專利名稱：一種改進(jìn)的催化裂化汽提器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于在不存在氫的情況下石油烴的催化轉(zhuǎn)化設(shè)備，更具體地說(shuō)，是一種改進(jìn)的兼有烴油轉(zhuǎn)化功能的催化裂化汽提器。
催化裂化是煉油企業(yè)主要的重油輕質(zhì)化過(guò)程之一，通過(guò)該過(guò)程可使大分子的重質(zhì)石油烴在熱催化劑上裂化成小分子的高價(jià)石油產(chǎn)品。其主要步驟如下烴類原料與熱的再生催化劑相接觸并在460～560℃下進(jìn)行催化裂化反應(yīng)；反應(yīng)油氣和待生催化劑的混合物通過(guò)提升管反應(yīng)器進(jìn)入沉降器；在沉降器中，油氣和待生催化劑相分離；油氣進(jìn)入后續(xù)分餾系統(tǒng)；待生催化劑在汽提器中與蒸汽逆流接觸，除去所夾帶的烴類物質(zhì)；汽提后的催化劑輸送到再生器中，用含氧氣體，一般為空氣，在600～800℃的高溫下燒焦再生，使催化劑恢復(fù)活性；再生后的催化劑返回提升管反應(yīng)器循環(huán)使用；煙氣經(jīng)處理后排入大氣。
隨著原油的日趨變重，煉油工業(yè)一次加工過(guò)程的輕質(zhì)油收率下降，催化裂化裝置面臨著原料油不足的問(wèn)題。為此，催化裂化裝置就需要加工更多的渣油、焦化蠟油和脫瀝青油等重質(zhì)原料。而這些原料的殘?zhí)?、重金屬以及硫和氮的含量都很高，必然?huì)對(duì)催化裂化裝置的正常操作帶來(lái)一系列的影響，例如，環(huán)保問(wèn)題、裝置腐蝕問(wèn)題、催化劑嚴(yán)重失活、產(chǎn)品分布變差、產(chǎn)品質(zhì)量下降等等。而改善待生催化劑的汽提效果是緩解上述問(wèn)題的一條有效途徑。良好的汽提將增加可汽提烴的回收率、從待生催化劑上移去更多的富含氫的石油烴，從而可以降低再生溫度，減輕催化劑在再生器內(nèi)的水熱失活；良好的汽提還可以除去待生催化劑上吸附的硫、氮化合物，從而減少再生煙氣中氧化硫、氧化氮的排放。
USP5,128,109披露了一種兩段汽提的方法。該方法是在反應(yīng)器和再生器之間設(shè)置一個(gè)兩段汽提器，將一股熱的再生催化劑引入汽提器的第一段中，與待生劑混合，以提高該段內(nèi)待生劑的溫度；采用蒸汽作為汽提介質(zhì)，使其與催化劑逆流接觸；在汽提器的第二段中設(shè)置一個(gè)管束式的間接換熱器，用于移去一部分熱量；適當(dāng)降溫后的待生劑送至再生器燒焦再生。
USP5,538,623公開(kāi)了一種伴有蒸汽循環(huán)的汽提方法。該方法利用密閉的旋風(fēng)分離器使反應(yīng)油氣與汽提介質(zhì)相分離，反應(yīng)油氣直接引入后續(xù)分離系統(tǒng)，而氫氣或蒸汽等汽提介質(zhì)經(jīng)冷卻、冷凝后循環(huán)使用。由于汽提介質(zhì)和反應(yīng)油氣完全隔離，所以允許在汽提過(guò)程中使用大量的汽提介質(zhì)，從而優(yōu)化汽提器的操作，改善汽提效果。
USP5,601,787公開(kāi)了一種用于同軸式催化裂化裝置中的多段熱汽提器。與常規(guī)汽提器相比，該汽提器在常規(guī)汽提器的下面還設(shè)置了第二汽提器，并通過(guò)將該汽提器浸入再生器密相床層、或通過(guò)和稀相傳輸提升管進(jìn)行熱交換、或通過(guò)直接加入熱的再生催化劑等方法，以提高汽提器中的待生催化劑的溫度，改善汽提效果。
綜上所述，盡管在催化劑的汽提方法及汽提器的結(jié)構(gòu)方面都已經(jīng)取得了較大進(jìn)展，但通過(guò)改造汽提器，使其具備汽提和烴油轉(zhuǎn)化雙重功能的技術(shù)方案未見(jiàn)報(bào)道。
