[其他]控制反应温度的烃质进料催化裂化方法和装置

说明书

本发明是有关烃质进料流化床催化裂化。本发明尤其涉及到用浸湿反应产物来调节反应温度的催化裂化的方法和装置。

众所周知，在称为催化裂化（英语为Fluid    Catalytic    Cracking，或称为FCC）的方法中，烃质进料在高温下与保持悬浮状的裂化催化剂接触后全部被汽化。通过裂化得到所需要的分子量的产物，其沸点也相应降低，催化剂则很快地与产物分离。

实际上，FCC过程中的催化剂和待处理的进料是在反应器的底部接触，反应器由一根称为“进料提升管”的管子构成，技术人员通常用英语词称之为“riser”。提升管的顶部有一个与之同轴的腔室。在此室的上部和提升管的上方安装分离装置，用以回收随蒸汽带入的催化剂，通常用旋风分离器。进料在上述腔室的顶部排出，因积炭而失活的催化剂颗粒收集在腔室的底部。催化剂在排向再生器之前在此与注入上述腔室底部的水蒸汽一类的汽提流体相遇，在再生器中通过焦炭的燃烧来恢复催化剂的活性。燃烧气从再生器的底部注入，再生器上部备有的旋风分离器能将再生催化剂颗粒与燃烧气体分离。再生催化剂从再生器下部排出并且循环到提升管即“riser”底部。在提升管底部，进料注入时的温度在80℃和400℃之间，压力在0.7×10⁵和3.5×10⁵相对帕斯卡之间。

FCC方法通常使用裂化装置即热平衡装置，需要的全部热量是由催化剂颗粒在裂化反应中所沉积的焦炭的燃烧来供给的。也就是说，供送的再生后的热催化剂和待裂化的进料的注入温度应能满足反应段的各种热要求，特别是：

-进料的蒸发，

-反应要求供热，因为反应从总体上来看是吸热的，

-装置的热损耗。

因而，调节进料预热温度/再生催化剂循环这一对因素，可以确定整个反应区段中的反应温度，尤其是提升管的出口温度。

在一种变化形式中，催化剂与进料一起进入基本上是下流式反应的反应管内，在反应管底部回收并汽提使用后的催化剂，而后送往再生器。

有关催化剂的最新发展是解决了重质进料注入催化裂化装置的问题。

事实上大家都知道，要裂化的石油进料的沸点越高，进料中高分子量的组份和金属含量也越高，这些都是生炭的前兆物。这些组份中包括沥青质，具有环状及多环状分子结构的性质，在一般的注入条件下很难蒸发，相反，在催化裂化反应过程中却使催化剂颗粒上形成大量的焦炭沉积物。

在美国专利4，427，537中提出了一种初步的解决办法。按此办法，在裂化含有大量的沥青质的重质石油进料时，改变催化剂注入段中进料的雾化，使进料与催化剂颗粒接触时有足够的热碰撞，从而使大分子量的分子热裂化。这些分子热裂后变成的较小的分子在催化剂颗粒存在下再次在气相中催化裂化。

因此，沸点高于500℃的部分至少占10%重的重质石油进料便可以在催化裂化装置中加工。主要的原因是提高了催化剂注入段的温度和待裂化料注入段（或“混合段”）的温度，同时使进料在此区域中得到良好的雾化。然而，这样的注入造成了温度的不均匀性，必须缩短进料在反应器内的停留时间才能避免过度裂化和二次反应，如裂化产物的聚合反应，并避免产生过多的经济价值不高的气体。

重质油进料催化裂化的研究工作尚在进行中。申请人认为上述初步的解决办法只是部分地解决了难以蒸发的重质进料的裂化问题，例如沸点高于550℃的部分占10%重的进料。因为大分子热裂化需要许多热量，而反应速度与待裂化进料注入段中的混合温度有关，必须将停留时间缩短到几秒内，现有的设备很难控制这样的反应条件。

申请人发明了一种简单而有效的重质进料催化裂化方法，反应段能进行适当的温度调节：

-进料注入后在很短的停留时间内实现最大的热碰撞，这一短时间足以使进料中大分子量的分子尤其是沥青质进行热转化，同时待催化裂化的分子则被很好地雾化。

-与裂化进料和催化剂注入所造成的温度无关，催化反应仍然维持在所要求的温度，方法是在进料注入段下游以一定的流量、温度、和压力等条件注入辅助流体，使得催化裂化反应在较缓和的条件下进行而与混合温度无关。

这种调节提供了两方面的优点：

-首先，大大提高了重质进料和催化剂注入段的混合温度，使进料良好地汽化并使较重的组份瞬时热裂化，减少了催化剂颗粒上焦炭的生成，因为易于生成焦炭的主要是那些高沸点的组份，或那些具有碱性特征的物质（含氮芳香组份、稠环芳烃组份等），这些组份易于在催化剂的某些酸性中心上吸附并使之中和;