[发明专利]用流化催化裂化热进料油过热雾化用水蒸汽

说明书

发明领域

本发明涉及液体的雾化，其中雾化用气体与要雾化的热液体间接换热进行加热。更具体地说，本发明涉及这样一种液体雾化的设备和方法，其中雾化用水蒸汽通过与要雾化的热液体间接换热被加热到过热温度和高速度。它适用于FCC法中的热进料油雾化。

发明背景

使流化催化裂化(FCC)法中使用的高流速下相对粘性的热流体例如重质石油进料雾化是石油炼制工业中一种既定的并广泛使用的方法，FCC法主要用于使高沸点石油馏分转变成更有价值的低沸点产品，其中包括汽油和中间馏分油(例如煤油、喷气燃料和柴油燃料)以及加热用油。在FCC法中，经预热的进料油与水蒸汽或低分子量气体(例如C₄)在压力下混合，形成含有水蒸汽或气体相和液体油相的两相流体。该流体通过雾化设备例如孔板进入低压雾化段，使流体雾化成与热的颗粒状裂化催化剂接触的油滴喷雾状流。进料的雾化在雾化孔板或设备的下游即刻开始，并可持续到下游的提升管反应段。水蒸汽比轻质烃类气体更常使用，以便降低气体压缩设备和下游产品分馏设备的蒸汽负荷。由于在FCC进料中有增加使用很重和很粘的渣油比率的趋势，所以需要更多和更热的水蒸汽用于雾化。但是，许多设备只有有限的水蒸汽生产能力，并且水蒸汽通常为饱和水蒸汽，这就限制了其有效处理更重质进料的能力。

发明概述

本发明涉及一种流化催化裂化(FCC)法，其中热进料油用雾化用气体雾化，以及，其中至少一部分雾化用气体通过与热油进料间接换热被加热。换热发生在雾化设备的上游，在至少一个换热设备中，所述的换热设备例如可包含其中有许多流体通道设备的传热设备或传热体，每一流体通道设备有至少一个流体入口和出口，使气体和热油在间接换热中分开进入和流过通道，在此过程中热油使气体加热。所谓雾化是指液体进料油形成由分立的和分散的小液滴或油滴组成的喷雾状流。雾化通过使流体通过至少一个雾化设备进入低压雾化段来实现。当使用一个以上的雾化设备时，它们可串联或并联流排列，优选并联。经加热的雾化用气体优选为水蒸汽，它可与一种或多种其他气体例如烃类气体和蒸汽混合，或不与它们混合。因此，这里使用的术语“水蒸汽”不排除与水蒸汽混合的其他气体的存在。但是，雾化用气体优选含有至少95％(体积)水蒸汽，更优选全部为水蒸汽。在本发明的实施中，水蒸汽被加热到过热温度，在一优选的实施方案中，过热的水蒸汽离开换热设备并高速注入流动的热油状流体中。所谓高速是指水蒸汽的马赫数优选大于0.5、更优选大于0.8、更优选大于0.9。流过换热设备的热油可为含热进料油的单相流体，或含气体(优选水蒸汽)和热油的两相流体。下文中，这里使用的术语“流体”指包括气相和液相的单相混合物和两相混合物。将水蒸汽(优选高速)注入流动的流体中，以便提高液相的表面积。提高速度使所需的水蒸汽用量下降，并使用于提高液体表面积的动能增加(例如e＝mv²)，最终表现为雾化的油喷雾状流有更小的液滴尺寸。可将过热的水蒸汽注入换热设备的内部、外部、上游或下游的流动热流体中。过热水蒸汽的注入得到(i)含有水蒸汽和热进料油的两相流体或(ii)这样一种两相流体，其中液相的表面积增加。也就是说，如果将水蒸汽注入其中的热流体为单相液体，那么水蒸汽注入液体得到含有水蒸汽相和液体相的两相流体。如果将水蒸汽注入其中的流体为含有水蒸汽(或气体)和热液体油的两相流体，那么水蒸汽注入流体使流体中液体相的表面积增加。将两相流体送入并通过雾化设备，然后进入低压雾化段，在所述的雾化段中水蒸汽膨胀并形成含有雾化油滴的喷雾状流。雾化设备通常包含使压力下降和速度增加的孔板(正如已知的)，但它也可包含刚好在低压雾化段下游使压力下降和速度增加的区域或段，在其中水蒸汽充分膨胀形成油滴的喷雾状流。雾化设备可包含或不包含换热设备部分，正如下面详述的那样。如果它包含换热设备部分，那么后者通常贴近其流体出口。在另一实施方案中，在换热设备中形成的全部过热水蒸汽或部分过热水蒸汽当它排出雾化设备和进入低压雾化段时，作为“冲击水蒸汽”送入两相流体以便得到更均匀的雾化油滴尺寸分布。