本發(fā)明的目的在于提供一種具有汽提和烴油轉(zhuǎn)化雙重功能的改進(jìn)的催化裂化汽提器。
本發(fā)明提供的催化裂化汽提器自上而下地由反應(yīng)區(qū)和汽提區(qū)兩部分構(gòu)成；反應(yīng)區(qū)內(nèi)部自上而下地設(shè)置同軸的輕烴進(jìn)料分布器和凹面形蒸汽分布器。
下面敘述本發(fā)明所提供汽提器的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所提供的汽提器分為兩部分，上部為反應(yīng)區(qū)，下部為汽提區(qū)，且反應(yīng)區(qū)和汽提區(qū)同軸。反應(yīng)區(qū)的高度一般占汽提器總高度的1/5～4/5，汽提區(qū)的高度一般占汽提器總高度的1/5～4/5。反應(yīng)區(qū)和汽提區(qū)的直徑可以根據(jù)裝置的物料流量分別確定，二者的直徑可以相等，也可以不等。
在本發(fā)明所提供的汽提器中，反應(yīng)區(qū)內(nèi)部自上而下地設(shè)置同軸的輕烴進(jìn)料分布器和凹面形蒸汽分布器。若以反應(yīng)區(qū)的上端作為起點(diǎn)，將反應(yīng)區(qū)的高度定義為100％，則輕烴進(jìn)料分布器和凹面形蒸汽分布器應(yīng)位于反應(yīng)區(qū)高度的20～80％處，最好是位于30～70％處。
所述輕烴進(jìn)料分布器的具體結(jié)構(gòu)如下兩根或兩根以上的在一個(gè)平面上相互交叉并貫通的盲管構(gòu)成該分布器的主體；一位于反應(yīng)區(qū)中心軸線上的輕烴導(dǎo)入管垂直于上述盲管所在的平面，并與各盲管相互連通地焊接在一起；各盲管最好對(duì)稱布置，盲管的長(zhǎng)度為汽提器反應(yīng)區(qū)內(nèi)徑的10％～80％，優(yōu)選20％～70％；在每根盲管的下側(cè)設(shè)置輕烴噴嘴；輕烴噴嘴是傾斜向下的，與水平方向的夾角為20～60°；輕烴噴嘴的直徑為0.5～4.0cm，優(yōu)選1.0～3.0cm；其長(zhǎng)度為1.0～4.0cm；輕烴噴嘴與盲管相連通，并與盲管焊接在一起；輕烴噴嘴應(yīng)盡可能均勻地布置在盲管的下側(cè)，以便使輕烴盡可能均勻地分布于輕烴進(jìn)料分布器所在的截面上；輕烴噴嘴的數(shù)目以輕烴通過(guò)噴嘴的線速控制在10～50m/s為宜。
所述凹面形蒸汽分布器的具體結(jié)構(gòu)如下該分布器的輪廓類似于碗形，其最大直徑與汽提器反應(yīng)區(qū)內(nèi)徑之比為1∶1.2～5，優(yōu)選1∶1.2～4；該分布器的上側(cè)是光滑的弧形凹面，下側(cè)是均勻開(kāi)孔的弧形凸面；蒸汽分布器下側(cè)開(kāi)孔的孔徑為0.5～4.0cm，優(yōu)選1.0～2.5cm，開(kāi)孔面積按照蒸汽通過(guò)小孔的線速為20～60m/s確定，優(yōu)選20～50m/s。上述小孔的外側(cè)均焊有長(zhǎng)度為1.0～5.0cm的短管，短管的內(nèi)徑即為小孔的內(nèi)徑。該分布器的上側(cè)與下側(cè)之間形成一碗形的空腔，且該空腔的下側(cè)中心位置與蒸汽管線相連通。
汽提區(qū)位于上述反應(yīng)區(qū)的下部。為了強(qiáng)化汽提效果，汽提區(qū)中設(shè)有10～20層人字形擋板，其設(shè)置方法與現(xiàn)有技術(shù)相同。汽提蒸汽可由插入最下面2～3層人字擋板下的管子噴入，也可以將汽提蒸汽分為多股，分別注入汽提區(qū)不同的位置。
