使輕烯烴或者中間餾分和輕烯烴最大化的流化催化裂化方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文公開的實(shí)施方式總體上涉及流化催化裂化裝置和方法，用于使某些重?zé)N的轉(zhuǎn)化率最大化，例如減壓瓦斯油和/或重質(zhì)油的油渣等重?zé)N進(jìn)料向諸如丙烯和乙烯的輕烯烴芳烴和具有高辛烷值的汽油的極高產(chǎn)量的轉(zhuǎn)化。
【背景技術(shù)】
[0002]近來，通過流化催化裂化(FCC)方法生產(chǎn)輕烯烴已被認(rèn)為是最具吸引力的提議之一。由于環(huán)境法規(guī)更加嚴(yán)格，燃料標(biāo)準(zhǔn)也變得日益嚴(yán)格。此外，對(duì)諸如丙烯、乙烯和芳烴(苯、甲苯、二甲苯等)的石化基礎(chǔ)材料的需求則不斷增加。而且，由于經(jīng)濟(jì)和環(huán)境雙重原因，石油煉制廠與石油化工聯(lián)合工廠的一體化已成為首選。全球趨勢(shì)還顯示，與對(duì)汽油產(chǎn)物的需求相比，對(duì)中間餾分(柴油)的需求提升更大。通過典型的FCC方法使中間餾分最大化需要在較低的反應(yīng)器溫度下操作FCC，還需要使用不同的催化劑配方。在較低溫度下操作降低了輕烯烴的產(chǎn)量并且減少了用于烷基化裝置的原料。
[0003]在過去二十年中已經(jīng)開發(fā)了數(shù)個(gè)流化床催化方法，以適應(yīng)不斷變化的市場需求。例如，US7479218公開了一種流化催化反應(yīng)器系統(tǒng)，其中提升管反應(yīng)器被分成不同半徑的兩部分，以改善對(duì)輕烯烴生產(chǎn)的選擇性。具有較小半徑的提升管反應(yīng)器的第一部分用來將重質(zhì)進(jìn)料分子裂化至石腦油范圍。擴(kuò)大的半徑部分，即提升管反應(yīng)器的第二部分，用來將石腦油范圍的產(chǎn)物進(jìn)一步裂化為諸如丙烯、乙烯等的輕烯烴。雖然反應(yīng)器系統(tǒng)概念極其簡單，但是對(duì)輕烯烴的選擇性的程度卻是有限的，其原因如下:(I)石腦油進(jìn)料流部分地接觸結(jié)焦或失活的催化劑；(2)因?yàn)閮刹糠种械姆磻?yīng)的吸熱特性，反應(yīng)段的第二部分中的溫度遠(yuǎn)低于第一區(qū)的溫度；以及(3)與重?zé)N相比，缺乏輕質(zhì)進(jìn)料裂化需要的高活化能。
[0004]US6106697、US7128827和US7323099使用了兩階段流化催化裂化(FCC)單元以實(shí)現(xiàn)對(duì)重?zé)N和石腦油范圍的進(jìn)料流的選擇性裂化進(jìn)行高度控制。在第一階段FCC單元中，包括提升管反應(yīng)器、汽提塔和再生器，用于在存在Y型大孔沸石催化劑的情況下，將汽油/重?zé)N轉(zhuǎn)化為石腦油沸程的產(chǎn)物。具有一組相似容器/配置的第二階段FCC單元被用于催化裂化由第一階段回收的石腦油流。當(dāng)然，第二階段FCC單元采用ZSM-5型(小孔沸石)催化劑以改善對(duì)輕烯烴的選擇性。雖然從廣義上說，該方案提供了對(duì)進(jìn)料、催化劑和操作視窗選擇及最優(yōu)化的高度控制，但是石腦油進(jìn)料的第二階段處理產(chǎn)生了極少的焦炭，不足以維持熱平衡。這就需要來自外部的熱，以使得再生器中具有足夠高的溫度來獲得良好的燃燒，以及提供用于進(jìn)料汽化和吸熱反應(yīng)的熱。通常，燃燒油(torch oil)在第二階段FCC再生器中燃燒，這導(dǎo)致較高的催化劑顆粒溫度和熱點(diǎn)，進(jìn)而而導(dǎo)致過多的催化劑失活。
[0005]US7658837公開了一種方法和裝置，通過將傳統(tǒng)汽提塔床的一部分作為反應(yīng)汽提塔來優(yōu)化FCC產(chǎn)物的產(chǎn)量。第二反應(yīng)器的這種反應(yīng)汽提概念在一定程度上損害汽提效率，并因此可導(dǎo)致再生器的焦炭負(fù)荷增加。由于進(jìn)料與結(jié)焦或失活的催化劑的接觸，產(chǎn)物產(chǎn)量和選擇性也可能受到影響。此外，由于提升管頂部溫度被直接控制以維持提升管中的一系列所需條件，反應(yīng)汽提塔溫度不能單獨(dú)改變。
