專利名稱：一種兼有烴油轉(zhuǎn)化功能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，是一種兼有烴油轉(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)化過程之一，通過該過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提升管反應(yīng)器進入沉降器；在沉降器中，油氣和待生催化劑相分離；油氣進入后續(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)俊⒅亟饘僖约傲蚝偷暮慷己芨?，必然會對催化裂化裝置的正常操作帶來一系列的影響，例如，環(huán)保問題、裝置腐蝕問題、催化劑嚴重失活、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、氧化氮的排放量。
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，并通過將該汽提器浸入再生器密相床層、或通過和稀相傳輸提升管進行熱交換、或通過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)取得了較大進展，但通過改造汽提器，使其具備汽提和烴油轉(zhuǎn)化雙重功能的技術(shù)方案未見報道。
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)兩部分組成，反應(yīng)區(qū)內(nèi)部至少設(shè)置一個樹枝狀的輕烴進料分布器，反應(yīng)區(qū)底部設(shè)置蒸汽分布環(huán)。
下面敘述本發(fā)明所提供汽提器的具體結(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)同軸布置。反應(yīng)區(qū)的高度一般占汽提器高度的1/5～4/5，汽提區(qū)的高度一般占汽提器高度的1/5～4/5。反應(yīng)區(qū)和汽提區(qū)的直徑可根據(jù)裝置的物料流量分別確定。反應(yīng)區(qū)和汽提區(qū)的直徑可以相等，也可以不等。
本發(fā)明所提供汽提器的反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有樹枝狀的輕烴進料分布器，該分布器由一根垂直設(shè)置的圓柱形的主管、與主管連通且遠端封閉的多根支管以及與支管連通的多根分支管構(gòu)成。輕烴進料分布器的高度占反應(yīng)區(qū)高度的10～80％，優(yōu)選10～60％；其徑向?qū)挾仁欠磻?yīng)區(qū)直徑的20～60％，優(yōu)選20～50％。主管、支管及分支管的數(shù)量是依次增加的，而它們的直徑是依次縮小的。主管沿垂直方向設(shè)置；支管垂直地焊接于主管上，并與主管相連通；分支管焊接于支管的下側(cè)，并與支管相連通，其與水平方向的夾角為20～60°。分支管的一端焊接于支管上，而另一端是開放的，輕質(zhì)石油烴通過該開放的端口進入反應(yīng)區(qū)。支管及分支管應(yīng)盡可能地均勻布置，以便使輕烴在反應(yīng)區(qū)內(nèi)均勻分布。支管和分支管的數(shù)量以使輕烴通過分支管的線速為20～50米/秒為宜。分支管的內(nèi)徑一般為10～30毫米，優(yōu)選10～25毫米。
在反應(yīng)區(qū)內(nèi)，上述輕烴進料分布器可以設(shè)置一個，也可以設(shè)置多個，但最好不超過10個。當(dāng)反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)置一個輕烴進料分布器時，該分布器的主管最好位于反應(yīng)區(qū)的中心軸線上。當(dāng)分布器的個數(shù)在一個以上時，可以將它們自上而下地設(shè)置在反應(yīng)區(qū)中心軸線上，也可以將它們分為2～3組，均勻地設(shè)置在2～3個反應(yīng)區(qū)橫截面上。只要將分布器盡可能均勻地布置在反應(yīng)區(qū)催化劑密相床層中即可。當(dāng)反應(yīng)區(qū)較高時，例如，反應(yīng)區(qū)的高度超過2.0～2.5米時，可以在反應(yīng)區(qū)中設(shè)置多個輕烴進料分布器，以保證汽油、柴油或液化氣等輕質(zhì)石油烴通過分布器盡可能均勻地分布于反應(yīng)區(qū)催化劑密相床層中。
在反應(yīng)區(qū)底部，上述輕烴進料分布器的下方設(shè)有蒸汽分布環(huán)，蒸汽分布環(huán)的下側(cè)均勻地設(shè)置蒸汽分布管，使蒸汽通過蒸汽分布環(huán)盡可能均勻地沿圓周方向進入催化劑密相床層。蒸汽分布管一般為3～20個，優(yōu)選3～16個。蒸汽分布管固定于分布環(huán)的下側(cè)，并向分布環(huán)外側(cè)傾斜，其與水平方向的夾角為30～60°，優(yōu)選40～50°；蒸汽分布管的反向延長線與汽提器的中心軸線相交。
汽提區(qū)位于上述反應(yīng)區(qū)的下部。為了強化汽提效果，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排人字擋板下面的管子噴入。