本發(fā)明所提供的汽提器按照如下方式進(jìn)行操作來(lái)自反應(yīng)器的反應(yīng)油氣和催化劑的混合物在沉降器中快速分離，反應(yīng)油氣經(jīng)油氣管線送入后續(xù)分餾系統(tǒng)中進(jìn)行產(chǎn)品分離，已積有一定量焦炭的催化劑向下運(yùn)動(dòng)，首先進(jìn)入汽提器的反應(yīng)區(qū)中。輕質(zhì)石油烴，例如，催化裂化粗汽油、焦化汽油、直餾汽油、焦化柴油、減粘裂化柴油、液化氣、干氣等，經(jīng)輕烴進(jìn)料分布器注入反應(yīng)區(qū)催化劑床層中，與催化劑接觸并反應(yīng)。輕質(zhì)石油烴的注入量以使反應(yīng)區(qū)催化劑密相床層的密度控制在150～500Kg/m3為宜。反應(yīng)溫度為400～550℃，優(yōu)選420～530℃；劑油比為4～20，優(yōu)選6～18；重時(shí)空速為1～50h-1，優(yōu)選10～30h-1。
一定量的蒸汽經(jīng)管線進(jìn)入凹面形蒸汽分布器的空腔中，并通過(guò)該分布器下側(cè)的開(kāi)孔注入催化劑密相床層中，對(duì)反應(yīng)區(qū)中的催化劑進(jìn)行初步汽提。反應(yīng)油氣和水蒸氣的混合物向上流動(dòng)，并經(jīng)沉降器、旋風(fēng)分離器、油氣管線送入后續(xù)分餾系統(tǒng)。注入反應(yīng)區(qū)的蒸汽量約為注入汽提區(qū)蒸汽量的10～60V％，優(yōu)選20～40V％。
上述反應(yīng)區(qū)內(nèi)的催化劑向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入下部的汽提區(qū)。水蒸汽由汽提區(qū)的底部注入，與反應(yīng)后的催化劑逆流接觸，將催化劑顆粒之間及催化劑孔隙內(nèi)部殘留的反應(yīng)油氣盡可能地汽提干凈。該汽提區(qū)的底部與催化劑待生管線相連，汽提后的催化劑經(jīng)待生管線送入再生器中燒焦再生，再生后重新恢復(fù)活性的催化劑送至反應(yīng)器循環(huán)使用。
本發(fā)明所提供的催化裂化汽提器對(duì)所采用的催化劑沒(méi)有特殊的要求，任何適用于催化裂化裝置的催化劑都可以在該汽提器中使用，例如，催化劑的活性組分可以選自含或不含稀土的Y型沸石、HY型沸石、USY型沸石、ZSM-5系列沸石或具有五元環(huán)結(jié)構(gòu)的高硅沸石、β沸石、鎂堿沸石中的一種或多種，也可以是無(wú)定型硅鋁催化劑。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明所提供的汽提器，但并不因此限制本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明提供汽提器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是輕烴進(jìn)料分布器和凹面形蒸汽分布器的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1所示，重質(zhì)石油烴經(jīng)進(jìn)料噴嘴1注入提升管反應(yīng)器2中，與來(lái)自再生器11的高溫再生催化劑接觸，瞬間汽化并反應(yīng)。反應(yīng)油氣和催化劑的混合物沿提升管上行進(jìn)入沉降器8中，反應(yīng)油氣和催化劑快速分離，反應(yīng)油氣經(jīng)旋風(fēng)分離器6和油氣管線7送入后續(xù)系統(tǒng)。
反應(yīng)后的催化劑落入汽提器9的上部反應(yīng)區(qū)10中，并在反應(yīng)區(qū)形成催化劑密相床層。輕烴進(jìn)料分布器14和凹面形蒸汽分布器15同軸設(shè)置在反應(yīng)區(qū)中，輕質(zhì)石油烴經(jīng)管線進(jìn)入輕烴進(jìn)料分布器中，并沿徑向均勻分布，與反應(yīng)區(qū)內(nèi)的催化劑接觸、反應(yīng)。
