渣油加氫裂化裝置中沸點在520°C及以上的各種進料。通常，加氫裂化方法將進料分子分裂為較小即較輕分子，該分子具有較高平均揮發(fā)性和經(jīng)濟價值。另外，通過提高氫與碳的比和通過去除有機硫和有機氮化合物，加氫裂化方法典型地改善烴原料的質(zhì)量。來自加氫裂化操作的巨大經(jīng)濟效益已經(jīng)導(dǎo)致該方法的改進和更具活性的催化劑的顯著發(fā)展。
[0005]溫和加氫裂化或單級單程加氫裂化發(fā)生在比加氫處理方法更苛刻并且沒有傳統(tǒng)全壓力加氫裂化方法那么苛刻的操作條件下。這種加氫裂化方法是更成本有效的，但典型地導(dǎo)致較低的產(chǎn)品產(chǎn)率和質(zhì)量。溫和加氫裂化方法與傳統(tǒng)加氫裂化相比生產(chǎn)更少的相對較低質(zhì)量的中間餾出物產(chǎn)品。取決于所加工的原料和產(chǎn)品的規(guī)格可使用單一或多個催化劑體系。單級加氫裂化是各種配置中最簡單的，并且典型地設(shè)計為在單一或雙催化劑體系上使中間餾出物產(chǎn)率最大化。作為堆積床配置或在多個反應(yīng)器中可部署(deploy)雙催化劑系統(tǒng)。.
[0006]在串流配置中，將來自第一反應(yīng)器的包含輕質(zhì)氣體(例如C「C4、H2S, NH3)和所有殘余烴類的全部加氫處理/加氫裂化產(chǎn)品物流送入第二反應(yīng)器。在兩級配置中，通過將原料通過在第一反應(yīng)器內(nèi)的加氫處理催化劑床上來精煉原料。將流出物通到分餾塔以分離沸點為36°C _370°C的輕質(zhì)氣體、石腦油和柴油產(chǎn)品。然后使沸點高于370°C的烴類通到第二反應(yīng)器用于另外的裂化。
[0007]在流化催化裂化(FCC)方法中，用保持在流態(tài)化狀態(tài)的在連續(xù)基礎(chǔ)上再生的酸性催化劑來催化裂化石油衍生的烴類。來自這種方法的主要產(chǎn)品通常是汽油。通過FCC方法也生產(chǎn)較少量的其它產(chǎn)品，例如液化石油氣和裂化瓦斯油。在將再生的催化劑循環(huán)回到反應(yīng)區(qū)域之前，在高溫及空氣的存在下，將沉積在催化劑上的焦炭燒掉。
[0008]近年來，存在通過FCC操作除了生產(chǎn)汽油之外，生產(chǎn)用于各種化學(xué)工藝的有價值的粗原料的輕質(zhì)烯烴的趨勢。這些操作具有顯著的經(jīng)濟優(yōu)勢，尤其對于與石油化工生產(chǎn)設(shè)施高度整合的煉油廠。
[0009]存在不同的方法以通過FCC操作生產(chǎn)輕質(zhì)烯烴。某些FCC操作是基于原料與催化劑的短接觸時間，例如，如在美國專利號4，419，221,3, 074，878和5，462，652中公開的，通過引用將它們并入本文。然而，原料和催化劑之間的短接觸時間典型地導(dǎo)致相對低的進料轉(zhuǎn)化率。
[0010]其它的FCC操作是基于使用五硅環(huán)沸石型沸石，例如在美國專利號5，326，465中公開的，通過引用將它并入本文。然而，五硅環(huán)沸石型沸石催化劑的使用將僅通過過度裂化也是高價值產(chǎn)品的汽油餾分來提高輕質(zhì)餾分烴的產(chǎn)率。
[0011]另外的FCC操作是基于在高溫下進行裂化反應(yīng)，例如在美國專利號4，980，053中公開的，通過引用將它并入本文。然而，這種方法可導(dǎo)致相對高水平的干氣生產(chǎn)。
[0012]另外的FCC操作是基于在高溫下和短接觸時間和使用特定基礎(chǔ)裂化催化劑和包含形狀選擇性沸石的添加劑的催化劑混合物下裂化進料油，如在美國專利號6，656，346中公開的，通過引用將它并入本文。基于這種方法的工藝也稱作高苛刻度流化催化裂化(HS-FCC)。這種工藝的特點包括下流式反應(yīng)器、高反應(yīng)溫度、短接觸時間和高催化劑與油的比。