[0006]US2007/0205139公開了一種方法，通過位于提升管底部區(qū)段的第一分布器來注入烴進(jìn)料從而使汽油產(chǎn)量最大化。當(dāng)目的是使輕烯烴最大化時(shí)，通過類似的進(jìn)料分布系統(tǒng)在提升管的上部區(qū)段注入進(jìn)料，意圖減少的烴蒸氣在提升管中的停留時(shí)間。
[0007]W02010/067379的目的是通過在重?zé)N進(jìn)料注入?yún)^(qū)之下的提升管的提升區(qū)中注入C4和烯烴石腦油來提高丙烯和乙烯產(chǎn)量。這些流不僅提高了輕烯烴產(chǎn)量，而且代替蒸汽作為用于催化劑輸送的介質(zhì)。該概念有助于降低催化劑熱失活的程度。然而，這不能靈活地變化操作條件，例如提升區(qū)中的溫度和WHSV，而這是裂化該輕質(zhì)進(jìn)料蒸氣的關(guān)鍵。這可能導(dǎo)致對(duì)所需輕烯烴的選擇性較差。
[0008]US6869521公開的是將衍生自FCC產(chǎn)物(特別是石腦油)的進(jìn)料與在快速流態(tài)化規(guī)則中操作的第二反應(yīng)器中的催化劑接觸，有利于促進(jìn)氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)并且有利于控制催化裂化反應(yīng)。
[0009]US7611622公開了一種FCC方法，該方法使用雙提升管將含(:3/(；的原料轉(zhuǎn)化為芳烴。在富鎵催化劑的存在下將第一和第二烴進(jìn)料供應(yīng)至各自的第一個(gè)第二提升管中，并且第二提升管在比第一提升管更高的反應(yīng)溫度下操作。
[0010]US5944982公開了一種使用雙提升管生產(chǎn)低硫和高辛烷值的汽油的催化方法。第二提升管用來在加氫處理之后加工回收重石腦油和輕循環(huán)油，以使石油產(chǎn)量和辛烷值最大化。
[0011]US20060231461公開了一種使輕循環(huán)油(LCO)或者中間餾分產(chǎn)物和輕烯烴的產(chǎn)量最大化的方法。該方法使用雙反應(yīng)器系統(tǒng)，其中第一反應(yīng)器(提升管)用來將瓦斯油進(jìn)料裂化為主要的LCO，并且第二并流密相床反應(yīng)器用來裂化從第一反應(yīng)器回收的石腦油。由于第一反應(yīng)器在顯著低于反應(yīng)溫度的溫度下操作，該方法受限于催化劑選擇性和在石腦油中缺乏所需的烯烴水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]已發(fā)現(xiàn)可以使用雙反應(yīng)器方案裂化烴，包括裂化C4、較輕C5餾分、石腦油餾分、甲醇等，用于生產(chǎn)輕烯烴，其中雙反應(yīng)器方案沒有對(duì)選擇性和可操作性的限制、滿足熱平衡需要，并且還維持較低的計(jì)件數(shù)(piece count)。本文公開的選擇實(shí)施方式使用傳統(tǒng)提升管反應(yīng)器結(jié)合于為使輕烯烴生產(chǎn)最大化而設(shè)計(jì)的逆流鼓泡/湍動(dòng)流化床反應(yīng)器。將來自提升管反應(yīng)器和逆流流動(dòng)反應(yīng)器的流出物在共同的催化劑脫離容器中處理，并且將提升管反應(yīng)器和逆流流動(dòng)反應(yīng)器中各自使用的催化劑在共同的催化劑再生容器中再生。如將在下文更詳細(xì)說明的那樣，該流動(dòng)方案有效維持了高裂化活性，克服了熱平衡問題，并且還提高了來自各種烴流的輕烯烴的產(chǎn)量和選擇性，還簡化了產(chǎn)物淬滅和裝置硬件。