本發(fā)明提供的汽提器的操作方式如下來自反應(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)中進行產(chǎn)品分離，已積有一定量焦炭的催化劑向下運動，首先進入汽提器的反應(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)輕烴進料分布器盡可能均勻地分布于反應(yīng)區(qū)催化劑密相床層中，與催化劑接觸并進行催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)。其中，輕質(zhì)石油烴的注入量以使反應(yīng)區(qū)中催化劑密相床層的密度控制在150～500Kg/m3為宜，優(yōu)選200～400Kg/m3。反應(yīng)溫度為400～550℃，優(yōu)選420～530℃；劑油比為4～20，優(yōu)選6～18；重時空速為1～50h-1，優(yōu)選10～30h-1。
本發(fā)明所提供的催化裂化汽提器對所采用催化劑的性質(zhì)沒有特殊的要求，任何適用與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，也可以是無定型硅鋁催化劑。
在反應(yīng)區(qū)的底部，蒸汽經(jīng)蒸汽分布環(huán)上的分布管注入催化劑密相床層中，與催化劑接觸，將催化劑所攜帶的反應(yīng)油氣夾帶著向上運動，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)的蒸汽量的10～60V％，優(yōu)選20～40V％。
完成上述反應(yīng)的催化劑向下運動，進入下部的汽提區(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)的底部與待生斜管相連，汽提后的催化劑經(jīng)待生斜管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。
下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明提供的汽提器，但并不因此而限制本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明提供的汽提器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是輕烴進料分布器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是蒸汽分布環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1所示，重質(zhì)石油烴經(jīng)進料噴嘴1注入提升管反應(yīng)器2中，與來自再生器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)后的催化劑首先落入汽提器的反應(yīng)區(qū)10中，輕質(zhì)石油烴經(jīng)輕烴進料分布器9進入反應(yīng)區(qū)催化劑密相床層中，與催化劑接觸、反應(yīng)，輕烴進料分布器的具體結(jié)構(gòu)可參見圖2。反應(yīng)區(qū)底部設(shè)有蒸汽分布環(huán)21，蒸汽分布環(huán)上均勻設(shè)置蒸汽分布管19，其結(jié)構(gòu)見圖3。蒸汽經(jīng)蒸汽分布管逆流而上與反應(yīng)區(qū)10中的催化劑接觸，汽提反應(yīng)油氣。水蒸汽和反應(yīng)油氣進入沉降器，與來自提升管反應(yīng)器的油氣匯合。而反應(yīng)后的催化劑向下進入汽提區(qū)12，汽提蒸汽經(jīng)管線18進入汽提區(qū)中，盡可能地將催化劑所攜帶的反應(yīng)油氣汽提干凈。
汽提后的待生催化劑由待生立管13進入再生器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方面的特點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施。無論是建設(shè)新裝置，還是對原有的催化裂化裝置進行改造，只需要較少的建設(shè)投資或裝置改造費用，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)計與常規(guī)的催化裂化汽提區(qū)相同，因此，完全可以通過調(diào)整汽提蒸汽的流量、催化劑的質(zhì)量流量，以及延長催化劑在汽提區(qū)的停留時間等措施獲得良好的汽提效果。下面的實施例將對本發(fā)明予以進一步說明，但并不因此而限制本發(fā)明。實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，商品牌號為MLC-500，其性質(zhì)列于表1。原料油的性質(zhì)列于表2。
實施例本實施例是本發(fā)明所提供的汽提器在催化裂化裝置上的應(yīng)用結(jié)果。
試驗所用的催化裂化裝置的處理量為140萬噸/年，其汽提器的外徑為3560mm，高度為8200mm，并設(shè)有上、下兩層汽提蒸汽注入口。為了實施本發(fā)明，對該裝置原有的汽提器進行了改造。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2500mm，汽提區(qū)的高度為7200mm，具體結(jié)構(gòu)參見圖1～圖3。