[0013]下流式反應(yīng)器允許更高的催化劑與油的比，由于不需要通過蒸發(fā)的進料提升固體催化劑顆粒，并且這特別適合于HS-FCC。另外，與傳統(tǒng)FCC工藝相比，HS-FCC工藝在相當(dāng)高的反應(yīng)溫度(550°C -650°C )下操作。在這些反應(yīng)溫度下，發(fā)生兩個競爭的裂化反應(yīng)，熱裂化和催化裂化。熱裂化有助于較輕產(chǎn)品如干氣和焦炭的形成，而催化裂化提高丙烯和丁烯的產(chǎn)率。在下流式反應(yīng)器中的短停留時間也有利于使熱裂化最小化。不希望的繼發(fā)反應(yīng)如消耗烯烴的氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)被抑制。通過在反應(yīng)器入口處將催化劑顆粒和進料混合并分散且之后在反應(yīng)器出口立即分離來達到希望的短停留時間。為了補償由于短接觸時間(造成的)轉(zhuǎn)化率的下降，HS-FCC工藝在相對高的催化劑與油的比下操作。
[0014]盡管單個的和分離的加氫裂化和FCC方法得到非常好地發(fā)展并且適于它們的預(yù)期目的，但是仍然存在在煉油操作中提高靈活性、效率和高價值產(chǎn)品產(chǎn)率的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]根據(jù)一個或多個實施方案，本發(fā)明涉及以就希望的產(chǎn)品產(chǎn)率而言以允許顯著靈活性的方式裂化烴類原料的系統(tǒng)和方法。
[0016]根據(jù)一個或多個實施方案，提供一種用于轉(zhuǎn)化原料的整合的方法，特別是用于包含具有沸點高于300°C的烴類的原料。該整合的方法包括加氫裂化和流化催化裂化，包括以下步驟:
[0017]a.將原料和氫引入到包含第一加氫裂化催化劑的第一加氫裂化反應(yīng)區(qū)域中以產(chǎn)生第一區(qū)域流出物；
[0018]b.將該第一區(qū)域流出物通到分餾區(qū)域中以至少產(chǎn)生低沸點餾分和高沸點餾分，以及任選地一種或多種中間餾分；
[0019]c.將底部的餾分通到在促進烯烴和汽油形成和將烯烴消耗反應(yīng)最小化的條件下操作的流化催化裂化反應(yīng)和分離區(qū)域中；
[0020]d.從流化催化裂化反應(yīng)和分離區(qū)域中回收烯烴；
[0021]e.從流化催化裂化反應(yīng)和分離區(qū)域中回收汽油；
[0022]f.將至少部分來自流化催化裂化反應(yīng)和分離區(qū)域的剩余的循環(huán)油和氫輸送到包含第二加氫裂化催化劑的第二加氫裂化反應(yīng)區(qū)域中，以產(chǎn)生第二階段流出物；和
[0023]g.將至少部分第二階段流出物循環(huán)到分餾區(qū)域和/或第一加氫裂化反應(yīng)區(qū)域中。[0024]下面詳細討論其它方面、實施方案和這些示例性方面和實施方案的優(yōu)點。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，前面的信息和下面的詳細描述僅僅是不同方面和實施方案的說明性的實施例，且目的是提供用于理解要求保護的方面和實施方案的屬性和特征的概述或框架。包括附圖以提供不同方面和實施方案的說明和進一步理解，并且并入且構(gòu)成本說明書的一部分。附圖與本說明書的剩余部分一起，用于解釋描述和要求保護的方面和實施方案的原理和操作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]下面參考描述或涉及本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)和方法的附圖進一步詳細描述本發(fā)明。為了說明本發(fā)明的目的，附圖中顯示目前優(yōu)選的實施方案，具有虛線所顯示的任選的單元操作、入口、出口和/或物流。在意欲沒有按比例繪制的附圖中，每個用不同數(shù)字說明的相似部件用相似的數(shù)值來表示。在附圖中:
[0026]圖1是本文描述的整合的加氫裂化和流化催化裂化系統(tǒng)的工藝流程圖；
[0027]圖2是下流式流化催化裂化反應(yīng)器系統(tǒng)的整體圖；和
[0028]圖3是提升管流化催化裂化反應(yīng)器系統(tǒng)的整體圖。
【具體實施方式】