[0013]在一個(gè)方面中，本文公開的實(shí)施方式涉及用于催化裂化烴的方法，包括:在催化劑再生容器中再生包含具有第一平均粒徑和密度的第一裂化催化劑和具有第二平均粒徑和密度的第二裂化催化劑的廢催化劑以形成再生催化劑。第一裂化催化劑的平均粒徑小于第二裂化催化劑的平均粒徑。在并流流動(dòng)方式下將第一烴進(jìn)料與再生催化劑的第一部分在提升管反應(yīng)器中接觸以產(chǎn)生第一流出物，所述第一流出物包括第一裂化烴產(chǎn)物和廢混合催化劑餾分。將再生催化劑的第二部分進(jìn)料至逆流流動(dòng)反應(yīng)器，同時(shí)在該逆流流動(dòng)反應(yīng)器中:(i)根據(jù)密度和粒徑中的至少一個(gè)，將第一裂化催化劑從第二裂化催化劑中分離；(ii)在逆流流動(dòng)方式下將第二烴進(jìn)料與第二裂化催化劑接觸以產(chǎn)生第二裂化烴產(chǎn)物；(iii)從逆流流動(dòng)反應(yīng)器中回收第二流出物，其包含第二裂化烴產(chǎn)物和第一裂化催化劑；以及(iv)回收包含廢第二催化劑的第三流出物。將第一流出物和第二流出物進(jìn)料至脫離容器以從第一和第二裂化烴產(chǎn)物中分離廢混合催化劑餾分和分離的第一裂化催化劑。將分離的催化劑作為廢催化劑從脫離容器中進(jìn)料至催化劑再生容器。
[0014]在另一個(gè)方面中，本文公開的實(shí)施方式涉及用于催化裂化烴的裝置。該系統(tǒng)可包括用于再生廢催化劑的催化劑再生容器，該廢催化劑包含具有第一平均粒徑和密度的第一裂化催化劑和具有第二平均粒徑和密度的第二裂化催化劑的廢催化劑的催化劑，由此形成包含第一裂化催化劑和第二裂化催化劑的再生催化劑。第一裂化催化劑的平均粒徑小于第二裂化催化劑的平均粒徑。該系統(tǒng)還包括提升管反應(yīng)器，該提升管反應(yīng)器用于在并流流動(dòng)方式下將第一烴進(jìn)料與再生催化劑的第一部分接觸以產(chǎn)生第一流出物，所述第一流出物包括第一裂化烴產(chǎn)物和廢混合催化劑餾分。提供流動(dòng)管用于將再生催化劑的第二部分進(jìn)料至逆流流動(dòng)反應(yīng)器。將逆流流動(dòng)反應(yīng)器配置成同時(shí)(i)根據(jù)密度和粒徑中的至少一個(gè)，從第二裂化催化劑中分離第一裂化催化劑；(ii)在逆流流動(dòng)方式下將第二烴進(jìn)料與主要的第二裂化催化劑接觸以產(chǎn)生第二裂化烴產(chǎn)物；(iii)從逆流流動(dòng)反應(yīng)器中回收第二流出物，其包含第二裂化烴產(chǎn)物和第一裂化催化劑；以及(iv)回收包含廢第二催化劑的第三流出物。然后將脫離容器用于分離第一流出物和第二流出物，并且回收(a)包含廢混合催化劑餾分和分離的第一裂化催化劑的廢催化劑以及(b)包含第一和第二裂化烴產(chǎn)物的流出物。還提供了流動(dòng)管用于將來自脫離容器的廢催化劑餾分進(jìn)料至催化劑再生容器。
[0015]其它方面和優(yōu)點(diǎn)通過以下內(nèi)容清楚描述。
【附圖說明】
[0016]圖1為根據(jù)本文公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式用于裂化烴并產(chǎn)生輕烯烴的方法的簡化工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]在一個(gè)方面中，本文公開的實(shí)施方式涉及一種用于流化催化裂化的裝置和方法，用于使某些重?zé)N進(jìn)料轉(zhuǎn)化的最大化，例如減壓瓦斯油和/或重質(zhì)油的油渣等重?zé)N進(jìn)料向諸如丙烯和乙烯的輕烯烴、芳烴和具有高辛烷值的汽油或中間餾分的轉(zhuǎn)化，同時(shí)使較重底部產(chǎn)物產(chǎn)量最小化。為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，將在鼓泡或湍動(dòng)流化規(guī)則中操作的逆流流動(dòng)反應(yīng)器與傳統(tǒng)流化催化裂化反應(yīng)器(例如提升管反應(yīng)器)整合。在提升管反應(yīng)器中將重?zé)N進(jìn)料催化裂化成石腦油、中間餾分和輕烯烴，該升管反應(yīng)器為氣動(dòng)流并流型反應(yīng)器。為了增加輕烯烴(乙烯和丙烯)的產(chǎn)量和選擇性，可將來自提升管反應(yīng)器的裂化烴產(chǎn)物，例如C4和石腦油范圍的烴(烯烴和烷烴)，在逆流流動(dòng)反應(yīng)器中回收并加工?？商鎿Q地或者附加地，可將諸如來自其它工藝(例如蒸汽裂化器、復(fù)分解反應(yīng)器或延遲焦化裝置)的C4餾分以及來自延遲焦化、減粘裂化或天然氣凝析油的石腦油范圍流的另外的進(jìn)料流在逆流流動(dòng)反應(yīng)器中加工以產(chǎn)生諸如乙烯、丙烯等輕烯