上述催化劑逐漸向下流動(dòng)，落入凹面形蒸汽分布器15的上側(cè)凹面上，然后沿凹面周邊溢流而出。蒸汽經(jīng)管線進(jìn)入凹面形蒸汽分布器，并由該分布器下側(cè)開(kāi)孔噴出，然后經(jīng)凹面形蒸汽分布器與汽提器之間的環(huán)形空隙向上流動(dòng)，對(duì)反應(yīng)區(qū)內(nèi)的催化劑進(jìn)行初步汽提。水蒸汽和反應(yīng)油氣的混合物向上流動(dòng)，經(jīng)沉降器、油氣管線進(jìn)入后續(xù)系統(tǒng)。反應(yīng)區(qū)內(nèi)的催化劑繼續(xù)向下流動(dòng)進(jìn)入汽提區(qū)12，汽提蒸汽經(jīng)管線18引入，催化劑在汽提區(qū)再次與蒸汽逆流接觸，盡可能地將催化劑所攜帶的反應(yīng)油氣汽提干凈。
汽提后的催化劑經(jīng)待生立管13進(jìn)入再生器11中，在含氧氣體的作用下燒焦再生，使催化劑的活性得以恢復(fù)。再生煙氣經(jīng)旋風(fēng)分離器4和煙氣管線5排出，而再生后的催化劑送至提升管反應(yīng)器底部循環(huán)使用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的催化裂化汽提器主要具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)1.本發(fā)明所提供的兼有烴油轉(zhuǎn)化功能的汽提器在催化裂化裝置上易于實(shí)施。無(wú)論是建設(shè)新裝置，還是對(duì)原有的催化裂化裝置進(jìn)行改造，只需要較少的建設(shè)投資或裝置改造費(fèi)用，即可以使原有的汽提器具有反應(yīng)和汽提的雙重功能，為輕質(zhì)石油烴的改質(zhì)創(chuàng)造有利條件。2.本發(fā)明所提供的汽提器可充分利用待生催化劑上的剩余活性。眾所周知，在催化裂化過(guò)程中，待生催化劑的活性雖然比較低，但仍然保留有相當(dāng)數(shù)量的活性中心。本發(fā)明提供的汽提器通過(guò)將輕質(zhì)石油烴注入汽提器的反應(yīng)區(qū)，使輕質(zhì)石油烴與待生催化劑接觸，進(jìn)行氫轉(zhuǎn)移、異構(gòu)化等二次反應(yīng)，從而提高石油產(chǎn)品的品質(zhì)。3.本發(fā)明提供的汽提器可獲得較常規(guī)汽提器更好的汽提效果。由于本發(fā)明中汽提區(qū)的設(shè)計(jì)與常規(guī)的催化裂化汽提區(qū)相同，因此，完全可以通過(guò)調(diào)整汽提蒸汽的流量、催化劑的質(zhì)量流量，以及延長(zhǎng)催化劑在汽提區(qū)的停留時(shí)間等措施獲得良好的汽提效果。
下面的實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明予以進(jìn)一步說(shuō)明，但并不因此而限制本發(fā)明。實(shí)施例中所使用的催化劑是齊魯石化公司催化劑廠生產(chǎn)的，商品牌號(hào)為MLC-500，其性質(zhì)列于表1。原料油的性質(zhì)列于表2。
實(shí)施例本實(shí)施例是本發(fā)明所提供的汽提器在催化裂化裝置上的應(yīng)用結(jié)果。
試驗(yàn)所用催化裂化裝置的處理量為140萬(wàn)t/a，其汽提器的外徑為3560mm，高度為8200mm，并設(shè)有上、下兩層汽提水蒸汽注入口。為了實(shí)施本發(fā)明，對(duì)該裝置原有的汽提器進(jìn)行了改造。改造后，汽提器的外徑仍為3560mm，總高度為9700mm。其中，反應(yīng)區(qū)的高度為2000mm，汽提區(qū)的高度為7700mm，具體結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖1和圖2。