[0029]提供整合的方法和裝置，用于精制和加氫裂化烴類進料例如減壓瓦斯油，以獲得提高的產(chǎn)率和較高質(zhì)量的產(chǎn)品，包括輕質(zhì)烯烴丙烯和丁烯和中間餾出物產(chǎn)品。典型地，加氫裂化裝置不生產(chǎn)輕質(zhì)烯烴，并且傳統(tǒng)或高苛刻度FCC方法不生產(chǎn)適合用作運輸燃料的中間餾出物。然而，本文提供的該整合的方法和裝置同時生產(chǎn)輕質(zhì)烯烴和中間餾出物產(chǎn)品，同時使副產(chǎn)品的產(chǎn)生量最小化，因為在整合的裝置的生產(chǎn)區(qū)內(nèi)處理全部或大多數(shù)未轉(zhuǎn)化的底部物流。根據(jù)本方法和裝置，由于第一階段加氫裂化流出物在分餾器的頂部，并且僅將底部物流(例如沸點為370°C及以上)通到FCC反應(yīng)和分離區(qū)域中用于裂化，從而進一步將重質(zhì)餾分裂化為中間餾出物(例如沸點為180°C _370°C )，因此提高了總的中間餾出物產(chǎn)率。
[0030]重要地，通過整合加氫裂化和FCC操作，靈活性水平達到通過單個非整合工藝不可達到的水平。例如,在其中加氫裂化裝置轉(zhuǎn)化率相對高例如80V%的操作中，由于包括但不限于反應(yīng)器選擇、催化劑類型、催化劑活性降低程度、操作條件和原料的特定性質(zhì)的因素，將存在更少的原料進入FCC裝置，且結(jié)果整合裝置將產(chǎn)生更多石腦油和柴油產(chǎn)品以及更少的輕質(zhì)烯烴例如丙烯。另一方面，在其中加氫裂化裝置轉(zhuǎn)化率相對低水平例如60V%的操作中，將存在相對增加的原料進入FCC裝置從而導(dǎo)致相對較高水平的烯烴產(chǎn)品。表I顯示相對于加氫裂化裝置中轉(zhuǎn)化率水平的烯烴、石腦油和中間餾出物產(chǎn)品的示例性的體積百分?jǐn)?shù)產(chǎn)率。顯著地，烯烴產(chǎn)率的范圍可為當(dāng)加氫裂化器轉(zhuǎn)化率僅為20V%時的高達19V%到當(dāng)加氫裂化器轉(zhuǎn)化率為100V%時的0V%，其中體積百分?jǐn)?shù)是基于初始進料的體積。
[0031]表I
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種用于轉(zhuǎn)化包含沸點高于300°C的烴類的原料的整合方法，其包括加氫裂化和流化催化裂化，所述方法包括: a.將原料和氫引入到包含第一加氫裂化催化劑的第一加氫裂化反應(yīng)區(qū)域中以產(chǎn)生第一區(qū)域流出物； b.將第一區(qū)域流出物通到分餾區(qū)域中以至少產(chǎn)生低沸點餾分和高沸點餾分，以及任選地一種或多種中間餾分； c.將底部餾分通到在促進烯烴和汽油形成和使烯烴消耗反應(yīng)最小化的條件下操作的流化催化裂化反應(yīng)和分離區(qū)域中； d.從流化催化裂化反應(yīng)和分離區(qū)域中回收烯烴； e.從流化催化裂化·反應(yīng)和分離區(qū)域中回收汽油； f.將至少部分來自流化催化裂化反應(yīng)和分離區(qū)域的剩余的循環(huán)油和氫輸送到包含第二加氫裂化催化劑的第二加氫裂化反應(yīng)區(qū)域中，以產(chǎn)生第二階段流出物；和 g.將至少部分第二階段流出物循環(huán)到分餾區(qū)域和/或第一加氫裂化反應(yīng)區(qū)域中。
2.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(g)包括將部分第二階段流出物輸送到分餾區(qū)域中。
3.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(g)包括將部分第二階段流出物輸送到第一加氫裂化反應(yīng)區(qū)域中。
4.權(quán)利要求1的方法，還包括從流化催化裂化反應(yīng)和分離區(qū)域中排放氣體。
5.權(quán)利要求1的方法，還包括從分餾區(qū)域中回收石腦油。
6.權(quán)利要求1的方法，還包括從分餾區(qū)域中回收中間餾出物。
7.權(quán)利要求1的方法，其中排放一部分來自分餾區(qū)域的底部餾分。
8.權(quán)利要求7的方法，其中排放的部分是底部餾分的約1V%-約10V%。
9.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(c)還包括將另外的原料引入到流化催化裂化反應(yīng)和分離區(qū)域中。
10.權(quán)利要求1的方法，其中流化催化裂化反應(yīng)和分離區(qū)域包括下流式反應(yīng)器。
11.權(quán)利要求1的方法，其中流化催化裂化反應(yīng)和分離區(qū)域包括提升管反應(yīng)器。
