[发明专利]一种新的流化催化裂化的方法及装置

说明书

本发明涉及采用反应器提升器流化催化裂化(FCC)如减压粗柴油和常压重油的重烃物流的方法。更具体地说，本发明涉及在FCC提升器反应器中反应烃类的方法及从所用催化剂中分离反应产物的方法。

烃类的流化催化裂化是从重烃进料如减压粗柴油或渣油制备汽油和轻烃产品的主要方法。重烃原料的大烃分子被裂化，使大的烃链断裂而制得轻质烃。这些轻质烃作为产品回收，或直接使用或进一步加工以提高其相对于重质烃的辛烷值。

在二十世纪40年代早期，就有了烃的流化催化裂化的基础设备或装置。FCC方法的基本组成包括反应器、再生器和催化剂汽提器。反应器包括进料烃与颗粒催化剂接触的接触区和裂化反应形成的产物蒸汽与催化剂分离的分离区。催化剂汽提器接受分离区的催化剂，并在此进行进一步的产物分离，催化剂通过与蒸汽或其它汽提介质逆流接触除去催化剂中夹带的烃类。该FCC方法是将减压粗柴油、常压重油或其它较高沸点的烃类等原料与由磨细或颗粒固料组成的催化剂接触而进行。以足够的速度向催化剂中通过气体或蒸汽以使催化剂以流体形式传输。烃类与流态化物料接触催化了裂化反应。在裂化反应过程中，焦炭将沉积在催化剂上。焦炭由氢及碳组成并可包括痕量其它物质如由原料带入的硫和金属。焦炭屏蔽了发生裂化反应所在的催化剂表面活性部位，从而影响催化剂的催化活性。通常将催化剂从汽提器转移至再生器中，用含氧气体氧化以除去焦炭。与在汽提器中的催化剂相比，这种降低焦炭量的催化剂本文此后称之为再生催化剂，收集再生催化剂并返回至反应区。氧化催化剂表面的焦炭将大量放热，一部分热量由常称作烟道气的焦炭氧化形成的气体产物带出再生器，其余的热量留给了再生器与再生催化剂。流化的催化剂从反应区到再生区、然后又回到反应器，如此不断循环。流化的催化剂除起到催化作用外，还是区与区之间热量传输的载体。从反应器出来的催化剂称已用过的，即其上由于沉积有焦炭而部分失活。本领域熟练人员已熟知各种接触区、再生区、汽提区及在不同区之间传输催化剂的设计的具体细节。

通过调节催化剂的温度、活性、用量(即催化剂与烃油比例)及催化剂与原料的接触时间，控制反应区中原料的转化速率。最常用的调节反应温度的方法是调节催化剂从再生区到反应区的循环速率，这样反应温度变化时催化剂与烃油的比例也同时变化。即，如要提高转化速率，只要提高循环流体催化剂从再生器到反应器的流速即可。

FCC反应的烃类产品以蒸气形式并转移至产品回收装置中回收。这些装置通常包括主塔，以冷却从反应器中来的烃蒸汽并回收一些重质裂化产品，它通常包括塔底油料、回炼油和重汽油。主塔分出的较轻产品进入浓缩区，以进一步分离成其它产品物流。

一个通过热裂化降低产品损失的FCC单元的改进是采用提升管裂化。在提升管裂化方法中，再生催化剂及原料进入管式反应器中，烃类及其它流化介质(如有的话)由于与热催化剂接触而蒸发导致的气体的膨胀使再生催化剂及原料向上传输。提升管裂化方法通过抑止可改变催化剂停留时间的湍流和返混现象，使起始催化剂与烃油接触良好且更严格地控制催化剂与烃油的接触时间。目前提升管裂化区的催化剂与烃油的平均接触时间为1-5秒。有一些提升管设计采用提升气，以使催化剂流动更均衡。在引入原料之前，提升气在提升管的笫一区域用于加速催化剂，因而抑止了可改变催化剂与烃类接触时间的湍流现象。

用或不用提升气的提升管裂化方法显著改进了FCC单元的操作。这可概括为，在反应器提升管中控制发生在提升管中的裂化的程度的接触时间短，并改进催化剂与进料的混合程度，使其形成更均一的混合物。更均匀的分布可防止在提升管的横截面上催化剂与进料有不同的接触时间，否则的话，某些进料与催化剂的接触时间将长于其它进料。短的接触时间和所有进料与催化剂有更均一的平均接触时间都可控制或消除在反应器提升管中的过度裂化。

但是，当从烃类蒸汽中分离催化剂时，在反应器提升管中可达到的均匀的进料接触和可控制的接触时间很大程度上遭到破坏。催化剂和烃类一离开提升管，它们必须被分离。在早期的提升管裂化操作中，提升管的排出物进入一大容器中。该容器起到分离室的作用并仍被称作反应器容器，虽然绝大部分反应发生在反应器提升管中。反应器容器体积很大。进入反应器容器的蒸汽在此大的容器中要彻底混合，大部分产物的停留时间较长，因此具有宽的停留时间分布。停留时间长的产物可进行进一步的催化裂化和热裂化，形成不太希望的较低分子量产物。