如圖1和圖2所示，輕烴進(jìn)料分布器和凹面形蒸汽分布器設(shè)置在反應(yīng)區(qū)中心軸線上，輕烴進(jìn)料分布器位于反應(yīng)區(qū)高度的60％處，由兩根相互垂直并貫通的盲管構(gòu)成，盲管直徑為150mm，長(zhǎng)為1000mm。盲管的下側(cè)設(shè)有輕烴噴嘴，其內(nèi)徑為12mm，輕烴通過(guò)噴嘴的線速為45m/s。凹面形蒸汽分布器位于反應(yīng)區(qū)高度的80％處，其最大直徑為1600mm，下側(cè)弧形凸面均勻開(kāi)孔，孔徑為20mm，且開(kāi)孔外側(cè)焊有25mm長(zhǎng)的短管，短管內(nèi)徑與孔徑相同，蒸汽通過(guò)上述開(kāi)孔的線速為40m/s。通過(guò)該凹面形蒸汽分布器注入反應(yīng)區(qū)內(nèi)的蒸汽量為注入汽提區(qū)蒸汽量的30V％。注入汽提器的總蒸汽量為5.25t/h。
試驗(yàn)步驟如下預(yù)熱后的重質(zhì)石油烴注入提升管反應(yīng)器，與熱催化劑接觸并發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物和待生催化劑進(jìn)入沉降器進(jìn)行氣固分離，反應(yīng)油氣送入后續(xù)分離系統(tǒng)，進(jìn)一步分離為各種產(chǎn)品，其中，汽油產(chǎn)品的性質(zhì)列于表2。一部分汽油產(chǎn)品(其質(zhì)量流量占重質(zhì)石油烴質(zhì)量流量的10重％)經(jīng)輕烴進(jìn)料分布器注入汽提器的反應(yīng)區(qū)，與積有一定量焦炭的催化劑接觸并反應(yīng)，所生成的反應(yīng)油氣上行進(jìn)入沉降器，與來(lái)自提升管反應(yīng)器的油氣匯合后，進(jìn)入后續(xù)分離系統(tǒng)。而反應(yīng)后的催化劑下行，經(jīng)凹面形蒸汽分布器初步汽提后，進(jìn)入汽提區(qū)再次汽提。汽提后的催化劑送入再生器燒焦再生，再生后的催化劑返回提升管反應(yīng)器循環(huán)使用。
主要操作條件、產(chǎn)品分布及汽油產(chǎn)品的性質(zhì)見(jiàn)表3。
對(duì)比例本對(duì)比例是在一套具有常規(guī)汽提器的催化裂化裝置上進(jìn)行試驗(yàn)的。該試驗(yàn)采用了與實(shí)施例相同的原料油、催化劑以及基本相同的操作條件。
試驗(yàn)步驟如下預(yù)熱后的重質(zhì)石油烴注入提升管反應(yīng)器中，與熱催化劑接觸并發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)油氣和催化劑的混合物進(jìn)入沉降器進(jìn)行氣固分離，反應(yīng)油氣由后續(xù)分離系統(tǒng)進(jìn)一步分離出干氣、液化氣、汽油和柴油等產(chǎn)品；而反應(yīng)后已積有一定量焦炭的催化劑在汽提器中進(jìn)行水蒸汽汽提；汽提后的催化劑進(jìn)入再生器燒焦再生，再生后的催化劑返回提升管反應(yīng)器循環(huán)使用。
主要操作條件、產(chǎn)品分布及所生成的汽油產(chǎn)品的性質(zhì)見(jiàn)表3。
將表3中實(shí)施例的產(chǎn)品分布數(shù)據(jù)與對(duì)比例進(jìn)行對(duì)比可以看出，由于將部分汽油產(chǎn)品注入汽提器的反應(yīng)區(qū)進(jìn)行催化改質(zhì)反應(yīng)，實(shí)施例中汽油產(chǎn)品的產(chǎn)率較對(duì)比例略有下降；但由烴族組成數(shù)據(jù)可以看出，其汽油產(chǎn)品的烯烴含量大幅度降低，而異構(gòu)烷烴和芳烴的含量有所提高，汽油的品質(zhì)得到改善。此外，由焦中氫含量可以看出，實(shí)施例的焦中氫含量較對(duì)比例略有下降，說(shuō)明實(shí)施例的汽提效果優(yōu)于對(duì)比例。