12.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(c)包括輸送流化裂化催化劑混合物，其包含作為流化裂化基礎(chǔ)催化劑的流化裂化催化劑和催化劑添加劑。
13.權(quán)利要求12的方法，其中流化裂化基礎(chǔ)催化劑構(gòu)成總流化裂化催化劑混合物的約60wt -約 95wt %。
14.權(quán)利要求12的方法，其中流化裂化基礎(chǔ)催化劑選自粘土和無機多孔氧化物。
15.權(quán)利要求13的方法，其中流化裂化基礎(chǔ)催化劑的堆密度為0.5g/ml-l.0g/ml，平均粒徑為50微米-90微米，表面積為50m2/g-350，及孔體積為0.05ml/g-0.5ml/g。
16.權(quán)利要求12的方法，其中催化劑添加劑包括形狀選擇性沸石。
17.權(quán)利要求16的方法，其中形狀選擇性沸石的特征是平均孔徑小于Y-型沸石的平均孔徑。
18.權(quán)利要求16的方法，其中形狀選擇性沸石選自ZSM-5沸石、沸石Q、SAP0-5沸石、SAPO-1l沸石、SAP0-34沸石、五硅環(huán)沸石型的鋁硅酸鹽以及包含至少一種上述形狀選擇性沸石的組合。
19.權(quán)利要求16的方法，其中形狀選擇性沸石的堆密度為0.5g/ml-l.0g/ml，平均粒徑為50微米-90微米,表面積為10m2/g-200m2/g,及孔體積為0.01ml/g-0.3ml/g。
20.權(quán)利要求16的方法，其中流化裂化催化劑混合物包含約5wt%-約40wt%的催化劑添加劑。
21.權(quán)利要求16的方法，其中催化劑添加劑包含約20wt%-約70wt%的形狀選擇性沸
O
22.權(quán)利要求16的方法，其中催化劑添加劑包含約30wt%-約60wt%的形狀選擇性沸
O
23.一種整合裂化裝置，包括: 第一加氫裂化反應(yīng)區(qū)域 包含第一加氫裂化催化劑，和包括 進料入口，其與原料來源和氫來源流體連通，和 第一區(qū)域出口； 分餾區(qū)域，包括 A 口，其與第一區(qū)域出口流體連通， 塔頂氣體出口， 底部出口，和 任選地一個或多個中間餾分出口； 流化催化裂化反應(yīng)和分離區(qū)域，其在促進烯烴和汽油的形成和使烯烴消耗反應(yīng)最小化的條件下操作，流化催化裂化反應(yīng)和分離區(qū)域包括: 至少一個入口，其與分餾區(qū)域底部出口流體連通， 烯烴出口， 汽油出口，和 至少一個循環(huán)油出口， 第二加氫裂化反應(yīng)區(qū)域 包含第二加氫裂化催化劑，并且包括 至少一個入口，其與流化催化裂化反應(yīng)和分離區(qū)域的循環(huán)油出口及氫氣來源流體連通,和 第二區(qū)域出口，其與分餾區(qū)域入口流體連通。
24.權(quán)利要求22的裝置，其中第二階段流出物出口還與第一加氫裂化反應(yīng)區(qū)域的進料入口流體連通。
25.權(quán)利要求22的裝置，還包括與分餾區(qū)域的底部出口流體連通的排放出口。
26.權(quán)利要求22的裝置，其中流化催化裂化反應(yīng)和分離區(qū)域的入口與原料來源流體連通，該原料來源與分餾區(qū)域的底部出口分離。
27.權(quán)利要求22的裝置，其中流化催化裂化反應(yīng)和分離區(qū)域包括下流式反應(yīng)器。
28.權(quán)利要求22的裝置，其中流化催化裂化反應(yīng)和分離區(qū)域包括提升管反應(yīng)器。
29.權(quán)利要求22的裝置，還包括 至少一個流量計，構(gòu)建和配置其以測量在出口之一處的產(chǎn)量；和 與流量計電子連通的控制器，對其進行編程以基于測量的產(chǎn)量指導(dǎo)調(diào)節(jié)的性能。
30.權(quán)利要求29的裝置，其中測量產(chǎn)量是烯烴出口處的流速。
31.權(quán)利要求29的裝置，其中調(diào)節(jié)改變了第一加氫裂化反應(yīng)區(qū)域或第二加氫裂化反應(yīng)區(qū)域的轉(zhuǎn)化效 率。
【文檔編號】C10G15/00GK103429708SQ201280014515
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月23日
【發(fā)明者】M·M·阿勒-圖巴伊提, A·M·阿勒-索馬利, O·R·克塞奧盧 申請人:沙特阿拉伯石油公司