在反應(yīng)區(qū)設(shè)置一個與反應(yīng)區(qū)同軸的輕烴進料分布器，其徑向?qū)挾葹?50mm，高度為1000mm。主管、支管及分支管的設(shè)置如圖2所示(圖中未僅繪出部分分支管)。主管內(nèi)徑250mm，支管內(nèi)徑60mm，分支管內(nèi)徑25mm。主管1根，支管16根，分支管128根。蒸汽分布環(huán)位于反應(yīng)區(qū)的底部，且該分布環(huán)下側(cè)均勻設(shè)置3個向外側(cè)傾斜的蒸汽分布管。通過該蒸汽分布環(huán)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％。注入該汽提器的總蒸汽量為5.25t/h。
試驗步驟如下預(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)物和待生催化劑進入沉降器進行氣固分離，反應(yīng)油氣進入后續(xù)分離系統(tǒng)，進一步分離為各種產(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5重％)經(jīng)輕烴進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)油氣上行進入沉降器，與來自提升管反應(yīng)器的油氣匯合后，進入后續(xù)分離系統(tǒng)。而反應(yīng)后的催化劑下行，在汽提區(qū)中被水蒸汽充分汽提后，送入再生器再生，再生后的催化劑返回到提升管反應(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)見表3。
對比例本對比例是在一套具有常規(guī)汽提器的催化裂化裝置上進行試驗的。該試驗采用了與實施例相同的原料油、催化劑以及基本相同的操作條件。
試驗步驟如下預(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入沉降器進行氣固分離，反應(yīng)油氣由后續(xù)分離系統(tǒng)進一步分離出干氣、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經(jīng)水蒸汽汽提；汽提后的催化劑進入再生器燒焦再生，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)見表3。
將表3中實施例的產(chǎn)品分布數(shù)據(jù)與對比例進行對比可以看出，由于將部分汽油產(chǎn)品注入汽提器的反應(yīng)區(qū)進行催化改質(zhì)反應(yīng)，實施例的汽油產(chǎn)品的產(chǎn)率較對比例略有下降；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，實施例的焦中氫含量較對比例略有下降，說明實施例的汽提效果優(yōu)于對比例。表1
表2
表權(quán)利要求
1.一種兼有烴油轉(zhuǎn)化功能的催化裂化汽提器，其特征在于該汽提器自上而下地由反應(yīng)區(qū)和汽提區(qū)兩部分組成，反應(yīng)區(qū)內(nèi)部至少設(shè)置一個樹枝狀的輕烴進料分布器，反應(yīng)區(qū)底部設(shè)置蒸汽分布環(huán)。
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)是同軸的，二者的直徑可以相等，也可以不等；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或2的汽提器，其特征在于所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)置樹枝狀的輕烴進料分布器1～10個。
4.按照權(quán)利要求1的汽提器，其特征在于所述的輕烴進料分布器的高度占反應(yīng)區(qū)高度的10～80％；其徑向?qū)挾仁欠磻?yīng)區(qū)直徑的20～60％。
5.按照權(quán)利要求1的汽提器，其特征在于所述的輕烴進料分布器由一根垂直設(shè)置的圓柱形的主管、與主管連通且遠端封閉的多根支管以及與支管連通的多根分支管構(gòu)成；其中，主管、支管及分支管的數(shù)量依次增加，而它們的直徑依次縮小。
6.按照權(quán)利要求5的汽提器，其特征在于所述的輕烴進料分布器的主管沿垂直方向設(shè)置；支管垂直地焊接于主管上，并與主管相連通；分支管焊接于支管的下側(cè)，并與支管相連通，其與水平方向的夾角為20～60°；分支管的一端焊接于支管上，而另一端是開口的。
7.按照權(quán)利要求1的汽提器，其特征在于所述的蒸汽分布環(huán)下側(cè)均勻地設(shè)置3～20個向外側(cè)傾斜的蒸汽分布管，蒸汽分布管與水平方向的夾角為30～60°，蒸汽分布管的反向延長線與汽提器的中心軸線相交。
8.按照權(quán)利要求7的汽提器，其特征在于所述的蒸汽分布環(huán)下側(cè)均勻地設(shè)置3～16個向外側(cè)傾斜的蒸汽分布管，蒸汽分布管與水平位置的夾角為40～50°。
全文摘要
一種兼有烴油轉(zhuǎn)化功能的催化裂化汽提器,自上而下地由反應(yīng)區(qū)和汽提區(qū)兩部分組成,反應(yīng)區(qū)內(nèi)部至少設(shè)置一個樹枝狀的輕烴進料分布器,反應(yīng)區(qū)底部設(shè)置蒸汽分布環(huán)。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F27B15/00GK1382765SQ01115489
公開日2002年12月4日 申請日期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 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院