表1
表2
表權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的催化裂化汽提器，其特征在于該汽提器是由上部反應(yīng)區(qū)和下部汽提區(qū)構(gòu)成的，反應(yīng)區(qū)內(nèi)自上而下地設(shè)置同軸的輕烴進(jìn)料分布器和凹面形蒸汽分布器。
2.按照權(quán)利要求1的汽提器，其特征在于所述的反應(yīng)區(qū)和汽提區(qū)是同軸，且二者的直徑可以相同，也可以不相同；反應(yīng)區(qū)的高度占汽提器總高度的1/5～4/5，汽提區(qū)的高度占汽提器總高度的1/5～4/5。
3.按照權(quán)利要求1的汽提器，其特征在于所述的輕烴進(jìn)料分布器和凹面形蒸汽分布器位于反應(yīng)區(qū)高度的20～80％處。
4.按照權(quán)利要求3的汽提器，其特征在于所述的輕烴進(jìn)料分布器和凹面形蒸汽分布器位于反應(yīng)區(qū)高度的30～70％處。
5.按照權(quán)利要求1的汽提器，其特征在于所述輕烴進(jìn)料分布器由兩根或兩根以上的在一個(gè)平面上相互交叉并貫通的盲管構(gòu)成，一位于反應(yīng)區(qū)中心軸線上的輕烴導(dǎo)入管垂直于上述盲管所在的平面，并與各盲管相互連通地焊接在一起；盲管的長(zhǎng)度為汽提器反應(yīng)區(qū)內(nèi)徑的10％～80％；在每根盲管的下側(cè)傾斜向下地設(shè)置輕烴進(jìn)料噴嘴，所述噴嘴與水平方向的夾角為20～60°，直徑為0.5～4.0cm，長(zhǎng)度為1.0～4.0cm；所述噴嘴與盲管相連通，并與盲管焊接在一起。
6.按照權(quán)利要求1的汽提器，其特征在于所述凹面形蒸汽分布器的最大直徑與汽提器反應(yīng)區(qū)內(nèi)徑之比為1∶1.2～5；該分布器的上側(cè)為弧形凹面，下側(cè)是均勻開(kāi)孔的弧形凸面；蒸汽分布器下側(cè)開(kāi)孔的孔徑為0.5～4.0cm，且開(kāi)孔的外側(cè)焊有長(zhǎng)度為1.0～5.0cm的短管，短管的內(nèi)徑與開(kāi)孔的孔徑相同；該分布器的上側(cè)與下側(cè)之間形成一碗形的空腔，該空腔的下側(cè)中心位置與蒸汽管線相連通。
7.按照權(quán)利要求6的汽提器，其特征在于所述凹面形蒸汽分布器的最大直徑與汽提器反應(yīng)區(qū)內(nèi)徑之比為1∶1.2～4；蒸汽分布器下側(cè)開(kāi)孔的孔徑為1.0～2.5cm。
全文摘要
一種改進(jìn)的催化裂化汽提器是由上部反應(yīng)區(qū)和下部汽提區(qū)構(gòu)成的,反應(yīng)區(qū)內(nèi)自上而下地設(shè)置同軸的輕烴進(jìn)料分布器和凹面形蒸汽分布器。采用該汽提器不僅能夠提高輕質(zhì)石油產(chǎn)品的品質(zhì),還可以獲得比較理想的汽提效果。
文檔編號(hào)F27B15/00GK1382764SQ01115488
公開(kāi)日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2001年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月28日
發(fā)明者龔劍洪, 許友好, 張久順 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院